塞外闊野定準(zhǔn)星

　　本報(bào)記者 王晨緋

　　俄羅斯曾自夸它的衛(wèi)星可以清晰地拍下懸崖峭壁上灌木叢的葉子，美國(guó)也號(hào)稱(chēng)它的衛(wèi)星分辨得出莫斯科紅場(chǎng)上的汽車(chē)牌號(hào)。但在這之前，衛(wèi)星必須進(jìn)行定標(biāo)，它是保證衛(wèi)星數(shù)據(jù)定量應(yīng)用準(zhǔn)確性的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，相當(dāng)于給衛(wèi)星觀測(cè)這桿“秤”加上準(zhǔn)星。

　　而在軌運(yùn)行的衛(wèi)星要定標(biāo)，就需要有地面參考靶標(biāo)，要有遙感野外綜合試驗(yàn)場(chǎng)。

　　得天獨(dú)厚的包頭場(chǎng)

　 　“2008年，我們?cè)谙肽懿荒茏鲆粋€(gè)綜合性的驗(yàn)證場(chǎng)，既可以進(jìn)行載荷航空飛行測(cè)試又能做衛(wèi)星定標(biāo)和產(chǎn)品真實(shí)性驗(yàn)證。”經(jīng)過(guò)艱苦的調(diào)研，國(guó)家“863”計(jì) 劃地球觀測(cè)與導(dǎo)航領(lǐng)域先進(jìn)遙感主題專(zhuān)家組組長(zhǎng)、中科院光電研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)光電院）研究員李傳榮終于找到了這樣一處得天獨(dú)厚的場(chǎng)所。

　　包 頭遙感綜合驗(yàn)證場(chǎng)，距離包頭市區(qū)約60公里，坐落在大青山和陰山之間的大草原上，地勢(shì)平坦開(kāi)闊、氣候干燥少雨，具有良好的通視性。東西距離32公里，南北 距離16公里，中間有沙地、有草地，還有一大片油葵以及藏匿在沙漠之中的烏梁素海，更值得一提的是，這里以北方重工集團(tuán)試驗(yàn)基地為依托，安全且交通便利， 占盡遙感綜合試驗(yàn)場(chǎng)的天時(shí)地利人和。

　　2008~2011年，在國(guó)家“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“無(wú)人機(jī)遙感載荷綜合驗(yàn)證系統(tǒng)”支持下，光電 院對(duì)地觀測(cè)部組織21家國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)單位，基于選定的驗(yàn)證場(chǎng)，在國(guó)內(nèi)首次打通無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)獲取、處理、應(yīng)用技術(shù)鏈路，項(xiàng)目成果以“我國(guó)無(wú)人機(jī)遙感領(lǐng)域取得標(biāo) 志性進(jìn)展”為題入選“2011年度中國(guó)遙感領(lǐng)域十大事件”。

　　但此時(shí)的靶標(biāo)場(chǎng)還不能進(jìn)行常態(tài)化運(yùn)行。2013年，光電院地觀測(cè)部在之前工作的基礎(chǔ)上，決定面向常態(tài)化運(yùn)行的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)布置。“我們調(diào)研了芬蘭、美國(guó)、歐空局、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)際知名載荷性能測(cè)試場(chǎng)的固定式人工靶標(biāo)研制、布設(shè)與維護(hù)技術(shù)。”李傳榮告訴記者。

　　2014年7月5日，這是靶標(biāo)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)收的日子。李傳榮與光電院對(duì)地觀測(cè)部主任唐伶俐研究員及相關(guān)技術(shù)人員再一次來(lái)到這里，再一次開(kāi)展了微波條形靶標(biāo)、真實(shí)性檢驗(yàn)場(chǎng)景及配套設(shè)施的現(xiàn)場(chǎng)考察。

　　浩大的靶標(biāo)工程

　　他們已經(jīng)記不清是第幾次來(lái)這里。

　　靶標(biāo)，雖然從天空俯瞰到的只是一個(gè)微小的圖形，但對(duì)于地面來(lái)說(shuō)卻是個(gè)龐然大物。

　 　一個(gè)18000平方米的大家伙橫空出世。它包含刃邊/灰階復(fù)用靶標(biāo)和扇形靶標(biāo)，其中刃邊/灰階復(fù)用靶標(biāo)規(guī)格為48米×48米，能夠用于高分辨率衛(wèi)星、航 空光學(xué)遙感載荷輻射性能評(píng)價(jià)；而與其為鄰的扇形靶標(biāo)半徑為50米，由黑白條相間組成，能夠用于高分辨率衛(wèi)星、航空光學(xué)遙感載荷空間分辨率評(píng)價(jià)。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，刃邊/灰階復(fù)用靶標(biāo)就是由四個(gè)正方形組成的大正方形，其中兩塊為白色，一塊是黑色，一塊是灰色。而扇形靶標(biāo)則是黑白相間扇形條。

　　“國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星過(guò)境時(shí)的指北位置、光譜區(qū)分度，還有材料穩(wěn)定性、朗伯性，墊層的透水性、抗壓能力等都是需要考慮的問(wèn)題。”研究員馬靈玲負(fù)責(zé)光學(xué)固定人工靶標(biāo)的設(shè)計(jì)布設(shè)，“自然材料最穩(wěn)定，我們從最初即確定使用受雨水、雪和霜凍影響較小，光譜退化較慢的天然礫石來(lái)構(gòu)建。”

　 　工程上的難題首先擺在眼前。雖然這里遍地都是石頭，可是搜尋不同灰度等級(jí)、光譜平穩(wěn)性好，且顆粒大小符合要求的礫石卻實(shí)實(shí)在在難為了這些科研人員，反射 率低于8%的黑色石頭更如玉石般罕見(jiàn)。馬靈玲他們不斷擴(kuò)大搜尋范圍，直至驅(qū)車(chē)400公里以外，在集寧的小村莊里看到黑色玄武巖碎石廠，那一刻，他們喜極而 泣。

　　固定靶場(chǎng)區(qū)基底選用了天然級(jí)配沙礫及透水土工布構(gòu)成的墊層，保證了足夠的透水性、平整度及抗壓能力，并且可防止野草再生。

　　目前為止，只有芬蘭的航空靶標(biāo)場(chǎng)用這種方式來(lái)布設(shè)靶標(biāo)。但常態(tài)化運(yùn)行的固定靶標(biāo)區(qū)面積不足包頭場(chǎng)的六分之一，只能用于航空光學(xué)遙感定標(biāo)。

　　竇帥至今臉上還留著包頭帶回來(lái)的皮膚日光過(guò)敏疤痕，他在包頭場(chǎng)光學(xué)人工固定靶標(biāo)施工期間，從炎炎夏季一直待到秋風(fēng)瑟瑟。“我們的嚴(yán)謹(jǐn)此時(shí)變成了苛刻，施工方非常不理解。”年輕的“監(jiān)理”們其實(shí)也都是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用。

　　衛(wèi)星、飛機(jī)、地面一線連

　 　一分耕耘，一分收獲。2014年1月，在荷蘭小鎮(zhèn)諾德維克召開(kāi)的全球自主定標(biāo)場(chǎng)網(wǎng)啟動(dòng)會(huì)上，包頭遙感綜合驗(yàn)證場(chǎng)正式成為與美國(guó)railroad valley playa、法國(guó)la crau和歐空局定標(biāo)場(chǎng)并列的國(guó)際對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星委員會(huì)（CEOS）全球自主定標(biāo)場(chǎng)網(wǎng)首批四個(gè)示范場(chǎng)之一。光電院作為成員單位，與歐空局（ESA）、美國(guó)國(guó) 家航天局（NASA）、法國(guó)空間研究中心（CNES）、英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）幾家國(guó)際頂尖空間機(jī)構(gòu)開(kāi)展合作。標(biāo)志著我國(guó)在對(duì)地觀測(cè)遙感定標(biāo)與真實(shí)性檢驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域的研究工作獲得了認(rèn)可，已實(shí)質(zhì)性加入到全球最具影響力的定標(biāo)工作中。

　 　“還記得李傳榮2012年提出要加入國(guó)際定標(biāo)場(chǎng)網(wǎng)與其他國(guó)際先進(jìn)定標(biāo)場(chǎng)開(kāi)展聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)時(shí)，大家的疑慮和不自信。”馬靈玲回憶說(shuō)。2013年2月份，在 CEOS定標(biāo)與真實(shí)性檢驗(yàn)工作組（WGCV）可見(jiàn)光與紅外定標(biāo)技術(shù)分組（IVOS）會(huì)議上，代表團(tuán)隊(duì)參會(huì)的馬靈玲首次系統(tǒng)介紹包頭場(chǎng)情況，即刻得到 IVOS主席Nigel Fox的熱烈回應(yīng)。“他出人意料地直接邀請(qǐng)我們加入全球自主定標(biāo)場(chǎng)網(wǎng)。”馬靈玲愣住了，“我回答他要匯報(bào)一下李博士（李傳榮）才能決定，但心中已經(jīng)被巨大 的喜悅擊中，不能自抑。”

　　記者了解到，包頭場(chǎng)的成功構(gòu)建，是我國(guó)伴隨遙感技術(shù)逐漸向滿(mǎn)足定量化發(fā)展，攻克高頻次、高精度外場(chǎng)定標(biāo)、產(chǎn)品 質(zhì)量追溯與控制國(guó)際難題的一項(xiàng)重要成果。它在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)多類(lèi)典型自然場(chǎng)景和標(biāo)準(zhǔn)人工目標(biāo)合理匹配的完整定標(biāo)系統(tǒng)，以及航空飛行測(cè)試為核 心的天空一體化分級(jí)真實(shí)性檢驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng)，能夠有效支持可見(jiàn)光、近紅外、紅外、激光雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)等多種載荷的嚴(yán)格航空校飛、衛(wèi)星在軌高頻次輻射/光譜 /幾何定標(biāo)、載荷性能評(píng)測(cè)、產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)。

　　2013年5月，在光電院承辦的第35屆WGCV會(huì)議上，WGCV主席、加拿大航 天局（CSA）的S. Srivastava博士表示：“這種（星、空、地）分級(jí)真實(shí)性檢驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)全球推廣，它極大改善了對(duì)地觀測(cè)載荷定標(biāo)與真實(shí)性檢驗(yàn)?zāi)芰Α?rdquo;GCV前任主席、 美國(guó)國(guó)家海洋大氣管理局（NOAA），國(guó)家定標(biāo)中心主任Changyong Cao博士評(píng)價(jià)稱(chēng)：“將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)與包頭遙感綜合驗(yàn)證場(chǎng)結(jié)合，是前所未有的創(chuàng)舉。”WGCV的陸面產(chǎn)品真實(shí)性檢驗(yàn)技術(shù)分組（LPV）副主席、美國(guó)國(guó)家航空 航天局（NASA）M. Román博士評(píng)價(jià)稱(chēng)：“對(duì)學(xué)科有深刻影響，對(duì)于從定標(biāo)到全球生物物理參數(shù)反演的全過(guò)程而言是非常有特色的。”

　　“衛(wèi)星、飛機(jī)、地面連成一條線，就連NASA也很羨慕。”作為總設(shè)計(jì)師，李傳榮研究員十分自豪。