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靶标多角度特性检测

　　俄罗斯曾自夸它的卫星可以清晰地拍下悬崖峭壁上灌木丛的叶子，美国也号称它的卫星分辨得出莫斯科红场上的汽车牌号。但在这之前，卫星必须进行定标，它是保证卫星数据定量应用准确性的最关键环节，相当于给卫星观测这杆“秤”加上准星。

　　而在轨运行的卫星要定标，就需要有地面参考靶标，要有遥感野外综合试验场。

　　得天独厚的包头场

　　“2008年，我们在想能不能做一个综合性的验证场，既可以进行载荷航空飞行测试又能做卫星定标和产品真实性验证。”经过艰苦的调研，国家“863”计划地球观测与导航领域先进遥感主题专家组组长、澳门赌场光电研究院（以下简称光电院）研究员李传荣终于找到了这样一处得天独厚的场所。

　　包头遥感综合验证场，距离包头市区约60公里，坐落在大青山和阴山之间的大草原上，地势平坦开阔、气候干燥少雨，具有良好的通视性。东西距离32公里，南北距离16公里，中间有沙地、有草地，还有一大片油葵以及藏匿在沙漠之中的乌梁素海，更值得一提的是，这里以北方重工集团试验基地为依托，安全且交通便利，占尽遥感综合试验场的天时地利人和。

　　2008~2011年，在国家“863”计划重点项目“无人机遥感载荷综合验证系统”支持下，光电院对地观测部组织21家国内优势单位，基于选定的验证场，在国内首次打通无人机遥感数据获取、处理、应用技术链路，项目成果以“我国无人机遥感领域取得标志性进展”为题入选“2011年度中国遥感领域十大事件”。

　　但此时的靶标场还不能进行常态化运行。2013年，光电院地观测部在之前工作的基础上，决定面向常态化运行的目标进行设计布置。“我们调研了芬兰、美国、欧空局、法国、德国等国际知名载荷性能测试场的固定式人工靶标研制、布设与维护技术。”李传荣告诉记者。

　　2014年7月5日，这是靶标场进行验收的日子。李传荣与光电院对地观测部主任唐伶俐研究员及相关技术人员再一次来到这里，再一次开展了微波条形靶标、真实性检验场景及配套设施的现场考察。

　　浩大的靶标工程

　　他们已经记不清是第几次来这里。

　　靶标，虽然从天空俯瞰到的只是一个微小的图形，但对于地面来说却是个庞然大物。

　　一个18000平方米的大家伙横空出世。它包含刃边/灰阶复用靶标和扇形靶标，其中刃边/灰阶复用靶标规格为48米×48米，能够用于高分辨率卫星、航空光学遥感载荷辐射性能评价；而与其为邻的扇形靶标半径为50米，由黑白条相间组成，能够用于高分辨率卫星、航空光学遥感载荷空间分辨率评价。

　　简单地说，刃边/灰阶复用靶标就是由四个正方形组成的大正方形，其中两块为白色，一块是黑色，一块是灰色。而扇形靶标则是黑白相间扇形条。

　　“国内外卫星过境时的指北位置、光谱区分度，还有材料稳定性、朗伯性，垫层的透水性、抗压能力等都是需要考虑的问题。”研究员马灵玲负责光学固定人工靶标的设计布设，“自然材料最稳定，我们从最初即确定使用受雨水、雪和霜冻影响较小，光谱退化较慢的天然砾石来构建。”

　　工程上的难题首先摆在眼前。虽然这里遍地都是石头，可是搜寻不同灰度等级、光谱平稳性好，且颗粒大小符合要求的砾石却实实在在难为了这些科研人员，反射率低于8%的黑色石头更如玉石般罕见。马灵玲他们不断扩大搜寻范围，直至驱车400公里以外，在集宁的小村庄里看到黑色玄武岩碎石厂，那一刻，他们喜极而泣。

　　固定靶场区基底选用了天然级配沙砾及透水土工布构成的垫层，保证了足够的透水性、平整度及抗压能力，并且可防止野草再生。

　　目前为止，只有芬兰的航空靶标场用这种方式来布设靶标。但常态化运行的固定靶标区面积不足包头场的六分之一，只能用于航空光学遥感定标。

　　窦帅至今脸上还留着包头带回来的皮肤日光过敏疤痕，他在包头场光学人工固定靶标施工期间，从炎炎夏季一直待到秋风瑟瑟。“我们的严谨此时变成了苛刻，施工方非常不理解。”年轻的“监理”们其实也都是现学现用。

　　卫星、飞机、地面一线连

　　一分耕耘，一分收获。2014年1月，在荷兰小镇诺德维克召开的全球自主定标场网启动会上，包头遥感综合验证场正式成为与美国railroad valley playa、法国la crau和欧空局定标场并列的国际对地观测卫星委员会（CEOS）全球自主定标场网首批四个示范场之一。光电院作为成员单位，与欧空局（ESA）、美国国家航天局（NASA）、法国空间研究中心（CNES）、英国国家物理实验室（NPL）几家国际顶尖空间机构开展合作。标志着我国在对地观测遥感定标与真实性检验技术领域的研究工作获得了认可，已实质性加入到全球最具影响力的定标工作中。

　　“还记得李传荣2012年提出要加入国际定标场网与其他国际先进定标场开展联网检测时，大家的疑虑和不自信。”马灵玲回忆说。2013年2月份，在CEOS定标与真实性检验工作组（WGCV）可见光与红外定标技术分组（IVOS）会议上，代表团队参会的马灵玲首次系统介绍包头场情况，即刻得到IVOS主席Nigel Fox的热烈回应。“他出人意料地直接邀请我们加入全球自主定标场网。”马灵玲愣住了，“我回答他要汇报一下李博士（李传荣）才能决定，但心中已经被巨大的喜悦击中，不能自抑。”

　　记者了解到，包头场的成功构建，是我国伴随遥感技术逐渐向满足定量化发展，攻克高频次、高精度外场定标、产品质量追溯与控制国际难题的一项重要成果。它在国际上首次实现了一个试验场内多类典型自然场景和标准人工目标合理匹配的完整定标系统，以及航空飞行测试为核心的天空一体化分级真实性检验技术系统，能够有效支持可见光、近红外、红外、激光雷达、合成孔径雷达等多种载荷的严格航空校飞、卫星在轨高频次辐射/光谱/几何定标、载荷性能评测、产品真实性检验。

　　2013年5月，在光电院承办的第35届WGCV会议上，WGCV主席、加拿大航天局（CSA）的S. Srivastava博士表示：“这种（星、空、地）分级真实性检验平台应全球推广，它极大改善了对地观测载荷定标与真实性检验能力。”GCV前任主席、美国国家海洋大气管理局（NOAA），国家定标中心主任Changyong Cao博士评价称：“将无人机系统与包头遥感综合验证场结合，是前所未有的创举。”WGCV的陆面产品真实性检验技术分组（LPV）副主席、美国国家航空航天局（NASA）M. Román博士评价称：“对学科有深刻影响，对于从定标到全球生物物理参数反演的全过程而言是非常有特色的。”

　　“卫星、飞机、地面连成一条线，就连NASA也很羡慕。”作为总设计师，李传荣研究员十分自豪。

　　（原载于《中国科学报》 2014-11-10 第6版 进展)