从“学生造”卫星，到遥感解译的中国方案 珞珈实验室加速锻造科创“新引擎”
湖北日报全媒记者 田佩雯 通讯员 吴江龙
“启明星”上天半年，即将诞下“一张图”；LuoJia“双子”上线，希望织成“一张网”。
9月5日，在湖北珞珈实验室，谈到科技创新，金光和胡翔云两位教授对湖北日报全媒记者说，“越是难题，越是要攻关。”他们分别参与的“启明星一号”微纳卫星、遥感影像智能解译专用深度学习框架/数据库——LuoJiaNET/LuoJiaSET研究工作，正在深入中。
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首颗学生自研卫星上天，“全省一张图”即将出炉
今年2月27日，“启明星一号”微纳卫星发射升空。这颗“启明星”是我国首颗可见光高光谱和夜光多光谱多模式在轨可编程微纳卫星，它的主要研发工作以在校学生为主体，由珞珈实验室、武汉大学等多家单位联合完成，具有低成本、快响应和高灵活性等特点。
“卫星上天半年了，运行一切正常。”在卫星模拟系统前，一颗“小盒子”正沿着既定轨道翱翔在地球上空。在金光看来，“启明星”是一座“空间实验室”，学生们可以突破教材和课堂的限制，按照他们的创意设计应用方案，通过卫星的研制、发射、监测，全面熟悉掌握卫星相关技术及应用。“现阶段，卫星所有的维护工作都由学生完成，老师们几乎可以不管了。”金光笑着说。
“我正在处理西藏吴如错的影像，将把图像分辨率在现有基础上提升一倍，让它看起来更清晰。”回忆起参与研发“启明星”的过程，博士生张雪峰直言，自己本是学软件出身，但在参与数字卫星系统的研发中，要和许多硬件打交道，这让他犯难，“每个部件都要了解、测试，好在有老师们的指导，短时间内便搭建起了数字系统。时间紧任务重，这让我快速成长。”
高精度遥感影像的获取，一个前提是对卫星位置的精确计算。实验室赵齐乐教授团队深入研究，不断突破核心技术，将我国卫星定轨精度从几十米提升至1~2cm，最新成果已应用于2021年11月及今年4月发射的SAR卫星高分三号02、03星，且两颗卫星相对定位精度达1mm，为提升我国对地遥感观测能力，实现全天时、全天候对地观测奠定了重要基础，为获取高精度卫星影像标定航向、保驾护航。
据了解，实验室近期的重要成果“湖北一张图”即将出炉。金光介绍，“启明星”整星重量约为19kg，虽然小巧，但装备可见光相机及红外相机，白天能够获取32谱段高光谱地球表面地物影像，夜间能够获取8谱段夜光地球表面影像及红外白昼遥感影像。“湖北一张图”由高光谱图像拼接而来，相当于湖北大地的“指纹”，可以为水体环境监测、作物生长态势监测、城市经济发展、光污染监测和自然资源调查等多个领域提供重要依据。
“脚下的土地是森林还是农田，农田里种植的是玉米还是水稻，都可以通过‘一张图’显现出来。有了这张图，相当于有了湖北大地的‘指纹’，对湖北环境监测、保护和治理，服务地方经济，将发挥重要作用。”金光说。
LuoJia“双子”，实现我国遥感解译领域自主可控
今年6月，全球首个遥感影像智能解译专用深度学习框架LuoJiaNET和业界最大遥感影像样本库LuoJiaSET，在华为昇思社区上线。这是由珞珈实验室首席科学家龚健雅院士及胡翔云教授团队与华为公司团队联合打造的。
胡翔云介绍，曾经，遥感卫星传回的信息，必须要人工“翻译”，面对海量图像，亟需结合人工智能来解决这项难题；同时，遥感影像处理的深度学习技术，需要大规模样本库作支撑，深度学习框架和模型也需要有效应对遥感数据处理的难题。
“LuoJiaNET是一个遥感影像智能解译专用的深度学习框架，也是一个工具包。在此基础上，任何人都可以开发各种应用软件，让遥感图像处理越来越智能。”胡翔云介绍，与珈和科技等企业合作后，LuoJiaNET顺利应用在农业领域和自然资源领域，并迅速在湖北落地转化、“开花结果”。
珈和科技地事通智慧农业SaaS服务平台，是基于昇思MindSpore和LuoJiaNET搭建的，同时结合珈和自己的算法库、样本库和数据源库。以前是通过人工处理“翻译”数据，现在计算机进行深度学习后，一个乡镇的农业遥感信息解译，从一人一周工作时间，缩短至人机协同一人两小时就能完成。此外，武汉汉达瑞科技和上海数慧利用LuoJiaNET联合打造了自然资源大脑，为自然资源(土地、林草、水资源等等)的遥感监测插上了智慧的翅膀。
“遥感是一项战略技术，LuoJiaNET可以实现我国遥感解译领域的自主可控。”胡翔云表示，在LuoJiaNET这个大框架上，所有人都可以贡献数据、模型、算法，同时在LuoJiaSET这个数据库上积累样本，“我们希望它们能织成一张‘生态网’，两三年内，成为我国空天信息领域，特别是遥感业界使用最广泛的系统，并推向世界。”
据了解，经过一年多的建设，珞珈实验室瞄准空天信息及交叉学科研究领域“从0到1”的前沿技术创新研究，聚焦高精度时空基准与智能导航定位、空天科技关键芯片与核心装备、空天信息人工智能方法与安全技术、空天信息探测与实时智能服务等四大领域，推进体制机制创新，组织协同攻关，着力突破空天科技领域共性关键技术，开展科技创新和产业化实践，在卫星及导航设备设计与研制、北斗产业技术创新、智能遥感开源生态、遥感与影像医学交叉研究、政府咨询服务等方面，取得阶段性成果。
【编辑:裴春梅】