齐鲁卫星星座打造空天信息基础平台
卫星“千里眼”为地下管网堵漏2023-04-20大众日报 02版
(资料图)
□ 本报记者 赵国陆
千里之外的卫星从太空扫一眼，就能找到城市地下供水管网的漏点，一次覆盖1000多平方公里，效率比传统巡检高10倍。齐鲁卫星星座一期组网运行后，陆续在更多细分领域为城市精细化管理提供服务。
4月17日，在山东产研卫星信息技术产业研究院，工作人员正在电脑上查看雷达卫星影像。这些外人看来平淡无奇的黑白照片，在节水管理中却能大显身手。“我们从这张图上，一次性识别出了300多个漏水点。”该院研发总监谢广帅介绍，他们已经利用齐鲁一号雷达卫星为上海浦东的供水管网做了三次“体检”，成效显著，今年将探漏范围扩大到浦西，并准备在济南等更多城市试点。
卫星应用产业是国家战略性高技术产业。今年1月15日，齐鲁卫星星座第二批卫星齐鲁二号、齐鲁三号踏上太空旅程，搭载长征二号丁运载火箭，以“一箭十四星”方式在太原卫星发射中心发射升空，与齐鲁一号、齐鲁四号卫星“会师”太空，标志着我省首个自主可控的遥感卫星基础设施——齐鲁卫星星座初步建成。其中，齐鲁一号是一颗高分辨率雷达卫星，齐鲁四号是一颗高分辨率光学卫星，观测精度达到国内民用最高的0.5米。在距离地面500公里的高空，两颗卫星能清楚“看”到地面上的一棵树、一辆汽车。齐鲁一号可以不受地面云层、雾霾影响，清晰分辨地下一定深度的管网。
卫星探漏是近两年悄然兴起的天地一体化管网减损新技术。“它利用雷达波穿透性强的特点，为目标城市拍一张X光片。由于每种地物的导电特性不一样，通过算法模型，分析管线泄漏导致的土壤含水量差异，从而锁定漏点。”谢广帅表示，该技术在国外率先应用，随着我国商业卫星的发展，国内一些先进城市开始陆续试点。近两年来，齐鲁卫星陆续升空组网运行，山东有了自己的商业卫星，科研团队也在这一全新应用领域进行了探索研究。
供水管网漏点往往“细水长流”漏量惊人，比爆管事故带来的损失更大。传统的巡线探漏依靠人海战术，需要庞大的人员队伍全域巡线“盲检”，犹如大海捞针。遇到复杂情况，可能还需要水下机器人、雷达等专业设备探测寻找漏点，成本不菲。卫星探漏技术则通过发现土壤中渗漏水的迹象来“划重点”，常规手段难以发现的轻微渗漏，都逃不过雷达卫星的“千里眼”。
借助卫星“千里眼”，科研人员根据需求，遥控雷达卫星扫描指定区域。数据传回地面后，通过算法处理，参照比对城市供水管网数据，找出疑似漏点的范围。这些坐标及时推送到当地巡检人员的手机或电脑上，巡检人员只需按图索骥，利用电子测漏仪、听漏杆等逐点排查核实，基本上1个月就能把整个管网筛查一遍，工作效率提高10倍以上。在上海浦东的高桥片区，巡查人员仅用5天时间就对卫星发现的31个漏点进行了确认，其中17个漏点被查实并及时处理。
卫星如何区分自来水和污水？谢广帅表示，自来水中含有消毒剂氯，它返回的信号也有特征，因此在这一点上卫星不会“走眼”。但也有一些特殊情况会误导卫星，比如，用自来水作为水源的喷泉、长期用水的海鲜市场等，常常被误判为漏点。
拥有“火眼金睛”，雷达卫星干探漏的活儿非常专业，但现阶段还不能“包打天下”。据介绍，受限于卫星成像精度以及技术处理等因素影响，目前卫星探漏只能定位到百米级，即100—200米的范围，再精准的位置还需要人工到现场进一步排查。长波雷达能够穿透土壤、沥青、水泥等各种材料，但天生怕金属，所以遇到钢板铺路施工、停满汽车的场所等情况，就有可能“失明”。此外，卫星拍照需要一定的倾斜角度，在城市容易受到高大建筑物遮挡，通常需要多拍几次；遇到雨雪等强降水天气，精准度也会下降，一般要避免在这种天气观测。
如今，随着绿色节能低碳理念日益深入人心，越来越多的城市运用数字化手段进行精细化管理，以减少供水管网渗漏带来的水资源浪费。记者了解到，除了上海、宁波等城市外，齐鲁卫星团队正计划在济南、合肥、郑州等城市推广这一服务，让基于新基建的卫星探漏技术真正有用武之地。齐鲁卫星星座后期也有计划发射更为专业的雷达卫星，弥补现在的不足和短板。未来3—5年，齐鲁卫星星座将打造包括10余颗卫星的空天信息基础平台。
