我国自主大比例尺航天测绘新时代开启带你去看地球3D大片

2019-12-17 11:36:11 来源：中国文化报道网作者：分享：

这是分辨率为0.65米的高分七号卫星北京大兴国际机场真彩色融合正射影像。(新华社发)

作为我国高分专项的重要组成部分,日前发射的高分七号卫星大幅提升了测绘数据的精确度。如今,高分专项数据已替代了大部分国内进口卫星遥感数据,在20个行业、31个区域得到广泛应用,成为国家治理体系和治理能力现代化的重要信息技术支撑。

国家航天局日前发布了我国高分七号卫星首批22幅亚米级立体影像产品,包括北京首都机场、大兴机场、雁栖湖,安徽泾县,广东阳春市,山东菏泽等多个地区的正射影像图、立体核线影像、数字表面模型产品等。

高分七号卫星是我国测绘精度最高的科研型卫星。与一般光学遥感卫星只能拍摄平面图像不同,高分七号绘制的图像是立体的。如果把以往的测绘卫星比喻成精确测量大地的尺子,那么高分七号就如同一把游标卡尺,能够高精度地测量地物的平面位置和高度。用它测量的地图上,建筑物不再只是一个个方格,而是一个个立体“模型”。

高分七号是高分专项的重要组成部分。高分专项是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》所确定的十六个重大专项之一,目标是建设基于卫星、平流层飞艇和飞机的高分辨率对地数据获取系统,完善相应的接收、处理和应用系统,与其他观测手段相结合,形成全天候、全天时、全球覆盖的对地观测能力。专项启动实施9年多来,已成功发射高分一号高分宽幅、高分二号亚米全色、高分三号1米雷达、高分四号同步凝视、高分五号高光谱观测、高分六号陆地应急监测等多颗卫星。

1:1万比例尺更精确

高分七号是我国首颗1∶1万比例尺立体测绘卫星。相较以往卫星1∶5万比例尺而言,它的数据精度更高,内容更详细,能够精准确定地物位置,识别更多细节。

高分七号本领高强,还要归功于它上面配置的拍照和测绘神器。高分七号首次提出双线阵相机立体测图配以双波束激光测高的新型复合测绘体制,用于实现1∶1万立体测绘。

高分七号上还配置了国内首台长焦距、大口径、无畸变测绘相机,集成了高几何稳定性光学系统、精密控温措施、柔性支撑、可展开遮光罩等空间相机设计技术,保证了相机在轨成像期间的图像质量和几何稳定性。

此外,高分七号还设计了国内首个星载全波形对地激光测高系统,利用高精度测时和先进的采样技术实现了1.5米高精度测量,利用足印相机图像匹配技术实现激光指向定位。

为提高以我国西部地区为代表的少控制点区域以及境外地区无控制点区域的测高精度,高分七号卫星还搭载了国内首台全波形对地激光测高仪,可以向目标地物发射激光脉冲波束,并接收由地物返回的激光回波,获取地物高程信息。

激光测高仪的足印相机在激光发射时对地成像,在足印相机地物图像中可确定激光光斑中心的坐标位置,之后将足印相机地物图像与双线阵相机拍摄的同一区域地物图像进行匹配,定位激光光斑在双线阵相机影像中的位置,获得对应地物的高程信息作为广义高程控制点来修正双线阵相机的立体测绘产品,从而满足测高精度优于1米的需求。

高分七号投入使用后,不仅能够为测绘、国土、住建、统计、农业、规划、环保等部门提供宝贵的信息,而且也是民用导航领域核心竞争力所在,它已开启我国自主大比例尺航天测绘新时代。

数据应用更高效

测绘是经济社会发展和国防建设的一项基础性工作,随着我国经济发展加快,测绘地理信息系统建设、地理国情监测、住房和城乡建设、国家统计应用等业务均对测绘数据提出了更高的需求。

作为“高分家族”中的重要成员,高分七号与其他高分卫星一样使命非凡。大到“一带一路”重点项目规划、雄安新区建设,小到住宅小区、学校、公园的选址布局,都需要大量高精度测绘数据作为决策依据。以往为了掌握精准的测绘数据,大量测绘人员跋山涉水、手提肩扛,甚至冒着生命危险到实地执行任务,人力耗费大、持续时间久。有了高分七号,就可以在短短几分钟内完成原来几个月甚至几年才能完成的任务。

自然资源部国土卫星遥感应用中心唐新明介绍,高分七号数据可以用于全国土地利用变更调查监测与核查、国土空间规划遥感监测、自然资源立体监测与综合分析、地理国情监测、城市规划管理等业务,为管理者提供决策依据,提高各项业务的自动化水平和工作效率,全面提升业务能力。

比如,利用高分七号卫星自主性、灵活性和高精度等特点,可以开展矿产资源开发现状、矿山开发占地等巡查工作,保障矿山动态监管巡查的常态化。通过及时发现问题,及时制止矿山开发盗采滥采、越界开采以及环境破坏等违法行为,以减少资源浪费,强化事中监管、动态掌握矿产资源开发情况,形成对矿山违法开采机构和人员的威慑作用,为自然资源部矿产卫片执法监督检查提供技术支撑。

不仅如此,高分七号与我们的日常生活密切相关。快递、外卖、叫车等现代人的生活方式都离不开高分七号的支持。手机中的导航功能是依靠北斗、GPS等导航卫星来定位的,但是导航卫星仅仅解决了位置精度,而地图的精度则由测绘卫星来实现。以往我们只能精准确定高速公路和城市主路的位置,有了高分七号则能精准定位乡间小路或城市小胡同的位置。使用高分七号获取的地图信息加上北斗的定位信息,才真正实现了“无死角”定位。

对地观测全天候

目前,高分专项工程初步构建起我国稳定运行的高分卫星遥感系统,形成了全天候、全天时、时空协调的对地观测能力。我国低轨遥感卫星分辨率由高分专项实施前最高2.1米提高到0.65米,静止轨道遥感卫星分辨率由千米级提高到50米,低轨遥感卫星设计寿命由3年大幅提高到8年,已基本形成涵盖不同空间分辨率、不同覆盖宽度、不同谱段、不同重访周期的高分数据体系,与其他卫星遥感数据相配合,为高分遥感应用奠定了坚实基础,极大提高了我国天基对地观测水平。

随着高分专项天基系统的建设,国内进口卫星遥感数据已有近80%被高分专项数据替代,超过高分专项实施方案中替代率达60%的目标。

高分专项实施前,仅有国土、林业、测绘等8个行业,北京等少数几个区域开展遥感卫星应用,现在高分专项数据已在20个行业、31个区域得到广泛应用,成为相关部门主体业务的重要手段,成为国家治理体系和治理能力现代化的重要信息技术支撑。

目前,高分专项通过搭平台、定标准、建体系、促联盟等“十要素”建设,进行空间信息全产业链布局,不断满足我国经济社会发展、国家安全、国际交流合作、国家重大战略等新常态需要。通过设立以高分专项成果为基础的卫星产业基金,有力促进了卫星遥感的产业化发展。(记者姜天骄)