機場里飛機的起落狀態(tài)、高速路上的實虛線、植被覆蓋下的鄉(xiāng)村小路……看到一幅幅來自太空的“高清照片”,許多網(wǎng)友感言:猶如觀看“3D大片”一般令人震撼!讓我們一起追尋我國高分七號衛(wèi)星的建設(shè)與發(fā)展,感受這位“太空攝影師”的魅力!
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圖為高分七號衛(wèi)星模擬圖。張曦 供
2019年12月10日,國家航天局發(fā)布高分七號衛(wèi)星的首批22幅亞米級立體影像產(chǎn)品,包括北京市、安徽涇縣、廣東陽春市、山東菏澤市等多個地區(qū)境內(nèi)的正射影像圖、立體核線影像、數(shù)字表面模型產(chǎn)品等。這些影像紋理清晰、層次分明、信息豐富、立體感強,體現(xiàn)了高分七號衛(wèi)星特有的立體測繪性能。一經(jīng)亮相,迅即驚艷全網(wǎng),引起眾多網(wǎng)友點擊關(guān)注、轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)載。
機場里飛機的起落狀態(tài)、高速路上的實虛線、植被覆蓋下的鄉(xiāng)村小路……看到一幅幅來自太空的“高清照片”,許多網(wǎng)友感言:猶如觀看“3D大片”一般令人震撼!
今天,讓我們一起追尋我國高分七號衛(wèi)星的建設(shè)與發(fā)展,感受這位“太空攝影師”的魅力!
“高分專項”,一改昔日遙感測繪格局
說起高分七號衛(wèi)星,首先要歸功于我國早年啟動的“高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項”(簡稱“高分專項”)。
回首過往,我國長期缺乏高性能、高分辨率的對地觀測衛(wèi)星,與美國等西方國家相比有較大差距。1986年,我國建成了自己的遙感衛(wèi)星地面站,陸續(xù)開始接收和處理美國LANDSAT-5衛(wèi)星數(shù)據(jù)、歐空局ERS-1和日本JERS-1衛(wèi)星合成孔徑雷達(SAR)數(shù)據(jù),實現(xiàn)了全天時和全天候的對地觀測。但購買國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取相應(yīng)資料,難度大、時效性差、數(shù)量又極其有限,數(shù)據(jù)接收范圍不能完全覆蓋我國全境。這種局面,長期制約著我國陸地觀測衛(wèi)星地面系統(tǒng)的發(fā)展和服務(wù)。
2007年,我國正式批準啟動了高分辨率對地觀測系統(tǒng)國家科技重大專項站網(wǎng)項目,由中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所統(tǒng)籌我國民用陸地衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)建設(shè),擴建和新建衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收站,填補局部地區(qū)民用衛(wèi)星數(shù)據(jù)空白,著手解決這些地區(qū)長期缺乏遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的狀況。
地面站的建立,承擔(dān)起近地軌道空間科學(xué)衛(wèi)星的跟蹤、接收、記錄和傳輸任務(wù),將數(shù)據(jù)接收業(yè)務(wù)從對地觀測領(lǐng)域拓展至空間科學(xué)領(lǐng)域。從2015年開始,地面站相繼成功實現(xiàn)了我國空間科學(xué)衛(wèi)星-暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星、實踐十號返回式科學(xué)實驗衛(wèi)星、量子科學(xué)實驗衛(wèi)星、硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星的數(shù)據(jù)接收。
近年來,我國遙感衛(wèi)星技術(shù)躍上新的臺階。隨著高分一號、二號、四號衛(wèi)星成功發(fā)射升空,實現(xiàn)了亞米級高空間分辨率與高時間分辨率的有機結(jié)合。2016年,高分三號衛(wèi)星成功發(fā)射,衛(wèi)星配置1部C頻段多極化合成孔徑雷達,相比光學(xué)觀測衛(wèi)星,具有全天時、全天候成像優(yōu)勢,其成像模式是目前世界上同類衛(wèi)星中最多的。2018年,高分六號衛(wèi)星成功發(fā)射,與高分一號組網(wǎng)運行。去年11月3日,高分七號衛(wèi)星成功發(fā)射后,已獲取上萬條衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。從初步測試結(jié)果來看,衛(wèi)星能夠達到設(shè)計指標,平面精度、高程精度大大提高,能夠高效繪制地面1∶10000地形模型。
由高低不同軌道、從可見光到微波不同譜段觀測手段的高分專項衛(wèi)星,初步構(gòu)成了我國自主高分辨率對地觀測系統(tǒng),形成了全天候、全天時、時空協(xié)調(diào)的對地觀測能力。按“數(shù)據(jù)型譜”建立了天基數(shù)據(jù)源,已基本形成涵蓋不同空間分辨率、不同覆蓋寬度、不同譜段、不同重訪周期的高分數(shù)據(jù)體系,與其他衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)相配合,為高分遙感應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。
“七號”升空,瞄準地球拍出“3D大片”
高分七號衛(wèi)星作為“高分專項”工程衛(wèi)星之一,標志著我國低軌遙感衛(wèi)星分辨率比“高分專項”實施前提高了3倍多,靜止軌道遙感衛(wèi)星分辨率、低軌遙感衛(wèi)星設(shè)計壽命也大大提升。高分七號衛(wèi)星配置1臺雙線陣相機和1臺激光測高儀。其中,雙線陣相機可連續(xù)觀測地面重疊影像,用于獲得立體影像;激光測高儀可對地形條件復(fù)雜的地區(qū)進行測繪,進一步提高衛(wèi)星的高程定位精度。“高分專項”工程總設(shè)計師童旭東介紹說,一段時期以來,我國遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)主要依賴進口衛(wèi)星,隨著“高分專項”天基系統(tǒng)的建設(shè),我國進口衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)已大多被“高分專項”數(shù)據(jù)所替代,遠超“高分專項”實施方案規(guī)定的目標。
“1∶10000比例尺數(shù)據(jù)幾何精度高、內(nèi)容詳細,相比1∶50000比例尺能夠更準確地確定地物位置,識別更多細節(jié)。打個比方,以往我們只能精準確定高速公路和國道的位置,而現(xiàn)在則能精確定位鄉(xiāng)間小路在哪里。”中國空間技術(shù)研究院高分七號衛(wèi)星總設(shè)計師曹海翊說,高分七號衛(wèi)星是我國首顆民用亞米級光學(xué)傳輸型立體測繪衛(wèi)星,也是民用測圖精度最高的衛(wèi)星,將首次實現(xiàn)1∶10000比例尺航天測圖。衛(wèi)星不僅能獲取平面影像,還可形成立體影像,在激光測高數(shù)據(jù)的支持下,能夠滿足測繪、住建、統(tǒng)計、交通等用戶在基礎(chǔ)測繪、全球地理信息保障、城鄉(xiāng)建設(shè)監(jiān)測評價、農(nóng)業(yè)調(diào)查統(tǒng)計等方面對高精度立體測繪數(shù)據(jù)的迫切需求。
發(fā)快遞、叫外賣、網(wǎng)約車等,如今已成為人們生活中的“日常”。大家都知道,這些現(xiàn)代人的生活方式離不開北斗、GPS之類的導(dǎo)航衛(wèi)星,但很少有人知道,方便快捷的工作、生活方式還需要測繪衛(wèi)星的支持。在人跡罕至的四川省甘孜藏族自治州塔公草原,如何給牧民精準測量出牧場面積,給牦牛一個穩(wěn)定的生活環(huán)境,曾是困擾當(dāng)?shù)毓芾聿块T的一道難題。該州草原工作站副站長馬濤告訴記者,以前大量測繪人員跋山涉水、手提肩扛,甚至冒著生命危險才能完成的測繪任務(wù),如今依靠四川省高分中心提供的衛(wèi)星數(shù)據(jù),便可在短短幾分鐘內(nèi)輕松完成,而且數(shù)據(jù)精確可靠。
與遙感領(lǐng)域一些大名鼎鼎的高分辨率衛(wèi)星相比,高分七號衛(wèi)星的分辨率不僅有了長足進步,而且定位精度也有頗高聲譽。它不僅能夠拍出高清晰度的地表圖片,還能對圖片中每一個像素點的橫豎坐標位置“了然于心”。曹海翊告訴記者,一帶一路重點項目規(guī)劃、雄安新區(qū)建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、林場牧場管理、河流湖泊生態(tài)環(huán)境治理……這些都需要大量高精度測繪數(shù)據(jù)作為決策依據(jù)。高分七號衛(wèi)星能夠大幅提升這些測繪數(shù)據(jù)的精確度,真正讓航天技術(shù)進一步造福百姓生活。
中國空間技術(shù)研究院高分七號衛(wèi)星總指揮王祥介紹說,衛(wèi)星發(fā)射入軌后,可與兩顆在軌運行的資源三號衛(wèi)星組建首個光學(xué)立體測繪衛(wèi)星星座,“三星”組網(wǎng)運行可有效提高國土立體覆蓋能力,更快更好地完成國土測繪,開啟了中國自主大比例尺航天測繪新時代。
“高分家族”,寶貴信息應(yīng)用未來可期
“高分,同時意味著高值。”作為“高分家族”中的重要成員,高分七號衛(wèi)星投入使用后,不僅能為規(guī)劃、環(huán)保、稅務(wù)、國土、農(nóng)業(yè)等部門提供寶貴信息,而且是民用導(dǎo)航領(lǐng)域核心競爭力所在。
童旭東介紹,“高分專項”實施前,僅有國土、林業(yè)、測繪等8個行業(yè)和北京等少數(shù)幾個區(qū)域開展遙感衛(wèi)星應(yīng)用,現(xiàn)在“高分專項”數(shù)據(jù)已在20個行業(yè)、31個區(qū)域得到廣泛應(yīng)用。未來,高分七號衛(wèi)星將與“高分家族”中的其他“六兄弟”一起,構(gòu)成一個能夠覆蓋從全色、多光譜到高光譜,從光學(xué)到雷達,從太陽同步軌道到地球同步軌道等多種類型,具有高空間分辨率、高時間分辨率和高光譜分辨率能力的對地觀測系統(tǒng)。
“高分專項”已成為我國國家航天局在衛(wèi)星遙感領(lǐng)域進行雙邊、多邊合作的重要抓手,為開展“一帶一路”空間信息走廊、金磚五國星座計劃等論證工作奠定了堅實基礎(chǔ)。2019年11月6日,我國首次面向國際社會免費開放高分一號、高分六號兩顆衛(wèi)星的16米全球數(shù)據(jù),是繼美國陸地衛(wèi)星(LANDSAT)、歐洲哨兵衛(wèi)星數(shù)據(jù)全球開放共享之后,又一項引起全球轟動的遙感領(lǐng)域重大事件,國際社會和相關(guān)國際組織給予高度評價。這一重大舉措,為構(gòu)建人類命運共同體、落實《聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程》提供了中國智慧和中國方案,也使國際社會享受到了飛速發(fā)展的中國航天成果。
“高分專項”啟動實施9年多來,成為我國國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要信息技術(shù)支撐。未來,高分專項將進一步把握“天眼工程”“創(chuàng)新工程”“應(yīng)用工程”“民生工程”的戰(zhàn)略定位,陸續(xù)建成先進的陸地、大氣、海洋對地觀測系統(tǒng),為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、防災(zāi)減災(zāi)、資源環(huán)境、公共安全等重要領(lǐng)域提供服務(wù),為保障“一帶一路”“數(shù)字中國”、國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化建設(shè)做出新的更大貢獻。(趙威 武勇江 解放軍報記者 安普忠)
