我國自主大比例尺航天測繪新時(shí)代開啟 帶你去看地球3D大片
2019-12-17 07:52:17 來源: 經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)
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  這是分辨率為0.65米的高分七號(hào)衛(wèi)星北京大興國際機(jī)場真彩色融合正射影像。(新華社發(fā))

  作為我國高分專項(xiàng)的重要組成部分,日前發(fā)射的高分七號(hào)衛(wèi)星大幅提升了測繪數(shù)據(jù)的精確度。如今,高分專項(xiàng)數(shù)據(jù)已替代了大部分國內(nèi)進(jìn)口衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),在20個(gè)行業(yè)、31個(gè)區(qū)域得到廣泛應(yīng)用,成為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。

  國家航天局日前發(fā)布了我國高分七號(hào)衛(wèi)星首批22幅亞米級(jí)立體影像產(chǎn)品,包括北京首都機(jī)場、大興機(jī)場、雁棲湖,安徽涇縣,廣東陽春市,山東菏澤等多個(gè)地區(qū)的正射影像圖、立體核線影像、數(shù)字表面模型產(chǎn)品等。

  高分七號(hào)衛(wèi)星是我國測繪精度最高的科研型衛(wèi)星。與一般光學(xué)遙感衛(wèi)星只能拍攝平面圖像不同,高分七號(hào)繪制的圖像是立體的。如果把以往的測繪衛(wèi)星比喻成精確測量大地的尺子,那么高分七號(hào)就如同一把游標(biāo)卡尺,能夠高精度地測量地物的平面位置和高度。用它測量的地圖上,建筑物不再只是一個(gè)個(gè)方格,而是一個(gè)個(gè)立體“模型”。

  高分七號(hào)是高分專項(xiàng)的重要組成部分。高分專項(xiàng)是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》所確定的十六個(gè)重大專項(xiàng)之一,目標(biāo)是建設(shè)基于衛(wèi)星、平流層飛艇和飛機(jī)的高分辨率對(duì)地?cái)?shù)據(jù)獲取系統(tǒng),完善相應(yīng)的接收、處理和應(yīng)用系統(tǒng),與其他觀測手段相結(jié)合,形成全天候、全天時(shí)、全球覆蓋的對(duì)地觀測能力。專項(xiàng)啟動(dòng)實(shí)施9年多來,已成功發(fā)射高分一號(hào)高分寬幅、高分二號(hào)亞米全色、高分三號(hào)1米雷達(dá)、高分四號(hào)同步凝視、高分五號(hào)高光譜觀測、高分六號(hào)陸地應(yīng)急監(jiān)測等多顆衛(wèi)星。

  1:1萬比例尺更精確

  高分七號(hào)是我國首顆1∶1萬比例尺立體測繪衛(wèi)星。相較以往衛(wèi)星1∶5萬比例尺而言,它的數(shù)據(jù)精度更高,內(nèi)容更詳細(xì),能夠精準(zhǔn)確定地物位置,識(shí)別更多細(xì)節(jié)。

  高分七號(hào)本領(lǐng)高強(qiáng),還要?dú)w功于它上面配置的拍照和測繪神器。高分七號(hào)首次提出雙線陣相機(jī)立體測圖配以雙波束激光測高的新型復(fù)合測繪體制,用于實(shí)現(xiàn)1∶1萬立體測繪。

  高分七號(hào)上還配置了國內(nèi)首臺(tái)長焦距、大口徑、無畸變測繪相機(jī),集成了高幾何穩(wěn)定性光學(xué)系統(tǒng)、精密控溫措施、柔性支撐、可展開遮光罩等空間相機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù),保證了相機(jī)在軌成像期間的圖像質(zhì)量和幾何穩(wěn)定性。

  此外,高分七號(hào)還設(shè)計(jì)了國內(nèi)首個(gè)星載全波形對(duì)地激光測高系統(tǒng),利用高精度測時(shí)和先進(jìn)的采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)了1.5米高精度測量,利用足印相機(jī)圖像匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)激光指向定位。

  為提高以我國西部地區(qū)為代表的少控制點(diǎn)區(qū)域以及境外地區(qū)無控制點(diǎn)區(qū)域的測高精度,高分七號(hào)衛(wèi)星還搭載了國內(nèi)首臺(tái)全波形對(duì)地激光測高儀,可以向目標(biāo)地物發(fā)射激光脈沖波束,并接收由地物返回的激光回波,獲取地物高程信息。

  激光測高儀的足印相機(jī)在激光發(fā)射時(shí)對(duì)地成像,在足印相機(jī)地物圖像中可確定激光光斑中心的坐標(biāo)位置,之后將足印相機(jī)地物圖像與雙線陣相機(jī)拍攝的同一區(qū)域地物圖像進(jìn)行匹配,定位激光光斑在雙線陣相機(jī)影像中的位置,獲得對(duì)應(yīng)地物的高程信息作為廣義高程控制點(diǎn)來修正雙線陣相機(jī)的立體測繪產(chǎn)品,從而滿足測高精度優(yōu)于1米的需求。

  高分七號(hào)投入使用后,不僅能夠?yàn)闇y繪、國土、住建、統(tǒng)計(jì)、農(nóng)業(yè)、規(guī)劃、環(huán)保等部門提供寶貴的信息,而且也是民用導(dǎo)航領(lǐng)域核心競爭力所在,它已開啟我國自主大比例尺航天測繪新時(shí)代。

  數(shù)據(jù)應(yīng)用更高效

  測繪是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國防建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作,隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展加快,測繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)、地理國情監(jiān)測、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)、國家統(tǒng)計(jì)應(yīng)用等業(yè)務(wù)均對(duì)測繪數(shù)據(jù)提出了更高的需求。

  作為“高分家族”中的重要成員,高分七號(hào)與其他高分衛(wèi)星一樣使命非凡。大到“一帶一路”重點(diǎn)項(xiàng)目規(guī)劃、雄安新區(qū)建設(shè),小到住宅小區(qū)、學(xué)校、公園的選址布局,都需要大量高精度測繪數(shù)據(jù)作為決策依據(jù)。以往為了掌握精準(zhǔn)的測繪數(shù)據(jù),大量測繪人員跋山涉水、手提肩扛,甚至冒著生命危險(xiǎn)到實(shí)地執(zhí)行任務(wù),人力耗費(fèi)大、持續(xù)時(shí)間久。有了高分七號(hào),就可以在短短幾分鐘內(nèi)完成原來幾個(gè)月甚至幾年才能完成的任務(wù)。

  自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心唐新明介紹,高分七號(hào)數(shù)據(jù)可以用于全國土地利用變更調(diào)查監(jiān)測與核查、國土空間規(guī)劃遙感監(jiān)測、自然資源立體監(jiān)測與綜合分析、地理國情監(jiān)測、城市規(guī)劃管理等業(yè)務(wù),為管理者提供決策依據(jù),提高各項(xiàng)業(yè)務(wù)的自動(dòng)化水平和工作效率,全面提升業(yè)務(wù)能力。

  比如,利用高分七號(hào)衛(wèi)星自主性、靈活性和高精度等特點(diǎn),可以開展礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)狀、礦山開發(fā)占地等巡查工作,保障礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)管巡查的常態(tài)化。通過及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)制止礦山開發(fā)盜采濫采、越界開采以及環(huán)境破壞等違法行為,以減少資源浪費(fèi),強(qiáng)化事中監(jiān)管、動(dòng)態(tài)掌握礦產(chǎn)資源開發(fā)情況,形成對(duì)礦山違法開采機(jī)構(gòu)和人員的威懾作用,為自然資源部礦產(chǎn)衛(wèi)片執(zhí)法監(jiān)督檢查提供技術(shù)支撐。

  不僅如此,高分七號(hào)與我們的日常生活密切相關(guān)??爝f、外賣、叫車等現(xiàn)代人的生活方式都離不開高分七號(hào)的支持。手機(jī)中的導(dǎo)航功能是依靠北斗、GPS等導(dǎo)航衛(wèi)星來定位的,但是導(dǎo)航衛(wèi)星僅僅解決了位置精度,而地圖的精度則由測繪衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)。以往我們只能精準(zhǔn)確定高速公路和城市主路的位置,有了高分七號(hào)則能精準(zhǔn)定位鄉(xiāng)間小路或城市小胡同的位置。使用高分七號(hào)獲取的地圖信息加上北斗的定位信息,才真正實(shí)現(xiàn)了“無死角”定位。

  對(duì)地觀測全天候

  目前,高分專項(xiàng)工程初步構(gòu)建起我國穩(wěn)定運(yùn)行的高分衛(wèi)星遙感系統(tǒng),形成了全天候、全天時(shí)、時(shí)空協(xié)調(diào)的對(duì)地觀測能力。我國低軌遙感衛(wèi)星分辨率由高分專項(xiàng)實(shí)施前最高2.1米提高到0.65米,靜止軌道遙感衛(wèi)星分辨率由千米級(jí)提高到50米,低軌遙感衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命由3年大幅提高到8年,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?jǐn)?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(jiān)實(shí)基礎(chǔ),極大提高了我國天基對(duì)地觀測水平。

  隨著高分專項(xiàng)天基系統(tǒng)的建設(shè),國內(nèi)進(jìn)口衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)已有近80%被高分專項(xiàng)數(shù)據(jù)替代,超過高分專項(xiàng)實(shí)施方案中替代率達(dá)60%的目標(biāo)。

  高分專項(xiàng)實(shí)施前,僅有國土、林業(yè)、測繪等8個(gè)行業(yè),北京等少數(shù)幾個(gè)區(qū)域開展遙感衛(wèi)星應(yīng)用,現(xiàn)在高分專項(xiàng)數(shù)據(jù)已在20個(gè)行業(yè)、31個(gè)區(qū)域得到廣泛應(yīng)用,成為相關(guān)部門主體業(yè)務(wù)的重要手段,成為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。

  目前,高分專項(xiàng)通過搭平臺(tái)、定標(biāo)準(zhǔn)、建體系、促聯(lián)盟等“十要素”建設(shè),進(jìn)行空間信息全產(chǎn)業(yè)鏈布局,不斷滿足我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、國家安全、國際交流合作、國家重大戰(zhàn)略等新常態(tài)需要。通過設(shè)立以高分專項(xiàng)成果為基礎(chǔ)的衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)基金,有力促進(jìn)了衛(wèi)星遙感的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。(記者 姜天驕)

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