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高分七号卫星拍出地球高清3D大片
标志着我国跨入一比一万比例尺航天测绘新时期
www.zgxzw.com  2019/12/11 7:37:11  来源:人民日报
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图为高分七号卫星拍摄的北京大兴国际机场影像。    国家航天局对地观测与数据中心供图

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高分七号是一颗测绘卫星。我国以往卫星的测绘精度是1∶5万比例尺,高分七号能达到1∶1万比例尺,对地物的平面定位精度优于5米,测高精度优于1米,即对于地面物体的平面定位精度误差在5米以内。高分七号的投入使用,不仅在国民经济建设等众多应用领域产生直接的效益,还将服务于人们的日常生活,今后借助高分七号获取的地图和北斗的导航信号,可以让出行线路更精准。


10日上午,国家航天局发布了高分七号首批22幅亚米级立体影像产品。北京首都机场、大兴机场、雁栖湖,安徽泾县以及广东阳春、山东菏泽等多个地区的正射影像图、立体核线影像、数字表面模型产品正式亮相,揭开了这位“高分家族”新成员的神秘面纱。

定位精度国内最高,能为地球绘制立体图像

高分七号的全称是“高分辨率国土测绘卫星”,是高分辨率对地观测系统重大专项(简称高分专项)的重要组成部分,也是目前高分专项系列卫星中测图精度要求最高的科研型卫星。今年11月3日,高分七号在太原卫星发射中心成功发射,11月5日在轨开机工作并获取了首批卫星影像,标志着我国跨入1∶1万比例尺航天测绘新时期,已达到国际先进水平。

简单地说,高分七号是一颗测绘卫星,主要用于我国1∶1万立体测图生产及更大比例尺基础地理信息产品的获取和更新。中国航天科技集团有限公司中国空间技术研究院高分七号卫星总设计师曹海翊进一步解释,“测绘卫星就是精确测量大地的尺子,如果把以往其他通用遥感卫星比作米尺,那么高分七号就是一把游标卡尺,能够高精度地测量地物的平面位置和高度。”

曹海翊说,我国以往卫星的测绘精度是1∶5万比例尺,高分七号能达到1∶1万比例尺,对地物的平面定位精度优于5米,测高精度优于1米。也就是说,高分七号对于地面物体的平面定位精度误差在5米以内;而之前1∶5万比例尺时代,卫星对地物的平面定位精度误差在20米左右。“因此,高分七号能够更准确地定位地物的位置、识别更多的细节。打个比方,以往我们能够定位比较宽阔的高速公路和国道的位置,现在则能够精确定位乡间小路的位置。”曹海翊说。

除了定位精准,高分七号还有一项神奇的本领——给地球拍摄3D大片。

自然资源部国土卫星遥感应用中心总工、高分专项应用系统副总设计师唐新明介绍,与一般光学遥感卫星只能拍摄平面图像相比,高分七号可以绘制立体图像,投入使用后,建筑物在地图上不再只是一个方格,而是一个个三维“模型”。“高分七号配置1台双线阵相机和1台激光测高仪,测高精度和定位精度是目前国内最高的。不仅能够拍出高清晰度的地表图片,还能明确图中每一个像素点的横竖坐标位置。因此,高分七号能够高效地绘制地面地形模型,甚至是城市三维模型。”唐新明说。

应用领域众多,支持资源监测、地图导航等

高分七号能做什么?

“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,城乡结构剧变、农业用地变化、自然灾害频发,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都对1∶1万比例尺测绘数据产品提出了迫切的需求。”曹海翊表示,高分七号的投入使用将实现我国民用大比例尺测绘卫星从整星研制到图像应用领域的全方位突破,从而在国民经济建设等众多应用领域产生直接的经济和社会效益。

专家举例说,大到“一带一路”重点项目规划、雄安新区的建设、冬奥会场馆的选址,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依据。以往是大量测绘人员跋山涉水、手提肩扛,甚至是冒着生命危险到实地执行任务,人力耗费大、持续时间久。而高分七号投入使用之后,可以短短几分钟就完成原来几个月甚至几年才能完成的任务。

唐新明介绍,高分七号在高精度立体测绘、自然资源监测等领域具有独特的应用优势,是各级资源主管部门和政府获取自然资源现状数据和动态变化数据的重要支撑。“比如全国土地利用变更的调查监测与核查,利用卫星数据就能动态掌握全国年度土地利用现状变化情况,及时更新国家级土地调查数据库。再比如对矿产资源开发现状、矿山开发占地等的巡查工作,能够强化事中监管、动态掌握矿产资源开发情况,可以及时发现问题,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,甚至对极地探测都有很大帮助,能够为我国开展极地科学考察与应对全球气候变化提供相应的数据支撑。”

那么,高分七号在普通百姓的日常生活中有应用吗?

专家表示,目前,导航地图的应用已经深入民众生活。快递、外卖、叫车,现代人的生活方式离不开手机APP中的导航功能。导航功能不仅仅依靠北斗、GPS之类的导航卫星,还需要测绘卫星的支持。曹海翊告诉记者,高分七号将大幅提升我国地图的精度,以后大家出行就可以使用高分七号获取的地图和北斗的导航信号,让航天技术真正服务于人民生活。

“高分家族”各显神通,构建稳定运行的遥感系统

高分七号卫星可以说是“高分家族”的“老幺”,随着它的成功发射,我国的高分专项工程7型卫星“七战七捷”,初步构建起了稳定运行的高分卫星遥感系统。

专家介绍,“高分家族”里的卫星“各有千秋”。其中,高分一号和高分二号都是光学成像遥感卫星,只是高分二号的全色和多光谱分辨率都提高了一倍;高分三号是家族中唯一一个微波遥感卫星;高分四号为地球同步轨道上的光学卫星;高分五号不仅装有高光谱相机,而且拥有多部大气环境和成分探测设备;高分六号与高分一号拥有相似的载荷性能。

国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总设计师童旭东告诉记者,高分专项实施9年来,我国低轨遥感卫星分辨率由最高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5—8年,重点突破了一系列技术瓶颈,推动我国遥感卫星技术跨上新的台阶,极大提高了我国天基对地观测水平。

目前,由高低不同轨道、从可见光到微波不同谱段观测手段的高分专项卫星,初步构成了我国自主高分辨率对地观测系统,形成了全天候、全天时、时空协调的对地观测能力。“随着高分专项天基系统的建设进程,接近80%的国内进口卫星遥感数据已被高分专项数据替代,远超高分专项实施方案规定的60%的目标。”童旭东说,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,成为国家治理体系和治理能力现代化的重要信息技术支撑。

此外,高分专项还成为国家航天局在卫星遥感领域进行双边、多边合作的重要抓手。以高分七号为例,不仅满足了我国对高分辨率卫星影像的需求,还能满足亚太地区、非洲、南美等国家对高分辨率卫星影像的需求。今年11月6日,我国首次面向国际社会免费开放高分一号、高分六号两颗卫星的16米全球数据,是继美国陆地卫星、欧洲哨兵卫星数据全球开放共享之后,又一项遥感领域重大事件,使国际社会享受到了飞速发展的中国航天成果。


 
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