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高分七號衛星拍攝的“3D大片”來了

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-12-12 瀏覽次數:0
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原標題:高分七號衛星拍攝的“3D大片”來了

12月10日,在高分七號衛星首批亞米級立體影像產品發布會前,與會人員戴著立體眼鏡觀看分辨率為0.65米的高分七號衛星北京雁棲湖立體影像。新華社記者 沈伯韓攝

分辨率為0.65米的高分七號衛星北京大興國際機場真彩色融合正射影像。新華社發(國家航天局對地觀測與數據中心供圖)

測繪界有一句俗話——用雙腳丈量大地,F在,我們可以解放“雙腳”,把丈量大地的任務交給我們的“眼睛”——遠在外太空的衛星。

12月10日,高分七號衛星首批影像圖發布,標志著該衛星各項功能得到初步驗證。這是我國首顆民用亞米級高分辨率光學立體測繪衛星,也是我國目前民用測圖精度最高的衛星。它能夠高精度地測量地物的平面位置和高度,進行立體測繪,滿足地形繪制、地表監測等應用需求。

“以往是大量測繪人員跋山涉水、手提肩扛,甚至冒著生命危險到實地執行任務,人力耗費大、持續時間久。有了高分七號,可以短短幾分鐘就完成原來幾個月甚至幾年才能完成的任務!焙教炜萍技瘓F五院高分七號衛星總設計師曹海翊說。

1.從“米尺”到“游標卡尺”:對地表實現高精度三維觀測

高分七號是一顆國土測繪衛星,測繪衛星被稱作精確測量大地的尺子!叭绻岩酝渌ㄓ眠b感衛星比作米尺,那么,高分七號就是一把游標卡尺,能夠高精度地測量地物的平面位置和高度!辈芎q创蛄藗比喻。

作為我國民用測圖精度最高的衛星,高分七號有一雙“慧眼”——雙線陣立體相機,可有效獲取20公里幅寬、0.65米分辨率的影像。

這臺雙線陣立體相機,由前視相機和后視相機組成。當高分七號在軌飛行時,前視相機首先拍攝某一地物,衛星同時記錄下自己的位置A;然后衛星繼續飛行一段時間,后視相機拍攝同一地物,衛星同時記錄下此時的位置B!斑@樣我們就獲得了由衛星位置A、衛星位置B以及地物構建的三角形,從而確定地物的空間位置!辈芎q凑f,高分七號的平面精度可以優于5米。

而且,高分七號還具有高分系列其他衛星沒有的特殊技能——測量高度。

高分七號搭載了國內首臺對地全波形激光測高儀,可以向目標地物發射激光脈沖波束,并接收由地物返回的激光回波,獲取地物高程信息,其高程精度優于1.5米。高分專項應用系統副總設計師唐新明介紹,用高分七號“掃一眼”,就可以獲取地球上一棟樓的高度。

既可以高精度測平面,又可以高精度測高度,這讓高分七號可以對地表進行三維觀測,實現立體測繪!案叻制咛柲軌蚋咝У乩L制地面地形模型,甚至是城市三維模型!碧菩旅髡f。

有這些技能幫助,高分七號成為我國首顆能夠測制1:10000比例尺地形圖的測繪衛星。目前,國際上只有少數航天強國具備1:10000衛星測繪能力。此前,我國測繪能力最強的資源三號衛星,只能測制1:50000比例尺(平面精度10米左右,高程精度5米)的地形圖。

與1:50000比例尺相比,1:10000比例尺的數據幾何精度更高,內容更詳細,能夠更準確地確定地物的位置,識別更多的細節。這就是“米尺”到“游標卡尺”的進步。

“以往我們能夠精確確定高速公路和國道的位置,而現在則能夠精確定位鄉間小路的位置!辈芎q从执蛄藗比方。

2.從“跋山涉水”到“掃一眼”:隨需測繪成為可能

測繪是經濟社會發展和國防建設的一項基礎性工作。大到“一帶一路”重點項目規劃、雄安新區的建設,小到住宅小區、學校、公園的選址布局,都需要高精度測繪數據作為決策依據。專家們認為,高分七號解放了測繪人員,讓測繪工作變得更簡單。以前需要跋山涉水,現在只需衛星“掃一眼”。

唐新明描述了高分七號未來的應用場景:獲取地形地貌、植被覆蓋、經濟發展等多要素信息,全面掌握自然、人文、經濟的空間分布及時序演變情況,為國土空間規劃編制提供支撐;用于全國土地利用變更調查監測與核查,讓土地利用變化情況一覽無遺;用于檢查礦山開發等,及時制止盜采濫采、環境破壞等行為;為極地科學考察與冰蓋變化監測提供高精度數據支撐……

曹海翊透露,未來將推動高分七號1:10000比例尺快速測圖技術應用到我國全境范圍,形成隨需測繪和服務能力,提升測繪科技對國家重大戰略和重大工程的服務保障水平。

除了服務于國家重大需求,高分七號還可以走進每個人的生活。

網約車、叫外賣、查快遞……現代人的生活離不開手機中的導航定位功能和地圖應用!皩Ш蕉ㄎ还δ懿粌H依靠北斗、GPS之類的導航衛星,還需要測繪衛星的支持!辈芎q凑f,車輛和手機的位置精度由導航衛星保證,而地圖的精度則由測繪衛星實現。

她舉了個例子:假如小明想導航到天壇,自己的位置可以通過手機接收導航衛星的信號得知,但天壇的位置如何獲得?一種方法是拿著導航接收機到天壇去定位,費時費力;更便捷有效的方法是使用測繪衛星進行大面積、高效率的在軌測繪,獲取的測繪數據經地面進一步處理后可以生成手機導航功能中的背景地圖,為導航業務提供地表基準位置信息。

“高分七號能夠大幅提升我國地圖的精度,以后大家出行就可以使用高分七號獲取的地圖和北斗的導航信號,讓我們的航天技術真正服務于生活!辈芎q凑f。

3.從進口到自給:近八成進口數據可被國產高分替代

作為一名衛星設計師,讓曹海翊感到自豪的是,“高分七號將替代國外數據引進,節省外匯資金”,提高我國高分辨率立體測繪圖像數據的自給率。

很長一段時期,我們對國外衛星遙感數據比較依賴。要了解我們自己的家園,得調用別人的衛星,向別人買數據。高分專項的初衷和使命,就是建立我國自主的高分辨率對地觀測系統。

高分專項實施9年多來,已成功發射高分一號高分寬幅、高分二號亞米全色、高分三號1米雷達、高分四號同步凝視、高分五號高光譜觀測、高分六號陸地應急監測等多顆衛星!坝筛叩筒煌壍、從可見光到微波不同譜段觀測手段的高分專項衛星,初步構成了我國自主高分辨率對地觀測系統,初步形成了全天候、全天時、時空協調的對地觀測能力!备叻謱m椆こ炭傇O計師童旭東表示,我國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據體系,與其他衛星遙感數據相配合,為高分遙感應用奠定了堅實基礎。

童旭東還透露了一個數字:“隨著高分專項天基系統的建設推進,國內進口衛星遙感數據大多已被高分專項數據所替代,比率近80%!

不僅要自給自足,還要開放共享。11月6日,我國向全球免費開放高分一號、高分六號兩顆衛星的16米數據。這是繼美國陸地衛星、歐洲哨兵衛星數據全球開放共享之后,又一項引起全球轟動的遙感領域重大事件。

目前,高分專項工程已全面轉入應用階段!跋乱徊綄压ぷ髦匦倪M一步聚焦到應用上,深挖專項潛力,大力推廣成果應用,不斷拓展國際合作與交流!蓖駯|說。

(本報記者?陳海波)

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