機(jī)場(chǎng)里飛機(jī)的起落狀態(tài)、高速路上的實(shí)虛線(xiàn)、植被覆蓋下的鄉(xiāng)村小路……看到一幅幅來(lái)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(guó)高分七號(hào)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(hào)衛(wèi)星模擬圖。張曦 供
2019年12月10日,國(guó)家航天局發(fā)布高分七號(hào)衛(wèi)星的首批22幅亞米級(jí)立體影像產(chǎn)品,包括北京市、安徽涇縣、廣東陽(yáng)春市、山東菏澤市等多個(gè)地區(qū)境內(nèi)的正射影像圖、立體核線(xiàn)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(qiáng),體現(xiàn)了高分七號(hào)衛(wèi)星特有的立體測(cè)繪性能。一經(jīng)亮相,迅即驚艷全網(wǎng),引起眾多網(wǎng)友點(diǎn)擊關(guān)注、轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)載。
機(jī)場(chǎng)里飛機(jī)的起落狀態(tài)、高速路上的實(shí)虛線(xiàn)、植被覆蓋下的鄉(xiāng)村小路……看到一幅幅來(lái)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(guó)高分七號(hào)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(zhuān)項(xiàng)”,一改昔日遙感測(cè)繪格局
說(shuō)起高分七號(hào)衛(wèi)星,首先要?dú)w功于我國(guó)早年啟動(dòng)的“高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專(zhuān)項(xiàng)”(簡(jiǎn)稱(chēng)“高分專(zhuān)項(xiàng)”)。
回首過(guò)往,我國(guó)長(zhǎng)期缺乏高性能、高分辨率的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星,與美國(guó)等西方國(guó)家相比有較大差距。1986年,我國(guó)建成了自己的遙感衛(wèi)星地面站,陸續(xù)開(kāi)始接收和處理美國(guó)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(dá)(SAR)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了全天時(shí)和全天候的對(duì)地觀測(cè)。但購(gòu)買(mǎi)國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取相應(yīng)資料,難度大、時(shí)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(guó)全境。這種局面,長(zhǎng)期制約著我國(guó)陸地觀測(cè)衛(wèi)星地面系統(tǒng)的發(fā)展和服務(wù)。
2007年,我國(guó)正式批準(zhǔn)啟動(dòng)了高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)站網(wǎng)項(xiàng)目,由中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所統(tǒng)籌我國(guó)民用陸地衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)建設(shè),擴(kuò)建和新建衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收站,填補(bǔ)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(zhǎng)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(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域拓展至空間科學(xué)領(lǐng)域。從2015年開(kāi)始,地面站相繼成功實(shí)現(xiàn)了我國(guó)空間科學(xué)衛(wèi)星-暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星、實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、硬X射線(xiàn)調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星的數(shù)據(jù)接收。
近年來(lái),我國(guó)遙感衛(wèi)星技術(shù)躍上新的臺(tái)階。隨著高分一號(hào)、二號(hào)、四號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射升空,實(shí)現(xiàn)了亞米級(jí)高空間分辨率與高時(shí)間分辨率的有機(jī)結(jié)合。2016年,高分三號(hào)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(dá),相比光學(xué)觀測(cè)衛(wèi)星,具有全天時(shí)、全天候成像優(yōu)勢(shì),其成像模式是目前世界上同類(lèi)衛(wèi)星中最多的。2018年,高分六號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射,與高分一號(hào)組網(wǎng)運(yùn)行。去年11月3日,高分七號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射后,已獲取上萬(wàn)條衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。從初步測(cè)試結(jié)果來(lái)看,衛(wèi)星能夠達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),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(jiàn)光到微波不同譜段觀測(cè)手段的高分專(zhuān)項(xiàng)衛(wèi)星,初步構(gòu)成了我國(guó)自主高分辨率對(duì)地觀測(cè)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(cè)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?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)。
“七號(hào)”升空,瞄準(zhǔn)地球拍出“3D大片”
高分七號(hào)衛(wèi)星作為“高分專(zhuān)項(xiàng)”工程衛(wèi)星之一,標(biāo)志著我國(guó)低軌遙感衛(wèi)星分辨率比“高分專(zhuān)項(xiàng)”實(shí)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(jì)壽命也大大提升。高分七號(hào)衛(wèi)星配置1臺(tái)雙線(xiàn)陣相機(jī)和1臺(tái)激光測(cè)高儀。其中,雙線(xiàn)陣相機(jī)可連續(xù)觀測(cè)地面重疊影像,用于獲得立體影像;激光測(cè)高儀可對(duì)地形條件復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行測(cè)繪,進(jìn)一步提高衛(wèi)星的高程定位精度。“高分專(zhuān)項(xiàng)”工程總設(shè)計(jì)師童旭東介紹說(shuō),一段時(shí)期以來(lái),我國(guó)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)主要依賴(lài)進(jìn)口衛(wèi)星,隨著“高分專(zhuān)項(xiàng)”天基系統(tǒng)的建設(shè),我國(guó)進(jìn)口衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)已大多被“高分專(zhuān)項(xiàng)”數(shù)據(jù)所替代,遠(yuǎn)超“高分專(zhuān)項(xiàng)”實(shí)施方案規(guī)定的目標(biāo)。
“1∶10000比例尺數(shù)據(jù)幾何精度高、內(nèi)容詳細(xì),相比1∶50000比例尺能夠更準(zhǔn)確地確定地物位置,識(shí)別更多細(xì)節(jié)。打個(gè)比方,以往我們只能精準(zhǔn)確定高速公路和國(guó)道的位置,而現(xiàn)在則能精確定位鄉(xiāng)間小路在哪里。”中國(guó)空間技術(shù)研究院高分七號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師曹海翊說(shuō),高分七號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)首顆民用亞米級(jí)光學(xué)傳輸型立體測(cè)繪衛(wèi)星,也是民用測(cè)圖精度最高的衛(wèi)星,將首次實(shí)現(xiàn)1∶10000比例尺航天測(cè)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(cè)高數(shù)據(jù)的支持下,能夠滿(mǎn)足測(cè)繪、住建、統(tǒng)計(jì)、交通等用戶(hù)在基礎(chǔ)測(cè)繪、全球地理信息保障、城鄉(xiāng)建設(shè)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)調(diào)查統(tǒng)計(jì)等方面對(duì)高精度立體測(cè)繪數(shù)據(jù)的迫切需求。
發(fā)快遞、叫外賣(mài)、網(wǎng)約車(chē)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(kāi)北斗、GPS之類(lèi)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(cè)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(zhǔn)測(cè)量出牧場(chǎng)面積,給牦牛一個(gè)穩(wěn)定的生活環(huán)境,曾是困擾當(dāng)?shù)毓芾聿块T(mén)的一道難題。該州草原工作站副站長(zhǎng)馬濤告訴記者,以前大量測(cè)繪人員跋山涉水、手提肩扛,甚至冒著生命危險(xiǎn)才能完成的測(cè)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(hào)衛(wèi)星的分辨率不僅有了長(zhǎng)足進(jìn)步,而且定位精度也有頗高聲譽(yù)。它不僅能夠拍出高清晰度的地表圖片,還能對(duì)圖片中每一個(gè)像素點(diǎn)的橫豎坐標(biāo)位置“了然于心”。曹海翊告訴記者,一帶一路重點(diǎn)項(xiàng)目規(guī)劃、雄安新區(qū)建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、林場(chǎng)牧場(chǎng)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(cè)繪數(shù)據(jù)作為決策依據(jù)。高分七號(hào)衛(wèi)星能夠大幅提升這些測(cè)繪數(shù)據(jù)的精確度,真正讓航天技術(shù)進(jìn)一步造福百姓生活。
中國(guó)空間技術(shù)研究院高分七號(hào)衛(wèi)星總指揮王祥介紹說(shuō),衛(wèi)星發(fā)射入軌后,可與兩顆在軌運(yùn)行的資源三號(hào)衛(wèi)星組建首個(gè)光學(xué)立體測(cè)繪衛(wèi)星星座,“三星”組網(wǎng)運(yùn)行可有效提高國(guó)土立體覆蓋能力,更快更好地完成國(guó)土測(cè)繪,開(kāi)啟了中國(guó)自主大比例尺航天測(cè)繪新時(shí)代。
“高分家族”,寶貴信息應(yīng)用未來(lái)可期
“高分,同時(shí)意味著高值。”作為“高分家族”中的重要成員,高分七號(hào)衛(wèi)星投入使用后,不僅能為規(guī)劃、環(huán)保、稅務(wù)、國(guó)土、農(nóng)業(yè)等部門(mén)提供寶貴信息,而且是民用導(dǎo)航領(lǐng)域核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。
童旭東介紹,“高分專(zhuān)項(xiàng)”實(shí)施前,僅有國(guó)土、林業(yè)、測(cè)繪等8個(gè)行業(yè)和北京等少數(shù)幾個(gè)區(qū)域開(kāi)展遙感衛(wèi)星應(yīng)用,現(xiàn)在“高分專(zhuān)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。未來(lái),高分七號(hào)衛(wèi)星將與“高分家族”中的其他“六兄弟”一起,構(gòu)成一個(gè)能夠覆蓋從全色、多光譜到高光譜,從光學(xué)到雷達(dá),從太陽(yáng)同步軌道到地球同步軌道等多種類(lèi)型,具有高空間分辨率、高時(shí)間分辨率和高光譜分辨率能力的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)。
“高分專(zhuān)項(xiàng)”已成為我國(guó)國(guó)家航天局在衛(wèi)星遙感領(lǐng)域進(jìn)行雙邊、多邊合作的重要抓手,為開(kāi)展“一帶一路”空間信息走廊、金磚五國(guó)星座計(jì)劃等論證工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。2019年11月6日,我國(guó)首次面向國(guó)際社會(huì)免費(fèi)開(kāi)放高分一號(hào)、高分六號(hào)兩顆衛(wèi)星的16米全球數(shù)據(jù),是繼美國(guó)陸地衛(wèi)星(LANDSAT)、歐洲哨兵衛(wèi)星數(shù)據(jù)全球開(kāi)放共享之后,又一項(xiàng)引起全球轟動(dòng)的遙感領(lǐng)域重大事件,國(guó)際社會(huì)和相關(guān)國(guó)際組織給予高度評(píng)價(jià)。這一重大舉措,為構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體、落實(shí)《聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展議程》提供了中國(guó)智慧和中國(guó)方案,也使國(guó)際社會(huì)享受到了飛速發(fā)展的中國(guó)航天成果。
“高分專(zhuān)項(xiàng)”啟動(dòng)實(shí)施9年多來(lái),成為我國(guó)國(guó)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(lái),高分專(zhuān)項(xiàng)將進(jìn)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(jìn)的陸地、大氣、海洋對(duì)地觀測(cè)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(guó)”、國(guó)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(xiàn)。(趙威 武勇江 解放軍報(bào)記者 安普忠)
