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1、-我国测绘卫星的未来开展承志唐新明 周晓青贾剑钢 过* *承志，硕士，高级工程师，国家测绘局科技与国际合作司副司长，主要研究方向为测绘科技管理、测绘卫星规划与应用、摄影测量与遥感。唐新明、周晓青，中国测绘科学研究院。贾剑钢、*过，*大学。*摘 要：科技的开展日新月异，本文在综述国外测绘卫星开展及应用现状的根底上，结合我国测绘航天规划建立目标，阐述了我国测绘卫星的开展规划及政策措施，并介绍了我国第一颗民用高分辨率立体测绘卫星资源三号卫星工程的情况。资源三号卫星工程对我国测绘事业的开展具有革命性意义，将填补我国民用测绘卫星应用领域的空白，开创我国航天摄影测量新纪元。关键词：测绘卫星 开展规划 地理
2、空间信息 资源三号一、引言测绘获取的是与地表有关的地理空间信息，是“数字中国地理空间框架的根本容和国民经济、社会信息化建立的重要根底。目前，在我国的测绘事业与科技开展中，根底地理信息资源短缺、信息数据获取能力缺乏，已成为制约开展的严重的“瓶颈问题。测绘卫星由于其全球、全天候、动态观测等优点，越来越成为主要的对地观测手段，成为测绘数据获取的重要信息源。现代测绘已经十分依赖于卫星测绘技术。目前40%的高分辨率卫星遥感资料用于测绘和地理信息产业；卫星定位系统成为测绘定位的全新手段；国家高程基准的建立愈来愈依赖于卫星重力测量资料；我国海平面和高程基准建立、海面地形测绘均需要海洋测高卫星的数据；干预雷达
3、卫星不仅可以用于数字高程模型的建立，更由于其可满足恶劣天气条件下的数据获取，已在测绘诸多领域中发挥特殊的作用。二、国外卫星测绘开展应用现状一国外卫星测绘应用现状国外测绘卫星数据应用已相当广泛，卫星遥感数据已成为1：50万至1：5万地形图修测的主要地理空间信息源。随着对地观测技术的重大进步和一些庞大方案如美国NASA的EOS方案的实施，资源遥感已进入新的开展时期，卫星测绘对测绘制图技术取得了重大进展。表1-1为国外具有代表性的遥感卫星。表1-1 国外已经发射或近期方案发射的主要资源遥感卫星一览表卫星名称拥有者发射/预期传感器类型通道分辨率m重访天应用领域ERS-2欧洲ESA1995AMI雷126
4、3资源环境MOMS德国1999MOMS全34.5测图资源环境CCD多413.5IKONOS-2美国1999IKONOS2全112.9测图资源环境多441.6EROS-1A以色列2000CCD全11.83资源环境OrbView-4美国商2000Orbview4全11=2地质、环境QuickBird-2美国商2001QuickBird2全10.616测图资源环境多42.44SPOT-5法国2002GRG全12.526测图资源环境多410HRS全15/10CARTOSAT印度2005CCD全32.55测图、资源环境ALOS日本2006PRISM全32.52测图、资源环境LightSAR美国2006S
5、AR雷43-1008-10测图、资源Radasat-2加拿大2007SAR雷324农业、海洋、资源环境、减灾TerraSAR *德国2007SAR/LCT/TOR雷111测绘、建筑、海洋RiSat印度2007SAR雷洪水、风暴RapidEye德国2021CCD多55.8/6.51/5.5测图、农业、林业、能源THEOS泰国2021CCD全1226测图、土地、农林、洪水多415WorldView-2美国2021WorldView-2全180.461.841测图、海洋、考古多GeoEye-1美国商20210.412-3测图、资源环境等TANDEM-*德国2021TS*-SAR测图、海洋VWNUS以
6、/法国2021多1210Sentinel-1A欧洲2021SAR雷Sentinel-2B欧洲2021全5多10注：全全色,多多光谱,高高光谱,雷雷达,灰色背景立体成像,蓝色背景分辨率小于15m。法国SPOT-5卫星在保持60km的摄影带宽的同时，将影像的分辨率提高到5m，并利用“超级模式Supemode的技术方法，在黑白相片上实现2.5m的分辨率。新搭载的高分辨率立体成像仪HRS，能够制作10m高分辨率立体照片。美国第一颗高分辨率商业小卫星IKONOS-2以米级分辨率实现对地面同一地段重复摄影观测的周期为2.9昼夜，经过图像正交变换，使用地面基准点的校正精度可到达2米，用于编制1:24000比
7、例尺的地图。另一颗高分辨率商业卫星QuickBird-2影像的地面分辨率达0.61m，平面和高程精度为5米。GeoEye公司于2021年发射当前最高分辨率的商业遥感卫星GeoEye-1，具有0.41m分辨率。日本ALOS卫星系统携带三套有效载荷，分别为全色遥感立体仪器PRISM、先进可见光近红外2型辐射计AVNIP-2和L波段合成孔径雷达PALSAR。3个光学系统能获取空间分辨率为2.5m的光学影像，其正视相机地面幅宽70km，前后视相机地面幅宽35km。印度航天测绘开展迅速，其首颗测绘卫星CARTOSAT-I于2005年发射，可提供2.5m分辨率的本国和海外地区立体影像，地形高程确实定精度为
8、5m。在干预测量方面，美国的航天飞机测图任务SRTM用了11天时间，对北纬60和南纬56之间的区域进展了双天线InSAR成像，取得了全球超过80%的陆地区域的DEM。目前NASA开放的SRTM所获取的DEM，北美地区水平分辨率为30米1，欧亚地区水平分辨率为90米3，高程精度约为10m，在地形起伏较大的地区，精度相应更低一些。欧空局于2002年3月发射的Envisat替代了之前的ERS-1/2，所搭载的先进合成孔径雷达系统ASAR，具有极化方式可选择、两种极化方式同时成像、多视角、多分辨率等特点。星载激光测高已得到高度重视，美国于2003年1月发射了ICESATIce, Cloud and l
9、and Elevation Satellite卫星，用于测量冰原地形及其时变以及云层及大气层的特征，搭载的地学激光测高系统GLAS Geoscience Laser Altimeter System可测定沿轨道的陆地和水面的地形。从总体上讲，国外测绘卫星总体性能和技术指标较为先进，根本形成系列甚至成网络，且具有很高的商业化运行程度，正在进一步向高空间分辨率、高光谱分辨率、短重访周期开展。测绘卫星摄影系统不仅需要高分辨率，而且需要获得立体影像，带有精细的卫星定位定姿系统，这些卫星由于其巨大的应用市场，已吸引了世界上大批用户的注意力。二我国卫星测绘开展应用现状目前我国已建立了资源、气象、海洋、环境
10、与减灾卫星系列，初步形成了国家对地观测体系，并启动高分辨率对地观测系统重大专项，建立更完善的国家对地观测系统。我国对高分辨率卫星影像具有大量而迫切的需求，国家每年需投入大量经费，订购SPOT2/4/5、Landsat TM/ETM+、QuickBird、IKNOWS、MODIS等遥感卫星影像数据，用于我国1：100万、1：25万、1：5万、1：1万根底地理信息的建立和更新。现有资源一号、资源二号系列卫星可提供中等分辨率遥感影像，用于1100万和125万地形图更新。2007年发射的02B星和方案中的CBERS-3/4的高分辨率影像原则上可对15万和12.5万的根底地理信息进展局部要素的更新，但由
11、于立体观测能力非常有限，无法生成数字高程模型，难以满足1：5万和更大比例尺的测绘的全面需求。因此，到目前为止，我国尚没有能够满足测绘要求的自主的测绘卫星。在卫星测绘数据应用方面，我国已根本解决利用国外卫星数据修测地形图和更新各种比例尺的地形数据库的关键技术，形成了科学的生产工艺。国家测绘局从1999年开场大面积利用法国SPOT卫星数据制作15万正射影像图及修测相应的地形图，利用美国LANDSAT的TM数据更新125万数据库，为缩短地图的更新周期提供了有效的方法，并积极投入开展未来测绘卫星影像处理技术根底性研究和建立，主要为高分辨率卫星影像几何纠正及后处理方案方法的研究和应用。三、我国卫星测绘开
12、展规划随着计算机科学、材料科学、系统科学等以及通信、电子、航空航天科技的飞速开展，卫星测绘在根底理论与技术手段等方面取得了显著的进步，星载光电传感器、合成孔径雷达干预以及对地观测系统假设干关键技术获得重大突破，使得测绘卫星搭载的有效载荷功能总体、分辨率及观测精度越来越高。一测绘卫星系列为满足我国测绘行业与国民经济和社会信息化建立对测绘卫星的迫切需求，国家测绘局从2005年开场启动测绘卫星方案，积极制定测绘部门十一五、十二五航天规划，拟用10-15年时间，建立我国具有长期稳定运行能力的测图卫星系列体系，作为国家空间根底设施的重要组成局部。测绘卫星主要包括：高分辨率光学立体测图卫星、干预雷达卫星、
13、激光测高卫星、重力卫星和导航定位卫星。如图1-1所示。测绘卫星高分辨率立体测图卫星干预雷达卫星星2-5米全色、6-10米多光谱1-2米全色、3-6米多光谱0.5-1米全色、1-3米多光谱3-5米、*或S波段、单极化0.5-1米、多波段、多极化激光测高卫星重力卫星导航定位卫星已有规划两颗高度低于500公里、相距约200公里的同轨道卫星双波段激光脉冲，测距精度2厘米其中，高分辨率光学立体测图卫星包括：2m全色、10m多光谱正射影像和5m全色立体影像的高分辨率光学立体测图卫星，以满足国家根底测绘15万地形测图和根底地理信息生产的需要，以及资源调查等方面的应用需要；1-2m全色、3-6m多光谱的超高分辨率光学立体测图卫星，用于区域根底测绘，以满足11万地形测图和根底地理信息生产的需要；0.5-1m全色、1-3m多光谱的甚高分辨率光学立体测图卫星，用于城市根底测绘，以满足1200015000地形测图和根底地理信息生产的需要。干预雷达卫星包括：3-5米、单波段、单极化干预雷达卫星，以满足困难地区15万地形测图和根底地理信息生产的需要；0.5-1米、多波段、多极化干预雷达卫星，以满足困难地区11万地形测图和根底地理信息生产的需要。激光测高卫星利用激光脉冲来准确测定地面和海面高度, 完成对陆地地形和植被的采集，建立高精度的全球DEM模型, 并可测定局部地形的米级年度变化。将开展对
