“高分二號”助力國土資源管理

本刊記者 袁立明

我國“高分二號”衛(wèi)星9月19日順利進入預(yù)定軌道，標(biāo)志著我國遙感衛(wèi)星進入了亞米級“高分時代”。這顆衛(wèi)星系目前我國分辨率最高的光學(xué)對地觀測衛(wèi)星，空間分辨率首次精確到1米。

600公里太空可辨地面汽車大小

“1米分辨率意味著衛(wèi)星從600多公里的太空向地面觀察，能看見1米大小物體的輪廓，絕對能分辨出地面汽車的大小。如果是5米的分辨率就無法看清了，10米的分辨率只能看飛機大小的地面物體?！焙教炜萍技瘓F五院研究員、“高分二號”任務(wù)工程總師馬世俊說。

據(jù)了解，這是目前我國分辨率最高的光學(xué)遙感衛(wèi)星。

航天科技集團五院研究員、高分二號衛(wèi)星系統(tǒng)總師潘騰說，這顆衛(wèi)星的分辨率高，達到1米，包括全色成像和多光譜成像，最后用戶拿到的是彩色成像圖片。衛(wèi)星掃描的幅寬達到了45公里，在全球同類衛(wèi)星中幅寬也是最大的。

衛(wèi)星的分辨率是越高越好嗎？潘騰認(rèn)為，現(xiàn)在對衛(wèi)星的分辨率追求越來越高，但并不是所有衛(wèi)星都要追求高分辨率，主要看用戶的用途需求。比如，農(nóng)業(yè)部門需要觀察莊稼長勢對農(nóng)作物估產(chǎn)，只要達到一定的分辨率能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)目標(biāo)就可以了。所以高分辨率衛(wèi)星要發(fā)展，根據(jù)用戶需求，中低分辨率的衛(wèi)星也要發(fā)展。

好相機把“千里眼”擦得更亮

衛(wèi)星上的照相機如同人的眼睛，對高分辨率看清地面物體至關(guān)重要。潘騰介紹，“高分二號”衛(wèi)星上的照相機是新研制的相機，體積小、重量輕，焦距長達7米。同等距離要看得更清楚，相機的裝調(diào)精度要高，與之配套的技術(shù)手段更要精確。

相機分系統(tǒng)主任設(shè)計師姜海濱說，“高分二號”衛(wèi)星相機焦距是國內(nèi)衛(wèi)星中焦距最長的。這顆衛(wèi)星上裝有兩臺相機，與全世界同等級分辨率的衛(wèi)星相比，是成像幅寬最大的，在相機關(guān)鍵元器件、零部件等方面從設(shè)計到實驗、測試、仿真方法都有突破。

“去年年底發(fā)射的‘高分一號’衛(wèi)星成像幅寬大，但分辨率沒有‘高分二號’高，二號比一號的分辨率高但是幅寬小些。由于一號和二號的應(yīng)用不同，所以對分辨率的要求高低也不同。”潘騰說，一號可以用于寬范圍的普查，二號用于精確定點的詳查，兩顆衛(wèi)星各有特點，可以搭配使用。

“從天到地”確?！昂脠D”

“我國第一代是返回式衛(wèi)星，當(dāng)時的遙感衛(wèi)星用的是膠片，在太空拍照后衛(wèi)星返回地球，科研人員再收取膠片，洗印成圖進行分析?！瘪R世俊說，“高分二號”衛(wèi)星是傳輸型遙感衛(wèi)星，在空中照完相，直接傳輸?shù)降孛娼邮照?，?jīng)過數(shù)據(jù)處理之后就能成圖，這種方式比過去的膠片更能及時接受信息。

衛(wèi)星的成像數(shù)據(jù)要下傳到地面，潘騰介紹，這顆衛(wèi)星是1米分辨率和大幅寬，所以要下傳的數(shù)據(jù)量很大?！拔覀儾捎昧烁咚賹Φ貍鬏斒侄巍３上褓|(zhì)量取決于從天到地的一系列因素，鏈條很長。為了保證圖像質(zhì)量，我們在衛(wèi)星定位精度、軌道控制精度、系統(tǒng)穩(wěn)定程度、圖像處理方法等方面都下了很大功夫。”

“就像給汽車裝上減震的彈簧板，我們給衛(wèi)星的相機支架加裝了阻尼裝置。向衛(wèi)星供電的太陽能板、陀螺儀會在轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生振動。與之類似，衛(wèi)星在工作中還有很多零部件會產(chǎn)生振動。我們盡可能吸收轉(zhuǎn)動能量，穩(wěn)定轉(zhuǎn)動部件，從而保證圖像質(zhì)量?！瘪R世俊說。

好衛(wèi)星還要在天上“待得住”。據(jù)了解，“高分二號”衛(wèi)星的壽命將比我國其他衛(wèi)星有大幅度提高。馬世俊說：“這顆衛(wèi)星壽命5年我們是有把握的，努力目標(biāo)是8年。隨著一些零部件可靠性的逐步提高，衛(wèi)星會在天上轉(zhuǎn)得更久?！?/p>

應(yīng)急救災(zāi)功勞不小

航天科技集團五院研究員、“高分二號”衛(wèi)星系統(tǒng)總師潘騰表示，地震災(zāi)情觀測需要衛(wèi)星快速巡視地面情況，要求具有側(cè)拍能力，相當(dāng)于要求星載相機要能快速“扭脖子”，看周圍。“高分二號”的相機可以在180秒內(nèi)觀測到正負(fù)35度范圍。

我國自然災(zāi)害頻發(fā)，災(zāi)害監(jiān)測手段相對落后。高分系列衛(wèi)星對減災(zāi)救災(zāi)最大的優(yōu)勢就是精確、及時。“高分一號”在雅安地震、甘肅岷縣地震、東北洪澇災(zāi)害、華北華東霧霾中獲取了大量精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，得到國土資源部、民政部等用戶單位好評?！案叻侄枴毙l(wèi)星也將在未來大顯身手。

讓非法采礦無處遁形

據(jù)馬世俊介紹，國土資源部是“高分二號”衛(wèi)星的主要用戶單位之一。“高分二號”可以監(jiān)測退耕還林，監(jiān)測耕地上有沒有建房子，查出鄉(xiāng)鎮(zhèn)里有沒有建“小產(chǎn)權(quán)房”等。

國土資源部中國航空物探遙感中心甘甫平研究員表示，“高分一號”衛(wèi)星在礦產(chǎn)執(zhí)法中發(fā)揮了重要作用。利用“高分一號”等遙感衛(wèi)星，可以實施連續(xù)動態(tài)監(jiān)測，比如通過獲取礦區(qū)開采面、洞口車輛運輸?shù)男l(wèi)星數(shù)據(jù)，再配合其他信息，判斷某礦區(qū)是否進行非法開采。

據(jù)悉，針對國土資源管理的需求，我國將逐步建成高分土地資源遙感應(yīng)用示范體系。利用“高分二號”衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在湖南、甘肅、黑龍江等示范區(qū)，開展礦產(chǎn)資源調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測、土地利用動態(tài)監(jiān)測、土地利用變更調(diào)查等示范應(yīng)用。

在道路交通領(lǐng)域也大有可為

除了國土資源部，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運輸部、國家林業(yè)局也都是“高分二號”的主要用戶?！案叻侄枴边€將為國內(nèi)其他十多個部門和有關(guān)地區(qū)提供示范應(yīng)用服務(wù)。

針對城市精細(xì)化管理需求，高分專項工程在道路交通領(lǐng)域也大有可為。利用“高分二號”衛(wèi)星數(shù)據(jù)，將建立起高分綜合交通遙感應(yīng)用示范系統(tǒng)，在新疆、長江流域、北京等示范區(qū)開展交通路網(wǎng)規(guī)劃、交通路網(wǎng)監(jiān)控與交通出行服務(wù)，這些都是這顆衛(wèi)星的用武之地。

“高分二號”會干啥？

“高分二號”衛(wèi)星作為我國目前地面像元分辨率最高的光學(xué)對地觀測衛(wèi)星，預(yù)計將在國土資源調(diào)查與監(jiān)測、城市精細(xì)化管理、綜合交通服務(wù)、林業(yè)調(diào)查與監(jiān)測等領(lǐng)域“一展身手”，給人們的生產(chǎn)生活帶來便利。

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名副其實的“中國制造”

“高分二號”衛(wèi)星的國產(chǎn)化率達到了98%。這顆由10多個分系統(tǒng)、200多臺設(shè)備構(gòu)成的衛(wèi)星，大到整星小到陀螺等部件，幾乎都是貨真價實、名副其實的中國創(chuàng)造、中國制造。

“高分二號”衛(wèi)星是我國高分專項的第二顆衛(wèi)星。高分專項是我國16個科技重大專項之一，被譽為踐行創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的“創(chuàng)新工程”、高分辨率對地觀測的“天眼工程”、服務(wù)經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的“應(yīng)用工程”。

高分系列衛(wèi)星將打破我國高分辨率對地觀測的數(shù)據(jù)長期依賴進口的局面。由于國產(chǎn)衛(wèi)星的快速進步，國外同類衛(wèi)星數(shù)據(jù)逐漸從“天價”降低到“平價”。業(yè)界認(rèn)為，這是自主創(chuàng)新在我國空間信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域帶來的重大突破。

事實上，除了高分專項，近年來，我國國防科技工業(yè)堅持創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略，以重大專項工程為牽引，鑄造了一個個里程碑：探月工程重大專項嫦娥二號衛(wèi)星已飛離地球近9000萬公里，超期服役37個月，開辟了“中國高度”；嫦娥三號任務(wù)圓了中華民族登月夢想，圓滿完成工程目標(biāo)和科學(xué)探測任務(wù)；天宮一號與神舟十號飛船實現(xiàn)精確交會對接，創(chuàng)造了“中國精度”。