高景一號衛(wèi)星及其綜合應(yīng)用

文 | 李佳 黃志華 史健楠 靳茗茗 趙汝冰

北京航天世景信息技術(shù)有限公司

一、引言

隨著市場需求的持續(xù)增長，遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐步市場化、開放化、融合化，航天產(chǎn)業(yè)的商業(yè)服務(wù)模式和業(yè)務(wù)化應(yīng)用也更加多樣化。2015 年中國航天科技集團(tuán)公司宣布啟動商業(yè)遙感衛(wèi)星星座的建設(shè)，首發(fā)星高景一號01 星和02 星于2016 年12 月28 日在太原衛(wèi)星發(fā)射中心以一箭雙星的方式成功發(fā)射，這不僅打破了我國0.5m 級商業(yè)遙感數(shù)據(jù)被國外壟斷的情況，也標(biāo)志著國產(chǎn)商業(yè)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)入0.5m的 時 代；03 星 和04 星 于2018 年1 月9 日 入 軌，與01 星和02 星組網(wǎng)，組網(wǎng)后重訪周期縮短至一天，國內(nèi)商業(yè)遙感數(shù)據(jù)正式邁入國際一流行列。

高景一號衛(wèi)星星座具備優(yōu)異的拍攝能力、高敏捷的機(jī)動性能、豐富的成像模式和高集成的電子系統(tǒng)等特點(diǎn)，已廣泛服務(wù)于測繪勘察、地質(zhì)礦產(chǎn)、國土資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)林水利、城市建設(shè)、國防安全和應(yīng)急減災(zāi)等眾多傳統(tǒng)行業(yè)；在互聯(lián)網(wǎng)、位置服務(wù)、智慧城市、金融保險等新興行業(yè)中也逐漸發(fā)揮著巨大的應(yīng)用價值。本文介紹了高景一號的數(shù)據(jù)服務(wù)模式及其在地質(zhì)勘察、生態(tài)修復(fù)、農(nóng)業(yè)調(diào)查、城市規(guī)劃、測繪地理信息服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

二、高景一號衛(wèi)星介紹

高景一號是國內(nèi)首個具備高敏捷、多模式成像能力的商業(yè)遙感衛(wèi)星星座，4 顆衛(wèi)星組網(wǎng)對地觀測大幅縮短了重訪周期。

該衛(wèi)星星座具備以下五大突出的技術(shù)特點(diǎn)。

1. 高空間分辨率

高景一號的全色影像空間分辨率達(dá)到0.5m，多光譜影像空間分辨率為2m，是目前我國較為成熟的高空間分辨率商業(yè)遙感光學(xué)衛(wèi)星。它的高空間分辨率能夠展現(xiàn)細(xì)膩的地物細(xì)節(jié)，適用于大比例尺地形圖制作、目標(biāo)判讀、變化監(jiān)測和影像深度分析等應(yīng)用。

2. 優(yōu)化的光譜設(shè)置

高景一號具有全色波段和四個多光譜波段（藍(lán)、綠、紅和近紅外），波譜范圍覆蓋450—890nm。全色和多光譜影像融合后，兼具高空間分辨率和多波譜段的優(yōu)勢，有利于地物類型識別和分類。

3. 優(yōu)異的采集能力

星上儲存空間達(dá)4TB，單顆衛(wèi)星每天可采集約60 萬平方千米數(shù)據(jù)，四星組網(wǎng)每天可采集約200 萬平方千米數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)每天重訪全球任意一點(diǎn)；同時能對較大面積的區(qū)域進(jìn)行同軌一次過境的多條帶掃描，減少了由于時間變化對獲取大區(qū)域數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響。單景最大可拍攝范圍60km×70km。這大幅提升了對地觀測能力，在大面積、高分辨率觀測中具有獨(dú)特優(yōu)勢。

4. 突出的敏捷性

高景一號采用了變速控制力矩陀螺技術(shù)，集合了控制力矩陀螺和動量輪兩者的優(yōu)點(diǎn)，在星下點(diǎn)可迅速精準(zhǔn)成像，常規(guī)側(cè)擺角最大為30°，執(zhí)行重點(diǎn)任務(wù)時可達(dá)到45°；能夠?qū)崿F(xiàn)同場景的兩視、三視觀測，獲取立體像對。

5. 多樣化的工作模式

高景一號具有星下點(diǎn)成像、側(cè)擺成像、多目標(biāo)成像、連續(xù)條帶成像、多條帶拼接成像、立體成像等多種工作模式。

三、高景一號衛(wèi)星綜合遙感應(yīng)用

高景一號極大地便利了資源調(diào)查、城市規(guī)劃、農(nóng)業(yè)發(fā)展、國家安全及其他領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用。高景一號的服務(wù)模式可以分為原始數(shù)據(jù)服務(wù)和成果應(yīng)用服務(wù)。數(shù)據(jù)可以通過私有云等多種方式交付用戶使用。

1.原始數(shù)據(jù)

原始數(shù)據(jù)的服務(wù)模式可以分為存檔數(shù)據(jù)服務(wù)和指定位置、區(qū)域的編程服務(wù)。

存檔數(shù)據(jù)服務(wù)作為最直接最廣泛的信息服務(wù)，高景一號單星每天獲取影像的面積達(dá)到60 萬平方千米，通過海量在線數(shù)據(jù)管理，用戶可根據(jù)自身需求進(jìn)行高景一號衛(wèi)星影像的在線查詢和訂購。

編程數(shù)據(jù)服務(wù)是根據(jù)用戶的需求，在未來一段時間內(nèi)，通過對衛(wèi)星上注指令，結(jié)合氣象條件及衛(wèi)星過境情況等信息，為用戶拍攝衛(wèi)星影像，該服務(wù)模式允許用戶以更加靈活、更加具有針對性的方式訂購所需的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

2.成果影像應(yīng)用

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，萬物互聯(lián)、數(shù)字孿生成為必然趨勢。遙感技術(shù)與其他行業(yè)的緊密度日益提升，根據(jù)不同行業(yè)的需求，利用機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、遙感影像自動化識別等處理技術(shù)，構(gòu)建業(yè)務(wù)化、工程化自動生產(chǎn)系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)了高景一號高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)從獲取、解譯到數(shù)據(jù)產(chǎn)品分發(fā)的一體化服務(wù)體系。高景一號已廣泛服務(wù)于自然資源調(diào)查、水資源管理和規(guī)劃、農(nóng)林業(yè)監(jiān)測與評價、城鎮(zhèn)規(guī)劃、應(yīng)急減災(zāi)等領(lǐng)域。

（1）礦區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)管

礦產(chǎn)資源在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，科學(xué)有效的監(jiān)管礦區(qū)生態(tài)環(huán)境是礦產(chǎn)資源管理的一大挑戰(zhàn)。礦區(qū)信息的獲取通常來自于運(yùn)營商或者當(dāng)?shù)乇O(jiān)管機(jī)構(gòu)的報告，但此方法存在信息獲取不及時、內(nèi)容不準(zhǔn)確等弊端。

四、展望

高景一號已廣泛應(yīng)用于測繪導(dǎo)航、國土資源調(diào)查、城市建設(shè)、農(nóng)林水利、地質(zhì)礦產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、國防安全和應(yīng)急減災(zāi)等領(lǐng)域，并積極挖掘在互聯(lián)網(wǎng)通信、地圖服務(wù)、智慧城市、金融保險等新興行業(yè)的應(yīng)用潛力，為各政府、行業(yè)部門提供了快速、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足了經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展的多源需求，提高了我國遙感應(yīng)用商業(yè)化服務(wù)水平，促進(jìn)了我國商業(yè)遙感產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。未來，高景一號將繼續(xù)發(fā)揮其應(yīng)用價值，為各行業(yè)用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，創(chuàng)造更大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。