高分七号将遥感卫星的“米尺”升级成“游标卡尺” 太空立体大片是这样出炉的！
这是分辨率为0．65米的高分七号卫星北京大兴国际机场真彩色融合正射影像。新华社发
12月10日，国家航天局发布了高分七号首批22幅亚米级立体影像产品，包括北京首都机场、大兴机场、广东阳春市、山东菏泽等多个地区的正射影像图、立体核线影像、数字表面模型产品等。首批影像成果图综合考虑地域分布、地物类型、目标关注度和主要用户部门测试需求等因素，纹理清晰、层次分明、信息丰富、立体感强，体现了高分七号卫星特有的立体测绘性能。
高分七号卫星，是一颗可以拍摄3D卫星遥感大片的卫星，其全称“高分辨率国土测绘卫星”，是我国首颗民用亚米级高分辨率光学立体测绘卫星，主要用于1∶10000立体测图生产及更大比例尺基础地理信息产品的更新。
“测绘卫星就是精确测量大地的尺子，如果把以往其他通用遥感卫星比作米尺，那么高分七号就是一把游标卡尺，能够高精度地测量地物的平面位置和高度。”航天科技集团五院高分七号卫星总设计师曹海翊说。
南方日报驻京记者王腾腾
1.双线阵相机：3D大片随时拍摄
高分七号卫星将我国低轨遥感卫星分辨率由高分专项实施前最高2.1米提高到0.65米，静止轨道遥感卫星分辨率由千米级提高到50米，低轨遥感卫星设计寿命由3年大幅提高到8年。
令人瞩目的是，高分七号搭载了一台双线阵相机和一台激光测高仪。这台双线阵相机前视相机倾角+26°，后视相机倾角-5°，多光谱地面分辨率优于3.2m。正是这台双线阵相机，铸就了高分七号的“3D慧眼”。
这台双线阵相机是国内首台长焦距、大口径、无畸变测绘相机。曹海翊对南方日报记者表示，这台测绘相机集成了高几何稳定性光学系统、精密控温措施、柔性支撑、可展开遮光罩等空间相机设计技术，保证了相机在轨成像期间的图像质量和几何稳定性，“相机能够获取5谱段高空间分辨率立体测绘遥感数据，地面像元分辨率优于0.8m，幅宽优于20km，它可以可连续观测获取地面重叠影像，用于获得立体影像。”曹海翊说。
对于双线阵相机获取立体影像的工作原理，曹海翊解释说，卫星在轨飞行时，双线阵相机的前视相机首先以26°的角度拍摄到某一地物，同时，卫星会记录下自己的位置A；然后卫星继续飞行一段时间后，后视相机会以-5°的角度拍摄到同一地物，卫星记录下此时自己的位置B；这样我们就获得了由卫星位置A、卫星位置B以及地物构建的三角形，从而确定地物的空间位置。
2.对地全波形激光测高仪：高程精度优于1.5m
在立体测绘能力的构建中，除了双线阵相机的卓越功勋，也离不开高分七号搭载的激光测高仪——国内首台对地全波形激光测高仪。激光测高仪配置有2波束的1064nm激光，用于对地理条件恶劣的地区，在少控制点情况下，进一步提高卫星的高程定位精度。
曹海翊表示，为提高以我国西部地区为代表的少控制点区域以及境外地区无控制点区域的测高精度，对地激光测高仪可以向目标地物发射激光脉冲波束，并接收由地物返回的激光回波，获取地物高程信息。激光测高仪突破了高速采样技术和基于足印相机的激光指向定位技术，并采用环路热管技术实现精密控温，用于解决全球范围高程控制点数据获取难题。
曹海翊解释说，激光测高仪的足印相机在激光发射时刻对地成像，在足印相机地物图像中可确定激光光斑中心的坐标位置；之后将足印相机地物图像与双线阵相机拍摄的同一区域地物图像进行匹配，定位激光光斑在双线阵相机影像中的位置，获得对应地物的高程信息作为广义高程控制点来修正双线阵相机的立体测绘产品，满足高程精度优于1.5m的需求。
3.补足1∶10000比例尺卫星测绘能力短板
目前，我国尚不具备1∶10000比例尺卫星测绘能力，而随着我国经济发展加快，测绘地理信息系统建设、地理国情监测、住房和城乡建设、国家统计应用等业务对1∶10000比例尺测绘数据产品的需求愈发迫切。
解决这个燃眉之急的任务落到了高分七号的肩上。曹海翊介绍说，高分七号的创新点之一便是首次提出双线阵相机立体测图配以双波束激光测高的新型复合测绘体制，用于实现1∶10000立体测绘。
“简单而言，测绘卫星就是精确测量大地的尺子，如果把以往其他通用遥感卫星比作米尺，那么高分七号就是一把游标卡尺，能够高精度地测量地物的平面位置和高度。相较以往卫星1∶50000比例尺的测绘能力而言，高分七号能够更准确地定位地物的位置、识别更多的细节。打个比方，以往我们能够定位比较宽阔的高速公路和国道的位置，而现在能够精确定位乡间小路的位置。”曹海翊表示。
曹海翊还表示，高分七号是我国首颗1∶10000比例尺立体测绘卫星，相较以往卫星1∶50000比例尺有大幅提高，目前国际上只有少数航天强国具备1∶10000卫星测绘能力，“我国测绘大国的国际地位将会越发凸显”。
延伸
搭配北斗导航精度将大幅提高
目前，导航地图和APP的应用已经深入民众生活。导航功能不仅仅依靠北斗、GPS之类的导航卫星，还需要测绘卫星的支持。曹海翊举例说，假如小明想导航到天坛，自己的位置可以通过手机接收导航卫星的信号得知，那天坛的位置是怎么知道的呢？一种方法是拿着GPS接收机到天坛去定位一下，但这样费时费力；更便捷有效的方法就是使用测绘卫星进行大面积、高效率的在轨测绘，获取的测绘数据经地面进一步处理后可以生成手机导航功能中的背景地图，为导航业务提供地表基准位置信息，“高分七号卫星能够大幅提升我国地图的精度，以后大家出行就可以使用高分七号获取的地图和北斗的导航信号，让我们航天技术真正地服务于人民生活。”
曹海翊对记者表示，大到“一带一路”重点项目规划、雄安新区的建设，小到住宅小区、学校、公园的选址布局，都需要大量高精度测绘数据作为决策依据。以往是大量测绘人员跋山涉水、手提肩扛，甚至是冒着生命危险到实地执行任务，人力耗费大、持续时间久。而高分七号发射之后，可以短短几分钟就完成原来几个月甚至几年才能完成的任务。
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