三维立体影像——资源三号03星介绍
2024年7月25日11时13分,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙遥四十五(长四乙Y45)运载火箭成功将资源三号03星发射升空,该星是国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025年)支持立项,由自然资源部主持建造的陆地遥感业务卫星。至此,资源三号01、02、03三颗卫星可与目前在轨的高分七号卫星开启组网模式,共同构建我国测绘卫星星座,形成全球领先的立体观测能力。
1.资源三号03星业务管理
资源三号03星由国家发展改革委、财政部和国防科工局联合批复立项,自然资源部国土卫星遥感应用中心为项目法人单位,直接负责工程建设管理。中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院和上海航天技术研究院分别承担卫星和运载火箭研制。后续,自然资源部国土卫星遥感应用中心将会同研制单位和交通运输、水利、应急管理、生态环境等行业用户共同开展卫星在轨测试工作,保障卫星按时投入业务运行。
2.资源三号03星主要性能
资源三号03星运行于505千米的太阳同步回归轨道,具备多角度立体观测和激光高程控制点测量能力。该星的成
功发射将进一步提升我国1:5万比例尺测图及更大比例尺地理信息更新能力。与常规的光学卫星相比,除可提供数字正射影像、数字表面模型等标准测绘产品之外,资源三号03星的突出优势在于三相机立体观测和激光测高仪获取高程控制点,直接生成三维立体影像。可为实景三维中国建设、地理国情监测、耕地保护、地质灾害防治等提供高精度数据产品。如在耕地管理工作中,通过资源三号03星,不仅能知道这块地在哪儿、有多大,还能知道这块地是不是坡耕地,坡度是多少;用于地质灾害体的调查监测,不但能提供灾害体地质地理特征,还能定量估算灾害体体积等关键参数。资源三号03星组网运行后,重访周期将从3天缩短到1天,获取效率及应急监测能力将更强。该星运行将显著提升自然资源立体调查能力,还可广泛应用于交通运输、水利、应急管理、生态环境等相关领域。
(1)三线阵相机
资源三号03星三线阵相机由前视、正视、后视三台拍摄角度不同的相机组成,这三台相机可以通过空中三角对被观测物实现立体成像。
以被观测物为一栋建筑物为例,在卫星从北向南过境的过程中,前视相机最先对建筑物的北侧成像,然后是正视相机从建筑物的正上方对观测物垂直向下成像,接着是后视相
机从建筑物的南侧对其成像,据此,地面工作人员可以获得被观测物的立体成像信息。
(2)多光谱相机
与三线阵相机相比,多光谱相机则是从物体光谱属性的角度带我们去感知世界。
地球上不同的元素及其化合物,由于物质组成、结构等不同,都具有不同的光谱特征。这些独特的光谱特性,类似于人类的指纹功能,是遥感科学中用以识别和分析不同物体特征的一种重要“身份证”,而多光谱相机的任务就是采集被观测物的光谱特性。
地面的技术人员通过分析这些光谱“指纹”就能确定该物体的物理属性,区分出海洋、森林、农田等,还可以从光谱数据中分析出农田产量、植被数量,以及水污染程度等具体状况。
(3)激光测高仪
立体影像在无地面控制时候,其高程精度很难提升,就像我们的双眼,可以清晰地判断远处物体的轮廓,但是难以精准判断其与我们的距离。
激光测高仪从卫星上打出一束激光,通过测量激光折返跑的时间和角度,就能计算出地表某一点的相对高度,从而
获得地表的特征信息。
面对30万公里/秒的光速,为了准确测量距离,计时器的精度要求达到十亿分之一秒。激光测高仪如同太空中的一把尺,实现约506公里距离下星地测距精度提升为亚米级。
同时,有了资源三号02星激光测高仪在轨测试、标定和数据应用的经验,03星激光测高仪在设计之初就从用户应用的角度出发,为满足用户在标定场标定的需求,开展了针对性的方案优化,设计了定时开机功能,精度优于30微秒,保证其在7公里/秒的飞行过程中可以命中直径为0.21米范围内的靶标,实现“指哪儿打哪儿”。
此外,分别于2012年和2016年随资源三号01星和资源三号02星发射入轨的三线阵相机、多光谱相机及激光测高仪也均由508所研制。该系列卫星通过装载三线阵相机和多光谱相机、激光测高仪有效载荷,长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全国的高分辨率立体影像和多光谱影像,生产全国1:5万比例尺基础地理信息产品,开展1:2.5万以及更大比例尺地图的修测和更新,开展国土资源调查和监测,为防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设、交通、国家重大工程等领域的应用提供数据服务,实现了我国1:5万测图从依赖国外卫星到使用国产卫星的根本性变革,使我国成为国际上少数几个掌握成套卫星测绘技术的国家。