“天绘一号”卫星工程建设与应用

概括“天绘一号”卫星工程的建设历程和卫星系统的使命任务;介绍了卫星系统和相机载荷的能力与技术参数;重点阐述了“天绘一号”卫星无地面控制条件下的摄影测量关键技术, 包括LMCCD相机体制、航天摄影测量相机参数在轨标定技术以及无地面控制点条件的三线阵EFP影像平差技术等的运用, 通过工程实践, 达到了工程技术指标要求;最后介绍数据应用情况, 提出“天绘一号”卫星的发展设想, 为了解“天绘一号”卫星工程提供了基本参考。     

“天绘一号”传输型摄影测量与遥感卫星

介绍了“天绘一号”卫星的总体方案、技术特点、研制历程和应用概况, 重点介绍了“天绘一号”卫星的技术特点和应用前景, 以便用户了解、熟悉“天绘一号”卫星, 更好使用其各种影像产品, 更好发挥卫星的应用效能。“天绘一号”卫星摄影定位与测图系统采用LMCCD(Line Matrix Charge Coupled Device)测绘体制, 由前视、正视和后视3台全色CCD相机, 3台星敏感器以及1台GPS接收机组成;其中正视相机焦平面上还设计有4个小面阵CCD器件, 用于提高摄影定位的高程精度。卫星摄影测量基高比为1。卫星通过一个高强度、高刚度和高稳定度的测绘光学平台, 将3台测绘相机、3台星敏感器和1台多光谱相机集成为一体, 满足了测绘任务对星敏感器与相机间几何角度关系的高精度及高稳定度要求。在轨测试结果表明, 卫星摄影定位精度优于任务指标要求, 可满足无地面控制点条件下测制全球1:50000比例尺地图要求。     

天绘一号卫星1B级产品生产及应用

天绘一号卫星是我国第一颗传输型立体测绘卫星。介绍了天绘一号卫星的基本情况及其产品分类特征和详细介绍了1B级产品的生产过程,给出了RPC参数的实现方法,并从测绘和遥感2大领域介绍了该卫星产品的应用范围和应用前景。     

天绘二号卫星工程设计与实现

天绘二号卫星系统是我国首个基于干涉合成孔径雷达技术的微波测绘卫星系统,也是我国第1个近距离编队卫星系统,是国际上继德国TanDEM-X系统后的第2个微波干涉测绘卫星系统,并在国际上首次提出了通过设计双频成像解决干涉相位绝对模糊问题的方法,彻底摆脱了对地面控制数据的依赖。该系统工作于X频段,设计分辨率为3 m,处于500 km的太阳同步轨道,由两颗对等的卫星组成,采用异轨道面卫星编队、一发双收雷达收发模式的技术体制,可以快速测制全球数字表面模型和雷达正射影像。本文通过对干涉基线体制、卫星编队构型及雷达收发模式的选择,提出了天绘二号卫星技术体制;并从系统任务、主要性能及组成3个方面进行了工程设计;从总体论证、关键技术攻关及验证、型号研制3个阶段阐述了工程实现情况;最后介绍了卫星系统在轨测试验证情况。测试结果表明,所有指标达到了工程设计要求,产品精度与TanDEM-X系统相当,满足1：5万比例尺测图精度要求,从而验证了天绘二号卫星工程设计思路正确,工程实现的方法合理可行。     

天绘一号卫星覆盖性能分析与优化方法研究

天绘一号卫星为测绘卫星,测绘卫星标称轨道是卫星进行长期轨道维持的目标,对卫星的地面覆盖性能起到决定性的作用。为了分析和提高卫星对地面目标的覆盖性能,根据天绘一号卫星轨道设计和维持的特点,提出了基于条带—纬度覆盖图的分析和优化方法。推导了推扫式成像卫星覆盖经度跨度计算公式,构建了基于条带—纬度覆盖图的分析方法,通过将多颗卫星的条带—纬度覆盖图叠加得到不同区域的覆盖次数,根据每次重访时的卫星星下点条带号计算对地面目标的重访时间间隔。提出了通过调整当前条带号和降交点地方时减小对目标区域的重访间隔的优化方法。通过与网格点方法的计算结果比较,验证了该方法的有效性。     

“天绘一号”卫星测绘相机在轨几何定标

卫星在空间环境运转过程中, 测绘相机的几何参数会发生不可预估的变化, 从而对摄影测量定位精度和数据处理精度产生影响。因此, 所有测绘卫星都对星载相机的几何参数进行在轨定标, 监测相机几何参数在轨运行状态下的变化情况。本文着重介绍了“天绘一号”卫星在轨几何定标的内容和采用的方法。     

我国民用光学卫星测绘产品体系的建立与应用

经过10多年的发展,我国民用光学卫星测绘及其应用取得了较大的发展。本文系统总结了我国民用光学卫星特别是立体测图卫星的在轨情况、技术参数及数据获取等总体情况。在介绍卫星测绘产品处理和体系构建等技术的基础上,对卫星测绘及其产品的应用情况进行了概况和总结,并对“十四五”期间我国测绘卫星及卫星测绘应用的发展进行了展望。     

基于数字实验场的国产测绘卫星影像定位精度评估及优化

提出了一种基于数字实验场的国产测绘卫星影像定位精度评估及优化方法。该方法利用超高分辨率遥感卫星影像及其测绘产品,在境外等无地面控制区域建立可满足国产测绘卫星全球定位评估验证需求的数字化实验场;以实验场控制基准为基础,通过构建国产测绘卫星影像的几何定位模型和精度优化模型,实现国产测绘卫星影像的定位精度评估及优化。利用天绘一号、资源三号卫星影像数据进行了实验和分析,结果表明:该方法能够在无地面控制区域对国产测绘卫星影像定位精度进行有效评估;并通过对系统误差进行补偿,显著提升影像定位精度。     

“天绘一号”卫星无地面控制点EFP多功能光束法平差

无地面控制点卫星摄影测量是实现全球测绘的有效手段。实现无地面控制点摄影测量主要途径包括:一是卫星姿态稳定度达到1×10^-6(°/s);二是高精度的姿态测定系统;三是摄影测量光束法平差处理。以往受制于技术等因素, 实现无地面控制点摄影测量只能依靠摄影测量光束法平差技术。“天绘一号”卫星研发了集相机在轨标定、全三线交会光束法平差、角元素低频误差补偿及偏流角效应改正为一体的EFP多功能光束法平差技术, 并通过“天绘一号”卫星影像数据对该技术进行了验证。实验结果表明:无地面控制点定位精度达到10.3 m/5.7 m(平面/高程), 满足测制1:5万比例尺地形图精度要求     

天绘一号03星定位精度初步评估

天绘一号卫星是我国第一颗传输型立体测绘卫星,主要用于无地面控制点条件下高精度定位及1∶5万比例尺地形图测绘。01、02星分别于2010年8月24日及2012年5月6日成功发射,03星于2015年11月26日发射,目前3颗星在轨正常运行。01星定位精度经过系统检测后,定位精度为10.3 m/5.7 m(平面/高程),02星定位精度与01星精度相当。本文首先简要介绍了天绘一号卫星的总体概况及其地面处理系统中的关键技术,重点对03星的无控定位精度进行初步试验评估。通过国内外3条航线的试验发现,03星较02星精度有较大提高,在无地面控制点条件下可实现平面7.2 m、高程2.6 m的定位精度。     

我国测绘卫星的发展思路和应用展望

国家测绘局经过多年的研究开发,已基本形成了卫星测图的科学生产工艺,对于更大程度上发挥卫星遥感应用潜力起到了积极推动作用。为适应遥感技术的发展,国家测绘局已经于2005年编制了《测绘部门十一五航天规划(草案)》,测绘卫星计划包括研制发射我国自主的测绘系列卫星和建立自主版权的测绘卫星综合应用服务体系。高分辨率测绘系列卫星包括:高分辨率光学立体测图卫星、干涉雷达卫星、激光测高卫星和重力卫星等。随着我国航天事业和卫星制造技术的蓬勃发展,未来的卫星测绘应用能力将得到进一步加强。     

“天绘一号”卫星在轨性能评估

“天绘一号”卫星是中国新一代传输型摄影测量卫星, 由航天东方红卫星有限公司基于CAST2000小卫星平台研制。01星于2010年8月发射成功, 02星于2012年5月发射成功。经过在轨测试, 两颗卫星性能指标均达到设计要求。本文介绍了“天绘一号”卫星在轨性能测试的结果, 为该卫星后续业务化应用提供宝贵数据。     

无地面控制点条件下卫星摄影测量的发展与现状

无地面控制点条件下, 卫星摄影测量研究与工程实践是世界各国在该领域中所面临的研究难点之一。本文介绍了在无地面控制条件下光学卫星摄影测量的研究发展和工程实践历程, 并对中国“天绘一号”卫星获取的影像实测结果进行分析, 结果表明, 中国在无地面控制条件下的卫星摄影测量研究与工程实践已居于国际领先地位。     

ICESat激光高程点辅助的天绘一号卫星影像立体区域网平差

无地面控制点（简称无控）区域网平差是实现卫星影像无控测图的一项重要技术,对于境外和外业测控困难区域的测图具有重要意义。然而,无控区域网平差的定位精度一般难以满足对应比例尺测图规范要求。利用公开、可稳定获取的公众地理信息数据辅助区域网平差,是提高卫星影像无控定位精度的有效途径,其中ICESat激光高程点便是一种良好的高程控制数据。为了提高天绘一号卫星影像无控定位精度,本文提出ICESat激光高程点辅助的卫星影像模型法立体区域网平差方法。首先,以30 m分辨率SRTM估算的地形坡度作为限制条件,结合激光高程点自身质量评价信息,自动提取高质量ICESat激光高程点;其次,利用自动匹配的连接点进行模型法自由网平差,实现卫星影像几何定位精度的相对一致性（内部一致性）;最后,将激光高程点自动量测至卫星影像作为控制点,其平面坐标根据自由网平差结果前方交会计算而得,高程坐标取自激光点高程,再次进行区域网平差精化定向参数,提高卫星影像的绝对高程精度。最后本文利用山东全省的天绘一号卫星影像进行试验,验证了本文方法的有效性和可行性。     

盘活基础测绘成果资源促进地理信息广泛应用

当前形势下,如何盘活基础测绘成果资源,为国民经济和社会信息化建设服务成为急需解决的现实问题。分析基础测绘成果的社会需求,探讨阻碍基础测绘成果广泛应用的主要问题,结合测绘法要求,提出了促进基础测绘成果广泛应用的对策建议。     

从测绘学向地理空间信息学演变历程

本文是对测绘学科从传统测绘到数字化测绘,再到测绘信息化即地理空间信息学3阶段发展历程的回顾。主要阐述了测绘学科伴随着国家需求和世界科技发展的进程在理念、理论、技术、方法和应用服务等方面的变化和发展,较详细地记述了如何由测绘学向地理空间信息学的演变;演变过程中测绘学的理念、学科分类和内涵有哪些变化;并且对数字化测绘、测绘信息化(地理空间信息学)等给出了基本概念和定义。     

基于天绘一号卫星影像的水体信息提取对比研究

针对天绘一号卫星高分辨率影像,采用面向对象分类方法对怀柔水库区域进行水体信息提取,在多尺度分割的基础上,统计地物的光谱信息、形状因子和亮度均值等,建立水体信息的特征集,充分利用高分辨率的特点提取水体信息,同时选取了参数相近的SPOT和RapidEye两幅国外高分影像进行对比研究,使用相同方法进行水体提取,对实验过程和结果进行了对比分析。针对提取结果,采用野外采样和矢量图分析两种方法综合进行精度评价,根据采样数据得到的精度分别为96.97%,95.45%,92.42%,分析实验结果的矢量图,其中天绘影像水体提取面积为5 537 412.5㎡,SPOT影像为5 398 225㎡,RapidEye影像为5 053 262.5㎡,对实际水域的面积覆盖分别达到了101.40%,98.85%,92.54%,天绘影像的整体精度较高,但在细节表现上较为模糊,主要误差来自于对湿地的误分。实验制定了适用于天绘影像的水体提取方法和规则,分析不同因素对分割与分类结果的影响,同时,我们比较了天绘影像与国外同级别高分影像的优劣性,为天绘影像的进一步应用提供了参考。