“高分二号”助力国土资源管理

本刊记者 袁立明

我国“高分二号”卫星9月19日顺利进入预定轨道，标志着我国遥感卫星进入了亚米级“高分时代”。这颗卫星系目前我国分辨率最高的光学对地观测卫星，空间分辨率首次精确到1米。

600公里太空可辨地面汽车大小

“1米分辨率意味着卫星从600多公里的太空向地面观察，能看见1米大小物体的轮廓，绝对能分辨出地面汽车的大小。如果是5米的分辨率就无法看清了，10米的分辨率只能看飞机大小的地面物体。”航天科技集团五院研究员、“高分二号”任务工程总师马世俊说。

据了解，这是目前我国分辨率最高的光学遥感卫星。

航天科技集团五院研究员、高分二号卫星系统总师潘腾说，这颗卫星的分辨率高，达到1米，包括全色成像和多光谱成像，最后用户拿到的是彩色成像图片。卫星扫描的幅宽达到了45公里，在全球同类卫星中幅宽也是最大的。

卫星的分辨率是越高越好吗？潘腾认为，现在对卫星的分辨率追求越来越高，但并不是所有卫星都要追求高分辨率，主要看用户的用途需求。比如，农业部门需要观察庄稼长势对农作物估产，只要达到一定的分辨率能够实现任务目标就可以了。所以高分辨率卫星要发展，根据用户需求，中低分辨率的卫星也要发展。

好相机把“千里眼”擦得更亮

卫星上的照相机如同人的眼睛，对高分辨率看清地面物体至关重要。潘腾介绍，“高分二号”卫星上的照相机是新研制的相机，体积小、重量轻，焦距长达7米。同等距离要看得更清楚，相机的装调精度要高，与之配套的技术手段更要精确。

相机分系统主任设计师姜海滨说，“高分二号”卫星相机焦距是国内卫星中焦距最长的。这颗卫星上装有两台相机，与全世界同等级分辨率的卫星相比，是成像幅宽最大的，在相机关键元器件、零部件等方面从设计到实验、测试、仿真方法都有突破。

“去年年底发射的‘高分一号’卫星成像幅宽大，但分辨率没有‘高分二号’高，二号比一号的分辨率高但是幅宽小些。由于一号和二号的应用不同，所以对分辨率的要求高低也不同。”潘腾说，一号可以用于宽范围的普查，二号用于精确定点的详查，两颗卫星各有特点，可以搭配使用。

“从天到地”确保“好图”

“我国第一代是返回式卫星，当时的遥感卫星用的是胶片，在太空拍照后卫星返回地球，科研人员再收取胶片，洗印成图进行分析。”马世俊说，“高分二号”卫星是传输型遥感卫星，在空中照完相，直接传输到地面接收站，经过数据处理之后就能成图，这种方式比过去的胶片更能及时接受信息。

卫星的成像数据要下传到地面，潘腾介绍，这颗卫星是1米分辨率和大幅宽，所以要下传的数据量很大。“我们采用了高速对地传输手段。成像质量取决于从天到地的一系列因素，链条很长。为了保证图像质量，我们在卫星定位精度、轨道控制精度、系统稳定程度、图像处理方法等方面都下了很大功夫。”

“就像给汽车装上减震的弹簧板，我们给卫星的相机支架加装了阻尼装置。向卫星供电的太阳能板、陀螺仪会在转动中产生振动。与之类似，卫星在工作中还有很多零部件会产生振动。我们尽可能吸收转动能量，稳定转动部件，从而保证图像质量。”马世俊说。

好卫星还要在天上“待得住”。据了解，“高分二号”卫星的寿命将比我国其他卫星有大幅度提高。马世俊说：“这颗卫星寿命5年我们是有把握的，努力目标是8年。随着一些零部件可靠性的逐步提高，卫星会在天上转得更久。”

应急救灾功劳不小

航天科技集团五院研究员、“高分二号”卫星系统总师潘腾表示，地震灾情观测需要卫星快速巡视地面情况，要求具有侧拍能力，相当于要求星载相机要能快速“扭脖子”，看周围。“高分二号”的相机可以在180秒内观测到正负35度范围。

我国自然灾害频发，灾害监测手段相对落后。高分系列卫星对减灾救灾最大的优势就是精确、及时。“高分一号”在雅安地震、甘肃岷县地震、东北洪涝灾害、华北华东雾霾中获取了大量精准数据，得到国土资源部、民政部等用户单位好评。“高分二号”卫星也将在未来大显身手。

让非法采矿无处遁形

据马世俊介绍，国土资源部是“高分二号”卫星的主要用户单位之一。“高分二号”可以监测退耕还林，监测耕地上有没有建房子，查出乡镇里有没有建“小产权房”等。

国土资源部中国航空物探遥感中心甘甫平研究员表示，“高分一号”卫星在矿产执法中发挥了重要作用。利用“高分一号”等遥感卫星，可以实施连续动态监测，比如通过获取矿区开采面、洞口车辆运输的卫星数据，再配合其他信息，判断某矿区是否进行非法开采。

据悉，针对国土资源管理的需求，我国将逐步建成高分土地资源遥感应用示范体系。利用“高分二号”卫星数据，在湖南、甘肃、黑龙江等示范区，开展矿产资源调查、地质灾害调查与监测、土地利用动态监测、土地利用变更调查等示范应用。

在道路交通领域也大有可为

除了国土资源部，住房和城乡建设部、交通运输部、国家林业局也都是“高分二号”的主要用户。“高分二号”还将为国内其他十多个部门和有关地区提供示范应用服务。

针对城市精细化管理需求，高分专项工程在道路交通领域也大有可为。利用“高分二号”卫星数据，将建立起高分综合交通遥感应用示范系统，在新疆、长江流域、北京等示范区开展交通路网规划、交通路网监控与交通出行服务，这些都是这颗卫星的用武之地。

“高分二号”会干啥？

“高分二号”卫星作为我国目前地面像元分辨率最高的光学对地观测卫星，预计将在国土资源调查与监测、城市精细化管理、综合交通服务、林业调查与监测等领域“一展身手”，给人们的生产生活带来便利。

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名副其实的“中国制造”

“高分二号”卫星的国产化率达到了98%。这颗由10多个分系统、200多台设备构成的卫星，大到整星小到陀螺等部件，几乎都是货真价实、名副其实的中国创造、中国制造。

“高分二号”卫星是我国高分专项的第二颗卫星。高分专项是我国16个科技重大专项之一，被誉为践行创新驱动发展战略的“创新工程”、高分辨率对地观测的“天眼工程”、服务经济建设和社会发展的“应用工程”。

高分系列卫星将打破我国高分辨率对地观测的数据长期依赖进口的局面。由于国产卫星的快速进步，国外同类卫星数据逐渐从“天价”降低到“平价”。业界认为，这是自主创新在我国空间信息产业领域带来的重大突破。

事实上，除了高分专项，近年来，我国国防科技工业坚持创新驱动战略，以重大专项工程为牵引，铸造了一个个里程碑：探月工程重大专项嫦娥二号卫星已飞离地球近9000万公里，超期服役37个月，开辟了“中国高度”；嫦娥三号任务圆了中华民族登月梦想，圆满完成工程目标和科学探测任务；天宫一号与神舟十号飞船实现精确交会对接，创造了“中国精度”。