资源三号系列卫星及其应用概况

文 | 曹海翊 戴君 徐驰 刘付强中国空间技术研究院遥感卫星总体部

一、资源三号卫星任务概况

资源三号卫星是“十一五”期间我国民用航天重点科研项目，是在当时国家经济社会发展对我国独立自主获取卫星立体影像的迫切需求，以及我国测绘手段从以航空为主转向航空和航天相互补充的大背景下推动建设的国内首个民用立体测绘卫星工程。

资源三号卫星对我国测绘事业的发展具有革命性意义，是我国测绘事业发展史上一座新的里程碑[1]。资源三号卫星建设的主要目标是长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全球的高分辨率全色立体影像和多光谱影像，实现1 : 5万比例尺基础地理信息产品生产以及1 : 2.5万和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服务和保障[2]。

2012年1月9日，资源三号卫星由长征四号乙运载火箭从太原卫星发射中心发射升空，1月11日顺利传回第一景高精度立体影像及高分辨率多光谱图像，开启了我国民用航天测绘的序幕。2015年11月17日国家批准资源三号02星工程立项，是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》批复后发射的首颗业务星。02星于2016年5月30日发射升空，与资源三号01星组网运行，形成有效互补。2020年7月25日，资源三号03星成功发射，与资源三号01、02星组网运行，共同组成了我国立体测绘卫星星座，大幅提高了我国1 : 5万比例尺国土测绘效率。目前资源三号03星正在进行在轨测试工作，进展顺利。

二、资源三号卫星主要性能

资源三号卫星发射升空，标志着光学遥感卫星由第一代返回胶片式、第二代数字传输式、第三代中高分辨式发展到第四代高精度测绘式，实现了从短期观测、连续观测、中高分辨率观测到高精度几何定量化的技术跨越。

资源三号01星首次实现国产卫星地面定位精度达到国际先进水平，无控制地面定位精度由几百米跨入到十米量级，实现了“质”的飞跃，全面满足1 : 5万比例尺立体测图指标要求，甚至达到1 : 2.5万比例尺测图要求。国际上首次实现X频段2×450Mbps数据传输能力，X频段数据传输能力达到国际领先水平。国内首次将图像量化位数由8bit提高到10bit，大幅提高图像质量。卫星高精度姿态确定和轨道确定精度得到大幅度的提高，解决了卫星外方位元素高精度测量与稳定性控制难题。资源三号卫星填补了国内民用高分辨率立体测图领域空白，建立了新一代高精度遥感卫星技术平台，开创了测绘卫星系列化发展的新局面。

资源三号02星继承了01星的技术状态并进行了适当改进，将前视、后视相机的分辨率由3.5m提高到2.5m，同时搭载了国内首台对地观测的试验性激光测高载荷，主要用于测试国产激光测高仪在低轨遥感卫星平台的功能和性能，探索利用地表高精度的高程控制点辅助提高光学遥感卫星影像无地面控制立体测图精度的可能性[3]。

资源三号03星相对于02星主要变化为卫星寿命由5年提升至8年，相应的载荷产品开展严格的适应性分析，确保继承产品设计满足寿命要求，同时服务产品全面更换为基于8年寿命的长寿命产品。随着资源三号02星搭载激光测高仪的在轨优异表现，03星的任务明确了激光测高仪作为一个新的测量任务，且要求满足8年寿命。结合资源三号02星激光测高仪在轨使用经验和设计经验，加强了结构刚度以保证在轨激光指向稳定性和收发光轴匹配特性，同时针对8年寿命要求，对激光器等重点部件进行专项改进。

三、资源三号卫星在各行业的应用

资源三号卫星自发射以来，一直在轨安全稳定运行，影像获取持续高效，为测绘与地理国情监测、全国数字正射影像和数字表面模型一版图等国家重大测绘工程，以及长江经济带自然资源调查与监测、雄安新区自然资源调查与监测等各行业用户提供了现势性强的自主卫星测绘地理信息服务保障，也在农业、林业、水利、国土、城市建设等领域，为国家安全提供了重要保障，产生了显著的社会效益和经济效益。

1.测绘与地理国情监测

在2013年至2015年开展的第一次全国地理国情普查工作中，资源三号卫星为西部困难区地理国情普查工作提供了数据支撑，全面保障了地理国情普查工作的顺利开展，卫星数据在地表覆盖国情要素的采集、调查、核实、分析工作中发挥了重要作用。

为了提升我国西部测图困难地区的数字地形产品精度和质量，采用资源三号卫星三线阵立体影像快速生产该区域（包括西藏自治区、新疆维吾尔族自治区全境，以及青海省大部）约320万平方千米满足1:2.5万比例尺精度的15m格网尺寸数字表面模型产品。

2.全国数字正射影像和数字表面模型一版图产品生产

资源三号卫星全国数字正射影像一版图产品是基于资源三号正视全色和多光谱影像生产的全国无缝覆盖的真彩色正射卫星影像，可用作各行业深层次应用的地理空间底图，满足各行业GIS用户的数据需求。作为当前分辨率最高的全国级别覆盖的真彩色正射卫星影像库，该产品具备现势性强、分辨率高等特点。

资源三号卫星数字表面模型库是以资源三号02星为主，资源三号01星为补充的2.5m空间分辨率立体像对为数据源生产的10m格网数字表面模型产品，是国内分辨率最高、覆盖最全、时相最新的地表模型产品。

3.长江经济带自然资源调查与监测

基于最新时相的资源三号等卫星数据，制作了长江经济带沿线11个省市卫星遥感影像图（图1），直观展现了长江经济带沿线山水林田湖草等自然资源因子的空间分布，为开展长江经济带发展规划、建设提供了重要的自然资源要素支撑。

图1 长江经济带11省市卫星遥感影像图

4.雄安新区自然资源调查与监测

为了准确掌握雄安新区各类土地资源要素变化时序，查明该地区耕林地、地表水等分布情况，基于多期资源三号影像数据开展了多方位的遥感监测工作，图2是雄安新区智慧管控拆迁进度遥感监测分析图，为政府宏观决策、战略规划制定提供必要支撑。

图2 雄安新区智慧管控拆迁进度遥感监测分析图

5.服务“一带一路”等国家倡议

资源三号卫星测绘图像质量达到了国际先进水平，成为第一个进入国际对地遥感卫星图像市场的国产卫星。为了促进区域及全球多边合作，先后向联合国全球地理信息管理专家委员会提供老挝、日本、韩国、蒙古等国家的资源三号卫星影像，积极参与金砖国家地理空间技术工作组、地球观测组织、联合国可持续发展司等相关事务，积极推进“一带一路”国家构建更为紧密的全球命运共同体。

四、结语

资源三号卫星工程的建设，极大地增强了我国独立获取地理空间信息的能力，提升了我国测绘服务保障水平，提高了国土资源调查与监测的数据保障能力，加快了空间数据基础设施建设，推动了地理信息产业发展。

资源三号卫星项目实现了国产测绘卫星数据“从无到优”的跨越，国产数据质量和定位精度发生了根本性变革，1:5万比例尺测图由依赖国外卫星数据到使用国产数据替代，突破了困扰我国高分辨率遥感数据长期依赖进口的瓶颈，首次实现了科研卫星由示范运行到业务化运行的转变。

资源三号卫星全面保障着各级基础测绘生产任务和重大测绘工程建设，为我国提供了现势性强、精度高的地理信息数据，在资源管理、国防建设、公共安全等人类经济社会活动的各个方面发挥着重要作用。

在“十四五”期间，我国将发射资源三号04星，实现多颗1:5万比例尺立体测绘卫星连续在轨运行，同时与高分七号高精度立体测绘卫星构成空间立体监测星座系统，对国土测绘、资源调查与监测形成持续、稳定的业务化数据获取能力。