资源三号卫星数据及产品体系

文 | 唐新明 王鸿燕 周平 欧阳斯达 岳庆兴自然资源部国土卫星遥感应用中心

一、前言

资源三号卫星是我国高分辨率光学立体测图卫星，可对地球南北纬84°以内的地区实现无缝影像覆盖。卫星采用太阳同步圆轨道，设计轨道高度为506km，由具有一定交会角的前视、正视和后视相机通过对同一地面点不同视角的观测，形成立体影像，同时配以精确的内外方位元素参数，准确获取影像的三维地面坐标，填补了中国立体测图领域空白。

自然资源部作为卫星主用户，负责资源三号卫星应用系统的建设。经过三年的技术攻关和后续持续适应性改造，构建了一个业务化、自动化运行的卫星应用系统，长期、稳定、高效地将高分辨率卫星数据处理成为高质量、高精度的卫星遥感影像产品，形成基于资源三号卫星影像的规模化、网络化处理能力和产品体系，广泛用于地物要素判读、自然资源调查和监测以及其他相关应用，满足国家和社会对高分辨率光学卫星影像和基础测绘产品的迫切需求。

二、资源三号卫星数据获取

资源三号01星于2012年1月9日成功发射，是我国第一颗民用高分辨率光学传输型测绘卫星。01星地面分辨率下视2.1m，前后视3.5m，多光谱5.8m，覆盖宽度单载荷大于50km，立体成像大于45km。01星自发射以来，已在轨稳定运行超过八年，圆满实现了资源三号首颗卫星工程的各项任务，技术指标达到国际同类领先水平。资源三号02星于2016年5月30日成功发射，较01星拥有更优异影像融合能力、更高图像高程测量精度。02星地面分辨率下视2.1m，前后视2.5m，多光谱5.8m，覆盖宽度单载荷大于50km，立体成像大于45km。02星与在轨工作的01星形成观测星座，首次实现了我国自主民用立体测绘双星组网运行。资源三号03星已于2020年7月25日成功发射，地面分辨率下视2.1m，前后视2.5m，多光谱5.8m，覆盖宽度单载荷大于50km，立体成像大于45km。03星兼有01、02星的全部优点，还装载了可业务化应用的激光测高仪，能有效提升高程测量精度。待03星正式交付后，在等相位星座运行模式下，资源三号三星组网可将常态化业务数据的更新周期由59天缩短至15天；小相位差星座编队模式，可通过多星图形拼接实现大幅宽成像。

目前，资源三号01、02星每天平均获取约10轨数据（其中01星约4轨，02星约6轨），每轨拍摄时长400～500s，每天获取数据约550景对。截至2019年12月31日，共获取原始数据18852轨，原始数据总量3421TB，共接收获取影像481万景。双星组网后，影像覆盖能力显著增强，国内年有效覆盖率从2012年的81%增加到2019年的94%，累计覆盖近100%；全球年有效覆盖从2012年的3000万平方千米增加到2019年的6000万平方千米，累计覆盖10623万平方千米，全球陆地覆盖率达到70%。三线阵立体数据国内陆地覆盖率99.89%，全球覆盖率约63%。

三、资源三号卫星数据产品

资源三号卫星主要目标是获取三线阵立体影像和多光谱影像，实现1:5万测绘产品生产能力以及1:2.5万和更大比例尺地图的修测和更新能力。资源三号卫星持续获取的影像数据经地面接收系统接收和解码后，传输到资源三号卫星应用系统，进行数据预处理和生产，形成不同种类和用途的卫星遥感影像产品，一定程度上满足了国内外众多领域的旺盛需求。应用系统经过三年建设期，以及持续的技术攻关和适应性改造，逐步形成了自动化、规模化、业务化、网络化的生产线，资源三号卫星影像数据的精度和质量得到进一步提升，产品种类日益丰富、体系日益完善。

资源三号卫星应用系统自主研发的影像处理生产线已实现0-2级产品网络化、自动化、高精度处理，从数据接收到生产、质检及归档，常规生产实现T+1天入库，应急保障3小时内完成。原始影像产品（0级产品）每轨编目、云判仅需20分钟，辐射校正影像产品（1级产品）的相对辐射校正精度优于3%。应用广泛的传感器校正影像产品（2级产品）实现分片影像无缝拼接，无控精度优于20m；完全具备每日接收的原始数据当日全部完成传感器校正处理的规模化生产能力。其他基础测绘遥感影像产品、数字地形产品和专题应用产品均按需生产。目前，地面应用系统每天接收、处理和存储的资源三号01星数据3～5轨，02星数据4～6轨，数据量约为4000GB、5000多标准景。

作为主要满足中大比例尺立体测图应用的光学遥感卫星，资源三号卫星影像产品体系划分为三大类：基础测绘遥感影像产品、数字地形产品和专题应用产品。

1.基础测绘遥感影像产品

基础测绘遥感影像产品根据影像的处理级别和地理定位精度可以分为原始影像（0级）、辐射校正影像产品（1级）、传感器校正影像产品（2级）、系统几何纠正影像产品（3级）、几何精纠正影像产品（4级）、正射纠正影像产品（5级）。资源三号卫星各级基础测绘遥感影像产品描述见表1。

表 1 资源三号卫星各级基础测绘遥感影像产品描述

续表 1

2.数字地形产品

数字地形产品包括数字表面模型（DSM）、数字高程模型（DEM）、数字线划图（DLG）和数字栅格图（DRG）等。

（1）资源三号卫星全国正射影像库产品

资源三号卫星全国正射影像库产品是基于资源三号卫星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“即插即用”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（图1）。

图1 资源三号卫星全国数字正射影像库产品一览图

（2）资源三号卫星全国数字表面模型库产品

资源三号卫星全国数字表面模型库产品是以资源三号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，采用自主知识产权的基于多基线、多匹配特征的地形信息自动提取技术，快速处理和生产提取的高精度、高保真10m格网数字表面模型产品。该产品采用2014年1月至2017年10月的影像数据加工制作，是国内分辨率最高、覆盖最全、时相最新的地表模型产品。

3.专题应用产品

以资源三号卫星基础测绘影像产品和数字地形产品等为主要数据源，根据行业特点，利用专业技术和方法，进行信息增强、信息提取、自动分类和分析处理等，从而得到一系列服务于不同领域和不同需求的专题产品。根据资源三号卫星数据产品在国民经济相关行业的应用情况，主要的专题产品包括植被指数专题产品、叶面积指数专题产品、地表反射率专题产品、表观反射率专题产品、地表坡向专题产品、地表坡度专题产品、线状地物提取专题产品、海冰覆盖专题产品、叶绿素a浓度专题产品、悬浮物浓度专题产品、气溶胶光学厚度专题产品和多期专题变化专题产品等。部分产品示意见图2。

图2 资源三号卫星专题应用产品示意图

四、结语

资源三号01星已经运行八年，02星已经在轨运行四年，均圆满完成了工程预期目标，全面实现了1:5万立体测图的要求，为国家提供了大量卫星影像和地理信息产品。资源三号卫星持续获取影像数据，每天进行业务化处理和生产，形成各种各样的卫星遥感影像产品。在不断的生产实践中，资源三号卫星影像产品精度和质量不断提升，逐步形成制定了国家行业相关标准6项，包括光学遥感测绘卫星影像产品相关国家标准2项，地表覆盖信息服务国家标准1项和光学遥感测绘卫星影像产品生产技术规范相关测绘地理信息行业标准3项，有力地支撑了基于国产卫星的测绘应用创新技术体系建设，为推动我国国产卫星行业应用的技术进步奠定基础，基本实现了国产遥感卫星从“有”到“好用”、从示范应用到业务化运行的根本性转变。