高分卫星之间的实力较量
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2019年11月3日11时22分,高分辨率对地观测系统重大专项(简称高分专项)高分七号卫星在太原卫星发射中心搭载长征四号乙运载火箭发射升空。
高分七号卫星是高分系列卫星中测图精度要求最高的科研型卫星,搭载了双线阵立体相机、激光测高仪等有效载荷,突破了亚米级立体测绘相机技术,能够获取高空间分辨率光学立体观测数据和高精度激光测高数据,不仅具备同轨道前后视立体成像能力及亚米级空间分辨率优势,还能利用激光测高仪获得的高精度高程信息,大幅提升光学立体影像在无控条件下的高程精度,实现我国民用1:10000比例尺卫星立体测图,可满足测绘、住建、统计等用户在基础测绘、全球地理信息保障、城乡建设监测评价、农业调查统计等方面对高精度立体测绘数据的迫切需求,提升我国测绘卫星工程水平,提高我国高分辨率立体测绘图像数据自给率。
高分七号卫星系统选用以CS-L3000B平台为基础进行改进提升的卫星平台,运行于太阳同步轨道,平均轨道高度505km,卫星重量不大于2800kg,由平台和有效载荷两部分组成。
平台部分包括控制、推进、电源、总体电路、结构与机构、测控、数管、热控等分系统;有效载荷部分包括双线阵立体测绘相机、双波束激光测高仪、数据传输、数传天线等4个分系统。
其中,相机能够获取5谱段高空间
分辨率立体测绘遥感数据,地面像元分辨率优于0.8m,幅宽优于20km;测高仪可向目标地物发射高能量密度的激光脉冲波束,并接收由地物返回的激光回波,从而获取地物的高程信息。
卫星设计寿命为8年,具备每周7天、每天24小时不间断运行能力,网格门户支持在线用户数大于1000,可通过专线、电子政务网、互联网、介质拷贝等向用户提供标准数据产品。
高分七号卫星载荷主要指标。
高分三号卫星是中国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)成像卫星,单侧视情况下平均重访周期小于3天。
双侧视情况下,在10m分辨率100km测绘带宽的模式下,实时观测区内90%地区重访周期小于1.5天。
2016年8月10日6时55分,中国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功将高分三号卫星发射升空。
高分三号卫星由中国航天科技集团公司所属空间技术研究院研制。
长征四号丙运载火箭由中国航天科技集团公司所属上海运载火箭技术研究院研制。
此次发射任务是长征系列运载火箭的第233次发一、工作方式高分三号是世界上成像模式最多的合成孔径雷达(SAR)卫星,具有12种成像模式。
它不仅涵盖了传统的条带、扫描成像模式,而且可在聚束、条带、扫描、波浪、全球观测、高低入射角等多种成像模式下实现自由切换,既可以探地,又可以观海,达到“一星多用”的效果。
二、技术特点高分三号卫星具备12种成像模式,涵盖传统的条带成像模式和扫描成像模式,以及面向海洋应用的波成像模式和全球观测成像模式,是世界上成像模式最多的合成孔径雷达卫星。
卫星成像幅宽大,与高空间分辨率优势相结合,既能实现大范围普查,也能详查特定区域,可满足不同用户对不同目标成像的需求。
此外,高分三号卫星还是中国首颗设计使用寿命8年的低轨遥感卫星,能为用户提供长时间稳定的数据支撑服务,大幅了提升卫星系统效能。
高分三号遥感卫星的十二种成像模式介绍:表1 成像模式标准条带模式:进行积雪范围、干旱范围、海冰监测、湖泊藻类、海洋藻类、海冰类型、冰区航道、海面溢油区域尺度、锋面和涡的位置尺度、舰船、海浪监测。
窄幅扫描模式:进行旱情、近海海冰、水体监测。
宽幅扫描模式:进行海冰外缘线、雪覆盖、雪深、极冰监测。
全极化条带1模式:进行农业普查统计、城市建设专题信息提取。
全极化条带2模式:进行积雪范围、干旱范围、海冰、湖泊藻类、海洋藻类监测。
波成像模式:进行海面风场风速、风向、水体监测、干旱、波长、波高、波向监测。
高分遥感卫星影像数据对比(高分二号、高景卫星、geoeye卫星、
worldview-3卫星)
高分卫星,广义上来讲,是指高分辨率卫星,数据分辨率可达米级或亚米级。
目前常见的分辨率优于一米的遥感卫星主要有:高分二号、高景卫星、geoeye
卫星、worldview-3卫星等。
其中国产的高分二号卫星,2014年8月发射,星下点空间分辨率可达0.8米;
国产高景一号卫星,2016年12月发射,是我国目前分辨率最高的光学商业卫星之一,具有0.5米的分辨率。
国外的geoeye卫星分辨率0.5米,具有分辨率最高、测图能力极强、重访周期极短的特点;
WORLDVIEW-3卫星分辨率可达0.3米,是目前市面上分辨率最高的卫星。
我们可以将这些卫星在同一地区拍摄的影像放在一起,更加直观的对比各个卫星的特点。
以下为首都机场影像图。
看几组放大了的细节:
是有较大的优势。
高分一号数据介绍高分一号任务由卫星、运载火箭、发射场、测控、地面、应用六大系统组成。
专项工程由天基观测系统、临近空间观测系统、航空观测系统、地面系统、应用系统等组成,计划“十二五”期间发射5至6颗观测卫星,目标是建成高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率的对地观测系统。
到2020年,高分系统与其他观测手段相结合,将形成具有时空协调、全天时、全天候、全球范围观测能力的稳定运行。
“高分一号”卫星是中国高分辨率对地观测系统的首发星。
2006年中国将高分辨率对地观测系统重大专项列入《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020年)》,是当年部署的16个重大专项之一。
高分辨率对地观测系统是中国正着手研发的新一代高分辨率对地观测系统。
高分一号卫星发射成功后,将能够为国土资源部门、农业部门、环境保护部门提供高精度、宽范围的空间观测服务,在地理测绘、海洋和气候气象观测、水利和林业资源监测、城市和交通精细化管理,疫情评估与公共卫生应急、地球系统科学研究等领域发挥重要作用。
高分一号卫星是高分辨率对地观测系统的首发星,由五院航天东方红卫星有限公司抓总研制,其应用的高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术,对于提升我国卫星研制水平具有重要意义。
卫星发射试验队在卫星进场前对发射场质量管理工作进行了详细策划,按照集团公司“航天型号精细化质量管理要求”、“航天型号技术风险分析与控制要求”等各项规章制度,制定了《高分一号卫星发射场产品保证计划》。
试验队进场后,及时下发了《高分一号卫星发射场复查及“四查双想”工作要求》的通知。
工作内容包括发射场风险分析与控制复查、四查双想和飞控预案复查三个部分。
高分一号卫星在发射场技术区未发生任何质量问题,实现了发射场工作零缺陷、产品零故障的目标,确保了卫星不带问题转场。
据介绍,高分专项打破了以往遥感卫星数据由单一或少数用户部门管理的模式,每颗高分卫星均对应多个主要用户部门,并向其他用户部门提供数据服务。
2018年7月31日11时00分,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭,成功将高分十一号卫星发射升空,卫星进入预定轨道。
之前我国发射的卫星一般都是用于国土普查、城市规划、土地确权、路网设计、农作物估产和防灾减灾等这些民用领域。
虽然并没有明确说明用于军事用途,但是多多少少应该会涉及到国防应用。
与以往不同的是高分11号卫星明确表明是军事用途,明确表明用于军事国防,那专业度应该是比较高的。
据悉,高分11号卫星是在太原卫星发射中心发射的,其可以实现0.1米或更小的地面图像分辨率。
如果真的是这样的话,那我国的军用卫星基本上快追上美国了,至少不再像至少那样和美国相差甚远。
众所周知,在军用卫星领域没有比美国人做的更好的了,美国人在卫星方面的技术让世界其他国家望尘莫及。
我国卫星发展虽然说起步比较晚,但是现在也在大步追赶,不说超过美国以及俄罗斯,至少可以保证差距不是那么的大。
目前国际上比较主流的侦测卫星基本都还在亚米级分辨率,分米级图像分辨率的卫星一般是比较罕见的。
从公开资料来看,目前仅有美国国家侦查局之前发射的“锁眼-12”卫星拥有如此的高精度。
美国侦察局专门发射的侦察卫星,那精度必须要高啊,否则怎么执行侦察任务。
美军的“锁眼”系列卫星,主要有KH-1、4、5、6、7、 8、9、11、12等九种型号照相侦察卫星,和我们一般卫星用胶片拍摄地面不同的是锁眼卫星用电荷耦合器件摄像机拍摄地物场景图象,这是当今世界最先进的侦察成像技术。
据说美国锁眼卫星的地面收看的效果犹如看电视片(卫星在几万米的高空看地面就像看电视,这技术真是没法说了)。
初期锁眼的地面分辨率大约为1.5-3米,还不到分米级别,但在上个世纪这已经算是非常惊人的了。
它最早发现了伊拉克军队向科威特推进的行动,为美军的后续行动提供了最早的信息。
锁眼卫星,外表看起来无异(来源:新浪军事)最新的锁眼12是锁眼卫星系列目前更先进的一种侦察卫星,传说它的地面分辨率高达0.1米,这个级别的侦测度足可以清点沙漠中伊军的坦克,帐蓬和人员。
国产遥感卫星数据质量如何?高分一号、二号卫星VSLandsat⁃8卫星多光谱数据本文改编自学术论文《GF⁃1、GF⁃2与Landsat⁃8卫星多光谱数据的交互对比》刊载于《武汉大学学报·信息科学版》2020年第45卷第1期吴晓萍1,2 徐涵秋1,2 蒋乔灵1, 21 福州大学环境与资源学院空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室2福州大学遥感信息工程研究所福建省水土流失遥感监测评价重点实验室一旦美国政府对Landsat系列卫星数据重新采用收费政策,国产卫星数据质量是否值得信任?作者基于两组敦煌定标场的GF-1 PMS2、GF-2 PMS1与Landsat-8 OLI(operational land imager)同步影像,对3种传感器之间表观反射率数据的一致性进行交互对比,得出如下结论:两种国产高分卫星(高分一号、高分二号)在蓝、绿、红波段的信号均强于Landsat-8,但在近红外波段大部分的反射率范围内,Landsat -8 的信号都比国产高分卫星强。
鉴于此,建议今后国产卫星在研发设计时能够对考虑近红外波段的光谱范围进行调整,以缩小与国际上定标精度较高的卫星之间的信号差距。
当不同传感器的数据差距较大时,转换方程可以有效缩小它们之间的差距。
但当差距较小时(如RMSE<0.01),则缩小的差距不明显,甚至会出现“矫枉过正”的现象,因此不需要进行校正。
引用吴晓萍,徐涵秋,蒋乔灵.GF-1、GF-2与Landsat-8卫星多光谱数据的交互对比[J].武汉大学学报·信息科学版,2020,45(01):150-158. doi:10.13203/j.whugis201900842018年4月,Nature刊出新闻,美国政府正在考虑对长期免费使用的Landsat系列卫星数据重新采用收费政策。
若美国政府一旦采用该政策,我国遥感领域的研究必将更多地依赖于国产卫星数据,因此提高国产卫星影像数据的精度就成为亟需解决的问题。
河南省南阳市2024高三冲刺(高考物理)人教版模拟(综合卷)完整试卷一、单项选择题(本题包含8小题,每小题4分,共32分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)(共8题)第(1)题为空间站补给物质时,我国新一代货运飞船“天舟五号”实现了2小时与“天宫空间站”快速对接,对接后的“结合体”仍在原空间站轨道运行。
对接前“天宫空间站”与“天舟五号”的轨道如图所示,则( )A.“天宫空间站”运行的速度始终不变B.“天舟五号”可通过减速变轨,与“天宫空间站”完成对接C.“天宫空间站”的运行速度小于“天舟五号”的运行速度D.“结合体”受到地球的引力等于“天宫空间站”受到地球的引力第(2)题我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高.今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705km,之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36000km,它们都绕地球做圆周运动.与“高分四号”相比,下列物理量中“高分五号”较小的是( )A.周期B.角速度C.线速度D.向心加速度第(3)题一根长为L的易断的均匀细绳,两端固定在天花板上的两点,若在细绳的C处悬挂一重物,知,如图所示,则下列说法正确的是( )A.增加重物的重力,段先断B.增加重物的重力,段先断C.绳AC,BC同时被拉断断D.条件不足,无法判断第(4)题如图所示为氢原子能级图。
现用光子能量等于2.55 eV的单色光照射大量处于能级的氢原子后,当这群氢原子自发地跃迁到较低能级时,释放的光子种类有( )A.2 种B.4 种C.6 种D.8种第(5)题某64g放射性元素经过6min,还有2g尚未衰变,则该元素的半衰期为( )A.1.2min B.1.5min C.2min D.3min第(6)题2020年12月17日凌晨,“嫦娥五号”返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。
若用弹簧测力计在月球表面测得质量为的物块重为,已知月球的半径为,引力常量为,月球的自转周期为。
高分二号空间和光谱分辨率
高分二号是中国自主研发的一颗遥感卫星,于2019年6月5
日成功发射。
它是中国新一代高分辨率对地观测卫星系统的一部分,具备较高的空间分辨率和光谱分辨率。
高分二号的主要特点是具备较高的空间分辨率,即能够提供较为清晰的地面图像。
其空间分辨率为0.76米,意味着它能够
分辨地面上大小约为0.76米的物体。
这一较高的空间分辨率
使得高分二号在农业、城市建设、环境监测等领域有着广泛的应用。
除了空间分辨率,高分二号还具备较高的光谱分辨率。
它的光谱分辨率为16米,意味着它能够对地面反射的光谱进行较为
详细的分析。
这一特点使得高分二号在农作物监测、植被分类、岩矿勘探等领域有着重要的应用价值。
总的来说,高分二号具备较高的空间分辨率和光谱分辨率,使得它成为中国遥感卫星系统中的重要一员,能够提供高质量的地面图像和光谱数据,为各种领域的研究和应用提供支持。
高分卫星之间的实力较量
——全球高分辨率对地观测卫星对比剖析
随着认识地球、研究地球的深入,人类逐渐将视点从地面、低空扩展到太空,对地球的观测也越来越对连续性、快速性、精确性等提出了更高要求。
高分辨率对地观测卫星随之进入了人类的视野,它们个个“身怀绝技”,以便更全面、更清楚、更深刻地了解地球及其周围环境,成为人类在太空安装的高效“监控眼”。
高分市场军用领跑
简单来讲,高分辨率对地观测卫星可以划分为军用和民用两类用途,而且二者都有广阔的应用市场。
军用遥感卫星和民用遥感卫星在原理上并无二致,主要区别体现在卫星所使用的谱段和对地面分辨率要求上的差异。
军用遥感卫星主要在可见光或近红外谱段成像,分辨率优于1米。
也正因此,军用遥感卫星大部分都属于高分辨率对地观测卫星,只有少数用于普查的军用遥感卫星为了提高时间分辨率,而选择较高的运行轨道,从而使得卫星的空间分辨率有所减弱。
与之相比,民用遥感卫星则主要在多光谱成像,以便识别地面各种特征,其分辨率高低差异参差不齐,但其总体水平普遍在军用卫星之下。
在军用高分辨率光学成像遥感卫星领域,美国锁眼12号卫星最为突出。
它采用了大面阵探测器、大型反射望远镜系统、数字成像系统、自适应光学成像技术、实时图像传输技术等,镜头口径3米,焦距27米,分辨率达0.1米。
随着认识地球、研究地球的深入,人类逐渐将视点从地面、低空扩展到太空,对地球的观测也越来越对连续性、快速性、精确性等提出了更高要求。
高分辨率对地观测卫星随之进入了人类的视野,它们个个“身怀绝技”,以便更全面、更清楚、更深刻地了解地球及其周围环境,成为人类在太空安装的高效“监控眼”。
高分市场军用领跑
简单来讲,高分辨率对地观测卫星可以划分为军用和民用两类用途,而且二者都有广阔的应用市场。
军用遥感卫星和民用遥感卫星在原理上并无二致,主要区别体现在卫星所使用的谱段和对地面分辨率要求上的差异。
军用遥感卫星主要在可见光或近红外谱段成像,分辨率优于1米。
也正因此,军用遥感卫星大部分都属于高分辨率对地观测卫星,只有少数用于普查的军用遥感卫星为了提高时间分辨率,而选择较高的运行轨道,从而使得卫星的空间分辨率有所减弱。
与之相比,民用遥感卫星则主要在多光谱成像,以便识别地面各种特征,其分辨率高低差异参差不齐,但其总体水平普遍在军用卫星之下。
在军用高分辨率光学成像遥感卫星领域,美国锁眼12号卫星最为突出。
它采用了大面阵探测器、大型反射望远镜系统、数字成像系统、自适应光学成像技术、实时图像传输技术等,镜头口径3米,焦距27米,分辨率达0.1米。
而法国太阳神2号A、B卫星分辨率达0.5米,其军民两用光学成像遥感卫星“昴宿星”的分辨率达0.7米。
以色列最先进的地平线9号小型光学成像遥感卫星分辨率达0.5米。
日本现役的第二代光学成像“情报收集卫星”分辨率则为0.6米。
在军用高分辨率雷达成像遥感卫星领域,美国“长曲棍球”卫星堪称“老大”,其分辨率达0.3米。
该卫星的设计特点是装有巨大的合成孔径雷达天线和太阳能电池帆板,卫星装载的高分辨率合成孔径雷达能以
多种波束模式对地面目标成像,使“长曲棍球”不仅能全天候、全天时工作,还可以发现伪装的武器和识别假目标,甚至能穿透干燥的地表,发现藏在地下一定深度的设施,并对活动目标有一定跟踪能力。
德国的军用卫星“合成孔径雷达-放大镜”和意大利的军民两用卫星“宇宙-地中海”,分辨率分别能达到0.5米和1米。
此外,分辨率达1米的还有日本现役的第二代雷达成像“情报收集卫星”、以色列的“技术合成孔径雷达”卫星、印度军民两用的雷达成像卫星1号、2号等。
未来,高分辨率对地观测卫星的发展趋势之一就是要进一步提高空间分辨率,采用分布式星座缩短卫星的重访周期;其次,要继续扩大视场宽度,提高卫星的时间分辨率;再次,积极发展小型、低成本和可应急发射的军民两用高分辨率对地观测卫星,建造两用卫星混编星座,提高对地观测效率等等。
民用领域多国角逐
随着经济建设和社会发展的步伐不断加快,人类对遥感卫星的空间分辨率要求越来越高,所以高分辨率对地观测卫星的发射数量和研制国家正日益增多。
一般来讲,分辨率约2米的民用遥感卫星都可进入民用高分辨率对地观测卫星的范畴。
近年来,高分辨率对地观测卫星的发射数量已占遥感卫星发射总数的约41%,而且其有效占比有继续增加的趋势。
单从这一点,说人类对地观测已经进入高分卫星时代,一点都不夸张。
美国、德国、印度、以色列和俄罗斯等国都在积极发展民用高分辨率对地观测卫星。
美国高分辨率对地观测卫星大多是小型商用卫星,有多个型号:
艾科诺斯2号卫星的分辨率为0.82米,幅宽11.3千米;快鸟2号卫星的分辨率为0.61米,幅宽16.5千米;地球之眼1号卫星的分辨率为0.41米,幅宽15.2千米;世界观测2号卫星的分辨率为0.46米,幅宽16.4千米。
这些卫星在服务民用的同时,也都可以兼顾军事用途。
2012年9月9日,法国首颗第4代“斯波特”——斯波特6号卫星成功入轨。
作为光学成像卫星,斯波特6号卫星只有800千克,设计寿命长达10年,分辨率可达2.5米,幅宽60千米,并能同轨立体成像。
该星上有两台高分辨率相机,每天成像范围达250万平方千米。
虽然单从分辨率和幅宽来讲与第3代“斯波特”所差无几,但斯波特6号卫星更加敏捷,能执行快速反应任务,每天上传6个任务计划,获取无云图像。
它们与两颗已上天的法国“昴宿星”形成互补(“昴宿星”虽然分辨率高达0.7米,但幅宽只有20千米),满足多样化任务需求,保持系统的宽覆盖能力和图像数据的连续性。
“陆地合成孔径雷达-X”是德国民用和商用高分辨率雷达成像卫星,也是世界首个高精度干涉合成孔径雷达卫星系统,分辨率优于1米,现广泛用于农林管理、地质调查、海事监测等领域。
印度拥有4颗“制图”系列高分辨率对地观测卫星,分别是制图卫星1号、制图卫星2号和制图卫星2号A、B 星,其最高分辨率达到1米。
同时,印度正在研制中的制图卫星3号的分辨率有望达到0.3米。
以色列地球资源观测系统-B卫星运行在距离地面540千米高的太阳同步轨道上,观测周期为4天,分辨率约为0.7米,设计寿命6年。
星上相机的观测角变化范围为±45°,正因为有较大的相机观测角变化范围,它才有能力获得较多的立体像对。
俄罗斯新一代民用高分辨率光学成像卫星——资源-DK的分辨率为1米,其正在研制的资源-P卫星的分辨率为0.4米。
2012年,韩国阿里郎3号多用途卫星升空。
它载有光学相机,能够拍摄0.7米高分辨率照片。
今年,韩国
也在计划发射1米分辨率的雷达卫星。
不难发现,各国正你追我赶地发展高分辨率对地观测卫星,并希望在此领域有所斩获。
未来发展空间很大
目前,航空航天遥感正向高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率、多极化、多角度的方向迅猛发展。
我国在发展高分辨率对地观测卫星方面起步晚了几十年。
作为高分辨率对地观测系统的首发星,高分一号卫星突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术,分辨率可达2米,经过相机多角度视场拼接,优于16米分辨率的视场可达800多千米,4天即可完成一次重访,在分辨率和幅宽的综合指标上达到了目前国内外民用光学遥感卫星的领先水平。
虽然在高分辨率对地观测系统建设方面,我国较之国外一些国家起步晚,但较高的起点使我国在技术上掌握了主动权,为下一步实现跨越式发展奠定了基础。
首先是空间分辨率上的绝对差距。
目前全球民用高分辨率对地观测卫星中,空间分辨率最高的卫星当属美国的地球之眼1号卫星,可以达到0.41米,而高分
一号存在一定差距,在技术突破和创新跨越等方面尚待提高。
其次,在图像质量上也有较大进步空间。
一方面在卫星设计上还需要进一步研究和深化,继续从相机本身和整星角度考虑如何继续提高相机的成像质量;另一方面,要大力提升地面短板,通过定标场的建设来提升图像的校准能力,从而进一步提升图像质量。
当然,卫星能力也还存在差距。
国外高分辨率对地观测卫星的重量更轻巧、寿命更长久,同时卫星的姿态敏捷能力非常高,工作更加灵活。
而这些连同星上关键产品的国产化和质量,都是我国高分辨率对地观测卫星在未来研制攻关中需要重点突破的一些难题。
从事高分辨率对地观测系统建设的专家们对此持乐观态度,他们认为,凭借当前我国航天的技术实力,缩小与国外在高分卫星方面的技术差距,指日可待。