“高分四号”卫星遥感技术创新

"高分四号"卫星是中国首颗地球静止轨道高分辨率光学遥感卫星,是国家高分辨率对地观测系统重大专项工程的重要组成部分。"高分四号"卫星将高时间分辨率和较高空间分辨率相结合,为减灾、气象、地震和林业等多个行业的应用提供遥感数据服务,并为海洋、国土和水利等行业以及国防建设提供遥感数据支持,实现中国民用高分卫星研制和卫星遥感应用领域的新突破。文章分析了"高分四号"卫星在运行轨道、探测手段、控制体制等多方面的任务特点,总结了卫星总体设计技术、高精度控制技术、复杂条件下像质保障技术、高精度热控技术、高可靠长寿命技术等创新点,为中国静止轨道高分辨率光学遥感领域后续发展提出重要建议。     

高分一号卫星在国土资源领域的应用及前景

着重在土地利用动态遥感监测及变更调查、基础地质与矿产资源遥感调查、生态环境调查、地质灾害调查等国土资源领域方面阐述了高分一号卫星数据的应用现状,同时分析了其数据特点和应用前景。     

基于“高分四号”卫星影像洞庭湖湿地信息提取

文章以"高分四号"卫星数据为数据源,以湖南洞庭湖区域为主要研究区域,建立了洞庭湖三级湿地分类系统(主要包括:水体、草滩地、泥滩、耕地、林地、裸地六类),分别使用最大似然法、支持向量机法以及神经网络法对洞庭湖湿地进行遥感信息提取。结果显示,在三种不同的遥感分类方法中,最大似然法分类精度相对较高,总体精度为77.14%,Kappa系数为0.592 9。研究发现:"高分四号"卫星影像具有良好的湿地类型信息提取能力,采用最大似然分类方法可以较好的进行大区域湿地类型信息的提取。     

“高分一号”卫星PMS图像几何定位精度验证

卫星影像定位精度的验证是支撑卫星业务化运行和应用的基础性工作,文章测试了“高分一号”卫星PMS相机全色（PAN）二级产品和多光谱（MSS）二级产品几何定位精度。测试结果表明,卫星PMS相机全色测试数据的平均定位精度为27.9m,其中,平原、山区测试数据最大外部几何定位精度分别为16.4m、53m;多光谱测试数据的平均几何定位精度为23.2m,其中,平原、山区测试数据平均外部几何定位精度分别为10m、49.7m。“高分一号”卫星 PMS 相机全色与多光谱二级产品的定位精度满足1？10万比例尺地形图更新要求,其中平原地区二级产品精度能满足1？5万比例尺地形图更新要求。     

“高分四号”卫星数据产品减灾服务时效性测试

"高分四号"卫星数据产品应用服务的时效性是工程建设、管理和应用部门普遍关心的热点问题,也是评价灾害应急阶段"高分四号"卫星数据产品快速服务能力的重要指标。文章针对"高分四号"卫星及其有效载荷成像特点,在分析不同卫星成像模式下减灾应用需求的基础上,提出了"高分四号"卫星凝视、区域和机动巡查模式下,数据服务时效性测试方案以及减灾应用产品生产的时效性测试方案。结果表明,"高分四号"卫星具有很强的机动灵活性和高时效观测能力,最快能在1个半小时以内实现从需求申请到产品生产的全链路数据产品服务。通过测试发现,观测计划编排和卫星应急观测时长较短,反应速度较快,但地面数据处理、分发和传输的时长受多因素影响,时长伸缩性大。随着"高分四号"卫星长期在轨稳定运行,数据服务工作日趋稳定成熟,全链路数据服务的时效性会得到进一步提高,在国家防灾减灾救灾中的数据应用服务支撑作用将日益凸显。     

“高分四号”卫星相机镜头像质检验技术

大口径相机由于比刚度低等原因,结构重力变形较大。重力造成的波前误差不可忽略,装调测试必须要重点关注,采用特定的方法测试、验证镜头的零重力波前误差,以保障在轨飞行重力释放时相机能够实现较好的成像品质。文章针对"高分四号"卫星相机镜头的重力变形情况进行了分析,主要包括镜头敏感元件的公差分析、次镜及前镜筒组件的结构力学仿真分析。通过分析确定镜头重力变形的敏感位置以及重力变形的量级,在装调测试过程中使用光轴水平旋转测试以及光轴垂直测试对镜头的零重力像质进行检验,两种状态的测试结果相互印证,与仿真结果吻合。     

低轨视频卫星成像特性分析

视频卫星主要的特点是以"太空录像"的方式获取连续多帧序列图像,可以实现对某一特定区域的凝视成像,因此特别适用于动态变化监测与运动目标矢量指示。文章以美国"天空卫星"(SkySat)为例,分析了图像模式与视频模式下的主要技术指标,给出了低轨视频卫星光学遥感器的主要技术指标和方案设想。在90s的视频成像时间内,分析了卫星俯仰角机动、姿态稳定度及指向精度等姿态控制特性,给出了视频成像的空间分辨率变化和多帧图像构成立体像对的基高比。最后提出了须要重点解决的关键技术,如大面阵CMOS器件、姿态俯仰敏捷机动能力等。     

基于“高分四号”卫星数据的水体提取效果评价

"高分四号"卫星具有静止轨道卫星高时间分辨率和中高空间分辨率的特点,可以实现对水体面积及变化的大范围实时监测,有效支撑洪涝灾害应急救助工作。为了验证其对水体面积及其变化的监测能力,文章分别利用区域生长法和水体指数法,在开展全国水体面积变化监测基础上,针对与同期"高分一号"卫星16m分辨率多光谱相机及美国Terra卫星的中分辨率成像光谱仪数据等卫星的监测结果展开对比,结果显示,与其他极轨卫星监测结果相比,"高分四号"卫星可以有效开展水体面积及变化监测。但是,鉴于"高分四号"卫星50m像元分辨率,相比更高分辨率遥感影像的水体提取结果,"高分四号"卫星数据提取的水体外部轮廓较为粗糙。在针对规模较小洪涝灾害监测方面可能存在一定误差,仍然需要再进一步开展评价。     

“高分四号”卫星凝视相机脉冲管制冷机

"高分四号"卫星凝视相机采用国产长寿命脉冲管制冷机冷却红外焦平面探测器,是中国长寿命脉冲管制冷机首次在轨业务应用。文章介绍了该长寿命脉冲管制冷机的特点、主要技术指标、可靠性控制措施,同时介绍了中国科学院理化技术研究所基于"高分四号"卫星凝视相机脉冲管制冷机研制的新一代脉冲管制冷机的情况。"高分四号"卫星上的脉冲管制冷机采用理化所独立研制的高效率压缩机。该压缩机采用永磁电机动圈结构、板弹簧支撑,电机中永磁场最高磁场强度达到1.1T。脉冲管冷指采用同轴布置。整机制冷性能为3W/80K,最大输入功率小于80W,整机质量小于6kg。脉冲管制冷机已在轨连续开机超过半年,性能未见衰减。     

卫星遥感技术的应用与发展

文章较为系统地介绍了卫星遥感技术的有关概念和应用领域,以及该技术对国民经济诸多领域的作用与贡献;论述了卫星遥感技术的发展历程和趋势;讨论了目前我国卫星遥感方面存在的问题和解决的思路。     

商用高分辨率光学遥感卫星及平台技术分析

调研了国外近十年发射的商用高分辨率光学遥感卫星,较为全面、详细地对比了欧美典型的商业光学遥感卫星的技术性能、指标,总结了其发展思路,并对其卫星及平台技术的发展进行了分析,提出了我国该领域技术发展的建议。     

未来中国卫星遥感器的发展分析

介绍了国外对地观测系统的发展历程和趋势,重点研究和归纳了中国的气象、海洋、农业、灾害、资源、环境等重大发展问题对空间遥感的需求。在此基础上,提出了中国未来空间遥感器的发展建议,可为中国对地观测卫星技术的发展提供参考。     

基于价值评估的卫星遥感数据迁移方法探讨

如何对存储的数据进行迁移是采用分级存储结构的卫星遥感数据存储系统的关键技术之一。文章提出了一种基于价值评估的卫星遥感数据迁移方法。通过建立价值评估的模型获得卫星遥感数据的价值,并以此指导存储系统对数据迁移。通过模拟环境下的试验,结果表明采用此方法能够达到提高系统性能、降低开发成本的效果。     

遥感卫星全视场成像质量仿真方法研究

基于卫星工具包(STK)和MATLAB软件,提出了一种对卫星全视场成像进行物理建模分析的交互仿真方法。以一颗运行在650km高度的太阳同步轨道、具有侧摆能力的遥感卫星为例,对相机在运动中的全视场积分时间偏差和全视场偏流角修正残差进行了仿真分析。仿真结果表明,文章提出的方法能够较精确地对相机在轨全视场的成像质量进行分析,从而可用于在轨成像性能预估。该仿真方法还能以卫星工程数据作为输入,用于卫星星上算法验证、在轨误差分析补偿等方面,为保障卫星在轨成像质量发挥作用。     

基于MPI的卫星遥感数据实时处理平台设计

针对高速率卫星遥感数据实时处理的要求,设计了一种卫星遥感数据实时处理平台。该平台采用分层设计思想,自上而下分为表现与控制层、业务处理层、基础服务层和应用支持层。结合消息传递接口(MPI)技术,构建了分布式实时并行处理平台框架。原型系统验证结果表明,该平台能处理下传码速率达450Mbit/s的双通道数据,单通道处理速率高达6Gbit/s。文章提出的平台设计应用于遥感卫星的地面检测系统,具有处理速度快、运行稳定的优点。     

遥感卫星平台与载荷一体化构型

随着遥感卫星制造技术的不断提高,高精度、高敏捷性、低成本遥感卫星的需求日益强烈。平台与载荷一体化设计是未来高精度、高敏捷性、低成本遥感卫星发展的重要方向之一,平台与载荷一体化构型设计是平台与载荷一体化遥感卫星的关键。目前已有多颗平台与载荷一体化构型的遥感卫星在轨飞行,中国尚处于起步阶段。文章分析了平台与载荷一体化设计的遥感卫星构型;从提高图像定位精度、降低卫星质量、降低建造成本等方面,分析了平台与载荷一体化构型的优势;对载荷设计需具有整星级优化理念、载荷需提供多种接口、平台与载荷间具有强耦合关系等一体化构型的特点进行了总结;给出了一体化构型的建议,如整星形状设计、主承力结构设计、大型部件布局等。     

卫星遥感数据在城乡规划动态监测中的应用

概述了城乡规划动态监测对卫星遥感数据的要求,说明了卫星遥感影像数据应用于城乡规划动态监测的技术原理、工作流程及工作任务。以相关监测城市为例,阐述了2009-2010年我国36个城市建设用地规模、城市四线强制性内容等变化情况。监测成果说明,应用卫星遥感数据是城乡规划动态监测的有效手段。     

资源三号卫星廊坊地区遥感数据的融合处理

本文以资源三号卫星河北省廊坊地区2A级全色遥感影像和多光谱影像数据为基础,采用遥感数字图像处理软件ERDASIMAGINE进行了研究区域的提取,并对提取的感兴趣区进行了几何校正,即图像配准处理,然后进行了融合处理,分别采用了空间增强的分辨率融合算法、改进IHS分辨率融合算法以及小波分辨率融合算法,通过和融合前的影像进行对比,融合后的影像既保留了多光谱影像的丰富的波谱信息,同时具有了全色影像的高空间分辨率的特征,最后对比三种融合算法,得出改进的IHS分辨率融合算法效果最佳。     

推扫成像遥感卫星图像定位精度分析与设计

分析了影响推扫成像遥感卫星图像定位精度的各种误差源,给出了一种图像定位精度的分析和设计方法,分析了侧摆成像条件下高程和目标斜距的不确定性对图像定位精度的影响。