专业科普:坐地日行八万里，巡天遥看一千河——戴上3D眼镜，高分七号邀你畅游立体地球

       激动人心的时刻终于到来。2019年11月3日11时22分，我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射高分辨率对地观测系统重大专项高分七号卫星。之后卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功，这标志着我国即将跨入1:1万比例尺航天立体测绘新时代。

       自高分七号卫星工程立项以来，自然资源部国土卫星遥感应用中心组织开展了高分七号卫星应用关键技术攻关，已突破高分七号卫星激光测高仪在轨回波和足印影像综合模拟、高分七号卫星成像模拟和测图精度评价、高分七号两线阵光学载荷相机检校、高分七号卫星激光测高仪几何检校、基于高精度立体测图卫星和海平面高精度估计的陆海测绘等关键技术。建立了高分七号卫星应用基本系统，为卫星发射后及时高效地处理第一轨卫星数据提供了有效保障。围绕卫星姿态数据高精度测绘处理、卫星激光测高精度检验与优化、激光光学一体化复合检验模型构建等影响高分七号卫星应用精度的核心关键技术，开展了持续研究和攻关，为1:1万高精度立体测图目标的实现提供了技术支撑。

       众所周知，测绘卫星对几何精度有很高的要求，所以高分七号卫星采用了超稳大平台，这种大平台隔震滤震性能极好，为各载荷性能的发挥提供了良好的环境。高分七号卫星也考虑了太空中复杂的热环境变化，采用了先进的隔热散热技术，就像一个恒温箱，保证了各载荷适宜的工作条件。同时，其配备了技术一流的国产姿态测量系统，可以精确感知平台微小的角度变化。为了满足自然资源应急监测的需要，卫星配备了可以让平台快速侧摆到指定目标区域的控制力矩陀螺。诸如此类的多项关键技术，保障了高分七号卫星性能的可靠性和先进性。

       星上搭载了双线阵全色立体测绘相机、4谱段多光谱相机和激光测高仪等主要载荷。双线阵立体相机就像电影院里面的两个放映机，可获取20公里幅宽、0.65米地面分辨率的全色立体影像和2.6米分辨率的4谱段多光谱影像；激光测高系统采用两波束激光测高仪以3Hz/6Hz可调的观测频率对地捕获7.5厘米分辨率的全波形数据，通过波形分解技术提取光斑内地物信息和目标地物高程信息，足印相机及时记录激光在地面上位置，将通过影像匹配实现激光与全色立体相机的几何关联。

       高分七号卫星距离地球表面约五百公里，地面反射要经过对流流层、平流层、中间层和电离层才能抵达相机探元敏感器，从而达到清晰记录地物形成影像的目的，基于影像可提取该地物信息，完成远距离识别物体。高分七号卫星搭载了高清的全色相机，在天气晴朗的条件下，基本可以高清拍摄地面，地面长什么样，就拍出什么样，并且是带有经纬度信息实时地貌照片。

       高分七号卫星包含多级光学影像产品，如传感器校正产品、几何精纠正产品、正射影像产品和专题产品等，根据用户的实际需要，在高清原始影像和高精度辅助数据的基础上，定制化生产多级影像产品，形成多层次、多方式、全方位的高分七号卫星光学影像产品集。

       高分七号卫星搭载的激光测高系统包含四台激光器，均可完全独立工作，其中两台主激光器同时工作，额外两台备用激光器用于替补各自主激光器，激光器能记录每个经地面返回后的回波波形。激光测高系统包含两台足印相机，用于拍摄激光地面脚点内地形与足印形状等基本信息，可通过足印影像确定激光足印中心。基于高分七号激光测高系统，可提供高精度全球地面控制点。

       拥有高精度平台姿态确定和激光测高技术双重加持，加上高分七号卫星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，克服了卫星平台测绘相机的高程测量难题。高分七号卫星在以我国西部地区为代表的少控制点区域以及境外地区无控制点区域依然具备高精度立体测图的能力，依靠双线阵立体相机，可实现全球范围内任意区域的高分辨率立体影像数据获取，为实现1：1万比例尺立体测图奠定了强有力的技术基础。

       自然资源部国土卫星遥感应用中心成功接收来自卫星地面系统的第一轨高分七号卫星影像数据，第一时间组织各相关部门对影像数据进行了整理和分析，利用自主研发的大规模遥感影像集群处理系统软件(SDP)，开展了首批影像处理试验工作，快速制作了目标影像的融合正射影像、核线立体影像和数字表面模型。初步测试表明，高分七号的平面精度可以优于5米；高程精度有望达到1.5米，可以提取每一栋楼的高度。卫星能够高效地绘制地面地形模型，甚至是城市三维模型。

       高分七号卫星可以为矿山资源开发、学校公园选址和自然灾害监测等领域提供重要的技术支持。利用高分七号卫星可以开展矿产资源开发现状、矿山开发占地等巡查工作，保障矿山动态监管巡查的常态化。通过及时发现问题，及时制止矿山开发盗采滥采、越界开采以及环境破坏等违法行为，以减少资源浪费，强化事中监管、动态掌握矿产资源开发情况。依赖高精度的高分七号立体影像数据，能够让规划部门掌握精准的测绘数据，可以为公园、学校等的选址提供宏观参考，减少了大量的现场调查和走访工作，为规划工作提供了决策依据。借助高分七号卫星的高精度立体影像，能够及时发现自然灾害，通过数据定量分析，评估环境和经济损失，同时为灾后的生态恢复和经济建设等提供数据参考。

       高分七号是民用高分系列中的第七颗卫星，卫星设计寿命8年，作为“高分家族”中的重要成员，高分七号与其他六颗卫星一样使命非凡，可为自然资源的管理提供良好服务。高分七号卫星除具备亚米级影像分辨率外，还具有立体成像和激光测高数据获取能力，在高精度立体测绘、自然资源监测等领域具有独特的应用优势，是各级资源主管部门和政府获取自然资源现状数据和动态变化数据的重要支撑，将进一步提升自主高分卫星对自然资源主体业务的支撑服务能力，尤其在1:1万比例尺基础测绘、全国土地利用变更调查监测与核查、矿产卫片执法检查、国土空间规划遥感监测、自然资源立体监测与综合分析、地理国情监测、全球地理信息资源建设、极地测绘遥感等方面发挥重要作用。除服务于1:1万基础测绘和自然资源监测分析之外，高分七号卫星还可在城市、统计、农业、林业、水利、环境、应急等领域发挥重要作用，在支撑产业发展和服务大众方面也将起到促进作用。

       自然资源部作为高分七号卫星牵头主用户，负责自然资源卫星应用系统建设与运维工作。卫星正式交付使用后，在自然资源卫星影像云服务平台基础上，依托自然资源省级卫星应用技术中心，形成面向自然资源系统的遥感应用体系，进一步提升我国自然资源卫星测绘遥感与调查监测能力，为自然资源管理提供高精度的影像与信息服务，并不断拓展卫星应用领域，充分发挥卫星效能，为自然资源系统全面落实国家重大战略、促进国家治理体系和治理能力现代化、深入贯彻生态文明建设要求等相关工作提供遥感业务支撑与能力保障。