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分辨率优于05米全球任意点单日重访1

来源:遥感 时间:2022/10/11
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北京时间年5月5日10:38,搭载“吉林一号”宽幅01C星、“吉林一号”高分03D27~33星等8颗卫星的“长征二号丁”遥七十九运载火箭,在太原发射场发射升空,为“吉林一号”卫星星座再添8颗星。

至此,“吉林一号”在轨卫星数量增至54颗,距离60颗卫星的第一阶段目标只有一步之遥。目前,“吉林一号”星座已经成为我国规模最大的商业光学遥感卫星星座。规模是基础,能力是关键,“吉林一号”星座的能力已经超出很多人的想象。

全球任意点单日重访17~20次,重访周期只需1.4~1.2小时

截至“长征二号丁”遥七十九火箭成功发射,“吉林一号”星座在轨卫星数量达到了54颗,星座组网运行对全球任意点的每日重访次数达到17~20次[1],重访周期缩短至1.41~1.20小时,可对全球实现高动态监测。而当第一阶段目标实现时,60颗在轨卫星可实现全球热点地区30分钟内重访能力,每天可观测全世界范围内多个目标区域。

分辨率优于0.5米,可明察车型

年4月30日,“长征十一号”海射遥三运载火箭成功执行了“吉林一号”卫星第18次部署任务,其中包含了1颗“安溪铁观音二号”卫星。该卫星属于高分04卫星的首发星,具有星上任务自主规划、实时数传和星上AI功能,结合快速机动控制,可实现单轨多点目标成像和信息快速回传。该卫星可获取分辨率优于0.5米、幅宽15千米的静态推扫影像,具备高分辨率、高集成度和智能化特点。[2]

高分04卫星优于0.5米的分辨率,已经是国内商业卫星的最高水平。在世界范围内,分辨率最高的商业光学遥感卫星是worldview3,其全色分辨率达到了0.3米,而“吉林一号”已经非常接近这一水平,且是通过一个小得多的卫星实现的。优于0.5米的分辨率能看清什么?主要建筑和街巷自然是清晰可辩,主要树木一览无余,再进一步它能识别小型汽车的型号,能看清是小轿车、皮卡还是SUV,甚至对于小轿车还能区分两厢车和三厢车。当分辨率优于0.5米时,遥感成像在各领域的价值是不言而喻的。

既懂白天的“白”,也懂夜的“黑”

光学遥感卫星的成像原理是通过接收目标事物发出或反射的可见光来进行成像,属于被动成像。光学遥感卫星工作时需要目标区域拥有较好的光线条件,这就把该类卫星的工作时间限制在了白天。如果将光学遥感卫星对准地表黑夜区域会怎样?在一定光线条件下确实也能成像,只是使用价值很低。那么,能不能通过技术手段为光学遥感卫星增加夜光成像能力?目前,“吉林一号”卫星已经做到了这一点。

所谓夜光成像,也叫微光成像,其探测夜间特征物的原理大致可以分为两类,一类是基于特征物对月光的反射,通常能够在1/4月相以上的条件下对具有较强反射能力的特征物进行成像;另一类是基于特征物自身的发光,包含城市灯光、极光等不受月相影响的强光源和气辉等需避免月光干扰的弱光源。

年1月21日,“吉林一号”光谱01星(“吉林林草一号”)、光谱02星(“文昌超算一号”)由“长征十一号”遥六火箭在酒泉发射升空,通过搭载短波、中波、长波红外相机,该型卫星具备了夜光成像模式,其可见光近红外波段的分辨率达到了5米,已经达到一些光学遥感卫星普通成像模式的分辨率。而在“吉林一号”光谱01、02星之前,就已经发射了一些具备夜光成像能力的“吉林一号”星座卫星。通过夜光成像模式,“吉林一号”星座具备了跨越白天黑夜的全天时成像能力,既懂白天的“白”,也懂夜的“黑”。

光谱01、02星示意图

光谱卫星拍摄的毛里塔尼亚沙漠

光学遥感新趋势——视频卫星

年底,美国skybox公司发射了世界首颗视频卫星,其视频图像在年初一经公布,马上在世界引起巨大反响,市场反应良好,显现出巨大的商业价值。长光卫星公司顺应趋势,在年4月的讨论会上决定研制发射视频卫星。

年10月7日,包含“吉林一号”视频01、02星在内的“吉林一号”卫星由“长征二号丁”火箭在酒泉发射场成功发射。该型卫星属于光学遥感影像卫星(俗称视频星),具备获取4K高清彩色视频影像能力,同传统对地观测卫星相比,视频卫星能够对目标进行长时间的动态实时监测,可用于观测道路上行驶的车辆、飞行中的飞机甚至运载火箭发射。年9月7日,OS-X1亚轨道火箭(“重庆两江之星号”)在酒泉发射场发射升空,“吉林一号”视频星从上帝视角拍摄到了这一过程,将视频星的优势体现得淋漓尽致。视频成像具有高动态、高时间分辨率的优点,为“吉林一号”星座拓展了新的光学遥感技能。

“吉林一号”视频星拍摄的“重庆两江之星号”火箭发射

多角度看世界——大侧摆成像、立体成像

和人类的眼睛一样,卫星的探测设备也是可以进行灵活地调整方向的,也就意味着遥感卫星不仅可以对星下点的位置进行过顶探测,还可以在星下点连线的左右进行侧摆成像。现有的“吉林一号”卫星大都具备±45°的侧摆能力,能够进行大侧摆成像。采用该成像模式虽然会损失一部分分辨率,但是能够获得更立体的图像信息,便于进行三维立体成像,也能为构建数字高程模型(DEM)采集基础数据。

在“吉林一号”星座已经发射的54颗卫星当中,包含高分、宽幅、视频、光谱等类型卫星,具备常规推扫、大角度侧摆、凝视视频、灵巧成像、立体成像、夜光、惯性空间、多目标成像等种类丰富的成像模式,能够实现跨越昼夜的全天时成像,能够进行高动态的视频成像,还能进行大角度侧摆成像和立体成像,甚至依靠惯性空间成像可以进行空间碎片和天体的观测,能力全面而强大。

基于当前54颗组网卫星,“吉林一号”星座对全球任意点的重访周期低至1.4小时,具备高时间分辨率,能够进行高动态成像;高分系列的最新型号高分04卫星的分辨率优于0.5米,具有高空间分辨率,能够识别地表车型;光谱系列卫星具备多光谱成像能力,具备高光谱分辨率,能够精细区分更多种类的地表事物。

目前,即将实现“吉林一号”星座第一阶段60颗卫星的目标,对全球任意点的重访周期将降至0.5小时。到了年左右,星座将实现颗卫星的目标,届时可将全球任意点的重访周期进一步降至10分钟,建成全天时、全天候的商业遥感卫星星座。[3]

作者:大白高国

本文为作者原创,

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参考资料

[1]部分引自长光卫星发布

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