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高分二号卫星

高分二号卫星,是我国目前分辨率最高的遥感卫星,具有高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力等特点。高分二号卫星主要用户是国土资源部、住建部、交通运输部、林业局。

2014年8月19日11时15分,中国在太原卫星发射中心长征四号乙运载火箭成功发射高分二号卫星。

卫星名称高分二号研制国家中国
发射时间2014年8月19日11时15分发射场酒泉卫星发射中心
运载工具长征四号乙运载火箭

发射情况

2014年8月19日11时15分,太原卫星发射中心长征四号乙运载火箭成功发射高分二号卫星,卫星顺利进入预定轨道,标志着中国遥感卫星进入亚米级“高分时代”。此次任务还搭载发射了一颗波兰小卫星。

这次是长征四号运载火箭的第34次发射,也是中国长征系列火箭的第191次发射。标志着我国遥感卫星进入亚米级“高分时代”。

全长近46米、箭体直径约3.35米的长征四号乙遥二十七运载火箭的搭载,除了高分二号卫星,还有一枚波兰小卫星。这次是长征四号运载火箭的第34次发射,也是我国长征系列火箭的第191次发射。长征四号运载火箭主要承担500到1000公里左右的低轨道卫星发射,在这一轨道范围内搭载对地遥感卫星上天的经验非常丰富,同时,它的运载能力也较为合适。

技术突破

高分二号卫星的研制在诸多方面有所突破:

高分二号卫星的空间分辨率优于1米,同时还具有高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力等特点。

实现了亚米级空间分辨率、多光谱综合光学遥感数据获取,攻克了长焦距、大口径、轻型相机及卫星系统设计难题,提升了低轨道遥感卫星长寿命可靠性能,对于推动中国卫星工程水平提升、提高中国高分辨率对地观测数据自给率具有重要意义。

高分二号卫星研制在诸多方面实现了技术突破:实现了米级空间分辨率、多光谱综合光学遥感数据获取,攻克了长焦距、大F数、轻型相机及卫星系统设计难题,突破了高精度高稳定度姿态机动、高精度图像定位,提升了低轨道遥感卫星长寿命高可靠性能,对于推动我国卫星工程水平提升,提高我国高分辨率对地观测数据自给率具有重要意义。

主要用途

高分二号卫星是高分辨率对地观测系统重大专项首批启动立项的重要项目之一,是目前我国分辨率最高的光学对地观测卫星,具有米级空间分辨率、高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力,主要用户为国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输部、林业局,同时还将为其他用户部门和有关区域提供示范应用服务。

高分二号卫星主要用户是国土资源部、住建部、交通运输部、林业局。高分二号卫星投入使用后,将与在轨运行的高分一号卫星相互配合,推动高分辨率卫星数据应用,为土地利用动态监测、矿产资源调查、城乡规划监测评价、交通路网规划、森林资源调查、荒漠化监测等行业和首都圈等区域应用提供服务支撑。

卫星应用

2014年9月29日中国国家国防科技工业局对外公布中国首批亚米级高分辨率卫星影像图,充分展示了高分二号卫星在国土资源监测、矿产资源开发、城市精细化管理、灾区恢复重建等众多方面的广泛应用潜力。

据了解,高分二号卫星是中国自主研制的首颗空间分辨优于1米的民用光学遥感卫星,观测幅宽达到45公里,在亚米级分辨率国际卫星中幅宽达到最高水平,同时具备快速机动侧摆能力和较高的定位精度,有效地提升了卫星综合观测效能。首批高分二号卫星影像图综合考虑了地域分布、地物类型、目标关注度和高分二号卫星主要用户部门测试与示范应用需求等因素,共发布1米全色、4米多光谱、1米全色与4米多光谱融合3类15幅,包括北京市区、上海市区、克拉玛依市区和昆仑山天池、云南省鲁甸灾区等卫星影像。该批图像纹理清晰、层次分明、信息丰富。

使用CS-L3000A卫星平台

高分二号卫星使用CS-L3000A卫星平台,发射后位于轨道高度600千米X630千米,轨道倾角98度的太阳同步轨道上,推断高分二号卫星的整星质量在2吨以上。任务设计师马世俊表示,卫星设计寿命不少于5年,使用寿命可能达到8年。高分二号卫星还是中国首颗使用控制力矩陀螺的民用卫星,配合采用了高效的控制定姿方案,具备更强的姿态控制能力,可使卫星整体围绕转动轴或是俯仰轴大角度侧摆,灵活实现对不同地面目标的观测。高分二号卫星可在180秒内侧摆35度,比高分一号卫星同样时间内侧摆25度有了很大提高,可以更有效的对点状目标进行成像,或是对飞行轨迹前后成像,也可用于生成近似同时的立体像对。高分二号卫星分辨率比高分一号卫星提高一倍以上,而轨道回归周期相差不多的情况下,重访周期只有5天, 强大的侧摆能力是决定性的因素。

高分二号更高的分辨率还对卫星的定位精度和姿态稳定度提出了更高的要求。卫星姿态定位精度取决于星敏感器的性能,中国在实践九号卫星上试验了国产的高性能星敏感器,其精度达到了7角秒(3σ),高分二号据称使用了国产的星敏感器,很可能就是实践九号卫星上得到在轨验证的型号。高分二号卫星通过使用高灵敏度的星敏感器提高了姿态控制精度,为拍摄高分辨率的遥感卫星奠定了基础。除了姿态稳定度,卫星本身的抖动也会造成图像失真,高分二号卫星通过相机支架上安装阻尼减隔振装置等一系列措施,降低了卫星振动对相机图像质量的影响。

高分辨率相机

推断高分二号卫星装有两台全色优于1米、多光谱优于4米的高分辨率长焦距轻型相机。全色分辨率为0.8米,多光谱分辨率为3.2米,幅宽为48千米,根据国内论文资料,中国研制了F数14的卫星遥感相机,以此推算相机主镜口径应该是0.56米。

据报道高分二号卫星的高分辨率相机研制过程中突破了大口径超长焦距官学系统水平重力卸载装校等技术、并首次使用了小相对孔径的设计概念。高分二号在中国民用遥感卫星中率先使用F数14的小光圈相机,虽然它的相机分辨率提高了一倍,但相机的体积和重量却只有传统方案的1/3了,为降低整星重量做出了很大的贡献。高分二号的相机使用的小光圈设计,外加相机分辨率接近物理极限,反映出中国光学系统的设计达到了较高的水平。

高分二号服役将缓解中国亚米级卫片对外依赖

正如国内高分一号为代表的2米级民用遥感卫星投入使用后,国外同级别卫星的卫片影像产品受到很大冲击,原来高不可攀的价格也逐渐降低到平价,高分二号卫星的服役,也将缓解中国亚米级卫片对外的依赖,同时降低外国公司亚米级卫片影像产品的价格。这不仅进一步降低了中国国内用户使用卫片的成本,也将推动中国空间地理信息产业的发展。

对于最终用户来说,卫星的性能是一方面,卫片能否便捷及时的获取也是一个重要因素。中国民用遥感卫片一直存在多头管理和保密审查耗时耗力的问题,影响了国产卫片的应用与推广。面对中国举国上下民用遥感卫星不如美国数字地球一家公司的境况,中国农业部、测绘局、国土部、海洋部和环保部等多个政府部门各自投资发展自己的遥感卫星,实在显得不合时宜。而在这个美国公司一直公开大规模销售0.5米分辨率的遥感卫片,而最近美国政府又决定将标准放宽到0.25米分辨率的时代,对国产民用遥感卫星的1米甚至2米卫片进行苛刻的保密审查,更有黑色幽默的味道。好在这些体制问题已经有了极大的改善,随着高分专项的启动和实施,以中国资源卫星中心为首,中国在民用遥感卫星卫片的处理和应用上有了显著的进步,为推广国产卫片奠定坚实的基础。未来高分二号卫星的卫片影像除了满足政府部门用户的需求外,还将针对性的开发潜在的商业用户,抓好卫片数据的应用,培育中国商业卫片和地理信息产业市场,通过商业化运作使高分专项产生更大的经济和社会效益。

高分二号卫星水平:国内顶尖 落后国外十年

8月14日发射成功的美国数字地球公司的WorldView-3卫星无论是0.31米的超高分辨率,还是7.25年的设计寿命(预期寿命12年),或是8个多光谱波段、8个短波红外波段和12个CAVIS波段的多光谱成像能力,都远远超过了高分二号卫星的指标。WorldView-3卫星还可以在12秒内快速侧摆到18度,下行传输速度也达到了1200Mbps,至于无地面控制点条件下小于3.5米的定位精度,以及1米全色分辨率下小于1天的重访周期,更是高分二号卫星可望而可不及的。法国的Pleiades-1卫星轨道高度694千米,全色分辨率最高可达0.5米,使用0.65米的主镜口径,和高分一号卫星相差不多,但它不仅相机光学系统F数高达20,而且使用了一体化超分辨率焦平面设计。最终Pleiades的星载相机体积质量远小于高分二号的相机,还通过超分辨率焦平面的亚像元拼接,使分辨率提高。由于中国在高质量光学和电子系统,以及图像后处理技术上的相对落后,高分二号F数20的相机号称焦距最长的民用卫星遥感相机,已经是很大的进步,而F数20的相机还有待进一步的研究。至于基于分光原理的超分辨率焦平面技术,目前中国尚未进行在轨验证。

高分二号卫星的大幅宽倒是一个特色。一般来说高分辨率卫星的幅宽一般较小,美国刚刚发射的WorldView-3卫星幅宽只有13.1千米,以前发射的WorldView-1/2等卫星幅宽也只有17.7千米和16.4千米,法国的Pleiades卫星幅宽为20千米,而高分二号卫星的幅宽达到了45千米以上,是同类遥感卫星中幅宽最大的。其实这个最大的幅宽有很大的水分,实际上这是两部相机综合的结果,或者说单部相机幅宽只有22.5千米,实际上和Pleiades基本相当。

高分二号卫星
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最新更新:2015-08-03 19:49
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