天天时讯：高分卫星：实现高精度对地观测

2022-08-28 15:52:49 来源：科普中国

高分卫星是高分辨率对地观测系统的简称。2010年，中国开始实施高分辨率对地观测系统重大专项（简称“高分专项”），是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020年) 》确定的16个重大科技专项之一。高分专项先后研制了高分一号至高分七号卫星。这是中国为了突破高性能民用遥感卫星关键技术和应用体系，所实施的一项国家级重点工程。高分专项的主要使命是加快我国空间信息与应用技术发展，提升自主创新能力，建设高分辨率先进对地观测系统，满足国民经济建设、社会发展和国家安全的需要。

(相关资料图)

为了把高分专项搞好，多个国家部委参加了顶层规划和数据应用，包括国家国防科技工业局、自然资源部、环境保护部、国家海洋局和中国气象局。

高分卫星发展概况

高分卫星所涉及的关键技术有这样几个：高速图像数据处理、存储与传输技术；高精度目标定位技术；大型遥感卫星“敏捷机动+动中成像”技术；高分辨率遥感卫星微扰振抑制技术。

2013年发射的高分一号卫星，是高分工程的第一颗，空间分辨率为全色2米，多光谱8米和16米。2米在今天已经算不上是高分辨率了，但是作为中国高分事业的第一颗卫星，高分一号起到了重要的奠基作用，突破了空间分辨率、多光谱与高时间分辨率结合；多载荷图像拼接融合；高精度高稳定度姿态控制；低轨卫星长寿命高可靠性等关键技术，开始打破国外对高分辨率数据的垄断。

高分一号卫星示意图

2014年发射的高分二号卫星，空间分辨率得到大幅度提高，全色和多光谱遥感分辨率分别为0.8米和3.2米，突破了亚米级水平，是中国民用遥感卫星的一个历史性突破。高分二号卫星的图像，很多新闻媒体都进行了转发，可以清晰地看到马路上的汽车。

图为2020年10月30日，四川省甘孜藏族自治州泸定县境内的兴康特大桥，大桥钢索的影子都被清晰拍摄了下来，由高分二号卫星拍摄。

2016年发射的高分三号卫星，是中国第一颗民用1米分辨率的合成孔径雷达（SAR）遥感卫星。这颗卫星打破了国外对雷达遥感图像的垄断，让中国民用遥感界第一次拥有了高分雷达图像。高分三号是世界上成像模式最多的SAR卫星。2021、2022年，中国又发射了高分三号的02/03星，与高分三号01星组网运行。

高分四号卫星虽然序号靠后，但发射却比高分三号更早。2015年12月高分四号升空，是世界上第一颗地球静止轨道光学遥感卫星。它部署在35786 千米高度，卫星的空间分辨率为50米。虽然不符合高分辨率的常规概念，但是从这么远的位置实现这样的分辨率，是全球首次。

2018年5月发射的高分五号卫星，也不是传统概念上的高分辨率卫星。它的“高分辨率”是存在于频谱概念上的。高分五号的工作频段包括可见光至短波红外、可见至长波红外、紫外至短波红外。它的长波红外分辨率 40 米，多光谱分辨率 20米。这似乎不稀奇，但是，它高光谱载荷在可见近红外波段的光谱分辨率达到5纳米、短波红外波段光谱分辨率10纳米，可以把一段光谱描绘成精细的曲线，让人们可以更加精细地了解事物的本质。

高分五号发射后一个月，高分六号卫星进入太空。它同样是一颗高分辨率多光谱遥感卫星，但是观测的频段比高分五号更加丰富。而且，它的分辨率要比高分五号高得多。高分六号全色分辨率2米，多光谱分辨率8米，在国土资源、水利、农业等领域的应用发挥了重要作用。

2019年发射的高分七号，是国内首个亚米级双线阵立体成像卫星，它的特点是可以获得地面的3D图像。不但如此，高分七号使中国民用遥感卫星分辨率达到0.65米，测绘能力达到世界领先。

2020年7月发射的高分多模卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025 年）》中分辨率最高的光学遥感卫星，全色分辨率达到0.42米，已经接近国外同期最先进商业遥感卫星的分辨率。这颗卫星的“多模”大有意味，它可以在同一个轨道上，实现多点目标成像、多条带拼幅成像、多角度成像、立体成像，实现沿迹主动推扫成像、非沿迹主动推扫成像，一共6种成像模式，能够实现对任意方向目标的“动中成像”，达到世界最先进水平。

上面提到的，只是高分工程的一部分卫星，此外还有高分八号、九号等卫星在轨运行。最新发射入轨的是高分十二号03星，是一颗微波遥感卫星，也就是雷达卫星。

为中国打造产业基础

我们可以发现一个有趣的事实，即高分工程的每一种卫星，研制发射数量都不算多；每一个序号的卫星之间，差别也非常大。这就是高分工程的主要意义，就是为中国打造产业基础。

高分工程的实施，让中国的高分辨率卫星研制水平跻身世界先进行列。高分工程为中国突破了全色相机、多光谱相机、红外相机、高光谱相机、立体相机、合成孔径雷达、视频相机、微光相机和激光高度计等关键技术。在此基础上，国内涌现出大量商业化的高分辨率对地观测星座，例如吉林一号星座和高景星座。一批地方企业和小型民营企业，也开始创建自己的小卫星遥感星座。

高分卫星如今由中国资源卫星应用中心负责运营，数据向全社会开放，并且可以向友好国家提供。应用10多年来，高分卫星数据为国家地矿资源监测、交通安全、城市管理、地质灾害预警、环境污染监测、农林业监测和估产、洪涝灾害监测提供了服务，在气象研究和预报方面也有重要用途。

关键词：高分辨率关键技术光谱分辨率