中国测绘卫星发展策略研究(3)
表7 定位能力仿真参数条件Tab.7 Parameter conditions in simulation of positioning capability轨道高度 GNSS定轨精度 像点量测精度 交会角500km 0.2m 0.36 像素 31°
表8 主要大比例尺测图产品定位精度要求(地物点和等高线)Tab.8 Positioning accuracy requirements for major large scale mapping products比例尺 平面精度/m 高程精度/m平地、丘陵 山地、高山地 平地 丘陵 山地 高山地1∶500 0.3 0.4 0.25 0.5 0.7 1.0 1∶1000 0.3 0.8 0.25 0.7 1.0 2.0 1∶2000 0.6 1.6 0.5 0.7 1.5 2.0 1∶5000 2.5 3.75 0.5 1.5 3.0 4.0 1∶ 5 7.50 0.5 1.5 3 6
表9 定位精度随分辨率和姿态确定精度的变化情况Tab.9 Changes of positioning accuracy with resolution and attitude determination accuracy分辨率/m 0.6 0.3 0.1测速精度/(m/s) 0.01 0.003姿态确定精度/(″) 0.2 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.05 0.1定位精度/m MXY 0.73 0.56 0.68 0.49 0.66 0.47 0.40 0.35 MZ 1.53 1.02 1.47 0.92 1.45 0.90 0.69 0.69
从仿真结果看,能否实现1∶5 000、1∶2 000比例尺测图目标,很大程度上取决于姿态确定精度和测速精度。针对1∶2 000比例尺,由于其高程精度提高到0.5~0.7m,需要姿态确定精度达到0.05″或测速精度达到3mm/s,在现有条件下,实现上述要求有较大难度。
从测绘卫星发展看,满足城市地区网格化、智能化管理的要求,高效生产建筑物三维模型,实时监测城市变化,成为驱动下一代测绘卫星设计研制的主要需求。文献[22]提出为了满足地球空间信息实时智能服务的需求,遥感卫星应达到分米级空间分辨率、半小时时间分辨率的能力要求,为此必须构建光学微波测绘卫星星座。以光学卫星星座为例,如图3所示,利用具备高机动性能的卫星平台,搭载分辨率优于0.3m的低畸变相机和姿态确定精度0.1″的星敏感器,2颗卫星即可实现立体观测[23],4颗以上卫星可以在缩短重访周期的同时获取无遮挡真三维信息。
图3 测绘卫星星座观测示意Fig.3 A mapping satellite constellation observation diagram
3 我国测绘卫星的发展策略
(1)丰富数据种类是发展重点
我国测绘卫星的发展同样经历了由返回型向传输型的历程[24],表 10列出了已经发射的传输型测绘卫星的情况,与美、俄、欧等航天强国相比,我国测绘卫星在载荷类型和产品种类上比较单一,激光、重力、磁力测绘卫星仍是空白,整体研制水平也有15年左右的差距。从需求满足度看,仅靠单一手段,完成以精细化、高动态为特点的城市测绘有较大困难,必须加快包括激光、重力、磁力测绘卫星的发展速度,丰富数据种类,健全产品体系。
表10 我国主要传输型测绘卫星情况Tab.10 Main transmission mapping satellites in China卫星名称 发射年份 颗数 技术体制 分辨率/m 精度/m 应用领域TH一号-01 2010 TH一号-02 2012 3 2, 5, 10平面10.0高程6.0 1∶5万测图TH一号-03 2015三线阵平面3.7高程2.4资源三号-02 2016 2.1, 2.6, 5.8资源三号-01 2012 2 2.1, 3.5, 5.8 平面10.0高程5.0 1∶5万测图高分七号 2019 1 两线阵 0.64, 0.79, 2.6 - 1∶1万测图
(2)加速测绘卫星星座建设步伐
从2015年开始,以星座组网方式发展的小卫星数量占据了全球年发射卫星数量的一半以上,不仅是地形测绘卫星,包括重磁卫星也实现了组网运行。我国目前还没有成规模的测绘卫星星座,测绘卫星在城市地区三维模型重建、动态监测方面的能力还比较弱。未来应考虑加快测绘卫星星座的建设步伐,以提升卫星测绘对于城市地区精细测绘的贡献度。
(3)积极开展学科融合,发展一星多能的环境类探测卫星
重力场测量卫星获取的加速度计数据可以用于大气研究,时变重力场的衍生产品可用于洋流测量,微波和激光测高卫星可以进行冰盖和海洋测高数据的获取。未来围绕环境探测的统一需求,发展以空间环境、地球物理场探测和地形测绘为主,兼具通信、导航增强功能的环境综合探测类卫星是重要趋势。
[1]刘韬. 国外光学测绘卫星发展研究[J]. 国际太空, 2016, 1: Tao. Research on the Development of Optical Surveying and Mapping Satellite abroad[J]. Space International, 2016, 1:67-74. (in Chinese)
[2]杨秉新. 国外航天侦察相机和测绘相机发展概况[J]. 航天返回与遥感, 1998, 19(2): Bingxin. The Development Survey of Foreign Space Reconnaissance Camera and Mapping Camera[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 1998, 19(2): 16-24. (in Chinese)
[3]丁琼. IKONOS卫星立体像对几何模型解算及三维定位精度分析[D]. 成都: 西南交通大学, 2008: Qiong. Geometric Model Solution and 3d Positioning Accuracy Analysis of IKONOS Satellite Stereo Image Pair[D].Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2008: 10-12. (in Chinese)
文章来源:《光学与光电技术》 网址: http://www.gxygdjs.cn/qikandaodu/2021/0708/617.html
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