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“珠海一号”,为何能拍出太空大片

来源:科技日报 作者:付毅飞 2017年06月29日 09:30
[导读] 珠海一号”是我国第一个由民营上市企业投资并运营的高时空分辨率遥感微纳卫星星座,将由18颗视频卫星、高光谱卫星以及雷达卫星组成,预计将在未来3年内发射部署完成。其建成后,可为大数据行业提供高价值卫星大数据,并为创建基于微纳卫星的卫星时空信息产业发展、服务新模式提供支持。

“珠海一号”首发卫星已获取了多个国家和地区的图像和视频数据。从中能够清晰看到机场起跑线上的数字,能够划分城市密集区域的房屋和道路,还能辨认出公路上的汽车类型,图像颜色能够真实的反映地物信息,区分农田地带不同颜色的作物。 受访者供图

本报记者 付毅飞

近日,一组由卫星拍摄的高清大片在朋友圈走红。其中,有俯视飞机从马德里机场上掠过的视频,也有对意大利罗马壮丽景观的凝视成像。网友赞道:“俨然大片既视感!”“卫星视频成像原来是这样!”

拍摄这些画面的,是6月15日发射的“珠海一号”遥感卫星星座两颗首发卫星——OVS-1A和OVS-1B。

科技日报记者了解到,“珠海一号”是我国第一个由民营上市企业投资并运营的高时空分辨率遥感微纳卫星星座,将由18颗视频卫星、高光谱卫星以及雷达卫星组成,预计将在未来3年内发射部署完成。其建成后,可为大数据行业提供高价值卫星大数据,并为创建基于微纳卫星的卫星时空信息产业发展、服务新模式提供支持。

“猴哥”火眼金睛不一般

据介绍,已发射的两颗卫星均为视频成像卫星。这是一种新型对地观测卫星,与传统的对地观测卫星相比,其最大的特点是可以通过装载的视频相机对某一区域进行“凝视”观测,以“视频录像”的方式获得比传统卫星更多的动态信息,特别适于观测动态目标,分析其瞬时特性,能实现对动态运动过程的连续观测和跟踪,获取观测区域的视频数据。为此,两颗卫星各配套了一台1200万像素的CMOS传感器视频相机。

该相机由中国航天科技集团公司五院508所研制。五院508所相机指挥兼主任设计师胡永富说,两台视频相机诞生于2016年8月,堪称“珠海一号”载荷里的“大师兄”,又属猴,因此被科研人员称作“猴哥”。

“猴哥”是目前国内同等指标下体量最小的遥感相机。如果摘掉遮光罩,它的个头和体型跟常见的纯净水桶相当,重量更是只有一桶水的三分之二。

别看体量小,“猴哥”身躯内集成了光、机、电、热各专业的先进技术。它的镜片面形精度达到0.008微米,不到一根头发丝直径的万分之一。它既是照相机,又是摄影机,具备推扫凝视拍照、条带拍照以及凝视视频等多种成像模式。

“猴哥”可谓“火眼金睛”。它的“眼睛”是一台1200万像素的CMOS传感器,每个像素大小为5.5微米,这让它可以在550公里高的轨道上,分辨出地面上2米大小的物体。也就是说,利用它可以在北京拍摄内蒙古草原上的蒙古包。

记者了解到,“猴哥”的视频成像模式可支持对高动态、短时隙现象的有效监测,如机场飞机起落、港口船只管理、工厂烟羽排放、灾害监视等,可以得到监测目标的速度、方向等瞬时特性。这些信息都是传统推扫式相机的静态图像中难以获得的。

国内同类载荷一般只有视频成像功能,“猴哥”更胜一筹,除了能拍视频,还可以进行条带拍照,即在卫星姿态控制系统配合下,拍出一幅很长的画面。据介绍,它的单幅图像对应地面8公里长6公里宽的区域,但在条带工作模式下,可以得到一幅8公里宽、超过35公里长的区域图像,相当于增加了约5倍的信息量。通过卫星的在轨机动,“猴哥”还可以“凝视”目标区域,通过长时间“瞪着”目标,获取更多信息。

“三合一”获取海量数据堪称全球第一

据珠海欧比特公司卫星项目总负责人蒋晓华介绍,“珠海一号”是具有可见光、高光谱、合成孔径雷达(SAR)等多种数据获取能力的复合先进的卫星星座,可在全球范围内采集可见光图像、可见光视频、高光谱图像、SAR图像等类型的海量对地遥感数据,具备多种数据信息相互融合的能力。所提供的卫星大数据具有高时间分辨率、高空间分辨率、数据覆盖能力强等优势,在同行业中具有较强的竞争力。

“珠海一号”由12颗视频微纳卫星(含2颗视频试验卫星)、4颗高光谱微纳卫星和2颗SAR卫星组成,从而构成高时空间分辨率的遥感微纳卫星星座。其中视频微纳卫星和高光谱微纳卫星计划发射在本地太阳时9点半至15点之间的太阳同步轨道上,SAR卫星发射在晨昏轨道上。

蒋晓华表示,视频卫星不仅可以获取静止影像数据,还可以获取视频数据;高光谱卫星用于专门获取高光谱数据;SAR卫星可以不分昼夜,全天候工作,获取反射波数据。在实际应用过程中可以很方便地将可见光、高光谱、SAR三种数据进行信息融合,发挥三种数据的各自优势。目前国内外只有“珠海一号”具备这样的能力。

从数据获取能力上看,“珠海一号”卫星星座具备高时间分辨率的时空数据获取能力。以12颗视频卫星为例,对同一区域能实现每天3次访问,优于国内外绝大部分卫星及星座。这样的重访能力结合优于0.9米的视频空间分辩率,目前在国内外处于领先水平。

从获取数据的特点上看,高光谱卫星数据空间分辨率更高。“珠海一号”的4颗高光谱卫星拥有32个谱段,空间分辨率可达到5米,扫描带宽可达125公里。

从覆盖能力上看,“珠海一号”的12颗视频卫星理论上每10天可覆盖全球一次;4颗高光谱卫星理论上5天覆盖全球一次。单颗视频卫星单日可以覆盖84万平方公里;单颗高光谱卫星单日可以覆盖大于260万平方公里。

产品应用覆盖军民领域

近年来,卫星遥感数据采集领域发展日渐活跃,其产生的卫星大数据应用前景广阔,已经成为航天大国的核心空间基础设施,以及经济发达及新兴国家进入航天领域的首选。

蒋晓华说,“珠海一号”属于全球遥感星座,多个地面接收站协同作业,其数据获取能力很强,具备海量采集、海量传输、海量接收、海量处理、支撑广泛应用的特点。其遥感数据不仅能应用到工业、农业、交通和金融等国民经济的各个领域,也能应用到文化、教育、政治、外交和国防建设等领域,一方面可为政府、企业以及个人用户提供新型的卫星大数据产品及服务,另一方面也可支撑创新企业、被孵化企业针对不同应用,对卫星大数据进行二次开发,形成更具应用价值的产品。

蒋晓华举例介绍说,利用“珠海一号”遥感数据,在农业领域可以对农业土地资源调查、土地利用现状调查、病虫害、土壤干旱、盐化、沙化的调查及监测,以及农作物长势的监测与估产等方面提供依据。如在农作物估产方面,能够动态、准确地对不同植被的叶面积指数、生物量、全氮量等物理参数,以及作物的播种面积、长势、水肥状况、病虫害、全国耕地变化等情况进行遥感监测、识别、分类、产量预报,减少粮食损失。

在地质领域,可以全面、客观、形象地反映记录所针对区域地表综合景观的几何特征,同时还可以获得地面物质的成分和结构相关的电磁波数据,在地质制图、地质矿产资源勘查及环境、工程、灾害地质调查研究中提供条件和基础,解决一些地质学界长期争论或按常规很难解决的问题。

蒋晓华还透露,“珠海一号”可以在武器制导、军事侦察、军事测绘等方面发挥作用。如在军事侦察方面,它可以全天候、全天时、全方位、高动态识别敌方伪装,看清敌方飞机和导弹发射架等军事装备和设施,分辨出敌方坦克和战车类型,从而了解敌方整体部署情况,监视、跟踪并预测敌方部队的未来行动,全面掌握打击目标的位置分布,引导精确攻击武器准确命中目标,并有效评估战场毁伤效果,对战场的动态监视和瞬息万变的作战态势信息做出准确的判断。

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[责任编辑:chenjie]
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