我国首颗民用立体测绘卫星

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我国首颗民用立体测绘卫星

资源三号建设进展


李朋德

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摘  要：2008年3月，我国第一颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星建设正式启动，是我国卫星测绘发展史上一座新的里程碑。本文简述了资源三号卫星工程的概况，详细介绍了资源三号卫星系统的建设进展及近期的主要工作内容，就测绘卫星系列发展进行了展望。关键词：民用立体测绘卫星  资源三号  建设进展

我国第一颗民用立体测绘卫星经过了五年多的历程，于2008年3月正式获得国家批准，该卫星将于2016年下半年发射，负责运行的国家测绘局卫星测绘应用中心已于2016年12月18日正式挂牌成立。目前卫星的研发正在紧张进行，测绘应用系统也在加快建设，国家测绘局对后续测绘卫星体系建设开展了规划。测绘卫星的发射将能够加快基础地理信息更新，提高测绘应急保障能力，促进地理信息产业发展，提高、保障地理国情动态监测的基本能力，而且测绘卫星的国际化服务也将大大加快我国测绘强国的建设步伐。


一 资源三号卫星工程概况


资源三号卫星是立体测绘卫星，具有技术要求最高、成果最基础、应用最广泛的特点。我国专家十几年前就提出要建设中国的测绘卫星体系，近年来信息化测绘体系建设加快推进，基础地理信息快速更新，地理信息产业迅猛发展，对高精度卫星遥感数据需求越来越大，加之我国经济实力不断增强、空间技术有了足够的实力，建设资源三号卫星工程势在必行。资源三号卫星工程包括卫星、运载火箭、发射场、测控、地面和应用等六大系统。
（一）卫星系统
卫星将运行在500公里的太阳同步圆轨道，倾角为97.421°，回归周期59天，重访周期5天，降交点地方时间上午10:30，卫星重量约2630kg，卫星设计寿命5年。卫星由有效载荷和服务平台两部分组成，由中国航天科技集团公司第五研究院研制生产。服务平台采用技术上较为成熟的资源二号平台，通过针对性的设计与修改。有效载荷包括四台相机，扫描覆盖宽度约50KM。正视全色CCD相机具有优于2.5米的分辨率，前后视相机优于4米分辨率，多光谱相机具有优于10米的分辨率，实时或准实时将图像数据传回地面。
（二）运载火箭系统
资源三号卫星将采用由中国航天科技集团公司第八研究院研制生产的长征四号乙（CZ-4B）运载火箭发射。该火箭是在“长征四号甲”基础上发展的一种运载能力更大的运载火箭，主要用于发射太阳同步轨道卫星。火箭全长45.58米，最大直径3.35米，起飞质量249吨，起飞推力约300吨，900千米高度极轨的运载能力为1.45吨。1999年5月首次发射，至今发射成功率为100%。
（三）发射场系统
太原卫星发射中心负责资源三号卫星发射，该中心始建于1967年，位于山西省太原市西北的高原地区，是中国试验卫星、应用卫星和运载火箭发射试验基地之一。发射中心拥有火箭和卫星测试厂房、设备处理间、发射操作设施、飞行跟踪及安全控制设施。太原卫星发射中心具备了多射向、多轨道、远射程和高精度测量的能力，担负太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和运载火箭的发射任务。该中心此前先后成功发射中国第一颗太阳同步轨道气象卫星“风云一号”、第一颗中巴资源一号卫星、第一颗海洋资源勘察卫星等40多颗卫星，成功率100%。
（四）测控系统
西安卫星测控中心负责卫星测控任务。该中心是中国卫星测控网的信息管理、指挥、控制机构。具有能对多个卫星同时进行实时跟踪测量和控制的能力，并且具有任务后分析和软件开发的能力。中心由中心计算机系统、监控显示系统、综合通信网、时间统一勤务系统及相应的研究室组成。中心计算机系统是由多台高性能计算机经由星形耦合器与以太网连接而成，具有较高的可靠性，较强的处理能力，并配有多星测控系统软件。
（五）地面系统
地面系统负责接收资源三号卫星数据，并及时传送给应用系统。地面系统涉及到中科院对地观测中心和中国资源卫星中心。在现有陆地观测卫星数据全国接收站网的基础上，由分布在北京、喀什、三亚的三个地面接收站接收并传输。
（六）应用系统
作为卫星业主和主用户，国家测绘局负责资源三号卫星应用系统的建设。新成立的卫星测绘应用中心将建设一个业务化运行的卫星应用系统，长期、稳定、高效地将高分辨率卫星影像转化为高质量的基础地理信息产品，形成基于资源三号卫星的基础地理信息生产与更新的技术应用体系。


二 资源三号卫星系统的建设进展


资源三号卫星系统是工程建设的核心，不可能工业化制造，只能自主研发。在国家测绘局提供的技术要求基础上，中国航天科技集团第五研究院要进行系统的研制，首先研制出初样星（电性星、结构星RM星等），鉴定以后转入正样研制，各个分系统正样出来后整合形成卫星的正样，整体测试合格后就可以出厂运往发射基地装载入火箭待机发射。
资源三号卫星系统不仅需要有稳固的结构体系来支撑整个卫星，有效载荷主要包括四架相机、数传分系统和数据记录分系统；服务系统（卫星平台）包括：结构与机构分系统、热控分系统、姿态与轨道控制分系统、电源分系统、测控分系统、天线分系统、数管分系统、总体电路等。目前卫星的初样基本完成，待鉴定后就可以转入正样的研制，预计2016年9月前后可以出厂，年底前发射。
国家测绘局领导非常关心资源三号卫星的研制，徐德明局长等领导多次到卫星研制现场了解进度，慰问研制的科研人员，航天五院严格质量管理和进度控制，确保卫星研制进度。


三 资源三号卫星测绘应用系统的建设思路


资源三号卫星发射投入运行后，每天可以获取海量的高分辨率遥感数据，在中国上空可以实时下传，在境外工作时可以存储起来按计划下传。卫星数据要经过一系列复杂的处理才能为用户提供标准化的数据产品，测绘应用系统是卫星作用充分发挥的关键。以往很多卫星发射后，地面应用系统建设滞后，导致卫星空转，浪费宝贵的可用寿命。资源三号卫星的应用系统要在卫星发射前基本就绪，确保卫星上天，下传数据得到及时处理。
资源三号卫星应用系统是国内第一个超大规模测绘遥感影像产品、立体测绘产品、专题产品和增值产品的管理和服务系统。资源三号卫星应用系统在卫星在轨运行生命周期内将生产PB级以上的测绘遥感影像产品、立体测绘产品、专题产品和增值产品，为充分发挥国家在卫星工程上的高额投资的效益，必须实现这些数据的高效存储管理和服务，使国家各部门和社会能及时高效的获取这些数据和基于这些数据的应用服务。
资源三号卫星工程应用系统包括的内容有：资源三号卫星的运行管理和调度；资源三号卫星数据和多级产品的存档管理和分发服务；在轨测试；卫星几何标定及与几何定位精度相关的辐射标定；完成1:5万地形图的生产；1:5万数字高程模型的生产；1:5万正射影像图的生产；1:2.5万地形图修测和更新；1:1万地形图部分要素的更新；1:5万专题图的生产；开展 1:5万、1:2.5万国土资源监测；开展防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设、交通、国家重大工程等领域的推广应用。
由于资源三号卫星测绘应用系统要单独在国家发改委立项，其进度目前有所滞后。项目建议书尚未得到正式批复，但项目的可行性研究已完成，初步设计基本就绪，一旦项目批复立即可以实施。为了不影响卫星数据的处理，计划分两步走。在项目批复前，计划在2016年底前搭建试运行小系统，以检验各种功能的实现。第二步等项目批复后，全面开始建设完整系统。做到边建设边应用。


四 卫星测绘应用中心的建设进展


卫星测绘应用中心组建半年多来，在国家测绘局党组的正确领导下，卫星中心深入贯彻落实科学发展观，解放思想，扎实工作，本着“求实、创新、全面、高效”的方针，以推进资源三号卫星工程建设为主线，着力“建制度、引人才、抓项目、强能力、上水平”，扎实推进中心建设的各方面工作，推进卫星测绘事业发展。
根据国家测绘局关于卫星中心职责和机构设置的批复，中心组建了办公室、业务处、运行管理部、数据处理部、分发服务部、基准检校部和研究开发部，并选任了临时负责人；同时，本着“急用先定、先易后难、先粗后细”的原则，在国家法律法规和国家测绘局规章制度的框架内，开展了制度建设工作。
人才是第一资源，卫星中心的发展需要一批具有奉献精神的高级科学管理人才、高科技研发人才和经营性人才。卫星中心建设的首要任务是不拘一格选人用人，根据事业单位用人制度，按照“公开、公平、公正”的原则，采用统一调配、公开招聘和人才引进等多种方式选聘人才。目前，卫星中心有正式职工47人，人员结构初具金字塔结构，人员规模基本适应卫星测绘相关工作的逐步开展。卫星中心从澳大利亚联邦科学及工业研究组织引进了国家测绘局第一位“千人计划”科学家，大大提升了中心技术实力。
在国家测绘局有关司室的大力支持下，卫星中心具备了开展正常业务的基本条件。中心现已按内设机构规划布设了办公场地，购置了必要的办公家具和设备，创建了整洁、规范的办公环境和业务环境。
经费和项目是单位发展的重要保障。卫星中心从一开始就重视财务管理和固定资产管理，作为财政补助事业单位，积极争取国家的财力支持。《国产遥感卫星正射影像服务高技术产业化示范工程》项目获国家发改委批复，项目列入国家高技术产业化发展项目计划，国家补助1000万元，主要用于产业化研发和工艺技术示范；同时还积极申请国防科工局民用卫星应用项目。围绕资源三号卫星工程，开展了各种关键技术研究和相关试验。中标了环境减灾卫星影像控制点数据库建设项目，承担了局基础测绘安排的三个项目。中心注重加强与国内同行业的技术合作和国际交流，组织了多次技术交流活动。
针对卫星中心承担的应急测绘职能，组织制定应急预案，筹划建立应急信息系统，积极参与青海玉树地震应急救灾工作，组织开展了应急工作统筹协调和数据调配、地震救灾相关的卫星数据处理、影像地图制作和应用平台服务及影像地图打印等各项工作，并受到局宣传表彰。通过此项工作，锻炼了应急队伍，探索了应急测绘工作机制，为后续应急测绘响应协调机制的建立、应急队伍建设、装备配置、应急预案制定奠定了良好基础。积极参与了国家减灾委针对南方洪涝灾害的遥感监测工作。


五 资源三号卫星建设的近期主要工作


卫星中心上报了资源三号卫星应用系统的建议书，开展了可行性研究工作，并根据国家发改委评估意见，对建设内容进行了细化，积极与相关部门进行沟通和协调。
一是加快资源三号卫星应用系统立项进程。应用系统建设自2016年4月完成项目建议书评估以来，发改委还未批复立项，据测算，应用系统研发、集成、测试到正式投入运行最快需要一年左右时间，而资源三号卫星预计2016年发射，应用系统建设进度滞后，有可能出现卫星上天数据处理系统不就绪的风险。中心一定要在国家局的领导下，加大与发改委协调力度，争取尽快立项。
二是加强与国防科工局和卫星工程各系统研制单位的沟通与协调工作，充分发挥卫星测图精度协调工作组工作机制，积极落实资源三号卫星工程研制中要求的各项技术指标，开展星地接口实验，参与卫星系统有关测试。
三是全面开展资源三号卫星数据处理、应用关键技术研究，开展相关技术实验和集成。年底基本建成资源三号卫星的测图原型系统，为应用系统建设奠定好技术基础。
四是完成应用系统建设可行性研究和初步设计，组织专家进行论证与评审，将可研报告和初步设计报送国家发改委。
五是适时启动应用系统建设工作。根据工程进度，适时启动应用系统部分设备和软件开发的招投标工作，开展应用系统网络环境建设和集成。
六是开展卫星地面几何检校场建设。编制卫星几何检校场建设详细实施方案，开展卫星内外方位元素几何检校场实地踏勘、资料收集和设备建设等工作，开展内外方位元素几何检校场高精度控制影像数据的获取工作，开展在轨国产卫星的几何检校试验及相关的辐射检校试验。
七是抓紧开展卫星网络频率协调、干扰分析等工作，积极通过国家无线电管理局开展卫星网络频率执照申请工作。


六 测绘卫星系列发展展望


资源三号卫星为测绘卫星系列建设奠定了良好的开端。测绘部门提出了今后规划要求，希望资源三号卫星的后续业务星能够尽快立项，保证该系列的长期稳定运行。还提出干涉雷达立体测图卫星、激光测高卫星和重力卫星等目标。还要加快建设测绘卫星检测场，完善测绘卫星应用体系。认真做好国家科技重大专项中的高分辨率对地观测系统中的高分辨测绘卫星的相关研究。
国家测绘局卫星测绘应用中心将围绕资源三号卫星工程及其应用系统建设等主要任务，积极开展公益性服务、应急服务、卫星测绘科研开发和卫星技术应用开发等方面工作。积极探讨建立卫星测绘技术联盟，促进地理信息企业发展。建立与各地测绘单位的业务联系，支持各地的卫星测绘技术能力提升。中心将以人才保障、研究开发、应急反应、应用服务、策划设计和后勤保障六大能力建设为专题，尽快搭建试运行的环境，利用其他卫星的数据进行生产试验，尽快形成初步生产服务能力，确保明年资源三号卫星发射后数据成果的及时处理。中心将积极争取新项目，充分利用外部智力资源，加快人才培养，努力创建良好发展环境，尽早发挥卫星测绘应用中心的应有作用，为推动测绘大国向测绘强国的转变做出贡献！



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李朋德，国家测绘局卫星测绘应用中心主任。