国产遥感卫星数据高精度处理

高分辨率遥感卫星数据接收与高精度处理涉及卫星设计、数据定标、数据高精度处理理论和算法等多个方面。针对这些方面，本中心近两年申请、承担了多项国家重大任务，支撑国产遥感卫星数据的高精度处理研究。

（1）共建我国首个摄影测量与遥感定标综合试验场，承担国产遥感卫星定标和数据处理系统研制

由于西方国家对我国核心元器件出口限制，导致我国国产遥感卫星原始数据的定位精度、辐射质量与国际先进水平存在一定差距，成为制约我国遥感应用产业发展的一个瓶颈问题。为了提高国产遥感卫星的几何辐射质量，需要对卫星系统和传感器几何/辐射的精度定期进行检查，为地面处理系统提供改正参数。同时，为我国高分辨率星载传感器的研制和进一步的遥感计划的制定积累科学数据。

该试验场的建设目标为：建成具有国际先进水平、长期稳定可靠、开放的国家级遥感定标、校正的地面试验和检验场体系，满足高空间分辨、高时间分辨、高光谱分辨和高辐射精度的业务化定标与遥感产品检验要求，有效提高我国遥感数据的定量化应用水平。

2012年初起，为提高国产遥感卫星数据的自主定位精度，武汉大学、中国航天科技集团和解放军信息工程大学先后投资2700余万元，建设了我国首个摄影测量与遥感定标综合试验场。嵩山摄影测量与遥感定标综合试验场位于河南省洛阳到郑州之间，如图1和图2所示。武汉大学与中国航天科技集团下属的中国资源卫星应用中心、国家测绘局卫星应用中心联合研制了“资源3号卫星地面应用系统”，取得显著效果，使我国卫星数据的质量达到同类卫星的国际领先水平。

在现有的基础上，高分专项已经立项投入2亿元建设高分定标技术体系,由航天科技集团和武汉大学联合牵头论证。

                图1 试验场位置                  图2地面靶标场验收现场

（2）国家发改委产业发展专项项目--国产高分辨率商业遥感卫星系统

2012—2013年，中心利用武汉大学985二期经费4000万元，在武汉光谷建成了性能一流的13米口径遥感卫星接收站，由武汉市提供89亩土地建成了中心7000m²办公用房，为我国第一颗高分辨率商业遥感卫星数据接收处理打下了坚实基础。

                   图3 地面站指控大楼                  图4 13m口径接收天线

2013年，中心申报“国产高分辨率商业遥感小卫星系统”获国家发改委“卫星及应用产业发展专项”批复。该项目的主要思路是打破目前卫星建造、发射和运行都是国家或部门包揽的模式，通过引入社会资本，实施股份制运营，提高资源利用效率。该项目获国家发改委、财政部2亿元专项经费支持，计划从2015年开始发射两颗商业遥感卫星。该卫星系统的建成，将成为我国高分辨遥感卫星发展模式创新的重要里程碑。

该系统关键技术包括：1）高承载能力卫星平台技术。系统要求卫星平台具有高承载能力：接近大卫星水平，载荷质量高达400kg左右，并具有高供配电能力，载荷能源需求达到1000W，整星功耗达到1500W左右；研发成熟高效、轻小型化的全调节单母线供配电系统，提升卫星在轨寿命；采用整星零动量三轴稳定对地姿态控制方式，利用星敏与二浮陀螺等测量部件、动量轮等控制部件实现高精度侧摆和姿态控制能力。2）亚米级分辨率、大幅宽全色多光谱成像技术。拟采用视场角为2.93º的非球面同轴三反光学系统、全色与多光谱视场分光技术、TDI-CCD成像技术, 突破高分辨率全色多光谱相机大口径（440mm）长焦距（4.4m）轻量化技术、焦面电路低噪声技术、精密热控技术等，实现高动态范围、高信噪比、高静态传函MTF的相机成像，保证卫星具有高分辨率、大幅宽、高质量的成像能力。3）高性能的数传系统。系统将采用X频段传输体制、LDPC编码方式和JPEG2000压缩算法，配置1T固存；采用先进小型化点波束天线极化复用技术，实现双通道传输码速率高达 2X450Mbps，实现低压缩比（全色3.9:1，多光谱2.5:1）的高质量图像下传；实现实传、准实传、记录、回放等模式，具备单双通道传输方式。

（3）国家科技重大专项“高分辨率对地观测系统”--天基系统工程研制与建设

中心空天信息获取团队承担了国家科技重大专项“高分辨率对地观测系统”--天基系统工程研制与建设任务，实施时间2010-2020年。项目将极大改善我国民用天基高分辨率图像全部依靠进口的状态，为国内各类行业用户提供高质量、高精度对地观测数据。高分专项天基系统建设任务涵盖了高轨高分辨、大幅宽光学和微波成像系统等新型载荷和新型平台的研制。首先，围绕专项建设目标进行星地一体化指标的分析和论证，在技术可实现条件下分配和确定星地功能及性能指标，建设可信的仿真分析环境；深入开展载荷和平台的技术攻关工作，突破高性能、低功耗、轻量化和长寿命的新型载荷研制工作；在已有卫星平台研制基础上，研发高性能的卫星平台；开展在轨和地面的相对和绝对定标技术的研究，提高定量化应用水平；开展数据融合技术的研究，包括不同空间分辨率的光学和微波遥感信息的融合技术的研究。主要创新指标：高分辨率对地观测系统包括光学遥感卫星和微波遥感卫星，分辨率指标向世界先进的民用遥感卫星看齐，其中微波遥感卫星是目前世界上成像模式最多的SAR卫星，整星多种成像模式，具备单极化到全极化的极化方式；图像质量指标达到或超过国外同类SAR卫星水平。

（4）973计划项目--高分辨率遥感数据精处理和空间信息智能转化的理论与方法

     中心团队承担了973计划项目“高分辨率遥感数据精处理和空间信息智能转化的理论与方法”，实施周期为2012-2016，专项经费3650万元。在提高高分辨率影像质量和精度的基础上，研究地物目标特征的高分辨率成像机理，建立地物目标与影像特征之间的映射关系，实现遥感数据向空间信息的准确、快速、可靠转化。拟突破的重大问题包括：1）复杂时空因素影响运动平台成像质量和精度的作用机理；2）高分辨率遥感影像的目标特征描述与转换模型；3）高分辨率遥感影像的认知模式与机器理解。通过本项研究，将在运动平台传感器高精度几何成像模型、几何标定、典型目标特征库建立、典型目标的智能化信息提取、人工地物的三维模型重建、海量影像智能检索与在线服务等方面的理论与方法上取得突破性进展，达到国际领先水平。