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黄金圈“中国天眼”高分卫星之二丨南京专家解读“葫

原标题:“中国天眼”高分卫星之二丨南京专家解读“葫芦娃兄弟”:既是“照相机”,又是“普查员”

     “高分七号”其实是卫星“小弟”,在它的前面,还有多位同“辈分”的卫星大哥。通过“高分专项”系列卫星,我们离“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”的梦想又前进了一大步。扬子晚报记者特邀南京航空航天大学航天学院闻新教授,为您系统讲解“高分家族”里的7个“葫芦娃”。                                                                                扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子

高分一号

黄金圈“中国天眼”高分卫星之二丨南京专家解读“葫

高分一号

发射时间:2013年4月26日

“太空摄影师”

让地球有了高清照片

     高分家族的7个“葫芦娃”中,“高分一号”无疑是年龄最大的老大哥。2013年,“高分一号”便“乘坐”长征二号丁运载火箭进入太空,成为我国高分辨率对地观测系统的首发星,自此揭开了给地球拍摄“高清照片”的序幕。

   “高分一号”携带的摄像机可以实现2米、8米、16米三种分辨率的拍摄,既有广度,也有精度,实现了在卫星上中、高分辨率和宽幅成像能力的结合。“高分”卫星在太空中到底是按照什么路线飞行?闻新教授向记者展示了一张图片,描绘了卫星运动的星下点轨迹。其轨迹将地球“平分”为若干个可视区域,“高分”卫星可以拍摄到运动轨迹路线上的地球图像,但存在着访问时间周期和空间周期较大的问题。根据已经公开的数据,高分一号的观测幅宽为800公里,可以在4天内将整个地球看一圈。

    不同于人类拍摄照片时的“咔嚓”一声后“立等可取”的成像模式,“高分”卫星给地球拍摄高清照片其实是由一组组的数据组成的,工作人员通过接收到卫星传回地面的数据,再像解读“电报密码”一样进行编译和组合,最终便能诞生出地球的高清照片。

高分二号

黄金圈“中国天眼”高分卫星之二丨南京专家解读“葫

高分二号

发射时间:2014年8月19日

“视力”提升

实现空间分辨率0.8米

     “高分一号”在天上孤零零的工作了一年之后,终于迎来了自己的小伙伴“高分二号”。2014年8月19日,“高分二号”卫星成功发射,成为我国自主研制的首颗空间分辨率优于1米的民用光学遥感卫星。

     和“高分一号”相比,“高分二号”对于地球的“触感”灵敏了不少,它具有亚米级空间分辨率、高定位精度和快速姿态机动能力等特点,有效地提升了卫星综合观测效能。通过和“高分一号”的搭配使用,可以实现空间分辨率0.8米的“鹰眼”效果。

     “这里的0.8米可以视作是一个‘识别距离’。”为了方便读者理解,闻新教授举了个例子。“假设两个人平行站着,两人之间的距离小于80厘米,那么从太空中远远望过去,这两个人会被误认为是一个人。但两人的距离只要大于80厘米,那么‘高分二号’便能在距离你600公里外的太空清晰地看到,‘嘿,南京的汉中门大街上,有两个人正准备过马路呢。’”

高分三号

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高分三号

发射时间:2016年8月10日

无论刮风下雨、白天黑夜

都能随时成像

     2016年8月10日,“高分三号”卫星成功升入太空,作为一颗微波雷达成像的遥感卫星,“高分三号”最大特点是具备全天时、全天候成像能力,不管白天、黑夜、晴空、雷雨,都可以随时成像。

     高分三号卫星在系统设计上进行了全面优化,具有高分辨率、大成像幅宽、多成像模式、长寿命运行等特点,主要技术指标达到或超过国际同类卫星水平。

    高分三号卫星具备12种成像模式,是世界上成像模式最多的合成孔径雷达卫星。卫星成像幅宽大,与高空间分辨率优势相结合,既能实现大范围普查,也能详查特定区域,可满足不同用户对不同目标成像的需求。甚至能探测到地球上亚米级的地面沉降。此外,高分三号卫星还是我国首颗设计使用寿命8年的低轨遥感卫星,能为用户提供长时间稳定的数据支撑服务,大幅提升了卫星系统效益。

高分四号

黄金圈“中国天眼”高分卫星之二丨南京专家解读“葫

高分四号

发射时间:2016年6月13日

弥补低轨遥感卫星的不足

    2015年升空的“高分四号”和前三位好动的“兄弟”不同,它和地球的状态是相对静止的,“站”在距离地球36000公里以外的地球静止轨道上,通过指向控制,实现对中国及周边地区观测。2016年,“高分四号”卫星还在气象观测中派上了大用场。它实现了对于台风“妮妲”的秒级观测,观测到台风眼区精细化结构特征、云系内中小尺度对流的演变特征,为提升台风路径和强度预报准确率提供重要参考。

     闻新教授告诉记者,“高分四号”与高分一至三号之间形成了“高低搭配,干活不累”的局面,一号至三号卫星都属于低轨遥感卫星,具有空间分辨率高、看得更清楚的特点,但一次成像观测视野较小,对固定区域重访所需周期较长,时间分辨率较低。而高轨遥感卫星“高分四号”恰恰可以弥补低轨遥感卫星的不足,两者结合发挥出更大效益。

高分五号

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高分五号

发射时间:2018年5月9日

监测大气环境

助力“蓝天保卫战”

2018年5月,“高分五号”卫星在太原卫星发射中心成功发射。“高分五号”卫星的职能和前几颗相比相对有所转移,作为一颗高光谱分辨卫星,“高分五号”携带了四个大气环境探测载荷“上天”,主要负责对大气环境进行监测,可以动态监测我国大气污染状况。

其中,大气痕量气体差分吸收光谱仪可用于空气质量变化监测,分析各种排放对大气成分和全球气候变化的影响。大气主要温室气体监测仪可用于区域大气环境监测,以及全球温室气体“源”分析。大气气溶胶多角度偏振探测仪能支持高精度大气校正、全球气候变化研究等。大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪能分析痕量气体、温室气体的垂直分布信息,开展气候变化研究。

闻新告诉记者,过去,我国对污染气体和温室气体的监测主要依靠美国和欧洲的卫星,高分五号发射后,大大缓解了对国外数据的依赖。

高分六号

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高分六号

发射时间:2018年6月2日

负责给农林业“查户口”

观测影像颜色更多彩

    “高分六号”的发射时间和“高分五号”非常接近,在“高分五号”升空后一个月,“高分六号”也抓紧时间来到了太空中。“高分六号” 搭载2个大幅宽光学相机,并为宽幅相机新增了4个波段,主要任务是对农业和林业进行观测,面向农业农村、林业和防灾减灾等应用。

     闻新告诉记者,“高分六号”携带的宽幅相机“波段增加”的含义,通俗理解便在于成像颜色的增加。比起过往的“高分”系列卫星单色成像的特点,“高分六号”卫星对于农林业的观测影像颜色更加丰富多彩,增强了不同地表覆盖、不同作物类型、不同生长状态之间的差异识别能力,监测精度也有提高。

高分七号

黄金圈“中国天眼”高分卫星之二丨南京专家解读“葫

高分七号

发射时间:2019年11月3日

“视力”惊人

定位精准到乡间小路

     “高分七号”是高分系列卫星中测图精度要求最高的科研型卫星,拥有极好的“视力”。进入太空后,它将会在地球上空36000公里的高度飞行,但依然能将地球上的“一举一动”看得一清二楚。

    闻新告诉记者,给测绘卫星“测视力”也有一张“视力表”,卫星的绘图比例尺就是他们的“视力”。高分七号可以实现民用1:10000比例尺立体测图,而过往的卫星,可以实现的立体测图比例尺为1:5000或者其他。这就好比过往的卫星只能在地球这张巨大的“视力表”上看到高速公路或是国道,然后进行定位。但“高分七号”则可以精准地看到更为窄小的乡间小路。

成像立体,效果“裸眼3D”

    帮助“高分七号”提高视力的,是搭载高分七号“上天”的多台有效载荷,也就是通俗意义上的“照相机”,它们分别是双线阵立体相机、激光测高仪等。这些“照相机”带给“高分七号”的变化,不仅是视力的提升,还有绘图质量的提高。闻新告诉记者,通过这些有效载荷,“高分七号”突破了亚米级立体测绘相机技术,能够获取高空间分辨率光学立体观测数据和高精度激光测高数据,将这些数据进行处理后得出的测绘“照片”,精度高,信息准确,更重要的是成像立体,而且达到了亚米级的空间分辨率,拍出来的“照片”是“裸眼3D效果”,完全是立体大片了。

黄金圈“中国天眼”高分卫星之二丨南京专家解读“葫

工作中的高分七号试验队。

●最新进展

高分十二号卫星入轨

    11月28日7时52分,我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将高分十二号卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。高分十二号卫星的地面像元分辨率最高可达亚米级,主要用于国土普查、城市规划、土地确权、路网设计、农作物估产和防灾减灾等领域,可为“一带一路”建设和国防现代化建设提供信息保障。

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