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“雙胞胎兄弟”太空開拍立體高清大片

時間:2019年11月03日 信息來源:本站原創 點擊: 字體:

11月3日,高分七號衛星在太原衛星發射中心順利發射入軌,開啟了精準測繪之旅。高分七號衛星是我國首顆民用亞米級高分辨率傳輸型立體測繪衛星,衛星上承擔測繪成像主任務的是中國空間技術研究院下屬的北京空間機電研究所研制的雙線陣相機,任務是進行1:1萬精確比例尺立體測圖和數字影像制作,在未來的8年壽命期間,將為地球繪制彩色立體的精準圖像,服務于測圖生產及更大比例尺基礎地理信息產品的更新。

 

雙胞胎兄弟1.jpg


雙線陣相機,是兩臺線陣推掃成像相機,位置一前一后,分別稱為前視相機和后視相機,為地球拍攝出清晰立體的圖像。該所相機項目負責人楊居奎介紹說,前后視相機的成像光機主體,相當于單反相機的長焦鏡頭,設計完全相同,從外觀看上去一模一樣,就像一對雙胞胎兄弟。

 

“兄弟”攜手助力立體大片

 

為什么要在一顆衛星上裝這樣一對“雙胞胎”呢?主要是立體成像需求。另外,兩兄弟采用相同的光機主體設計,可以大大減少設計和后期相機鏡頭裝調的工作量,縮短研制周期和成本;同時,兩兄弟在裝調階段產生的數據,還可以互相比對印證,提高效率。所以說,這倆兄弟也是工作上的好搭檔。

 

雙胞胎兄弟2.jpg


那么,他們將如何攜手開拍衛星測繪立體大片呢?直白地說,就是兩兄弟從不同的角度先后拍攝同一目標區的景物,然后依靠極高精度的處理,達到立體觀測效果。隨著高分七號衛星的穩定飛行,兩兄弟以推掃方式,分別從前后兩個方向對地面同一景物進行不同角度的觀測,先從后面拍攝,前行到它前方時再對其拍攝,這兩張前后一定角度的成像,結合衛星的精確定軌參數,經過大量數據處理和坐標轉換等,能夠反演出平面數據和高程數據。同時,衛星攜帶的激光測高儀測出來的高程數據能夠對前面提供的高程數據進行標定,高精度立體影像就出爐了。

 

但“雙胞胎”的工作模式還有些不同,其中后視相機比前視相機另外多設計了4個多光譜譜段成像功能,用來制作彩色地圖。從506公里的軌道高度,前視相機對地角度取值26°,后視相機對地角度為5°。這樣取值的優點是,既能夠得到立體的成像效果,而且后視相機對地拍照角度設計接近0°正視,可以得到近似于正視地球的效果。正視及接近于正視的遙感圖像,還可以滿足除測繪外的國土普查、地物辨別、農作物種植等方面的需求。

 

精細準備助力高清大片

 

比例尺1:1萬,字面上看,是一個比較大的比例數字,但是對于給地球進行表面成像并且編制詳細地圖來說,是一個相當高精度的指標了。“雙胞胎”將如何為地球拍攝高清大片呢?

 

其實,“雙胞胎”分辨率是亞米級的:前視相機分辨率為0.8米左右,后視相機出圖有兩種分辨率,全色譜段(黑白照片)分辨率為0.64米,多光譜譜段(彩色照片)分辨率為2.6米左右。作為測繪衛星,高分七號衛星的主要任務是為地球做精細的表面詳查并忠實繪制成立體地圖,即包含地物高度信息的地圖。為了這個“測繪功能”的特殊性,“雙胞胎”的設計不同于其他高分辨率相機。

 

雙胞胎兄弟3.jpg


據雙線陣相機的技術負責人王長杰介紹,測繪遙感相機成像系統除了需要提供優異的像質外,還需要極高的系統穩定性,對地攝影效果的穩定性要求特別苛刻。為建立地物點像方和物方坐標之間的準確幾何對應關系,“雙胞胎”主距、畸變及光軸指向等指標要求,均比普通遙感相機要高得多,需要提交的性能測試數據也更多。

 

楊居奎談到,高分七號雙線陣相機光學鏡頭組件面形及穩定性的保證難度很大,沒有任何裝調經驗可以借鑒。同時,各組件裝調公差均需保證在10秒以內,裝調精度要求極為苛刻。研制團隊提早做工作,優化裝調和測試流程,編制高效詳實的測試細則,大量采用自動化或者半自動化的測試手段,測試方法更科學合理高效。

 

高分七號雙線陣相機不僅分辨率高,圖像層次細節更多,成像幅寬還達到了20公里,為制圖的高效性奠定基礎。 




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