二十年，細(xì)數(shù)資源系列相機(jī)

文/王軍

1999年10月14日，“資源一號(hào)”01星由長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭從太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，它是中國(guó)第一顆高速傳輸型對(duì)地遙感衛(wèi)星，也是中國(guó)第一顆首次發(fā)射就投入使用的應(yīng)用衛(wèi)星?！百Y源一號(hào)”01星的順利入軌和應(yīng)用，標(biāo)志著我國(guó)“資源”系列征程的正式開啟，而中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司508所研制的相機(jī)作為“資源之眼”，也踏上了守望地球的使命征程。

從1999年至今，資源一號(hào)衛(wèi)星走過(guò)了20年歷程，取得了輝煌的成就，在資源一號(hào)衛(wèi)星的發(fā)展歷程中，508所為資源一號(hào)衛(wèi)星配備了10余臺(tái)相機(jī)載荷。目前最新發(fā)射的資源一號(hào)02D衛(wèi)星于2019年9月入軌，已進(jìn)入在軌測(cè)試階段。

資源一號(hào)01/02星載荷

資源一號(hào)01星于1999年10月14日發(fā)射， 02星于2003年10月21日發(fā)射， 衛(wèi)星在國(guó)土資源調(diào)查管理、水利和林業(yè)資源監(jiān)測(cè)、環(huán)境減災(zāi)、礦產(chǎn)探測(cè)、農(nóng)情監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，促進(jìn)中巴兩國(guó)遙感和空間技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。資源一號(hào)01/02星各配備了一臺(tái)可見(jiàn)光相機(jī)和一臺(tái)紅外掃描儀，其中全色相機(jī)4個(gè)譜段，分辨率優(yōu)于20米，幅寬120公里；紅外掃描儀由1個(gè)全色譜段、2個(gè)短波譜段、1個(gè)長(zhǎng)波譜段組成，短波譜段分辨率優(yōu)于80米，長(zhǎng)波譜段分辨率優(yōu)于160米。資源一號(hào)相機(jī)是我國(guó)首臺(tái)民用傳輸型遙感相機(jī)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，設(shè)計(jì)瞄準(zhǔn)了SPOT-3和Landsat-5載荷指標(biāo)。

▲ 資源一號(hào)01/02星紅外掃描儀

▲ 資源一號(hào)01/02星可見(jiàn)光CCD相機(jī)

▲ 紅外掃描儀新疆火焰山影像圖

▲ CCD相機(jī)太湖地區(qū)的2級(jí)影像圖

▲ 資源一號(hào)03/04星紅外相機(jī)

▲ 資源一號(hào)03/04星可見(jiàn)光相機(jī)

▲ 2015年3月24日CCD相機(jī)融合影像圖-赤峰

資源一號(hào)02B星、02C星和03/04星載荷

03/04星的技術(shù)性能比01/02星有大幅改進(jìn)，可見(jiàn)光譜段分辨率從多光譜20米一躍提升到全色5米/多光譜10米，相機(jī)幅寬為60公里，紅外譜段分辨率從短波80米/長(zhǎng)波160米提高到短波40米/長(zhǎng)波80米，觀測(cè)幅寬保持120公里不變。相對(duì)于01/02星，PAN相機(jī)分辨率提高了2倍，紅外相機(jī)分辨率提高了1倍 ，與SPOT-5、Ladsat-7水平相當(dāng)。

作為高科技領(lǐng)域“南南合作”的典范，相機(jī)圖像數(shù)據(jù)向全球進(jìn)行分發(fā)，僅國(guó)內(nèi)用戶就超過(guò)200家以上，在中國(guó)和巴西兩國(guó)產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

為了確保資源一號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品的連續(xù)，同時(shí)滿足民用高分辨率數(shù)據(jù)需求，中國(guó)和巴西政府共同決定啟動(dòng)資源一號(hào)02B衛(wèi)星的研制。在這顆衛(wèi)星上，配備了2.36米的HR相機(jī)和20米分辨率的可見(jiàn)光相機(jī)（繼承01/02星相機(jī)），具備滿足主用戶國(guó)土資源部業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的能力。

資源一號(hào)02B星發(fā)射后，由于星上使用了68臺(tái)（套）存儲(chǔ)時(shí)間將近10年的老設(shè)備，超期服役存在一定風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)資源一號(hào)03星巴方產(chǎn)品面臨元器件禁運(yùn)的困難，產(chǎn)品需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了確保資源一號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品的連續(xù)，同時(shí)滿足民用高分辨率數(shù)據(jù)需求，在資源一號(hào)02B星發(fā)射后即啟動(dòng)02C星的研制。這顆衛(wèi)星上配備了2.36米分辨率的HR相機(jī)（繼承資源一號(hào)02B星HR相機(jī)）和全色5米/多光譜10米的可見(jiàn)光相機(jī)（與資源一號(hào)03/04星相機(jī)相同）。

▲ 資源一號(hào)02B星HR相機(jī)

▲ HR與CCD相機(jī)融合彩色影像圖-北京朝陽(yáng)區(qū)

▲ PAN 相機(jī)影像圖-臺(tái)北港

▲HR與PAN相機(jī)融合影像圖-敦煌市

資源一號(hào)02C星在軌已穩(wěn)定運(yùn)行近8年，02C衛(wèi)星相機(jī)的圖像質(zhì)量達(dá)到了法國(guó)SPOT-5的水平，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品可滿足1:5萬(wàn)～1:10萬(wàn)國(guó)土資源調(diào)查精度要求，使國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)在二類地區(qū)的觀測(cè)任務(wù)中首次占據(jù)了主份額，對(duì)SPOT-5的數(shù)據(jù)形成了有效替代, 并在02B星的基礎(chǔ)上，推動(dòng)上述業(yè)務(wù)向微觀調(diào)查與監(jiān)管方向發(fā)展。

資源一號(hào)02D相機(jī)

2019年9月12日11時(shí)26分，長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心將資源一號(hào)02D衛(wèi)星（5米光學(xué)衛(wèi)星）送入預(yù)定軌道，這標(biāo)志著在軌運(yùn)行的資源一號(hào)系列衛(wèi)星再添新丁，同時(shí)也標(biāo)志著資源一號(hào)衛(wèi)星從科研階段轉(zhuǎn)向應(yīng)用階段。

資源一號(hào)02D衛(wèi)星主要載荷之一是可見(jiàn)近紅外相機(jī)。相機(jī)幅寬大，在778公里軌道上成像幅寬達(dá)115公里，“一睜眼”便可看盡北京主城區(qū)；相機(jī)譜段數(shù)量多，對(duì)標(biāo)WorldView-2，相機(jī)配置了9個(gè)譜段，融合后圖像色彩更加鮮艷，對(duì)地面植被、礦物質(zhì)、海洋等進(jìn)行精確反演；相機(jī)圖像幾何精度高，采用低畸變光學(xué)系統(tǒng)、星敏與相機(jī)一體安裝、GPS秒脈沖等手段，圖像定位精度優(yōu)于50米；相機(jī)圖像輻射分辨率高，采用抗彌散、電荷連續(xù)轉(zhuǎn)移長(zhǎng)線陣新型TDICCD，拍攝的圖像動(dòng)態(tài)范圍寬，圖像信息更加豐富。相機(jī)全色圖像可分辨地面2.5米的景物，街道、建筑、車輛、山地水系、地貌形態(tài)等均清晰可見(jiàn)。

資源一號(hào)04A、02E衛(wèi)星相機(jī)即將登場(chǎng)、再立新功

資源一號(hào)04A星主要載荷是中方研制的寬幅全色多光譜相機(jī)。寬幅全色多光譜相機(jī)是中巴資源合作衛(wèi)星中分辨率最高的相機(jī)，分辨率優(yōu)于2米，圖像具有大幅寬（95公里）、低畸變、高分辨率的特點(diǎn)，計(jì)劃2019年年底發(fā)射，對(duì)于保持資源衛(wèi)星持續(xù)發(fā)展作用重大，可為國(guó)土資源部門、農(nóng)業(yè)部門、環(huán)保部門提供高精度、寬范圍的空間觀測(cè)服務(wù)。

資源一號(hào)02E星可滿足1:10萬(wàn)～1:25萬(wàn)比例尺國(guó)土資源調(diào)查、監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)與應(yīng)急調(diào)查等主體業(yè)務(wù)需求，同時(shí)兼顧其他行業(yè)需求，在資源一號(hào)02D星基礎(chǔ)上增加了寬幅紅外相機(jī)。寬幅紅外相機(jī)采用了自由曲面、低溫光學(xué)、超分辨率成像等新技術(shù)，是當(dāng)前分辨率最高的民用紅外相機(jī)。資源一號(hào)02E星預(yù)計(jì)2021年發(fā)射，屆時(shí)將與資源一號(hào)02D星組網(wǎng)運(yùn)行，重訪周期將提高到小于3天。

▲ 資源一號(hào)02D相機(jī)

▲ 吉爾吉斯斯坦境內(nèi) 2019年9月13日拍攝

▲ 韓國(guó)務(wù)安機(jī)場(chǎng)附近

資源一號(hào)衛(wèi)星系列裝載的各類相機(jī)立足于陸地資源領(lǐng)域，主要觀測(cè)要素包括：土地、水體、礦產(chǎn)、林業(yè)以及應(yīng)急災(zāi)害監(jiān)測(cè)等，服務(wù)于國(guó)計(jì)民生。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用需求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在開展分辨率優(yōu)于1米的寬幅相機(jī)研制，同時(shí)細(xì)化多光譜譜段，持續(xù)豐富觀測(cè)手段，提高定量化應(yīng)用水平。