文 | 唐新明 王鴻燕 周平 歐陽(yáng)斯達(dá) 岳慶興自然資源部國(guó)土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心

一、前言

資源三號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)高分辨率光學(xué)立體測(cè)圖衛(wèi)星，可對(duì)地球南北緯84°以內(nèi)的地區(qū)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫影像覆蓋。衛(wèi)星采用太陽(yáng)同步圓軌道，設(shè)計(jì)軌道高度為506km，由具有一定交會(huì)角的前視、正視和后視相機(jī)通過(guò)對(duì)同一地面點(diǎn)不同視角的觀測(cè)，形成立體影像，同時(shí)配以精確的內(nèi)外方位元素參數(shù)，準(zhǔn)確獲取影像的三維地面坐標(biāo)，填補(bǔ)了中國(guó)立體測(cè)圖領(lǐng)域空白。

自然資源部作為衛(wèi)星主用戶，負(fù)責(zé)資源三號(hào)衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)。經(jīng)過(guò)三年的技術(shù)攻關(guān)和后續(xù)持續(xù)適應(yīng)性改造，構(gòu)建了一個(gè)業(yè)務(wù)化、自動(dòng)化運(yùn)行的衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)，長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效地將高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理成為高質(zhì)量、高精度的衛(wèi)星遙感影像產(chǎn)品，形成基于資源三號(hào)衛(wèi)星影像的規(guī)?；?、網(wǎng)絡(luò)化處理能力和產(chǎn)品體系，廣泛用于地物要素判讀、自然資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)以及其他相關(guān)應(yīng)用，滿足國(guó)家和社會(huì)對(duì)高分辨率光學(xué)衛(wèi)星影像和基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品的迫切需求。

二、資源三號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取

資源三號(hào)01星于2012年1月9日成功發(fā)射，是我國(guó)第一顆民用高分辨率光學(xué)傳輸型測(cè)繪衛(wèi)星。01星地面分辨率下視2.1m，前后視3.5m，多光譜5.8m，覆蓋寬度單載荷大于50km，立體成像大于45km。01星自發(fā)射以來(lái)，已在軌穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)八年，圓滿實(shí)現(xiàn)了資源三號(hào)首顆衛(wèi)星工程的各項(xiàng)任務(wù)，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類領(lǐng)先水平。資源三號(hào)02星于2016年5月30日成功發(fā)射，較01星擁有更優(yōu)異影像融合能力、更高圖像高程測(cè)量精度。02星地面分辨率下視2.1m，前后視2.5m，多光譜5.8m，覆蓋寬度單載荷大于50km，立體成像大于45km。02星與在軌工作的01星形成觀測(cè)星座，首次實(shí)現(xiàn)了我國(guó)自主民用立體測(cè)繪雙星組網(wǎng)運(yùn)行。資源三號(hào)03星已于2020年7月25日成功發(fā)射，地面分辨率下視2.1m，前后視2.5m，多光譜5.8m，覆蓋寬度單載荷大于50km，立體成像大于45km。03星兼有01、02星的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，還裝載了可業(yè)務(wù)化應(yīng)用的激光測(cè)高儀，能有效提升高程測(cè)量精度。待03星正式交付后，在等相位星座運(yùn)行模式下，資源三號(hào)三星組網(wǎng)可將常態(tài)化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的更新周期由59天縮短至15天；小相位差星座編隊(duì)模式，可通過(guò)多星圖形拼接實(shí)現(xiàn)大幅寬成像。

目前，資源三號(hào)01、02星每天平均獲取約10軌數(shù)據(jù)（其中01星約4軌，02星約6軌），每軌拍攝時(shí)長(zhǎng)400～500s，每天獲取數(shù)據(jù)約550景對(duì)。截至2019年12月31日，共獲取原始數(shù)據(jù)18852軌，原始數(shù)據(jù)總量3421TB，共接收獲取影像481萬(wàn)景。雙星組網(wǎng)后，影像覆蓋能力顯著增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)年有效覆蓋率從2012年的81%增加到2019年的94%，累計(jì)覆蓋近100%；全球年有效覆蓋從2012年的3000萬(wàn)平方千米增加到2019年的6000萬(wàn)平方千米，累計(jì)覆蓋10623萬(wàn)平方千米，全球陸地覆蓋率達(dá)到70%。三線陣立體數(shù)據(jù)國(guó)內(nèi)陸地覆蓋率99.89%，全球覆蓋率約63%。

三、資源三號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品

資源三號(hào)衛(wèi)星主要目標(biāo)是獲取三線陣立體影像和多光譜影像，實(shí)現(xiàn)1:5萬(wàn)測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)能力以及1:2.5萬(wàn)和更大比例尺地圖的修測(cè)和更新能力。資源三號(hào)衛(wèi)星持續(xù)獲取的影像數(shù)據(jù)經(jīng)地面接收系統(tǒng)接收和解碼后，傳輸?shù)劫Y源三號(hào)衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和生產(chǎn)，形成不同種類和用途的衛(wèi)星遙感影像產(chǎn)品，一定程度上滿足了國(guó)內(nèi)外眾多領(lǐng)域的旺盛需求。應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過(guò)三年建設(shè)期，以及持續(xù)的技術(shù)攻關(guān)和適應(yīng)性改造，逐步形成了自動(dòng)化、規(guī)?；?、業(yè)務(wù)化、網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)線，資源三號(hào)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的精度和質(zhì)量得到進(jìn)一步提升，產(chǎn)品種類日益豐富、體系日益完善。

資源三號(hào)衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)自主研發(fā)的影像處理生產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)0-2級(jí)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、高精度處理，從數(shù)據(jù)接收到生產(chǎn)、質(zhì)檢及歸檔，常規(guī)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)T+1天入庫(kù)，應(yīng)急保障3小時(shí)內(nèi)完成。原始影像產(chǎn)品（0級(jí)產(chǎn)品）每軌編目、云判僅需20分鐘，輻射校正影像產(chǎn)品（1級(jí)產(chǎn)品）的相對(duì)輻射校正精度優(yōu)于3%。應(yīng)用廣泛的傳感器校正影像產(chǎn)品（2級(jí)產(chǎn)品）實(shí)現(xiàn)分片影像無(wú)縫拼接，無(wú)控精度優(yōu)于20m；完全具備每日接收的原始數(shù)據(jù)當(dāng)日全部完成傳感器校正處理的規(guī)?；a(chǎn)能力。其他基礎(chǔ)測(cè)繪遙感影像產(chǎn)品、數(shù)字地形產(chǎn)品和專題應(yīng)用產(chǎn)品均按需生產(chǎn)。目前，地面應(yīng)用系統(tǒng)每天接收、處理和存儲(chǔ)的資源三號(hào)01星數(shù)據(jù)3～5軌，02星數(shù)據(jù)4～6軌，數(shù)據(jù)量約為4000GB、5000多標(biāo)準(zhǔn)景。

作為主要滿足中大比例尺立體測(cè)圖應(yīng)用的光學(xué)遙感衛(wèi)星，資源三號(hào)衛(wèi)星影像產(chǎn)品體系劃分為三大類：基礎(chǔ)測(cè)繪遙感影像產(chǎn)品、數(shù)字地形產(chǎn)品和專題應(yīng)用產(chǎn)品。

1.基礎(chǔ)測(cè)繪遙感影像產(chǎn)品

基礎(chǔ)測(cè)繪遙感影像產(chǎn)品根據(jù)影像的處理級(jí)別和地理定位精度可以分為原始影像（0級(jí)）、輻射校正影像產(chǎn)品（1級(jí)）、傳感器校正影像產(chǎn)品（2級(jí)）、系統(tǒng)幾何糾正影像產(chǎn)品（3級(jí)）、幾何精糾正影像產(chǎn)品（4級(jí)）、正射糾正影像產(chǎn)品（5級(jí)）。資源三號(hào)衛(wèi)星各級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪遙感影像產(chǎn)品描述見(jiàn)表1。

表 1 資源三號(hào)衛(wèi)星各級(jí)基礎(chǔ)測(cè)繪遙感影像產(chǎn)品描述

續(xù)表 1

2.數(shù)字地形產(chǎn)品

數(shù)字地形產(chǎn)品包括數(shù)字表面模型（DSM）、數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字線劃圖（DLG）和數(shù)字柵格圖（DRG）等。

（1）資源三號(hào)衛(wèi)星全國(guó)正射影像庫(kù)產(chǎn)品

資源三號(hào)衛(wèi)星全國(guó)正射影像庫(kù)產(chǎn)品是基于資源三號(hào)衛(wèi)星正視全色和多光譜影像生產(chǎn)的全國(guó)無(wú)縫覆蓋的真彩色正射衛(wèi)星影像?？捎米鞲餍袠I(yè)深層次應(yīng)用的地理空間底圖，滿足各行業(yè)GIS用戶“即插即用”的數(shù)據(jù)需求。作為當(dāng)前分辨率最高的全國(guó)級(jí)別覆蓋的真彩色正射衛(wèi)星影像庫(kù)，該產(chǎn)品具備現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、分辨率高等特點(diǎn)（圖1）。

圖1 資源三號(hào)衛(wèi)星全國(guó)數(shù)字正射影像庫(kù)產(chǎn)品一覽圖

（2）資源三號(hào)衛(wèi)星全國(guó)數(shù)字表面模型庫(kù)產(chǎn)品

資源三號(hào)衛(wèi)星全國(guó)數(shù)字表面模型庫(kù)產(chǎn)品是以資源三號(hào)02星為主，資源三號(hào)01星為補(bǔ)充的2.5m空間分辨率立體像對(duì)為數(shù)據(jù)源，采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于多基線、多匹配特征的地形信息自動(dòng)提取技術(shù)，快速處理和生產(chǎn)提取的高精度、高保真10m格網(wǎng)數(shù)字表面模型產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用2014年1月至2017年10月的影像數(shù)據(jù)加工制作，是國(guó)內(nèi)分辨率最高、覆蓋最全、時(shí)相最新的地表模型產(chǎn)品。

3.專題應(yīng)用產(chǎn)品

以資源三號(hào)衛(wèi)星基礎(chǔ)測(cè)繪影像產(chǎn)品和數(shù)字地形產(chǎn)品等為主要數(shù)據(jù)源，根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)，利用專業(yè)技術(shù)和方法，進(jìn)行信息增強(qiáng)、信息提取、自動(dòng)分類和分析處理等，從而得到一系列服務(wù)于不同領(lǐng)域和不同需求的專題產(chǎn)品。根據(jù)資源三號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用情況，主要的專題產(chǎn)品包括植被指數(shù)專題產(chǎn)品、葉面積指數(shù)專題產(chǎn)品、地表反射率專題產(chǎn)品、表觀反射率專題產(chǎn)品、地表坡向?qū)ｎ}產(chǎn)品、地表坡度專題產(chǎn)品、線狀地物提取專題產(chǎn)品、海冰覆蓋專題產(chǎn)品、葉綠素a濃度專題產(chǎn)品、懸浮物濃度專題產(chǎn)品、氣溶膠光學(xué)厚度專題產(chǎn)品和多期專題變化專題產(chǎn)品等。部分產(chǎn)品示意見(jiàn)圖2。

圖2 資源三號(hào)衛(wèi)星專題應(yīng)用產(chǎn)品示意圖

四、結(jié)語(yǔ)

資源三號(hào)01星已經(jīng)運(yùn)行八年，02星已經(jīng)在軌運(yùn)行四年，均圓滿完成了工程預(yù)期目標(biāo)，全面實(shí)現(xiàn)了1:5萬(wàn)立體測(cè)圖的要求，為國(guó)家提供了大量衛(wèi)星影像和地理信息產(chǎn)品。資源三號(hào)衛(wèi)星持續(xù)獲取影像數(shù)據(jù)，每天進(jìn)行業(yè)務(wù)化處理和生產(chǎn)，形成各種各樣的衛(wèi)星遙感影像產(chǎn)品。在不斷的生產(chǎn)實(shí)踐中，資源三號(hào)衛(wèi)星影像產(chǎn)品精度和質(zhì)量不斷提升，逐步形成制定了國(guó)家行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，包括光學(xué)遙感測(cè)繪衛(wèi)星影像產(chǎn)品相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，地表覆蓋信息服務(wù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)和光學(xué)遙感測(cè)繪衛(wèi)星影像產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范相關(guān)測(cè)繪地理信息行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，有力地支撐了基于國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的測(cè)繪應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)體系建設(shè)，為推動(dòng)我國(guó)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)步奠定基礎(chǔ)，基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星從“有”到“好用”、從示范應(yīng)用到業(yè)務(wù)化運(yùn)行的根本性轉(zhuǎn)變。