湖南省測繪科技研究所 姚世鼎

1 基于測繪應(yīng)用的遙感小衛(wèi)星現(xiàn)狀

1.1 遙感小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步擴(kuò)大

隨著社會發(fā)展變化而逐步產(chǎn)生的遙感小衛(wèi)星需求量變大，衛(wèi)星的有效載荷在不斷地增加。由于遙感衛(wèi)星的研究與制作成本相較于其他衛(wèi)星而言成本更高，而且需要耗費很長的時間，承擔(dān)很大的風(fēng)險，因此近年來針對遙感小衛(wèi)星的研究集中在改善這些現(xiàn)狀上。我國的遙感小衛(wèi)星研究水平與發(fā)達(dá)國家相比存在一定的差距。從遙感小衛(wèi)星的研究歷程可以發(fā)現(xiàn)，從20世紀(jì)80年代開始?xì)W美發(fā)達(dá)國家針對遙感小衛(wèi)星的研究就在不斷地進(jìn)步。我國近年來才擁有相對比較好的遙感小衛(wèi)星研究模式，國際合作模式也發(fā)揮著重要的作用。遙感小衛(wèi)星是應(yīng)用于實踐的，也是在實踐應(yīng)用中發(fā)展起來的。在20世紀(jì)80年代對衛(wèi)星的研究還處于發(fā)展階段，無論是研制成本、周期還是衛(wèi)星自身的重量與今天的遙感小衛(wèi)星相比差距都是非常明顯。隨著科學(xué)技術(shù)水平提升，經(jīng)濟(jì)環(huán)境變好，針對遙感小衛(wèi)星的研究越來越深入，在成本控制方面出現(xiàn)了很好的效果。所產(chǎn)生的遙感小衛(wèi)星開始能夠在實踐應(yīng)用中發(fā)揮預(yù)期的價值，尤其是高頻次重訪以及動態(tài)監(jiān)測功能給很多實驗、研究創(chuàng)造了有利條件。

1.2 遙感小衛(wèi)星的設(shè)計、運營以及管理體系初步形成

國際上關(guān)于遙感小衛(wèi)星的研究水平比較高，目前以平臺載荷一體化構(gòu)型設(shè)計的方法，從其衛(wèi)星系統(tǒng)來看，標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷在加深，模塊化與集成化水平也得到了明顯提升。發(fā)達(dá)國家在衛(wèi)星研制方面積累的經(jīng)驗越來越多，為遙感小衛(wèi)星的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打好了基礎(chǔ)。衛(wèi)星制造商在遙感小衛(wèi)星的發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，并且推動了小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，對科研人才的培養(yǎng)也產(chǎn)生了積極的影響。很多國家的遙感小衛(wèi)星發(fā)展依靠政府的支持，在結(jié)合了商業(yè)運管服務(wù)模式之后，遙感小衛(wèi)星的發(fā)展速度加快。遙感小衛(wèi)星星群及其應(yīng)用現(xiàn)如今已經(jīng)呈現(xiàn)出了商業(yè)化的狀態(tài)，無論是數(shù)據(jù)的獲取，還是數(shù)據(jù)的接收、處理或者分析都能夠達(dá)到預(yù)期的效果。此外現(xiàn)如今的遙感小衛(wèi)星還可以在客戶的個性化需求方面加以定制，信息服務(wù)水平明顯提升。在國際上小衛(wèi)星的設(shè)計、研制以及應(yīng)用水平都相對比較高，尤其是一些發(fā)達(dá)國家，這方面的技術(shù)體系非常完善，在設(shè)計、運營以及管理體系上展現(xiàn)出了很明顯的優(yōu)勢。小衛(wèi)星以平臺載體一體化為主要的設(shè)計模式，在運行的過程中應(yīng)用了大量的先進(jìn)技術(shù)，提高了其空間分辨率和傳感器觀測譜段的精確性。隨著這方面的技術(shù)條件和技術(shù)人才越來越充足，遙感小衛(wèi)星中已經(jīng)開始應(yīng)用靈巧視頻成像。

1.3 遙感小衛(wèi)星在我國飛速發(fā)展

我國近年來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度非?？?，為很多領(lǐng)域的研究和發(fā)展創(chuàng)造了有利的環(huán)境。就遙感小衛(wèi)星的研究來看，其已經(jīng)進(jìn)入了快速增長期，很多企業(yè)及高等院校還繼續(xù)在增加人才、資金以及技術(shù)方面的投資，以確保遙感小衛(wèi)星的發(fā)展態(tài)勢可以更穩(wěn)定、更好。我國的遙感小衛(wèi)星在設(shè)計、研制、發(fā)射以及運行維護(hù)等方面的經(jīng)驗已經(jīng)比較豐富，占據(jù)著一定的優(yōu)勢。新一代的衛(wèi)星通用平臺得到應(yīng)用，無論是姿態(tài)軌道控制精度，還是軌道機(jī)動能力都具有明顯的優(yōu)勢。當(dāng)然了，也不得不正視我國遙感小衛(wèi)星的技術(shù)水平與國際小衛(wèi)星運行技術(shù)水平之間的差距問題。

1.4 國內(nèi)遙感小衛(wèi)星應(yīng)用具有商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化特征

進(jìn)入21世紀(jì)之后，國內(nèi)眾多的企業(yè)、科研院所，以及相關(guān)高校都針對遙感小衛(wèi)星進(jìn)行了研究與發(fā)展，為我國遙感小衛(wèi)星綜合水平的提升貢獻(xiàn)了力量。小衛(wèi)星設(shè)計、研制、運行服務(wù)以及應(yīng)用研究等方面積累的經(jīng)驗越來越多，為具體實踐工作提供了明確的方向。我國的遙感小衛(wèi)星發(fā)展水平與國際遙感小衛(wèi)星的發(fā)展水平之間的差距明顯在縮小，國際競爭力也得到了提升。有了政策、資金的支撐之后，遙感小衛(wèi)星的發(fā)展勢頭將越來越好。市場競爭越發(fā)激烈，產(chǎn)生了更多的技術(shù)創(chuàng)新理念，使得國內(nèi)的遙感小衛(wèi)星質(zhì)量逐步與國際接軌，對我國的社會主義經(jīng)濟(jì)文化建設(shè)起到了積極的作用。

很多領(lǐng)域都需要遙感小衛(wèi)星，為此在實踐應(yīng)用中已經(jīng)形成了豐富的經(jīng)驗。政府、企業(yè)以及很多研究院都對遙感小衛(wèi)星的發(fā)展起到了積極的作用，遙感小衛(wèi)星的發(fā)展也呈現(xiàn)出商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的特征，在這樣的背景下遙感小衛(wèi)星的發(fā)展增長態(tài)勢明顯。我國的遙感小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)化以及商業(yè)化發(fā)展受到了國家經(jīng)濟(jì)水平的影響，目前還無法與國際遙感小衛(wèi)星發(fā)展水平相比，在今后仍然需要關(guān)注應(yīng)用市場的擴(kuò)大以及應(yīng)用的成熟度。當(dāng)遙感小衛(wèi)星在實踐中大范圍應(yīng)用之后，其商業(yè)性質(zhì)必然會更加明顯，以此出現(xiàn)的就是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。從遙感小衛(wèi)星的長遠(yuǎn)發(fā)展來看，無論是商業(yè)化還是產(chǎn)業(yè)化都具有積極作用。國內(nèi)針對遙感小衛(wèi)星的研究還處于初級階段，為了能夠盡快趕上國際遙感小衛(wèi)星的研究水平，需要對現(xiàn)存的問題保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，并多吸收國際先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗。

2 遙感小衛(wèi)星在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用

測量并繪制地圖即測繪，測繪在很多領(lǐng)域都具有重要的作用。盡管大部分人都不熟悉測繪領(lǐng)域，但是隨著計算機(jī)技術(shù)、測繪技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，測繪被更多的人熟知，人們不再僅僅認(rèn)為測繪成果等同于紙質(zhì)地形圖。目前測繪技術(shù)逐漸成熟，與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比已經(jīng)有了更顯著的作用，逐步呈現(xiàn)出多品種、多種成果、集成化、多用途等特點，衛(wèi)星遙感影像資料的應(yīng)用范圍在此基礎(chǔ)上不斷拓展。我國在20世紀(jì)90年代已經(jīng)對測繪有了充分的重視，但由于改革開放之后我國的經(jīng)濟(jì)、科學(xué)等各方面都剛進(jìn)入到發(fā)展階段，能夠為測繪提供支持的力量比較少。國家測繪局在這一階段針對國內(nèi)外的測繪產(chǎn)品進(jìn)行了大量的分析與研究，從而在國內(nèi)測繪產(chǎn)品的研究之上增加了新的測繪產(chǎn)品設(shè)計理念，使得我國的測繪技術(shù)水平逐步與國際接軌。在這一階段的數(shù)字線劃地圖、數(shù)字柵格地圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖等測繪圖開始出現(xiàn)。衛(wèi)星遙感資料與航空攝影資料之間的互補性體現(xiàn)在數(shù)字正射影像圖制作上，能夠利用遙感影像資料進(jìn)行多種比例尺下的數(shù)字正射影像圖。

我國除了測繪部門之外，還有一些機(jī)構(gòu)和部門為基于測繪應(yīng)用的遙感小衛(wèi)星發(fā)展和研究貢獻(xiàn)了力量。在遙感小衛(wèi)星的作用下，我國的測繪任務(wù)在短時間內(nèi)能夠完成，針對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)建設(shè)的速度加快。社會在這樣的背景下不斷地發(fā)展和進(jìn)步，地物、地貌因此也發(fā)生了巨大的變化，地理信息數(shù)據(jù)庫不能夠始終停留在過去，而是要保持實時動態(tài)更新，確保其能夠適應(yīng)實際情況。針對衛(wèi)星影像的獲取周期、耗費成本等進(jìn)行優(yōu)化與完善，逐步形成了能夠直接發(fā)揮作用的遙感小衛(wèi)星，技術(shù)體系不斷完善，影像圖獲取更及時，數(shù)據(jù)庫的更新因此更快。比如現(xiàn)如今城市內(nèi)的道路、居民點等非常復(fù)雜，應(yīng)用遙感小衛(wèi)星能夠更快速地獲取這些數(shù)據(jù)，同時借助遙感影像的特點，完成地物要素的分類、專題圖的制作等，確保不同使用者的需求都能夠得到充分滿足。

測繪與遙感小衛(wèi)星之間的關(guān)系是基于測繪應(yīng)用的遙感小衛(wèi)星發(fā)展研究必須要討論的問題，遙感影像更新數(shù)據(jù)庫的過程體現(xiàn)了當(dāng)前社會發(fā)展的新態(tài)勢。除了我國之外，還有很多國家都在應(yīng)用衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行各種要素的監(jiān)測，尤其是我國近年來土地利用調(diào)查、災(zāi)情監(jiān)測、城市變遷等對衛(wèi)星遙感影像的應(yīng)用頻率非常高。隨著這些實踐工作的開展，我國在基于測繪應(yīng)用的遙感小衛(wèi)星發(fā)展研究中耗費的時間與精力越來越多?？萍妓降牟粩嗵嵘沟萌藗儗κ挛锏恼J(rèn)識開始加深，從以前的二維地圖發(fā)展到了數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型。計算機(jī)技術(shù)的重現(xiàn)，以及很多地區(qū)地物地貌的展現(xiàn)等都需要遙感小衛(wèi)星測繪得出的測繪結(jié)果作為分析與研究的對象?；跍y繪應(yīng)用的遙感小衛(wèi)星發(fā)展的目的是服務(wù)當(dāng)前的各種決策?；跍y繪應(yīng)用的遙感小衛(wèi)星能夠制作出更令人身臨其境的衛(wèi)星地圖，方便科學(xué)技術(shù)人員深刻地了解監(jiān)測地區(qū)的實際情況，提高決策的科學(xué)性。

3 基于測繪應(yīng)用的遙感小衛(wèi)星發(fā)展分析

3.1 將朝著立體測圖應(yīng)用發(fā)展

遙感小衛(wèi)星的發(fā)展和完善都是為了滿足實踐應(yīng)用的需求，反過來實踐應(yīng)用積累的經(jīng)驗又能夠促進(jìn)遙感小衛(wèi)星的發(fā)展和完善。從當(dāng)前諸多領(lǐng)域?qū)b感小衛(wèi)星的應(yīng)用情況可以看到，遙感小衛(wèi)星仍然存在一些不足之處，從而導(dǎo)致了測繪數(shù)據(jù)的不精確性，也存在人力投入過多的問題。遙感小衛(wèi)星之所以朝著立體測圖發(fā)展，就是為了充分滿足立體測繪的要求，并保證其具備完美的對應(yīng)能力?；跍y繪的遙感小衛(wèi)星在應(yīng)用過程中需要能夠在姿態(tài)穩(wěn)定度和指向精度上達(dá)到要求。通常情況下遙感小衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定度要滿足10～4度/秒量級，而指向精度則需要達(dá)到優(yōu)于0.01度。當(dāng)遙感小衛(wèi)星技術(shù)處于停滯狀態(tài)時，這兩個方面的要求都無法滿足，甚至存在低于這兩個標(biāo)準(zhǔn)的情況。因此實踐中，政府、企業(yè)以及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)仍然在尋求遙感小衛(wèi)星技術(shù)上的突破。由于事物是發(fā)展變化的，因此針對遙感小衛(wèi)星采取不斷發(fā)展、完善的態(tài)度很重要。隨著很多領(lǐng)域的實踐環(huán)境越來越復(fù)雜，遙感小衛(wèi)星開始朝著立體測圖的方向發(fā)展，如此才能確保遙感小衛(wèi)星的高精度穩(wěn)定能力明顯提升。衛(wèi)星傳感器作為遙感小衛(wèi)星的重要組成部分，其具體的應(yīng)用主要是對應(yīng)測繪圖的分辨率、譜段以及幅寬等，因此針對衛(wèi)星傳感器進(jìn)行優(yōu)化和完善，使其技術(shù)水平能夠滿足測繪需求非常必要。

3.2 將朝著精細(xì)化、系統(tǒng)化發(fā)展

遙感小衛(wèi)星在空間技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用頻率非常高，使其不得不朝著精細(xì)化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。盡管當(dāng)前國際上對小衛(wèi)星并未有一個明確的定義，但是從實踐應(yīng)用的情況來看，小衛(wèi)星的劃分是從小衛(wèi)星的重量、研發(fā)、發(fā)射、維護(hù)成本等多個方面進(jìn)行的。小衛(wèi)星通常指的是1000千克的衛(wèi)星。遙感小衛(wèi)星在今后的發(fā)展中會將重點放在定量遙感、精細(xì)遙感上，再加上很多領(lǐng)域的施工環(huán)境復(fù)雜，對于衛(wèi)星傳感器的要求非常高，基于此遙感小衛(wèi)星的優(yōu)化和完善方向是基本確定的?？茖W(xué)技術(shù)也處于發(fā)展的狀態(tài)之中，因此對于遙感小衛(wèi)星的精細(xì)化和系統(tǒng)化程度提升而言具有可期待性。衛(wèi)星傳感器觀測譜段具有明確的要求，必須以可見光為出發(fā)點，拓展到短波紅外、高光譜以及微波上。探測方式也屬于判斷一個遙感小衛(wèi)星技術(shù)水平的重要因素，現(xiàn)如今很多遙感小衛(wèi)星仍然以被動遙感為主，在今后為了提高分辨率逐步應(yīng)用主動遙感技術(shù)成為了必要。當(dāng)前在遙感小衛(wèi)星的研制中應(yīng)用的技術(shù)越來越多，產(chǎn)生的作用越來越明顯。為了確保遙感小衛(wèi)星能夠始終與市場需求相適應(yīng)，需要把握大數(shù)據(jù)，充分掌握客戶提出的建議。一些客戶結(jié)合自身工作的環(huán)境一般會對遙感小衛(wèi)星的具體區(qū)域的高頻次重訪水平提出要求，同時對動態(tài)環(huán)境監(jiān)測的要求也比較高。在這些要求之下，結(jié)合遙感小衛(wèi)星基礎(chǔ)技術(shù)水平構(gòu)建完善的測繪產(chǎn)品才能夠促進(jìn)實踐工作的開展。

3.3 將帶動關(guān)鍵技術(shù)的突破

遙感小衛(wèi)星具有的優(yōu)勢使其應(yīng)用范圍越來越廣，也使其受到了很多的關(guān)注，相關(guān)的研究成果越來越多，為遙感小衛(wèi)星的完善提供了更好的條件。遙感小衛(wèi)星在航空航天、軍事控制、通信、探索、遙感等多方面都發(fā)揮著重要的作用，這與其所具有的優(yōu)勢不可分割。無論是企業(yè)、政府還是相關(guān)組織機(jī)構(gòu)都對遙感小衛(wèi)星投入了大量的人力、物力、財力資源，其目的都是讓遙感小衛(wèi)星越來越完善，使其能夠在實踐應(yīng)用中發(fā)揮更大的價值。遙感小衛(wèi)星的實踐應(yīng)用以及發(fā)展完善會在關(guān)鍵技術(shù)上取得明顯的突破。由于遙感小衛(wèi)星是集結(jié)了多種技術(shù)的產(chǎn)品，因此遙感小衛(wèi)星的技術(shù)完善，前提是這些支持性的技術(shù)的完善。測繪遙感小衛(wèi)星的應(yīng)用性能不斷強(qiáng)化之后，其測繪的精確性也會提升。核心關(guān)鍵技術(shù)水平提高之后，航天遙感技術(shù)水平也會提升，能夠推動我國航空航天事業(yè)的發(fā)展，繼而培育出更多更實用的技術(shù)，也會在這樣的背景下培養(yǎng)出更多技術(shù)型人才，為技術(shù)的持續(xù)完善打下基礎(chǔ)。本文所強(qiáng)調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)除了高可靠性姿態(tài)測量技術(shù)之外，還有諸如星上數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以及高精度姿態(tài)穩(wěn)定、數(shù)據(jù)實時壓縮、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)。結(jié)合當(dāng)前國際遙感小衛(wèi)星的發(fā)展可以看到，多星地面檢校技術(shù)也在不斷地優(yōu)化和完善，使得遙感小衛(wèi)星在處理數(shù)據(jù)上體現(xiàn)出了高精度特征。當(dāng)前智能技術(shù)飛速發(fā)展，使其融入到了很多領(lǐng)域中，使得智能技術(shù)與遙感小衛(wèi)星技術(shù)相融合，提高數(shù)據(jù)分析的精確程度，以及遙感小衛(wèi)星測繪結(jié)果的精確性，從而使得實踐工作質(zhì)量得到保障。

4 結(jié)語

綜上所述，基于測繪應(yīng)用的遙感小衛(wèi)星發(fā)展前景可觀，這與當(dāng)前各類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開。遙感小衛(wèi)星的發(fā)展仍然需要將其優(yōu)勢發(fā)揮到最大，并針對現(xiàn)存的劣勢加以優(yōu)化改進(jìn)，盡快解決其在實踐應(yīng)用中存在的問題。遙感小衛(wèi)星的立體測繪水平、測繪的精度等都會在發(fā)展過程中有所提升。為了更進(jìn)一步強(qiáng)化遙感小衛(wèi)星在實踐中產(chǎn)生的積極作用，針對關(guān)鍵技術(shù)加以突破很有必要。遙感小衛(wèi)星的發(fā)展也需要人力、物力以及財力資源，國家要基于遙感小衛(wèi)星技術(shù)在這三方面的情況給予支持，確保遙感小衛(wèi)星技術(shù)大幅度提升，并對航空航天、通信、勘探等行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極的作用。