資源－3立體測繪衛星概覽

戴君 張新偉 李少輝 徐文霞 劉寧 劉付強 黃縉（中國空間技術研究院總體部）

2012年7月30日，在國家國防科技工業局舉行的在軌交付儀式上，資源－3衛星由研制單位—中國航天科技集團公司正式交付主用戶—國家測繪地理信息局。國土資源部、住房和城鄉建設部、水利部、農業部等用戶也將利用資源－3衛星數據，服務國民經濟建設。資源－3衛星是一顆1∶50000比例尺光學傳輸型立體測繪衛星，于2012年1月9日成功發射。經過在軌驗證，衛星取得了良好的效果，圖像層次分明，動態范圍良好，細節表現力強，彩色融合圖像效果顯著，圖像質量和定位精度得到用戶、同行的一致認可。

1 項目背景

根據國土資源部、住房和城鄉建設部、林業局等各行業部門對基礎地理信息的強烈需求，我國急需建立并持續更新全國1∶50000地形數據庫，建立全國2.5m分辨率正射影像數據庫，并更新1∶25000地形圖。按照以上業務需求，2008年4月，我國正式啟動資源－3衛星研制工作。

資源－3衛星是一顆光學傳輸型立體測繪衛星，衛星集測繪和資源調查功能于一體，用于1∶50000立體測圖及更大比例尺基礎地理信息產品的生產和更新，開展國土資源調查與監測。資源－3衛星工程的建設，將大力增強獨立獲取地理空間信息的能力，提升我國測繪服務保障水平，提高國土資源調查與監測的數據保障能力，加快空間數據基礎設施建設，推動地理信息產業的發展。

資源－3衛星于2008年4月立項進入工程研制階段，經歷方案、初樣、正樣的研制過程，于2011年11月出廠。2012年1月9日11：17，資源－3衛星由長征－4B運載火箭從太原衛星發射中心發射升空。隨后，衛星太陽電池翼順利展開，衛星姿態穩定，成功定點到預定的軌道。2012年1月11日，衛星順利傳回第一幅高精度立體影像及高分辨率多光譜圖像，圖像清晰、層次分明、動態范圍較好。隨后，經過為期90天的在軌測試，衛星工作正常，圖像質量和定位精度滿足設計指標，得到用戶、業內一致認可。

2 任務概況

資源－3衛星主要用于測繪行業的立體測圖和資源遙感應用，為國民經濟和社會信息化建設服務；對全國范圍實施立體測圖，加快我國空間信息基礎設施建設和測繪信息產品的生產更新；支持國土資源調查、測繪和城市規劃的國民經濟建設。資源－3衛星的主要功能包括：

1）充分利用三線陣立體影像以及多光譜影像，制作1∶ 50000地形圖，包括數字高程模型、數字正射影像、數字線劃圖；

2）對1∶25000及更大比例尺的地形圖的修測、更新；

3）制作各種初級和高級的遙感影像產品；

4）進行國土資源詳查、城市變化監測、電子政務、衛星導航定位、地質、礦產、林業、水利、農業、環境監測、交通、減災防災、海洋、氣象、通信、電力等領域的應用。

3 衛星簡介

資源－3衛星是一顆三軸穩定的太陽同步軌道傳輸型對地觀測衛星，工作在降交點地方時為10：30的軌道，衛星壽命5年。衛星軌道高度為500km，回歸周期59天。

資源－3衛星包括有效載荷和衛星平臺，其中有效載荷由三線陣相機、多光譜相機、數據傳輸、數傳天線和數據記錄5個分系統構成，衛星平臺由結構與機構、熱控、控制與推進、供配電、測控、數據管理6個分系統構成。

資源－3衛星基本參數

4 重要分系統

三線陣相機分系統

三線陣相機由前視相機、后視相機、正視相機和一體化支架共同組成。前、后視相機與正視相機的交會角均為22°，它們在同一時刻從不同方向對地面景物成像。在航向重疊區域，可利用至少2臺相機在不同時刻對同一地物的影像獲取全色立體圖像，從而實現資源－3衛星立體測繪功能。3臺相機通過推掃方式對地面景物成像，前、后視相機分辨率為4m，正視相機分辨率為2.5m。

三線陣相機外觀圖

多光譜相機分系統

多光譜相機在正視方向以推掃的方式對地面景物成像，分別獲得藍光譜段（0.45～0.52μm）、綠光譜段（0.52～0.59μm）、紅光譜段（0.63～0.69μm）和近紅外譜段（0.77～0.89μm）的地面影像。多光譜相機采用三反離軸光學系統，其探測器為4譜段集成的時間延遲積分電荷耦合器件（TDI CCD），地面像元分辨率優于10m。多光譜譜段的設置不僅可以用于資源遙感，同時也能夠增強對測繪地物的判別。

數據傳輸與記錄分系統

數據傳輸分系統主要完成相機分系統和部分服務分系統數據的接收、處理、調制和功率放大等功能，并可根據工作模式要求，完成圖像數據的實時傳輸、記錄或回放。其功能主要包括：對相機分系統輸出的數字圖像數據進行壓縮編碼、格式編排、信道編碼和加擾處理，全色圖像壓縮比為4∶1或2∶1可選，多光譜數據無損壓縮；將處理后的數據經數傳通道進行傳輸，或送圖像數據記錄分系統進行存儲。

數傳天線采用點波束天線，接收數傳分系統發送的兩路X頻段信號，將信號正交雙圓極化后輻射至地面接收站。資源－3衛星數據傳輸速率為2×450Mbit/s，在國內首次實現極化復用高速傳輸。

三線陣相機基本參數

多光譜相機外形圖

數據記錄分系統主要用于記錄/回放三線陣測繪相機、多光譜相機、星敏感器和陀螺等的數據，具有記錄、回放、擦除、自檢等功能。數據記錄分系統配置了2臺存儲器，每臺有效容量大于500Gbit。

測控分系統

資源－3衛星通過GPS和激光角反射器實現精密定軌。計算分析結果表明，在衛星軌道的切向、法向、徑向等3個方向的位置精度均優于5cm。同時，結合激光角反射器的測量數據實現衛星測距精度優于1cm。

多光譜相機基本參數

資源－3衛星數字高程模型（DEM）圖像

資源－3衛星DEM+數字正射影像（DOM）圖像

資源－3衛星紅綠立體影像

資源－3衛星多光譜與三線陣正視融合圖像

控制分系統

控制分系統選用高精度星敏感器和陀螺，相互配合完成高精度姿態測量任務。通過敏感器的高精度測量，并利用優化后的算法進行數據融合，衛星在軌可以實現0.01°的姿態測量精度。同時，利用星上下傳的敏感器原始輸出數據進行事后處理，衛星的相對姿態測量精度可以實現優于3″的指標。

5 應用成果

在軌測試期間，用戶對資源－3衛星及相關系統功能、性能進行了測試，結果表明，資源－3衛星影像及輔助數據、姿態和軌道原始觀測數據完整、正確，數據獲取鏈路暢通，衛星圖像清晰、層次分明。

根據資源－3衛星測試結果，在未利用高精度GPS事后處理數據的情況下，衛星在無控制點條件下的定位精度優于50m，達到了國際先進水平。同時，在有控制點條件下的平面和高程精度完全滿足1∶50000立體測圖精度、1∶25000地圖修測與更新精度的要求，具備生產1∶50000地形圖及1∶25000地圖修測與更新的能力。

6 結束語

資源－3衛星的用戶是國家測繪地理信息局。從影像來看，圖像層次分明，動態范圍良好，細節表現力強，彩色融合圖像效果顯著；利用三線陣影像生產的DSM/DOM檢查精度來看，衛星已經達到了國外同等商業測繪衛星的精度水平。資源－3衛星的投入使用打破了我國測繪影像資料貧乏的制約，從根本上解決了我國廣泛采購國外商用衛星影像數據進行測圖工作的現狀。同時，標志著我國高精度遙感衛星設計、制造和地面處理水平達到世界先進水平，具備強大的市場競爭力和廣闊的應用前景。

在“十二五”期間，我國還將繼承資源－3衛星的技術基礎，發射后續的業務衛星，實現多顆1∶50000立體測繪衛星連續在軌運行，構成空間立體監測系統，對國土測繪、資源調查與監測形成持續、穩定的業務化數據獲取能力。