高分-2看神州，細節盡收眼底—專訪高分－2衛星總指揮兼總設計師潘騰

本刊記者

高分-2看神州，細節盡收眼底—專訪高分－2衛星總指揮兼總設計師潘騰

本刊記者劉佳

2014年8月19日，高分－2衛星在太原衛星發射中心由長征－4B火箭成功發射，標志著我國遙感衛星進入亞米級“高分時代”。高分－2是我國高分專項工程的第2顆光學遙感衛星，對于我國遙感衛星技術及應用產業發展具有重大的里程碑意義。為此，本刊記者對高分－2總指揮兼總設計師潘騰進行了專訪。

記者：請您介紹一下高分－2的研制背景和過程？

潘騰：高分－2是高分專項中首批啟動的光學遙感衛星。該衛星無論是從空間分辨率，還是對地觀測幅寬，在我國民用遙感衛星的指標中都是最高的。通過對標，高分－2已經達到了國際先進水平。發射該衛星的目的就是要推進我國高分辨率衛星的應用。這顆衛星主要服務于國土資源部、住房和城鄉建設部、交通運輸部以及國家林業局等單位，其衛星圖像主要用于土地調查、礦產資源調查、地質災害調查、城鄉規劃、交通路網建設、風景名勝區和城市園林規劃等方面。由于應用部門廣泛，所以涵蓋的應用領域也比較多。眾所周知，我國目前應用的很多高分辨率衛星圖像還是依賴進口，這顆衛星運行后，將很大比例地改變依靠進口衛星圖片的現狀。高分辨率衛星對國防也是很重要的，高分－2的數據可以軍民共享。該衛星的預研工作開始得很早，大概從2007年開始，2011年6月3日正式批復立項，2012年完成正樣驗收，2013年10月出廠。衛星發射后半年正式交付。

記者：高分－2與高分－1相比有什么不同點？兩者之間是什么關系？

潘騰：從嚴格意義上來看，高分－2才算是一顆真正的高分辨率衛星。高分－1的分辨率是2m（全色）、8m（多光譜）,配合16m的寬幅相機。雖然業務性質與高分－2差不多，但其作用更傾向于普查。而高分－2的空間分辨率優于1m，同時還具有高輻射精度、高定位精度和快速姿態機動能力等特點，是國內目前最先進的民用遙感衛星，可以開展精細化應用。同時，實現了45km的幅寬。高分－1與高分－2可以配合使用，前者側重大尺度，后者側重于精細化。

記者：高分－2使用哪種衛星平臺？有什么特點？設計壽命如何？

潘騰：高分－2使用的是資源衛星平臺，但在原衛星平臺的基礎上進行了一系列的改進，一是增加了對地觀測的靈活性；二是提高了衛星平臺的穩定性。因此對地觀測精度得以提高，舉個比較具體的例子，如天上晃動1"，地面上會變形3m。另外，設計壽命從原來的3～5年，提升為現在的5～8年，采取了重組、冗余等措施，在系統發生故障的時候仍可以繼續工作。歸納起來講，機動性能好、姿態穩定度和對地精度高、壽命延長是這顆衛星在衛星平臺上主要提升的方面。

記者：請您介紹一下高分－2的主要載荷及其作用？

潘騰：高分－2是一顆對地光學成像衛星，其主要載荷包括兩臺分辨率為1m和4m、幅寬26km的對地成像相機，大容量固態存儲器，以及高速率數據傳輸系統。從相機來看，相機成像的譜段有全色和多光譜，將來全色和多光譜的融合應用可以形成類似谷歌地球那種彩色的圖像。另外，1m和4m的相機采用的是兩臺幅寬26km的單相機，拼接后可獲得45km大幅寬圖像。如果想要在空中完成拼圖的工作，需要在設計上就予以考慮。

記者：國外商業遙感衛星的分辨率已優于0.5m，您認為我國遙感衛星的分辨率要想達到這一水平需要哪些技術攻關？

潘騰：我國遙感衛星分辨率達到1m后，還會繼續提升，這是發展的必然。從國際上看，1m是一個攻關難點，一旦攻下了1m的難點，向分辨率0.5m靠近就沒有本質難度了，只需要對一些設計參數進行調整。在工藝方面，因為相機的口徑增大，設計上的難度自然會增大。由于性能指標的提高，對天地的配合要求也會更加嚴格，而實現路徑并沒有本質的差別。另外，有些技術也是在不斷進步的，如分辨率越高，對數據存儲和傳輸的需求也相應增加了。即使我們不提這些需要，隨著技術的進步，數據存儲能力和傳輸速率也是在不斷發展進步的。

記者：在此次任務中，采用哪些新的技術，技術難點有哪些？

潘騰：高分－2的預研開始于2007年，已經過去了7年多。回過頭來總結新技術主要有：首先是相機采取了長焦距、大F數的輕型化相機設計，兩臺相機總質量為460kg。如果不采取這套設計方案的話，相機的總質量可能達到八九百千克。第二，因為衛星焦距很長，所以整個衛星的顫動和振動都會影響成像。為配合相機成像，衛星平臺采用了很好的隔振技術。側擺機動的動量輪、控制力矩陀螺等在軌運轉之后多少都會產生一些振動，我們從相機到振動設備都做了相關的隔振措施。第三，高穩定性。在研制這顆衛星時，首次提出了無控制點定位精度星下點50m指標，這是當時最高的，從而實現了姿態穩、結構穩、受環境影響變化小。高分－2下傳數據由中國資源衛星應用中心處理并分發，該中心盡量保證圖像不失真，應用部門需要根據高質量圖像自行分辨和研究。

記者：大視場成像的主要應用是什么？

潘騰：高分－2立項時所確定的幅寬45km是經過反復論證確定的。45km可以保證對我國的地級市、縣實現一次成像。對需要全局觀測的場景，大幅寬圖像比較好用，但大幅寬需要與高分辨率配合使用，否則邊緣的圖像是不能用的，可能產生變形。

記者：與法國的斯波特－6、7和美國的陸地衛星－8相比，高分－2水平如何？

潘騰：法國斯波特－6的全色分辨率為1.5m，多光譜分辨率為6m，星下幅寬為60km，機動能力為±30°，無控制點定位精度為30m；美國陸地衛星－8是一顆中分辨率衛星，全色分辨率為15m，多光譜分辨率為30m，幅寬為185km，從其參數來看，它是一個大面積陸地普查衛星。斯波特－6、7和陸地衛星－8都是著重考慮數據的連續性，其配套的數據軟件和數據庫都是與其相伴而生的，從先進性上可以說高分－2技高一籌。但是這些國外衛星為了滿足用戶的要求，實現了衛星效益的最大化所做的工作，如衛星用戶需求與設計的高度匹配、衛星運營和應用經驗是非常值得我們學習的。

記者：請您談一下國際遙感衛星發展的趨勢。

潘騰：國際遙感衛星的發展有幾大趨勢：

第一，衛星影像處理技術不斷創新，應用不斷深入。目前，影像處理技術朝著多元化和企業級方向發展，除了傳統的桌面影像處理技術外，還有影像管理技術、面向服務的影像處理技術等。

第二，高空間分辨率，同時實現寬覆蓋。衛星遙感空間分辨率已逼近亞米級，極限為厘米級，以提高目標探測精度。在提高空間分辨率的同時提高覆蓋寬度，提高目標探測的效率。

第三，定位精度高，機動性好。這可以解決幅寬的問題，還能從不同的角度看同一幅圖，最終的目的就是希望圖像下傳之后可以直接使用。如果將來衛星圖像失真的少，傳下來之后經過簡單的處理就可以用了。

第四，實現三維成像。衛星遙感本身就是多學科的綜合，多種技術的聯合應用將大大拓寬遙感技術的應用范圍，占領更廣闊的市場。三維數字成像系統依照新型集成型系統設計原理所體現的高效率特點，在“動態監測”日益成為世人共識的情況下，必將是遙感衛星技術系統的發展方向，成為實現數字地球的新技術手段之一。

第五，組網應用，提高時間分辨率和快速反應能力。雖然我們目前的高分辨率衛星還不是一個星座，但它有可能是我國高分辨率星座的首顆星。

目前，國外正在發展的是衛星圖像直接下傳至地面移動終端的應用，這就需要一個很大的網絡。我國高分辨率衛星的發展還是要先解決有無問題，有了分辨率米級的衛星后，我們要發展0.5m分辨率衛星，然后再考慮如何用好這些高分辨率衛星，接著就是建網、組網的問題。由于國家的重視，最近幾年我國遙感衛星發展很快，相信在不久的將來，我國將會擁有自己的商業遙感衛星。