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“双胞胎兄弟”太空开拍立体高清大片

时间:2019年11月03日 信息来源:本站原创 点击: 字体:

11月3日,高分七号卫星在太原卫星发射中心顺利发射入轨,开启了精准测绘之旅。高分七号卫星是我国首颗民用亚米级高分辨率传输型立体测绘卫星,卫星上承担测绘成像主任务的是东方彩票下属的北京空间机电研究所研制的双线阵相机,任务是进行1:1万精确比例尺立体测图和数字影像制作,在未来的8年寿命期间,将为地球绘制彩色立体的精准图像,服务于测图生产及更大比例尺基础地理信息产品的更新。

 

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双线阵相机,是两台线阵推扫成像相机,位置一前一后,分别称为前视相机和后视相机,为地球拍摄出清晰立体的图像。该所相机项目负责人杨居奎介绍说,前后视相机的成像光机主体,相当于单反相机的长焦镜头,设计完全相同,从外观看上去一模一样,就像一对双胞胎兄弟。

 

“兄弟”携手助力立体大片

 

为什么要在一颗卫星上装这样一对“双胞胎”呢?主要是立体成像需求。另外,两兄弟采用相同的光机主体设计,可以大大减少设计和后期相机镜头装调的工作量,缩短研制周期和成本;同时,两兄弟在装调阶段产生的数据,还可以互相比对印证,提高效率。所以说,这俩兄弟也是工作上的好搭档。

 

双胞胎兄弟2.jpg


那么,他们将如何携手开拍卫星测绘立体大片呢?直白地说,就是两兄弟从不同的角度先后拍摄同一目标区的景物,然后依靠极高精度的处理,达到立体观测效果。随着高分七号卫星的稳定飞行,两兄弟以推扫方式,分别从前后两个方向对地面同一景物进行不同角度的观测,先从后面拍摄,前行到它前方时再对其拍摄,这两张前后一定角度的成像,结合卫星的精确定轨参数,经过大量数据处理和坐标转换等,能够反演出平面数据和高程数据。同时,卫星携带的激光测高仪测出来的高程数据能够对前面提供的高程数据进行标定,高精度立体影像就出炉了。

 

但“双胞胎”的工作模式还有些不同,其中后视相机比前视相机另外多设计了4个多光谱谱段成像功能,用来制作彩色地图。从506公里的轨道高度,前视相机对地角度取值26°,后视相机对地角度为5°。这样取值的优点是,既能够得到立体的成像效果,而且后视相机对地拍照角度设计接近0°正视,可以得到近似于正视地球的效果。正视及接近于正视的遥感图像,还可以满足除测绘外的国土普查、地物辨别、农作物种植等方面的需求。

 

精细准备助力高清大片

 

比例尺1:1万,字面上看,是一个比较大的比例数字,但是对于给地球进行表面成像并且编制详细地图来说,是一个相当高精度的指标了。“双胞胎”将如何为地球拍摄高清大片呢?

 

其实,“双胞胎”分辨率是亚米级的:前视相机分辨率为0.8米左右,后视相机出图有两种分辨率,全色谱段(黑白照片)分辨率为0.64米,多光谱谱段(彩色照片)分辨率为2.6米左右。作为测绘卫星,高分七号卫星的主要任务是为地球做精细的表面详查并忠实绘制成立体地图,即包含地物高度信息的地图。为了这个“测绘功能”的特殊性,“双胞胎”的设计不同于其他高分辨率相机。

 

双胞胎兄弟3.jpg


据双线阵相机的技术负责人王长杰介绍,测绘遥感相机成像系统除了需要提供优异的像质外,还需要极高的系统稳定性,对地摄影效果的稳定性要求特别苛刻。为建立地物点像方和物方坐标之间的准确几何对应关系,“双胞胎”主距、畸变及光轴指向等指标要求,均比普通遥感相机要高得多,需要提交的性能测试数据也更多。

 

杨居奎谈到,高分七号双线阵相机光学镜头组件面形及稳定性的保证难度很大,没有任何装调经验可以借鉴。同时,各组件装调公差均需保证在10秒以内,装调精度要求极为苛刻。研制团队提早做工作,优化装调和测试流程,编制高效详实的测试细则,大量采用自动化或者半自动化的测试手段,测试方法更科学合理高效。

 

高分七号双线阵相机不仅分辨率高,图像层次细节更多,成像幅宽还达到了20公里,为制图的高效性奠定基础。 




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