空間技術(shù)的發(fā)展

空間測繪技術(shù)的發(fā)展空間對地觀測系統(tǒng)狹義：以空間衛(wèi)星以及其他空間飛行器作為平臺的遙感對地觀測系統(tǒng)及其觀測活動。廣義：以一切運動于空間、近空間、大氣以及地面的平臺為基礎(chǔ)的遙感觀測系統(tǒng)及其觀測活動，其中主要包括衛(wèi)星、飛船、平流層飛行器、固定翼飛機、直升機、飛艇、氣球、無人機及地面流動車輛等。對地觀測能力高空地面低空中空隨著航天、通信和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，已形成高空、中空、低空、地面等多平臺，從紫外、可見光、紅外、微波，到合成孔徑雷達、激光雷達等多傳感器構(gòu)成的高光譜、高空間、高時間分辨率的對地觀測系統(tǒng)。目前，對地觀測系統(tǒng)已進入全方位對地觀測、高精度快速處理、產(chǎn)業(yè)化服務(wù)應用為特征的新時期，在推動地球空間信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、維護國家安全、促進經(jīng)濟建設(shè)等諸多方面發(fā)揮著越來越重要的作用。對地觀測系統(tǒng)還包括信息的處理、分析、識別、提取、制圖等。同時這一系統(tǒng)還與地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)以及與此關(guān)聯(lián)的通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)綜合起來，形成一個整體，即天、空、地一體化，技術(shù)、應用一體化。采集接受存儲生產(chǎn)服務(wù)地面分辨率：TM（30米）-SPOT1/2/4（10米）-SPOT5HRS（10×5米）-SPOT5HRG（2.5米）-IKONOS（1.0米）-QuickBird（0.6米）-WorldView（0.5m）-GeoEye(0.41m)高質(zhì)量影像數(shù)據(jù)：高信噪比，高幾何和輻射分辨率（大于8比特/像素）；全色立體（同軌/異軌）+多光譜；高地面覆蓋率形成了覆蓋全球的各種分辨率的衛(wèi)星影像序列:衛(wèi)星測圖比例尺由1:25萬，10萬–1:50000，1:1萬甚至是1:5000開創(chuàng)了快速，持續(xù)，大范圍衛(wèi)星測圖的時代：

為快速獲取/更新國家和省級基礎(chǔ)地理信息技術(shù)體系帶來革命性的變化高空對地觀測能力8QUICKBIRD0.6米全色和2.4米多光譜融合影像9Worldview-1(0.5m)全色影像2023/2/4DigitalGlobeProprietary10Worldview-2(0.5m)

GeoEye-1(0.41m)

中空對地觀測能力新一代航空數(shù)碼成像系統(tǒng)與IMU/DGPS系統(tǒng)集成，節(jié)省地面控制任務(wù)對天氣要求不苛刻色彩豐富，獲取效率高，一攝多用機載激光雷達系統(tǒng)快速獲取高精度（0.1-0.5米）的三維地形或景觀模型徹底解決城市區(qū)域三維測圖問題，開創(chuàng)大比例尺城市三維測圖的時代機載高光譜成像系統(tǒng)機載合成孔徑雷達系統(tǒng)全天候獲取作業(yè)區(qū)域的影像信息,突破了傳統(tǒng)光學影像測圖的限制，開創(chuàng)了全天候，實時大比例尺測繪的時代將成像技術(shù)和光譜技術(shù)結(jié)合在一起，在連續(xù)光譜段上對同一地物同時成像直接反映物質(zhì)的光譜特征,可直接識別物質(zhì)激光雷達系統(tǒng)是一種集激光測距、全球定位系統(tǒng)（GPS）和慣性導航系統(tǒng)（INS）三種技術(shù)于一體的系統(tǒng)，用于獲得被測目標的點云數(shù)據(jù)；快速獲取作業(yè)區(qū)域內(nèi)詳細（甚至是按地面0.15米近似等間隔地獲取地表的三維數(shù)據(jù)）,高精度（0.1-0.5米）的三維地形或景觀模型;快速，精確地獲取地表，甚至是城市中心區(qū)域的三維模型，徹底解決城市區(qū)域的三維測圖問題，開創(chuàng)了大比例尺城市三維測圖的時代；可以精確地量測大面積森林地區(qū)的表面模型，為快速大范圍林業(yè)測繪提供有效，可靠的手段。機載激光雷達系統(tǒng)機載激光雷達技術(shù)的廣泛應用

集激光掃描儀、全球定位系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)為一體，通過主動發(fā)射激光，接收目標對激光光束的反射及散射回波來測量目標的方位、距離及目標表面特性，能夠直接得到高精度的三維坐標信息。與傳統(tǒng)航空攝影測量方法相比，機載激光雷達技術(shù)可部分地穿透樹林遮擋，直接獲取地面點的高精度三維坐標數(shù)據(jù)，且具有外業(yè)成本低、內(nèi)業(yè)處理簡單等優(yōu)點。機載LIDAR系統(tǒng)移動

機載

地面

全天候獲取作業(yè)區(qū)域的影像信息,突破了傳統(tǒng)光學影像測圖的限制，開創(chuàng)了全天候?qū)崟r大比例尺測繪的時代。機載合成孔徑雷達系統(tǒng)X波段天線P波段天線艙內(nèi)SAR設(shè)備POS及飛控機載多波段多極化干涉SAR數(shù)據(jù)獲取集成系統(tǒng)

橫斷山脈測區(qū)P波段南側(cè)視影像數(shù)據(jù)

成像光譜是一種在連續(xù)光譜段上獲取大量窄波段遙感圖像的技術(shù)，通過識別地物光譜的診斷特征可以確定地球表層物質(zhì)的類型和成份。機載高光譜成像系統(tǒng)低空對地觀測能力固定翼無人機機動快速的響應能力云下攝影，提高效率工藝簡單、運營成本低廉，經(jīng)濟效益明顯無人飛艇低空安全航飛高分辨率、高清晰度影像大比例尺（1/2000、1/1000、1/500）精細測繪無人直升機小范圍作業(yè)機動快速低空無人飛行器和輕型飛機航空攝影平臺低空無人駕駛飛機無人駕駛飛艇系統(tǒng)直升機系統(tǒng)20cm無人機影像

無人飛艇影像(5cm)

全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（一）向多系統(tǒng)組合式導航方向發(fā)展未來幾年內(nèi)將會出現(xiàn)多種系統(tǒng)同時并存的局面，這為組合導航技術(shù)的發(fā)展提供了條件。通過對全球定位系統(tǒng)、北斗、格羅納斯、伽利略等信號的組合利用，不但可提高定位精度，還可使用戶擺脫對一個特定導航星座的依賴，可用性大大增強，多系統(tǒng)組合接收機有很好的發(fā)展前景。星座24～27及以上顆衛(wèi)星21000公里高度6個軌道信號L1載波f1=1.57542GHzL2載波f2=1.2276GHz兩種調(diào)制測距信號C/A、P1、P2和廣播星歷的頻率

GPS

GPS現(xiàn)代化計劃保護（Protection）采用一系列措施保護GPS系統(tǒng)不受敵方和黑客的干擾，增加GPS軍用信號的抗干擾能力，其中包括增加GPS的軍用無線電信號的強度。阻止(Prevention)阻止敵方利用GPS的軍用信號。設(shè)計新的GPS衛(wèi)星型號（ⅡF），設(shè)計新的GPS信號結(jié)構(gòu)，增加頻道，將民用頻道L1、L2、L5(1.17645GHz)和軍用頻道L3、L4分開。保持/改善(Preservation)改善GPS定位和導航的精度，在GPSⅡF衛(wèi)星中增加兩個新的民用頻道，即在L2中增加C/A碼（2005年），另增L5民用頻道（2007年）GLONASS由前蘇聯(lián)從80年代初開始建設(shè)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，現(xiàn)在由俄羅斯空間局管理。GLONASS的整體結(jié)構(gòu)類似于GPS系統(tǒng)，其主要不同之處在于星座設(shè)計和信號載波頻率和衛(wèi)星識別方法的設(shè)計不同。星座24+3顆衛(wèi)星19000km3個軌道2003年開始發(fā)射GLONASS-M衛(wèi)星和GLONASS-K衛(wèi)星，計劃于2012年達到24顆在軌衛(wèi)星GLONASS新一代衛(wèi)星GLONASS1982-2007GLONASS-M2003-2013GLONASS-K2007-2022GLONASS-KM2015-…系統(tǒng)組成GALILEO系統(tǒng)由30顆衛(wèi)星組成，其中27顆工作星，3顆備份星。衛(wèi)星分布在3個中地球軌道（MEO）上，軌道高度為23616千米，軌道傾角56度。每個軌道上部署9顆工作星和1顆備份星。GALILEOGALILEO試驗衛(wèi)星GIOVE-A和GIOVE-B分別于2005年12月底和2008年4月底發(fā)射升空，新的衛(wèi)星“GIOVE-A2”將擔負備用衛(wèi)星的使命GIOVEA

GIOVEB

（二）與慣性導航、無線電導航技術(shù)相結(jié)合由于慣性導航是完全自主的導航系統(tǒng)，在GPS失效的情況下，慣性導航仍可保持工作。在實際應用中，慣導系統(tǒng)和GPS接收機之間存在三種耦合方式：松散耦合、緊密耦合和深度耦合。在深度耦合中，GPS接收機作為一塊線路板被嵌入到慣性導航的機箱內(nèi)，這就是ECI系統(tǒng)。此外，GPS可與增強型定位系統(tǒng)（EPLS，EPLS是一種先進的無線電裝置，它帶有一定的自主導航能力）相結(jié)合。（三）向差分導航方向發(fā)展使用差分導航技術(shù)，既可降低或消除那些影響用戶和基準站觀測量的系統(tǒng)誤差。包括信號傳播延遲和導航星本身的誤差，還可消除人為因素造成的誤差。隨著全球定位技術(shù)的發(fā)展，差分導航將得到越來越廣泛的應用，將應用于車輛、船舶、飛機的精密導航和管理，大地測量、航測遙感和測圖，地籍測量和地理信息系統(tǒng)（GIS），航海、航空的遠程導航等領(lǐng)域。其本身也會從目前的區(qū)域差分向廣域差分、全球差分發(fā)展，其導航精度將從近程的米級、分米級提高到厘米級，從遠程的米級提高到分米級。我國衛(wèi)星應用現(xiàn)狀及近期目標（一）我國的衛(wèi)星系列中國已形成返回式遙感衛(wèi)星、“東方紅”通信廣播衛(wèi)星、“風云”氣象衛(wèi)星、“實踐”科學探測與技術(shù)試驗衛(wèi)星、“資源”地球資源衛(wèi)星、“北斗”導航定位衛(wèi)星、和海洋衛(wèi)星系列等。（二）我國近期空間技術(shù)發(fā)展目標和任務(wù)發(fā)展目標和主要任務(wù)包括建立多種功能和多種軌道并由多種衛(wèi)星系統(tǒng)組成的空間基礎(chǔ)設(shè)施。將于衛(wèi)星地面應用系統(tǒng)形成完善、連續(xù)、長期穩(wěn)定運行的天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；建成長期在軌自主飛行的空間實驗室，開展載人航天工程后續(xù)工作；實現(xiàn)月球軟著陸和自動巡視勘察。建立由60至70顆衛(wèi)星組成的空間信息系統(tǒng)，服務(wù)國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展。這一空間信息系統(tǒng)包括通信廣播衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、導航衛(wèi)星和科學試驗衛(wèi)星等。（三）北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

最初的“北斗”雙星導航定位系統(tǒng)是全天候，高精度、快速實時的有源區(qū)域性衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。其基本原理是采用三球交會測量，利用兩顆位置已知的地球同步軌道衛(wèi)星為兩球心，兩球心至用戶的距離為半徑作兩球面，另一球面是以地心為球心，以用戶所在點至地心的距離為半徑的球面，三個球面的交會點就是用戶位置。特點：采用了大型可展開拋物面L/S天線，天線口徑達到2.44m×2.65m；轉(zhuǎn)發(fā)器是一個高增益系統(tǒng)，并具有良好的低噪聲性能。該系統(tǒng)將導航定位、雙向通信和精密授時結(jié)合在一起，為公路交通、鐵路運輸、海上作業(yè)、森林防為、災害預報以及其他特殊行業(yè)提供高精度定位、授時和短報文通信等服務(wù)，取得了較好的應用成效。

2005年在珠穆朗瑪峰高度測量中，測量隊員攜帶了北斗用戶機，沿途適時向中國衛(wèi)星綜合數(shù)據(jù)采集平臺發(fā)送珠峰的各種氣象參數(shù)，共獲得了幾十個不同高程位置的實測數(shù)據(jù)，為珠峰高度測量登山隊獲得了珠峰氣象觀測的第一手資料。

到目前為止，已成功發(fā)射了12顆北斗導航衛(wèi)星。2012年北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)首先具備覆蓋亞太地區(qū)的導航、授時和短報文通信服務(wù)能力。2020年建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)。（四）大力推進我國衛(wèi)星應用產(chǎn)業(yè)，促進經(jīng)濟和社會發(fā)展到2020年，我國應用衛(wèi)星地面設(shè)備國產(chǎn)化率將達80％，形成衛(wèi)星通信廣播和衛(wèi)星導航規(guī)?；l(fā)展、衛(wèi)星遙感業(yè)務(wù)化服務(wù)的產(chǎn)業(yè)局面；使衛(wèi)星應用產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增速達到25％以上，成為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)新的增長點。

1、衛(wèi)星應用已經(jīng)在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用當前，隨著我國衛(wèi)星遙感、通信、導航定位等空間信息技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星應用已經(jīng)在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。主要體現(xiàn)在：

（1）衛(wèi)星遙感應用領(lǐng)域不斷拓展衛(wèi)星遙感已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土、水利、城鄉(xiāng)建設(shè)、環(huán)境、測繪、交通、氣象、海洋、地球科學研究等方面得到廣泛應用。遙感技術(shù)在我國國土資源大調(diào)查、西氣東輸、南水北調(diào)、三峽工程、三河三湖治理、退耕還林、防沙治沙、交通規(guī)劃與建設(shè)、海岸帶監(jiān)測及海島測繪、300萬平方公里海洋權(quán)益維護及區(qū)域經(jīng)濟調(diào)查管理等重大工程建設(shè)和重大任務(wù)中發(fā)揮了不可替代的作用。

（2）衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)迅速增長我國發(fā)改委的“衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)化”專項和國防科工委“北斗系統(tǒng)民用市場開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”專項的實施、科技部“863”計劃中“地球觀測與導航”新領(lǐng)域的啟動并實施，以及中國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)國家重大科技專項的啟動，有力地推動了我國衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)化水平的提升和規(guī)模的擴大。2010年我國導航產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值超過500億元，并且隨著中國移動通信市場和汽車市場的發(fā)展，到2020年，作為導航衛(wèi)星應用的主流市場，中國這兩大市場的規(guī)模將居世界首位，這將會極大地促進我國導航衛(wèi)星應用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。提高衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位精度（一）快速測出地球自轉(zhuǎn)速度使衛(wèi)星導航定位精確度大幅提高日本和瑞典研究人員最近近乎實時地計算出地球自轉(zhuǎn)速度，這一成果將為提高衛(wèi)星導航定位精確度提供技術(shù)支持。研究人員合作實施了VLBI（甚長基線干涉測量技術(shù)）觀測，并在數(shù)據(jù)處理和分析方更加嚴密和快捷，在觀測結(jié)束后3分45秒就成功計算出地球自轉(zhuǎn)速度，而以往的觀測信息通常需要進行數(shù)天的數(shù)據(jù)處理才能得到實測值。這一成果將可能使衛(wèi)星軌道精確度由現(xiàn)在的1米提高到10厘米以內(nèi)。（二）現(xiàn)代化的GPS導航衛(wèi)星2008年美國發(fā)射第六顆現(xiàn)代化GPS衛(wèi)星。這一系列GPS衛(wèi)星一共有8顆，旨在為美國在全球的軍方和民間GPS用戶提供不斷提升的導航能力。這一系列衛(wèi)星都裝有現(xiàn)代化天線面板，可向地面接收器提供增強型信號。每顆衛(wèi)星有兩路新的軍用信號，可為軍方用戶提供精確度更高、加密能力更強并且具備抗干擾能力的導航服務(wù)，另外還有一路民用信號，可以在不同頻率上為民間用戶提供可公開獲取的信號。嫦娥繞月衛(wèi)星

嫦娥一號、二號是我國繞月人造衛(wèi)星，主要用于獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關(guān)物質(zhì)元素的分布特點、探測月壤厚度、探測地月空間環(huán)境等。（一）嫦娥的立體影像技術(shù)嫦娥擔負的科研任務(wù)。如：繪制立體的月球地圖，完成月球表面每個探測點的高度測量。嫦娥一號搭載了１臺CCD立體相機和１個激光高度計，組成1套“立體眼鏡”，兩者結(jié)合繪制完整細致的立體月球地圖。嫦娥所使用的CCD立體相機在研制中采用了許多創(chuàng)新技術(shù)，如首次提出采用一個大視場光學系統(tǒng)和一片大面陣CCD芯片。衛(wèi)星在飛行時，CCD立體相機沿飛行方向?qū)υ卤砟繕诉M行推掃，可同時對前方、下方和后方進行拍照，形成三維影像。激光高度計由激光器、望遠鏡和接收電路三部分組成，作用是測量月面每個探測點(包括南北極的黑暗深坑)的高度。衛(wèi)星進入環(huán)月軌道后，激光高度計首先向月面發(fā)射激光束，并立刻用望遠鏡把反射回來的光束變成電信號。接收信號的電路盒將迅速進行計算，得出該探測點的月球海拔高度。激光高度計完成繞月旅行，獲得月面每個探測點(包括南北極的黑暗深坑)的高度。這些高度數(shù)值與CCD立體相機拍攝的高精度圖像相疊加，就是一幅完整而精確的月球立體地形圖?？梢愿鶕?jù)這些