面向测绘应用的遥感小卫星发展趋势分析
周碧莲
摘? 要：随着空间科技的不断进步，遙感小卫星产业在国内外受到航空航天、军事和工业部门以及部分民间机构的广泛应用，涵盖通信、遥感和国防等多重领域。但是其研制周期短、投资成本低、部署方式灵活和数据获取现势性强等优势在当今现实条件下还没有充分得到关注。该文在系统分析国内外遥感小卫星发展现状的基础上，指出基于测绘应用的遥感小卫星的发展趋势，以期对相关产业的发展提供理论借鉴。
关键词：测绘应用;遥感小卫星;应用现状;发展趋势
中图分类号：P237? ? ? ? ? 文献标志码：A
关于小卫星的定义和分类至今仍存在定位与标准上的分歧，一般来说国际上将卫星质量作为划分标准，一般质量小于1 000 kg的卫星称作小卫星。研发应用小卫星的热潮是随着微电子和微机械技术的发展而逐渐兴起的，到目前为止，小卫星已成为空间科技领域的应用热点和前沿。小卫星群之所以获得如此迅速的发展，与它的研制周期短、部署灵活、数据收集能力强等优势是分不开的。在基于测绘应用的遥感小卫星得到广泛应用之前，我国重点区域的测绘产品制作仍然是以航空摄像测量为数据基础的。这种方式受天气和环境等因素制约较严重，导致数据来源稳定性低、更新速度和覆盖率不能满足实际需求。
1 遥感小卫星应用发展现状
1.1 全球遥感小卫星产业发展迅速
20世纪80年代以来卫星的荷载量随着各行业需求的不断增加而呈现出巨大的增长态势，这就在一定程度上增大了卫星的生产成本，并使其研制周期不断增长。在这种背景下，小卫星的研发应用应运而生，它对于提升卫星应用性能、降低生产成本具有重要意义。欧美等发达资本主义国家早在20世纪90年代就已经开始了相关的小卫星研究工作，美、德、法等国都先后拥有了本国的小卫星运行系统。近年来，基于测绘应用的遥感小卫星的关注重点逐渐向高频次重访和动态监测方向转变，这就进一步扩展了遥感小卫星的应用领域，实现了其全球范围内产业规模的不断扩大。
1.2 国际遥感小卫星的设计、运营、管理方式转变巨大
当今遥感小卫星的设计和运行大都采用平台载荷一体化构型设计，卫星系统在集成化、模式化和标准化的设计准则下逐渐降低了小卫星的生产成本。另外，遥感小卫星的运营技术也得到了发展，空间分辨率的不断提高、传感器观测谱段由可见光、近红外向热红外、微波等的不断扩展，这些技术的更新换代都拓展了遥感小卫星的实际应用领域。在卫星研制方面，有公司自主研发设计并交由卫星制造商进行批量生产，这就大大带动了相关专门人才的培养，推动了航天领域的飞速发展。
1.3 国产遥感小卫星应用已进入快速增长期
进入21世纪以来，随着各大院校和科研院所不断进行遥感小卫星设计、研发和应用的技术创新，使我国的遥感小卫星建设在国际产研学方面取得了较大了进展。近年来CAST3000、CAST3000B以及正在研制过程中的CAST4000等新一代国产小卫星不仅取得了数量上的进步，而且在运行姿态的精准能力和轨道运行动力机能方面获得了长足发展，在相当大的程度上缩小了与国外的技术差距。哈工大研制的“快舟一号”及“快舟二号”主要应用于突发灾害预防领域，国防科技大学研制的“天拓二号”为高分辨率视频成像技术发展提供了有力支持。此外“北京二号”、“吉林一号”都对视频成像技术的发展起到了关键的推动作用。近年来“深圳一号”小成本遥感卫星计划正在筹备过程中，预计2021年发射成功后将对我国的城市三维建模、重大地质灾害预警等方面产生重大影响。
1.4 国产遥感小卫星应用的商业化、产业化正处于起步阶段
近几年，遥感小卫星在国防和航空等部门的应用程度逐渐加深，但是相对来说其在民用部门的普及程度远远不及国外，实现遥感小卫星的商业化和产业化发展仍然需要较长的时间。下游市场规模小以及相关企业对遥感小卫星的认识程度不够是阻碍其商业化和产业化发展的主要障碍。随着国家专项财政资金的投入，相关民营企业积极投资遥感卫星的研发建设，使遥感小卫星的下游市场逐渐呈现出多元化的发展趋势，在一定程度上提升了它的民营化和商业化发展水平。在这一产业化初期阶段，相关技术科研人员要抓紧时机创新思维模式和市场观念，不断提升产品的经济实用性，推动遥感小卫星的批量化生产、多星低成本发射以及多星编队组网技术的实现。在具体的创新过程中，技术研发人员还要加强集体技术攻关，在体现技术先进的同时最大程度地避免技术的同质化，明确自身的市场定位，逐渐实现行业的可持续性发展。
2 基于测绘应用的遥感小卫星发展趋势分析
基于测绘应用的遥感小卫星的绘图精度受到多方面因素的影响，所用平台和传感器的差异都会影响到数据和图像的精确程度。就卫星体积和质量来看，已发射的资源三号01星、02星以及后续的高分七号卫星、资源三号03星都属于大中型遥感卫星，它的优势是成像系统畸变小、姿轨控精度和平台稳定度高，但是生产成本就会高于遥感小卫星。因此遥感小卫星的未来发展趋势就会立足于部署灵活、数据采集能力强等方面进行具体开展。下面进行具体阐述。
2.1 面向立体测图应用
立体测图能力是判断遥感小卫星自身能力的重要标准，想要达到合格程度就必须使卫星的姿态固定度不低于10-4每秒量级并且保证不低于0.01°的指向精度，以实现立体测图精度的提升。在这种情况下，传感器的谱段设置、幅宽和高分辨率也要相应有更高的发展要求。在卫星研制过程中，小型卫星（质量小于50 kg）以其易于批量化生产的优势，可以广泛应用于大规模、低成本的数据采集和检测，但是小质量卫星受到精度、功耗等的限制使其未来的应用前景仍比不上单星质量在50 kg～500 kg的小卫星，这也是发展趋势之一。
2.2 逐渐向精细化、星座化、系统化发展
基于测绘的遥感小卫星在卫星传感器谱段方面由可见光、近红外向微波、远红外扩展的实践事实，遥感小卫星的发展逐渐朝着精细化、系统化发展。因此，及时合理地发展高分辨率光学遥感小卫星星座、干涉SAR遥感卫星星座等技术能够更便利地实现对全球测绘高分辨率影像的获取和利用，就可以实现对重点区域的精细观测和动态监测。在这种前提下，基于测绘的遥感小卫星就成为保障地理公益信息和实现大众用户地理信息定位的重要手段，有利于推进遥感小卫星的企业化和国际化发展。
2.3 突破关键技术，提升我国航天遥感水平
在进行遥感小卫星关键技术研发的过程中，需要对光学、SAR等有效测绘新体制和构型设计进行实践创新，还要不断接触有效载荷高精度实验室定标和集成化、小型化技术实现技术更新和降低生产成本。其次，基于测绘的遥感小卫星研制还要攻克能源瓶颈，进行相关的太阳能电池阵或蓄电池的研发，以保证航天器的能源续航。此外精细的数据化处理和智能化多星地面校验技术的研发开展，对于开展多卫星的协同应用、提升卫星的综合服务效能具有关键性意义。基于测绘的遥感小卫星相关关键技术的突破，是实现航天遥感技术不断提升的重要推动力量。
3 结语
基于测绘的遥感小卫星在国内外航天、国防和民用领域都取得了长足发展，这得益于卫星设计理念的成熟和技术手段的不断完善。响应更及时、数据更准确、覆盖范围更广的遥感小卫星将与大中型卫星形成互补关系，共同推动地理测绘服务的不断进步。
参考文献
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