以下文章来源于中国测绘学会 ，作者中国测绘学会
本文内容摘自《中国测绘》2022年第12期
——访高分七号卫星1：1万立体测图关键技术与应用项目组负责人唐新明
测绘卫星是指其数据能够用于中大比例尺地理信息产品测制或提供地理信息服务的遥感卫星，特点是技术难度较大、对性能要求极高。随着经济社会发展对1∶1万及更大比例尺地理信息资源的需求愈加迫切，亚米分辨率的高精度测图卫星已经成为当今光学测绘卫星的发展方向。
测绘卫星技术是目前世界各国获取全球地理信息资源的主要手段，也是衡量一个国家高新技术水准的重要标志。此前，我国尚且缺少能够用于1∶1万比例尺立体测图的民用遥感卫星和相应的卫星测绘技术，直至高分七号卫星（GF-7）1∶1万立体测图关键技术与应用项目（以下简称“高分七号项目”）出现，才填补了我们在这一重要研究领域的空白。
高分七号项目是在国家高分重大科技专项、自然科学基金等项目及航天部门的支撑下，由自然资源部国土卫星遥感应用中心与9家单位联合，构建了激光与影像同平台协同对地测绘的卫星测绘新体制，突破了一系列核心关键技术的科研项目，成功实现了无地面控制条件下的全球范围1∶1万光学立体测图技术，目前已获得国家发明专利12项、软件著作权7项，在ISPRS P&RS、IEEE TGRS、《测绘学报》等期刊发表学术论文27篇，编制国家标准1项、测绘行业标准4项。该项目还荣获了2022年测绘科学技术特等奖。
高分七号卫星1：1万立体测图关键技术与应用项目组负责人唐新明
那么，高分七号项目有哪些技术难点？又是如何突破的？有什么重大意义？该项目当下及未来的应用领域有哪些？《中国测绘》诚邀高分七号项目组负责人——自然资源部国土卫星遥感应用中心总工程师唐新明研究员接受采访，为读者们答疑解惑。
记者：请您介绍一下高分七号项目中的科技创新点，这对我国的测绘科技发展有什么重大意义？
唐新明：卫星测绘的最大难点是立体测图精度，尤其是高程精度。1∶1万测图在丘陵地区的平面和高程精度要求分别是5米和1.2米，在平地区域的高程精度要求更是高达0.5米，在世界范围内还没有一颗光学卫星的无控精度能够达到这一要求。如何实现无地面控制条件下的1∶1万光学立体测图，是测绘领域的世界性技术难题。
本项目通过系列科技攻关，为我国首次构建了自主可控的1∶1万比例尺测绘影像源获取和处理技术，使我国具备了无需地面控制点即可实现全球1∶1万立体测图的技术能力，并一跃成为国际上少数几个具备开展全球范围1∶1万立体测图技术能力的国家。
高分七号项目的主要创新点如下：
创新点1
针对1∶1万比例尺卫星测绘高程精度的难题，提出并实践了利用激光提升影像精度为目的的激光测高与两线阵光学相机天地一体化协同测绘的卫星测绘新体制，突破了单纯依靠可见光影像难以大幅提升测绘精度的技术瓶颈。
创新点2
提出了顾及标定因子动态优化的卫星定姿方法，构建了在一般交会角条件下亚米分辨率立体影像定向参数的精确检校技术。在没有激光辅助下，光学影像的无控平面和高程精度分别优于5米和3米，达到国际主流水平。
创新点3
突破了两波束激光测高仪高精度几何检校、卫星激光与足印相机一体化数据处理等技术能力，首次构建了国产对地观测卫星激光测高产品的业务化生产系统，业务化生产的激光点产品的平面定位精度优于5米，高程精度达到0.1—0.3米（1σ），使我国卫星激光测高数据处理技术和能力跻身世界一流行列。
创新点4
突破了全地形激光点与立体影像相对位置关系精确确定技术，首次构建了国产卫星激光测高和立体影像复合处理技术及业务能力，处理后高分七号立体测图的高程精度在平地、丘陵、山地和高山地分别优于0.5米、1.2米、1.5米、2.0米，达到国际同类卫星最高水平。
创新点5
提出了一种全局能量最优建筑物边界提取方法，首次建立了一套基于亚米级立体卫星自动化生产城市级LOD-1级建筑物三维模型技术流程，实现了高分七号立体影像对建筑物的快速建模及高保真城市DSM的制作。
在前述5项关键技术的支撑下，大量实验和生产实践结果表明，采用同平台激光和影像复合测绘处理后，GF7影像的几何精度成功满足了1∶1万立体测图的精度要求，无控高程精度更是达到了国际同类光学卫星的领先水平。
该成果大幅提升了我国在国际测绘卫星领域的技术声誉和国际地位，同时为后续其他国产大比例尺测绘卫星的研制和发展提供了技术积累和人才培养，带动了国家航天对地观测技术领域的整体技术进步。高分七号卫星也有望成为继资源三号卫星之后，在国际测绘卫星领域的一张最靓丽的“中国名片”。
记者：高分七号项目的具体应用方向有哪些？产生了怎样的经济效益？
唐新明：我国经济社会目前已经进入新的战略转型时期，经济和资源全球化使我国的经济发展空间逐步由陆地向海洋和太空、由境内向境外拓展。测绘地理信息行业的工作范围需要从原来的我国陆地国土拓展延伸到海洋、周边乃至全球范围，技术手段也需要由原来的传统大地测量、航空摄影测量及地图制图技术转变为广泛采用卫星导航定位、卫星遥感测绘等先进技术。
高分七号项目产出的数据成果已经大规模替代国外亚米分辨率测图卫星影像，为测绘、自然资源、水利、住建、统计、农业、林业、环保、减灾、海洋等十多个行业应用提供了高精度的影像数据服务，打破了地理信息产业上游的高分辨率立体遥感影像市场大量依赖国外卫星的现状，使得测绘工作能够更好地支撑自然资源管理，服务生态文明建设；支撑各行业需求，服务经济社会发展。其中，高分七号的项目成果在测绘地理信息及自然资源领域的应用成效尤为显著。
北京大兴国际机场真彩色正射影像
截至2021年底，项目组已经通过自然资源卫星遥感云服务平台向全国32个自然资源省级卫星应用技术中心常态化推送高分七号影像产品34.3万景，在保障数据安全的前提下，从数据源头上支撑并保障了我国1∶1万比例尺的测绘生产和应用服务工作的开展，从根本上改变测绘行业的1∶1万测绘地理信息更新生产方式。参照国内外同类卫星影像价格计算，已产生直接经济效益35亿元；未来预计每年还可对各行业提供高精度影像1600万平方千米，每年将产生直接经济效益16亿元。
目前，项目数据成果已经规模化应用于自然资源部国土测绘司组织开展的多个国家级重大测绘工程项目，如全球地理信息资源建设与维护更新、实景三维中国建设等。
自然资源部第二地形测量队、自然资源部第三地理信息制图院、自然资源部第四航测遥感院等十多家生产单位已利用高分七号影像成果开展了本省区域的1∶1万比例尺省级基础测绘生产，促进了我国地理空间信息产业的发展，产生了明显的社会效益。项目成果在全国测绘行业推广后，每天可生产千余幅1∶1万DOM和百余幅1∶1万DEM、DSM和DLG等增值产品。
记者：高分七号项目成果在未来会有哪些拓展应用？
唐新明：本项目研究成果极大提升了国产遥感影像的空间分辨率水平和几何定位精度水平，从而进一步推动国产高分辨率遥感影像的深化应用。未来高分七号项目成果将在如下几个方面产生显著效益。
服务保障国家重大战略的实施
当前，我国正加快实施“去产能”“生态文明发展”“新型城镇化建设”等国家重大战略。随着资源三号等国产遥感卫星技术的高速发展，获取了大量的高分辨率对地观测数据，陆续在多个政府部门及行业开展示范应用，取得了显著的成效。本项目的研究成果将进一步提升国产高分辨率卫星数据的对地观测能力和服务范围，有利于保障新时期测绘地理信息保障、自然资源调查监测及其他行业对高分辨率卫星遥感的急切需求。
助力新时代测绘工作对
“两服务、两支撑”的践行和落实
2020年全国国土测绘工作会议提出新时代测绘工作“两服务、两支撑”的根本定位，即支撑自然资源管理，服务生态文明建设；支撑各行业需求，服务经济社会发展。
自然资源管理工作需要以测绘地理信息成果和数据为基础，因此高分卫星遥感技术在自然资源管理领域具有独特应用优势和广阔应用前景，能够有效提升高分七号及其他自主高分卫星在高精度地形测绘、地表覆盖信息提取和变化检测、三维城市测绘、自然资源宏观监测等资源测绘遥感主体业务中的综合应用能力，是各级资源主管部门和政府获取宏观或微观的自然资源现状数据和动态变化数据的重要支撑。
推动新型基础测绘工作和全球测图工作顺利开展
2015年，国务院指出要较快推进新型基础测绘体系建设，不断提升基础测绘保障服务能力和水平。保障新型基础测绘工作的开展也是卫星测绘的主要任务。
新型基础测绘的“新”包括从国内拓展延伸到全球范围的作业范围和由原来的传统大地测量、航空摄影测量及地图制图技术转变为广泛采用卫星导航定位、卫星遥感测绘等先进技术的技术手段。
本项目形成的先进的卫星测绘技术手段是新型基础测绘和全球测图所依赖的主要技术方法，保障了全球范围无地面控制条件下1∶1万比例尺影像定位精度的实现，为新型基础测绘作业范围从国内拓展延伸到全球范围奠定了坚实的基础，也为1∶1万比例尺的全球测图奠定基础。
提高多行业技术和生产力水平
本项目研究成果的直接受益行业有测绘、自然资源、住建、统计等。通过本项目的建设，能极大地提升我国地理信息服务能力和服务水平,满足各行业对测绘地理信息影像、产品和技术服务等需求，为其他行业的发展提供扎实的测绘地理信息保障和服务。
有利于推动我国更大比例尺
测绘卫星和测图技术的突破
本项目开启了多种类卫星测绘技术同平台交叉融合应用的卫星设计理念，通过综合不同卫星测绘技术的优势，弥补单项卫星测绘技术的不足，最终在看似困难重重的情况下，实现极高的工程目标，这也为未来我国开展1∶5000和1∶2000等更大比例尺测绘卫星的设计，以及相应卫星测图技术的攻关提供了思路、技术积累和成功的信心，对我国更大比例尺测绘卫星和测图技术的研究具有重大的先驱意义。
珠穆朗玛峰三维立体场景图
在当今风云变幻的国际局势之下，作为科技工作者，我们的所思所想、所作所为要自觉融入中国式现代化建设大局，一是科技工作者要具有家国情怀，树立科研工作是为国为民、利国利民的正确价值观；二是科技工作者要善用科学方法，能够融会贯通、应用自如地掌握科学方法，科研选题需要准确，技术方法要创新，研究结论要严谨；三是科技工作者要具备创新精神，创新精神是科技创新的动力，科研团队的集体协作和勇于创新也是高分七号项目能够取得些许成就的“法宝”。我们共同期待着国内有越来越多敢于“啃硬骨头”的科研工作者出现，共同建设“中国梦”。
转自：“测绘学术资讯”微信公众号
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