在高分辨率測繪衛星建設中，自然資源部國土衛星遙感應用中心總工程師唐新明帶領他的團隊突破航天攝影測量的一系列核心技術瓶頸，建立了高精度光學衛星立體測圖理論和技術體系，推動了我國航天測繪的關鍵技術創新。以資源三號、高分七號為標志的中國衛星測繪技術的重大突破和融合應用，正持續推動著自然資源領域的效率變革。
自然資源部國土衛星遙感應用中心總工程師唐新明，是資源三號衛星工程應用系統總設計師、高分專項應用系統副總設計師。他和他的團隊在攝影測量與航天測繪方面的探索突破，使我國衛星測繪能力實現兩次階梯式跨越，精度和質量達到國際前列。
“測繪衛星要在新型基礎測繪、自然資源調查監測、國土空間規劃、生態修復、地質礦產及海洋開發保護等方面發揮重要作用，破解傳統光學遙感衛星難以解決的自然資源管理難題。”唐新明說，這是當代測繪人的初心和使命。
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2016年8月，唐新明（右二）率領團隊在內蒙古進行資源三號02星之一次激光在軌檢校。
從1:5萬到1:1萬精確測量大地
民用高分辨率測繪衛星就位之前，我國衛星影像定位精度和影像質量不高。其定位誤差有時甚至超過1公里，常常需要數十個甚至上百個控制點，才能進行較高精度的平面糾正。為此，我國不得不花巨資長期、大量采購國外衛星數據進行測圖。
“國產高精度衛星數據獲取與處理技術，一度是制約我國測繪和地理信息發展的更大瓶頸。”唐新明說，衛星測圖是當代測繪科技發展的必然趨勢，是測繪事業發展乃至國家安全的迫切需求，要以國家需要為科研導向，將測繪科學與航天等其他科學結合，突破成規開拓創新。
2008年，資源三號衛星工程正式立項，唐新明團隊立足航天攝影測量的技術前沿，突破了高分辨率立體測圖衛星從總體技術指標設計到幾何檢校以及立體測圖等一系列技術難題。資源三號衛星影像比原來國產資源衛星的直接定位精度提高了近百倍，產品可全面滿足1:5萬和1:2.5萬立體測圖精度要求，終結了我國遙感衛星難以測圖的歷史?！皣a衛星測繪實現了‘從無到好’的技術跨越，是我國測繪行業技術進步的劃時代標志。”當時測繪業界如此評價。
資源三號數據的應用，實現了我國1:5萬測繪從依賴國外衛星到使用國產衛星的根本性變革，使國外同類衛星產品的價格在國內下降一半以上，據此測算，多年來為國內應用機構節省上百億元人民幣。
2020年，隨著高分七號的入列，我國衛星立體測圖比例尺跨入1:1萬，精度達到亞米級。在自然資源衛星遙感云服務平臺上，高分七號拍攝的一幅幅影像有著油畫般的立體感，影像分辨率達到0.65米，建筑物在地圖上不再只是一個方格，而是一個個“三維模型”，獲取的地物信息和1:5萬比例尺相比，內容更豐富、表達更細膩。
“我們利用高分七號衛星繪制珠穆朗瑪峰地區的1:1萬比例尺地圖，及時為2020珠峰高程測量登頂提供了地形參考?！碧菩旅髡f。
關鍵核心技術實現自主可控
高精度幾何檢校是衛星能否測圖的前提，這是國外不公開的核心技術。
以前，資源一號無控制點定位精度是1公里，資源二號無控制點定位精度達到200米，而當時國外同類衛星無控制點定位精度在10米以內。資源三號衛星工程攻關時，唐新明團隊提出了天地一體化幾何檢校技術和幾何檢校場建設方案，研制了高分辨率光學遙感衛星的幾何檢校系統，創新建立了國內更高精度的成像幾何模型，實現了測繪衛星的高精度事后定姿和定軌，影像直接定位精度達10米以內。
高分七號的創新在資源三號基礎上更上層樓，經過8年努力，實現了1:1萬立體測圖技術的全面突破?！案叻制咛?，在高分系列中也是測圖精度要求更高、技術難度極大的科研型衛星?！碧菩旅鲌F隊根據衛星和載荷，針對衛星姿態處理、雙線陣相機檢校、激光測高技術等開展關鍵技術攻關。
聚焦測繪功能特殊性，高分七號首次采用“雙線陣相機立體測圖+雙波束激光測高”的復合體制。兩臺線陣推掃成像相機前后形成夾角，模擬動物雙眼立體視覺功能，疊加激光測高儀進行改善。在無地面控制點條件下，高分七號衛星的平面精度達到7.2米, 高程精度達到1.2米，在少量控制點的情況下，衛星測繪的平面和高程均可達到0.5米?！凹す鉁y高精度在檢校區域達到0.1米，這是一個了不起的成就，與國外先進的激光測高衛星精度相當?！碧菩旅鹘榻B。
“三調”中對坡耕地的調查，利用高分七號立體測圖可將坡度計算得非常精確，走向、分布立體式呈現，一目了然。此外，在農作物種植面積計算、地物要素識別、退耕還林還草、自然保護區管理方面，高分七號同樣可以大顯身手。
3D大片的應用推動效率變革
近年來，資源三號星座有力保證了我國高分辨率立體測繪數據長期穩定獲取，已經在自然資源、生態環境、交通水利、防災減災等十幾個行業進行著工程化、業務化應用，完成5億平方公里的影像和地形等三維立體數據，應用單位2000多家，相關產品為全國300多個省市縣節點提供了軟件和數據一體化解決方案。
“科技創新從來沒有像今天這樣深刻影響著測繪領域，從來沒有像今天這樣深刻影響著自然資源事業?！碧菩旅髡f，現代測繪作為履行自然資源“兩統一”核心職能的基礎，以“鼎新”帶動“革故”，創新每上一個臺階，就會產生裂變式的效能，為治理體系和治理能力現代化作出貢獻。
高分辨率航天測繪，業界形象地比作給地球拍攝3D大片，當下的重頭戲就是建設實景三維中國，以更好地服務經濟社會發展、生態文明建設。同時，相關測繪技術廣泛應用，與自然資源調查監測、國土空間規劃技術融合，正不斷優化自然資源管理“兵力”配置，自然資源督察執法中各專項整治有了“天眼”加持，才能切實做到早發現、早制止、嚴查處，提高管理效能。
高分辨率衛星測繪還將推動地信產業發展，如以高分七號影像做底圖對路況進行精準計算，可用于高精度的導航電子地圖制作和更新。利用三維影像支撐開展各專項規劃，水庫、道路等基礎設施有了立體數據，工程測算更加高效……國民經濟各領域的應用，將深刻改變社會生活。
唐新明介紹，衛星測繪極大增強了我國獨立獲取與處理全地表范圍的高精度影像的能力。同時，我國正在為“一帶一路”沿線國家提供有力的空間信息支撐，資源三號數據和部分高分衛星2米分辨率影像已向40多個國家常態化提供，產品將進一步為世界地理信息資源建設服務。
“當然，新時代基礎的測繪技術和應用還要直面許多問題。”唐新明說，如在衛星測圖規模化應用中，還需繼續優化標準體系、數據集成，持續擴大社會化服務領域，讓國內、國際有關產業持續發生“化學反應”。而這也正是唐新明和他的團隊今后努力的方向。
