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涪城一号卫星重轨干涉关键技术指标达到国际先进水平

来源:    时间:2023-11-22

我会理事单位长沙天仪空间科技研究院有限公司(以下简称天仪研究院)近年来聚焦微波遥感,积极发展合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)遥感卫星。2023年6月7日,涪城一号卫星在酒泉卫星发射中心发射成功,这是天仪研究院研制批产的第3颗对标国际先进指标、基于有源相控阵天线的C波段商业SAR遥感卫星。


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近日,天仪研究院联合合作伙伴完成了单星重轨干涉测试。测试结果表明,涪城一号卫星的轨道和基线控制优异,获取干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR,InSAR)数据具有良好的干涉条纹、相干性高,实现对道路桥梁、水库大坝、隧道涵洞等基础设施形变,房屋住宅、地铁沿线、机场跑道等城市目标沉降,滑坡点(群)监测与隐患点识别、矿山形变、冰川活动等多领域的综合监测应用;从而形成高性能重轨干涉探测能力,关键技术指标达到国际先进水平,并能够为用户快速提供高质量、常态化、国产商业InSAR数据。


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高性能重轨干涉是SAR领域的重要发展方向和技术难点,也是推进SAR遥感数据应用的重要支撑。要实现重轨干涉,需要对卫星轨道、卫星姿态等进行精确控制,并掌握包括成像算法、数据生产在内的地面处理能力。


迄今为止,国内仍然缺少能够在形变监测领域提供常态业务化服务的商业SAR遥感卫星。


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涪城一号卫星入轨后积极开展轨道控制工作,将管道半径稳定控制在150米范围内,实现了优于10cm精度的精密定轨,精密定轨数据将在影像数据获取后的10天内生成。


中国科学院空天信息创新研究院张风丽副研究员利用涪城一号卫星所摄国内某地影像形成了相应的干涉处理结果,表示得到的干涉条纹图光滑均匀、连续性好,说明数据的相干性良好;在图像的左上角和右下角,可以看到呈周期性变化的干涉条纹,尤其是右下角区域,具有约2个周期的相位变化,说明该地区存在明显的高程变化;如果去除地形相位的影响,可以看到干涉条纹图左上角和右下角的相位变化更加平稳。


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武汉大学李陶教授、湖南科技大学吴文豪教授利用涪城一号卫星所摄国内与国外某处影像分别做了差分干涉处理,根据处理结果,吴文豪教授认为天仪研究院的C波段SAR遥感卫星经过多轮调试,已具备重复轨道差分干涉测量能力,卫星各项参数基本上达到或接近欧美卫星技术水平。吴教授进一步指出,涪城一号卫星轨道基线控制在50米量级,多普勒中心基线控制在100Hz量级,重复观测周期为11天,适合进行地面形变监测;鉴于目前该星在多地区拍摄的2~3米分辨率的条带模式影像已通过国外内主流干涉遥感数据处理软件的测试,证明了天仪研究院出品的SAR遥感卫星的干涉性能稳定,影像几何性精度高、辐射指标满足设计要求。


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天仪研究院CTO任维佳表示,相较于传统监测手段,InSAR监测单次可覆盖近千平方公里,无需地面传感器,每平方公里可生成近万个点位,最高可实现毫米级监测。涪城一号卫星的单星重轨干涉测试期间,天仪研究院在全球范围内选择了多个点位(见附表),积累上百组数据,现正式开启InSAR数据试用功能。


天仪研究院的创始人兼CEO杨峰表示,天仪研究院将坚定不移地推进SAR卫星星座建设,不断提升卫星的性能指标和扩展国产InSAR数据的广泛应用;并期待与合作伙伴携手,提供高质量、高时效的基础数据保障,尤其在防灾、减灾、救灾等关键领域,希望为用户提供更多快捷精准的判断依据,助力我国乃至全球应急管理体系建设。


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诚挚邀请对InSAR数据有需求的专家、学者和相关研究团队与天仪研究院加强联系,获取数据、参与评测,或对涪城一号卫星干涉数据的点位选取与拍摄规划提出宝贵意见和建议。天仪研究院将继续积累卫星数据,验证时序InSAR能力,根据实时测试情况不断优化性能、升级能力;并且积极推动旗下卫星数据与市场各类InSAR处理软件进行适配,以实现数据资源的快速处理和高效应用。


本轮测试圆满结束后,天仪研究院将正式推出InSAR卫星数据产品。

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