中国无地面控制点摄影测量卫星追述(一)--返回式摄影测量卫星.pdf

第35卷第1期
航天返回与遥感
2014年2月
SPACECRAFT RECOVERY& REMOTE SENSING
中国无地面控制点摄影测量星追述(一)
返回式摄影測量卫星
王任享
西安测绘研究所,西安710054)
摘要以无地面控制点条件下的摄影测量为背景,回顾了中国第一代、第二代返回式摄影测量卫
星的研制历程,给出了相机的主要技术参数,介绍了研制的技术难点。从地形图制作精度的角度评价了
中国第一代、第二代返回式扱影测量卫星的技术水平,给出了制作的立体影像图和等高线图。最后,与
美国、俄罗斯(前苏联)、欧空局同类型的返回式卫星进行了比较。
关键词卫星摄影测量外方位元素星相机返回式卫星航天遥感
中图分类号:V474.2
文献标志码:A
文章编号:1009-8518(2014)01-0001-05
DOT:10.3969/1.1SS.1009-8518.2014.01.001
Chinese Photogrammetry Satellite without Ground Control Points (1
-Recoverable Photogrammetry Satellite
WANG Renxiang
Xi'an Institute of Surveying and Mapping, Xi'an 710054, China
Abstract In this papcr, bascd on the background of photogrammetry without control point, the develop
ment courses of the first and the second generation of Chinese recoverable photogrammetry satellite are re
viewed, the main parameters of the cameras are given, and the technical difficulties are introduced. From the
point of topographic map production, the tcchnical lcvcl of th two generations of Chinesc rccovcrablc photo
grammetry satellite are evaluated and stereophotomap, contour map are given. Finally, the comparison is made
with same type recoverable satellite of USA, Soviet Union and ESA
Key words satcllitc photogrammetry; cxtcrior oricntation clcmcnts; star camra; rccovcrablc satcllitc
Spacc rcinotc sensing
0引言
就世界范围而言,1:2.5万比例尺地形图的覆盖大约占地球总面积的30%,1:5万地形图的覆盖也
只有50%,GIS的推广与GIS和数字地图的需求不相适应。因此卫星摄影测量技术得到迅速发展。为了
绘制全球地图,需要无地面控制点的卫星摄影测量。文献1从美国制图标准出发,推出1:5万比例尺
摄影测量基础要求,见表1
表1摄影測量基础要求
比例尺MS
地面采样距离GSD)w合
undation requirements of ph
高程误差/mn
等高线间距(im2
平面误差6m23
1:5万
6
1)GSD地面像元分辨率;2)G1-3361;3)6,-0.3mmx比例尺的分厚
收稿日期:2013-12-26
航天返回与遥感
2014年第35卷
表1中有关1:5万的数据符合当今NAMA(NGA)地理空间信息库的要求。现代卫星摄影,采用
GPS和星放感器或星相机测定外方位元素(简称EO),实现全球无地面控制点已星摄影测量,原理上是
正确的,但精度上(特別是高程精度6m)符合制图要求,技术难度很大
为解决无地面控制点的卫星摄影测量,美国、俄罗斯(前苏联)等在返回式卫星上投入了大量人力
和物力进行研究。在20世纪60年代中后期,美国将 Apollo测月卫星摄影測量系统用于地球測绘,发射
并回收了20~30颗卫星;1984年美国研发成功大幅面测绘相机(LFC)作为航天飞机的常设设备,每次
飞行均进行摄影测量,在第一次海湾战争中发挥了重要作用。俄罗斯(前苏联)采用KFA200和大幅面
相机(TK350)进行摄影测量,至今已发射上百颗。中国于20世纪70年代开始返回式摄影测量卫星的
研制,先后完成了第一代和第二代返回式摄影测量卫星的研制,采用的也是大幅而相机,工程目标也是
进行无地面控制点条件下的已星摄影测量
1中国返回式摄影测量卫星
1.1第一代返回式摄影测量卫星
中国于20世纪70年代中期开始了第一代返回式刊星摄影测量的探讨和研究。由于当时条件所限
仪了解到美国为了登月与军事应用研发了返回式摄影测量卫星,对卫星和相机的技术参数等一无所知
更别提星摄影测量立体照片。经过使用部门、电星、载荷等单位相关专家集中研讨,确定了星和载
荷的基本方案。在基本方案确定之后,难点在于大幅面地相机和摄取恒星的星相机的研制,鉴于标准航
测230mmx230mm像幅的相片基高比太小,难以满足测绘20m等高距地形图的高程精度要求,使用部」
和研制部门的有关专家拟定了200mmx370mm像幅的大幅面相机,即绕过航卒相机的高分辨率、无瞈变
标准像幅的指标,采用高分辨率、允许放宽畸变、摄影测最解析改正畸变、扩大航向像幅的解决疔案。
卫星研制面临的难题有很多,仪有效载荷研制需要攻关的项目主要有:高精度、大视场、低畸变鏡头的
研制;高速、大口径中心快的研制;高精度抽气展平装置的研制;高精度像移补偿装置的研制;相机
内方位元素测试装置的研制;测绘用星相机的研制等。在时任中国空间技术研究院院长桂荣院士带领
下,北京空间机电研究所专家艰苦攻关,终于研制出了这两种相机,并于1987年~1992年成功发射并回
收了多颗中国第一代返回式摄影测量卫星。实际制图的结果表明,中国第一代返回式摄影测量卫星实际
达到的技术指标与当代同一领域卫星的先进水平相当,使中国卫星摄影测量跻身于世界先进国家行列。
图1为第一颗返回式卫星摄取泰山地区影像,从透明止片用14umx14 um CCD扫描生成的数字化立
体影像,如果用原底片和小一些像元尺寸CCD进行数字化,影像质量应该更好些。
(a)左影像
(b)右影像
(a) The left image
(b) The right image
图1泰山地区立体影像
I1g. 1 Stereoscopic image of Mount Tai