資源三號衛(wèi)星應(yīng)用分析與展望

唐新明 王鴻燕

（國家測繪地理信息局衛(wèi)星測繪應(yīng)用中心，北京 100048）

資源三號衛(wèi)星應(yīng)用分析與展望

唐新明 王鴻燕

（國家測繪地理信息局衛(wèi)星測繪應(yīng)用中心，北京 100048）

資源三號衛(wèi)星是我國高分辨率立體測圖衛(wèi)星，主要目標(biāo)是獲取三線陣立體影像和多光譜影像，實(shí)現(xiàn)1∶50000測繪產(chǎn)品生產(chǎn)能力以及1∶25000和更大比例尺地圖的修測和更新能力。自2012年1月9日發(fā)射以來，資源三號01星在軌運(yùn)行安全穩(wěn)定，成像計(jì)劃科學(xué)緊湊，影像獲取持續(xù)高效，全球共獲取高精度衛(wèi)星影像超過7000萬平方千米，為全國基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新、地理國情監(jiān)測、國家地理信息公共服務(wù)平臺“天地圖”建設(shè)等國家重大測繪工程和國土、農(nóng)業(yè)、水利、交通、環(huán)保和減災(zāi)等各行業(yè)1800多家用戶提供了精度高、現(xiàn)勢性強(qiáng)的自主衛(wèi)星測繪地理信息服務(wù)保障。文章介紹了資源三號衛(wèi)星在各行業(yè)的應(yīng)用情況，分析了其產(chǎn)生的良好社會經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，對其潛在的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

資源三號衛(wèi)星；衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用；應(yīng)用效益分析

1 引言

資源三號衛(wèi)星是我國高分辨率立體測圖衛(wèi)星，其數(shù)據(jù)主要用于地形圖制圖、高程建模以及資源調(diào)查等。衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命5年，可長期、連續(xù)、穩(wěn)定地獲取立體全色影像、多光譜影像以及輔助數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)地球南北緯84°以內(nèi)的地區(qū)無縫影像覆蓋。

資源三號01星于2012年1月9日成功發(fā)射，是我國當(dāng)時(shí)第一顆民用高分辨率光學(xué)傳輸型測繪衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了我國高精度測繪衛(wèi)星“零的突破”［1］。資源三號01星已在軌穩(wěn)定運(yùn)行4年，獲取了大量衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，圓滿完成了資源三號首顆衛(wèi)星工程的各項(xiàng)任務(wù)，定位精度、測圖能力等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際同類衛(wèi)星領(lǐng)先水平［24］，為我國測繪地理信息事業(yè)提供了可靠的數(shù)據(jù)保障，推動了地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和航天遙感技術(shù)的應(yīng)用，為國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

為了更好地滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展對地理信息的迫切需求，資源三號02星已于2016年5月30日成功發(fā)射，它將與在軌工作的01星形成有效互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)雙星在軌穩(wěn)定運(yùn)行，及時(shí)獲取國內(nèi)外高分辨率影像數(shù)據(jù)。同時(shí)，將進(jìn)一步滿足國家基礎(chǔ)測繪、地理國情監(jiān)測等一系列重大測繪工程的需要，全面提高經(jīng)濟(jì)全球化、“一帶一路”戰(zhàn)略的測繪地理信息保障服務(wù)能力，形成衛(wèi)星測繪業(yè)務(wù)能力的延續(xù)和提升［5］。

2 資源三號衛(wèi)星應(yīng)用

資源三號01星自發(fā)射以來，已累計(jì)向測繪、土地、地礦、水利、林業(yè)、環(huán)保等行業(yè)的用戶提供了覆蓋面積累計(jì)超過1.92億平方千米的衛(wèi)星影像產(chǎn)品與服務(wù)，取得了良好的應(yīng)用效果。

2.1 數(shù)據(jù)獲取

截至2015年12月31日，資源三號01星在軌安全運(yùn)行1452天，獲取原始數(shù)據(jù)6850軌，原始數(shù)據(jù)總量1027.8Tbyte，影像數(shù)據(jù)176萬景（見表1）。我國境內(nèi)有效覆蓋達(dá)1121萬平方千米（同一區(qū)域不累計(jì)），已實(shí)現(xiàn)中國境內(nèi)陸地國土面積98.8%的有效覆蓋。全球范圍內(nèi)有效覆蓋面積達(dá)7122.4萬平方千米（同一區(qū)域不累計(jì)），有效覆蓋率接近14%（亞洲有效覆蓋率為62.9%，東亞、中亞接近全部覆蓋，歐洲有效覆蓋率為20.5%，北美洲有效覆蓋率為9.7%，南美洲有效覆蓋率為60.6%，非洲有效覆蓋率為29.2%，大洋洲有效覆蓋率為68%，南極洲有效覆蓋率為3.2%）。

表1 資源三號衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取一覽表Table 1 List of data acquisition of ZY－3satellite

2.2 產(chǎn)品體系

目前，我國已經(jīng)建立了業(yè)務(wù)化運(yùn)行的衛(wèi)星測繪應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了與衛(wèi)星能力相適應(yīng)的三線陣立體影像和多光譜影像處理能力、1∶50000測繪產(chǎn)品生產(chǎn)能力、1∶25000及更大比例尺地圖修測和更新能力，以及完善的檢校、管理、質(zhì)檢、分發(fā)業(yè)務(wù)流程，有效緩解了長期制約我國基礎(chǔ)地理信息生產(chǎn)和更新的數(shù)據(jù)源瓶頸問題。2015年10月20日，資源三號衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)正式通過了工程竣工驗(yàn)收，標(biāo)志著我國首顆高分辨率民用立體測圖衛(wèi)星運(yùn)控管理、在軌檢校、產(chǎn)品生產(chǎn)和應(yīng)用服務(wù)等體系業(yè)務(wù)化運(yùn)行設(shè)計(jì)目標(biāo)的全面實(shí)現(xiàn)，也標(biāo)志著我國已成為世界上少數(shù)幾個(gè)掌握高精度衛(wèi)星立體測繪成套技術(shù)的國家之一，改寫了高分辨率衛(wèi)星遙感測繪領(lǐng)域長期嚴(yán)重依賴國外遙感數(shù)據(jù)的歷史。

資源三號應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，構(gòu)建了較為完整的衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)品體系（見表2），實(shí)現(xiàn)了從單一數(shù)據(jù)產(chǎn)品到多元服務(wù)模式的全面轉(zhuǎn)型。目前，資源三號衛(wèi)星可提供傳感器校正（SC）產(chǎn)品、數(shù)字正射影像（DOM）、數(shù)字表面模型（DSM）、數(shù)字高程模型（DEM）、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫、影像機(jī)頂盒等標(biāo)準(zhǔn)影像產(chǎn)品和服務(wù)，也可按用戶需求提供專題影像地圖、裸眼立體影像地圖、變化信息與信息提取等定制產(chǎn)品和服務(wù)，影像數(shù)據(jù)產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)體系初具規(guī)模，滿足了多行業(yè)用戶多元化多層次的需求。

依托應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建了高效的業(yè)務(wù)化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，打造了面向各行業(yè)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享與增值服務(wù)平臺，已實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星遙感成果在線瀏覽、查詢、訂購與下載功能。在此基礎(chǔ)上，建設(shè)了多級聯(lián)動衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系，全面提高了影像服務(wù)的時(shí)效性、現(xiàn)勢性和主動性。

表2 資源三號衛(wèi)星數(shù)據(jù)和服務(wù)產(chǎn)品一覽表Table 2 List of data and service products of ZY－3satellite

2.3 應(yīng)用服務(wù)

2.3.1 測繪地理信息行業(yè)應(yīng)用保障

資源三號衛(wèi)星全面保障各級基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)任務(wù)和重大測繪工程建設(shè)，連續(xù)4年在國家重大測繪工程中發(fā)揮了核心數(shù)據(jù)源的重要作用，以資源三號為主的國產(chǎn)衛(wèi)星已按年度提供國內(nèi)90%以上的影像數(shù)據(jù)，保障了在測繪地理信息行業(yè)和相關(guān)部門應(yīng)用服務(wù)。不僅改變了我國從國外大量購買衛(wèi)星影像的被動局面，打破了國外商用衛(wèi)星的壟斷，也顯著地降低了測繪生產(chǎn)成本，縮短了全國基礎(chǔ)地理信息更新周期，提高了全行業(yè)應(yīng)急測繪保障服務(wù)能力。

1）全面支撐全國1∶50000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新

《全國基礎(chǔ)測繪”十二五”規(guī)劃》明確指出在“十二五”期間完成1∶50000基礎(chǔ)地理信息全面更新，按要素對1∶50000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)快速更新，須每年提供一個(gè)更新版本。在采用資源三號影像之前，1∶50000基礎(chǔ)地理信息更新緩慢，而且要采購大量的國外高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，國家地理信息安全難以保障。

從2012資源三號01星成功發(fā)射后，資源三號衛(wèi)星每年面向1∶50000基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫更新提供當(dāng)年獲取的數(shù)據(jù)，基本能滿足年度92%～94%的國土陸地覆蓋，從而大幅度提高了我國遙感影像產(chǎn)品和測繪成果的現(xiàn)勢性，提升了我國測繪保障服務(wù)的時(shí)間響應(yīng)能力，縮短4D測繪成果更新周期的30%。為實(shí)現(xiàn)全國每年一版最新的1∶50000正射影像成果圖提供了有力支撐，基礎(chǔ)地理信息更新能力提高2倍以上（見圖1）。

圖1 基于資源三號影像生成的DOM、DEM、DLGFig.1 DOM，DEM and DLG products processing from ZY－3satellite

2）迅速應(yīng)用于全國地理國情普查和監(jiān)測

2013年3月，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于開展第一次全國地理國情普查的通知》，決定于2013年至2015年開展第一次全國地理國情普查工作。國家測繪地理信息局于2012年開始了數(shù)個(gè)省份的普查試點(diǎn)工作。資源三號衛(wèi)星為滿足各?。ㄊ?、區(qū)）國情普查和試點(diǎn)工作數(shù)據(jù)需求，先后提供了2.3萬余景，累計(jì)覆蓋面積1350萬平方千米的資源三號衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，為西部困難區(qū)地理國情普查工作提供了數(shù)據(jù)支撐，全面保障了地理國情普查工作的順利開展。

為解決地理國情普查西部DOM生產(chǎn)中面臨的影像控制資料缺乏、DEM精度不匹配等問題，國家測繪地理信息局組織幾大直屬局采用超過1.3萬余景的資源三號衛(wèi)星影像開展我國西部測圖困難區(qū)域1∶25000比例尺的正射影像和DSM產(chǎn)品生產(chǎn)。任務(wù)區(qū)域總面積約為350萬平方千米，范圍為北緯26°50′～49°10′、東經(jīng)73°30′～104°30′，主要分布在青藏高原、塔里木盆地和橫斷山脈等地區(qū)，涉及四川、云南、西藏、甘肅、青海、新疆等六省區(qū)，整體提高了西部地區(qū)正射影像數(shù)據(jù)的精度和現(xiàn)勢性，為西部地區(qū)的快速發(fā)展提供了最新的地理信息服務(wù)保障。

在第一次全國地理國情普查工作中，首次實(shí)現(xiàn)了以資源三號為主，“天繪”、高分等國產(chǎn)衛(wèi)星為輔，商業(yè)衛(wèi)星適當(dāng)補(bǔ)充的影像統(tǒng)籌和獲取保障模式，累計(jì)獲取覆蓋全國核準(zhǔn)任務(wù)區(qū)99.9%的影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了核準(zhǔn)任務(wù)區(qū)有效覆蓋和各省市區(qū)普查辦公室用戶滿意度的“雙百”目標(biāo)。

3）大幅提升“天地圖”國產(chǎn)衛(wèi)星覆蓋率

國家地理信息公共服務(wù)平臺建設(shè)是國家測繪局目前及今后一段時(shí)期的重點(diǎn)工作，該平臺建設(shè)對于促進(jìn)測繪成果廣泛應(yīng)用、推進(jìn)地理信息資源共建共享、轉(zhuǎn)變地理信息服務(wù)方式等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，是促進(jìn)地理信息更好地服務(wù)大局、服務(wù)社會、服務(wù)民生的有效途徑。

資源三號衛(wèi)星連續(xù)4年作為國家地理信息公共服務(wù)平臺“天地圖”服務(wù)的主要影像數(shù)據(jù)源，自2012年1月12日衛(wèi)星中心向“天地圖”提供第一景公共地理信息服務(wù)影像圖起，資源三號測繪衛(wèi)星為“天地圖”提供的公共地理信息服務(wù)影像數(shù)據(jù)覆蓋面積達(dá)3000萬平方千米。其中，我國陸地區(qū)域已經(jīng)全部提供并逐步上圖，國外區(qū)域覆蓋也不斷增加（超過2000萬平方千米）。全面實(shí)現(xiàn)了“天地圖”國內(nèi)影像服務(wù)國產(chǎn)化率90%的目標(biāo)要求，為打造“天地圖”民族優(yōu)秀品牌提供了堅(jiān)實(shí)保障（見圖2）。

資源三號衛(wèi)星在“天地圖”的業(yè)務(wù)化應(yīng)用，標(biāo)志著我國自主知識產(chǎn)權(quán)國家地理信息公共服務(wù)平臺擁有了自主高分辨率衛(wèi)星影像，對于我國把握航天遙感影像獲取自主權(quán)，維護(hù)國家安全，促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。

圖2 為“天地圖”提供的資源三號衛(wèi)星北京地區(qū)影像Fig.2Images of Beijing city from ZY－3satellite for Map World online map

4）積極響應(yīng)測繪應(yīng)急保障服務(wù)

資源三號衛(wèi)星積極響應(yīng)測繪應(yīng)急保障工作，在災(zāi)害發(fā)生后的第一時(shí)間及時(shí)提供災(zāi)前災(zāi)后高清晰衛(wèi)星影像產(chǎn)品，并通過數(shù)據(jù)挖掘，深入分析災(zāi)害信息，突破了多源數(shù)據(jù)快速整合與處理，海量數(shù)據(jù)快速加載、快速動態(tài)可視化以及多用戶服務(wù)等技術(shù)，構(gòu)建應(yīng)急數(shù)據(jù)在線與信息快速服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的有效管理與海量數(shù)據(jù)按需加載、多維多時(shí)態(tài)應(yīng)急數(shù)據(jù)的動態(tài)可視化等功能，在2012年云南火災(zāi)、蘆山縣地震，2013年東北水災(zāi)、浙江余姚水災(zāi)，2014年云南魯?shù)榈卣鸬葥岆U(xiǎn)救災(zāi)和災(zāi)后評估工作中提供了應(yīng)急測繪保障服務(wù)。

2012年3月，在云南省境內(nèi)發(fā)生山林火災(zāi)時(shí)，資源三號迅速響應(yīng)，積極組織編排衛(wèi)星成像計(jì)劃，通過調(diào)整資源三號衛(wèi)星姿態(tài)，對受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行了加急拍攝成像。在接收到衛(wèi)星拍攝的相應(yīng)影像數(shù)據(jù)后，通過正射糾正、配準(zhǔn)、融合、影像判讀解譯等工作，從資源三號衛(wèi)星影像量算出火災(zāi)過火面積約為12.741平方千米，并以最快的時(shí)間向云南省測繪局提供了晉寧縣境內(nèi)兩處火災(zāi)區(qū)域的正視多光譜融合影像和有關(guān)解譯信息，用以制作出《云南省晉寧縣3.28火災(zāi)災(zāi)后遙感影像圖》，為災(zāi)情評估和救災(zāi)指導(dǎo)工作提供了有效的應(yīng)急保障。

2013年4月20日，雅安蘆山地震發(fā)生后，第一時(shí)間向國家測繪地理信息局以及相關(guān)單位提供災(zāi)前數(shù)據(jù)，為災(zāi)害應(yīng)急提供了重要的歷史資料；并及時(shí)制定災(zāi)后數(shù)據(jù)的獲取計(jì)劃，安排資源三號衛(wèi)星盡快獲取災(zāi)區(qū)數(shù)據(jù)。及時(shí)在影像上標(biāo)注震源位置和道路、村鎮(zhèn)等地理信息，為應(yīng)急救災(zāi)提供了高效的測繪保障。

2013年8月，黑龍江嫩江流域遭遇1998年以來的最大洪澇災(zāi)害。資源三號開展了災(zāi)情的動態(tài)應(yīng)急監(jiān)測，提供災(zāi)情相關(guān)信息服務(wù)，為防災(zāi)救災(zāi)提供了重要地理信息數(shù)據(jù)支撐。10月，科技部國家遙感中心發(fā)來感謝信，肯定了資源三號衛(wèi)星在本次防汛期間的應(yīng)急保障工作，感謝在防汛災(zāi)情、氣象信息、重要水情等方面提供的良好的信息服務(wù)。

2014年8月3日16時(shí)30分，云南省昭通市魯?shù)榭h發(fā)生6.5級地震。資源三號衛(wèi)星迅速開展地震應(yīng)急測繪保障工作，有關(guān)部門快速制定應(yīng)急測繪保障任務(wù)計(jì)劃，了解監(jiān)測災(zāi)情發(fā)展情況及災(zāi)區(qū)應(yīng)急測繪保障需求，開展災(zāi)區(qū)衛(wèi)星影像獲取、生產(chǎn)以及應(yīng)急保障服務(wù)。采用立體平差方式，同時(shí)處理20個(gè)立體模型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)區(qū)的高精度配準(zhǔn)，6個(gè)小時(shí)內(nèi)完成受災(zāi)區(qū)DSM、DOM的快速制作。還繼續(xù)跟蹤云南魯?shù)榈卣鹣嚓P(guān)災(zāi)情應(yīng)急需求，積極協(xié)調(diào)組織制定資源三號衛(wèi)星拍攝計(jì)劃，利用衛(wèi)星側(cè)擺成像拍攝災(zāi)區(qū)震后影像，解譯滑坡、堰塞湖等地震次生災(zāi)害的分布及面積等信息，向國家測繪地理信息局、受災(zāi)域區(qū)相關(guān)單位等提供災(zāi)區(qū)衛(wèi)星影像產(chǎn)品及應(yīng)急測繪保障服務(wù)（見圖3）。

圖3 利用資源三號和快舟一號衛(wèi)星制作的震前震后影像圖Fig.3 Image map contrast of ZY－3and FB－1satellite before and after the earthquake

5）積極推進(jìn)在省級基礎(chǔ)測繪中的應(yīng)用

積極推進(jìn)資源三號衛(wèi)星在省級基礎(chǔ)測繪中的應(yīng)用，目前已經(jīng)向新疆、福建、湖南、安徽、江蘇、吉林、上海、四川、貴州、浙江、河北等30個(gè)省級測繪行政主管部門提供了覆蓋面積超過800萬平方千米的影像數(shù)據(jù)，各省有效覆蓋面積均達(dá)到90%以上，有力地支撐了各省級地理國情監(jiān)測、省級基礎(chǔ)測繪、天地圖省級節(jié)點(diǎn)建設(shè)等工作的開展，并與各省局合作聯(lián)合推動了資源三號衛(wèi)星在省級其他相關(guān)部門的綜合應(yīng)用。衛(wèi)星中心不斷深化各類應(yīng)用服務(wù)，全面提升服務(wù)保障水平，依托應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建了高效的業(yè)務(wù)化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，打造了面向各行業(yè)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享與增值服務(wù)平臺，已實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星成果在線瀏覽、查詢、訂購與下載服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，建設(shè)了面向省級應(yīng)用服務(wù)的國產(chǎn)衛(wèi)星實(shí)時(shí)推送服務(wù)系統(tǒng)，現(xiàn)已在江蘇、湖南兩省進(jìn)行試點(diǎn)運(yùn)行，提高了影像服務(wù)的時(shí)效性、現(xiàn)勢性和主動性，隨著多級聯(lián)動衛(wèi)星產(chǎn)品綜合服務(wù)體系的建設(shè)完成，可為全社會各行業(yè)提供及時(shí)、便捷的服務(wù)。江蘇省測繪地理信息局利用資源三號衛(wèi)星影像進(jìn)一步拓展衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域，有力推進(jìn)了國產(chǎn)測繪衛(wèi)星的綜合應(yīng)用（見圖4）。

黑龍江省測繪地理信息局利用56景資源三號衛(wèi)星完成了大興安嶺5.5萬平方千米測圖空白區(qū)測繪工程，按照山區(qū)地形圖的精度要求生產(chǎn)了DLG、DOM、DEM產(chǎn)品共計(jì)2751幅。

資源三號衛(wèi)星影像立體產(chǎn)品填補(bǔ)了新疆、西藏、黑龍江等省、自治區(qū)重點(diǎn)區(qū)域1∶10 000立體測圖生產(chǎn)無立體測圖數(shù)據(jù)覆蓋的空白，共計(jì)完成近4500幅1∶10 000標(biāo)準(zhǔn)分幅地形圖。山西省綜合地理信息中心利用資源三號測繪衛(wèi)星影像完成了全省1∶10 000DOM和部分1∶50 000DEM的更新工作（見圖5）。

圖4 資源三號影像太湖流域土地覆蓋分類圖和銅山區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)監(jiān)測圖Fig.4 Land cover classification map and mineral resources development monitoring map of Jiangsu Province based on ZY－3satellite images

圖5 利用激光雷達(dá)衛(wèi)星（LiDAR）生成DEM和利用資源三號影像生成DSMFig.5 Image map contrast from LiDAR and ZY－3satellite

2.3.2 其他行業(yè)應(yīng)用服務(wù)

資源三號作為我國民用首顆高分辨率立體測圖衛(wèi)星，除在測繪行業(yè)發(fā)揮巨大作用外，還面向土地、地礦、水利、林業(yè)等行業(yè)應(yīng)用需求，積極拓展行業(yè)應(yīng)用的廣度和深度，為多家單位提供了資源三號衛(wèi)星數(shù)據(jù)及深加工應(yīng)用服務(wù)，產(chǎn)生了明顯效益，既發(fā)揮了測繪部門的行業(yè)優(yōu)勢，又實(shí)現(xiàn)了“一星多用”，與其他類對地觀測衛(wèi)星一起為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

1）土地利用與督察

資源三號01星已連續(xù)多年服務(wù)全國土地利用變更調(diào)查項(xiàng)目累計(jì)超過400萬平方千米的數(shù)據(jù)采集。土地勘察部門利用資源三號衛(wèi)星在我國東北、西北等地的全色和多光譜影像數(shù)據(jù)，開展土地變更調(diào)查、遙感監(jiān)測、數(shù)據(jù)核查、衛(wèi)片執(zhí)法等工作，顯著降低了國外影像采購力度，有效地維護(hù)了敏感區(qū)域的地理信息安全。國家土地督察武漢局、成都局同時(shí)也利用資源三號衛(wèi)星影像開展了湖南、湖北、四川等七省市區(qū)域土地利用、管理情況動態(tài)督察和節(jié)約集約用地等領(lǐng)域的應(yīng)用與保障工作。在中國土地勘測規(guī)劃院多源高分衛(wèi)星國土資源應(yīng)用即時(shí)服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用示范高分辨率衛(wèi)星影像圖制作項(xiàng)目中，100萬平方千米資源三號衛(wèi)星數(shù)字影像正射產(chǎn)品的生產(chǎn)，大力支撐了多星、大區(qū)域、高頻率國土資源調(diào)查、監(jiān)測與“一張圖”核心數(shù)據(jù)庫更新等重要工作的開展。為國家土地督察成都局在耕地保護(hù)、占補(bǔ)平衡、建設(shè)用地審批、土地供應(yīng)和利用、土地執(zhí)法監(jiān)察等方面提供信息和技術(shù)支持服務(wù)，初步建立了和督察業(yè)務(wù)融合的數(shù)據(jù)獲取、處理、信息提取和數(shù)據(jù)發(fā)布的流程化信息服務(wù)模式（見圖6）。

圖6 基于資源三號衛(wèi)星影像開展土地執(zhí)法監(jiān)察圖Fig.6 Land inspector based on ZY－3satellite images

2）地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測

持續(xù)推進(jìn)與中國地質(zhì)調(diào)查局的衛(wèi)星數(shù)據(jù)共享與交換，累計(jì)為中國地質(zhì)調(diào)查局提供衛(wèi)星影像15 000景，利用資源三號衛(wèi)星融合影像為地礦應(yīng)用提供底圖參考，利用立體影像開展邊界地區(qū)高精度DSM/DEM制作。資源三號衛(wèi)星為國土調(diào)查等多家單位提供幾十萬平方千米的高精度測繪衛(wèi)星影像產(chǎn)品開展，為開展重點(diǎn)工作區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用狀況、礦山地質(zhì)環(huán)境和礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況遙感調(diào)查與監(jiān)測工作，為礦政管理部門制定礦產(chǎn)資源規(guī)劃、整頓礦產(chǎn)資源開發(fā)秩序、治理礦山地質(zhì)環(huán)境等提供技術(shù)支撐和決策依據(jù)（見圖7）。

圖7 地質(zhì)資源調(diào)查與礦山監(jiān)測應(yīng)用圖Fig.7 Geological resources investigation and application of mine monitoring based on ZY－3satellite images

3）水利監(jiān)測和普查

長江、黃河、松遼、海河等水利委員會及水利部水利信息中心等單位2012－2015年連續(xù)4年利用資源三號衛(wèi)星正射影像和數(shù)字表面模型等測繪產(chǎn)品，開展水利工程檢測、灌溉面積調(diào)查、水利基礎(chǔ)空間庫建設(shè)與更新、災(zāi)情評估本底庫建設(shè)等業(yè)務(wù)應(yīng)用，支撐水利行業(yè)相關(guān)部門未來大區(qū)域、高頻率水資源管理、防汛抗旱、水政執(zhí)法、水利安全生產(chǎn)等重要工作任務(wù)的進(jìn)展，有效提升了遙感影像在水利部門的應(yīng)用效率。

4）林業(yè)監(jiān)測和資源調(diào)查

在林業(yè)部門，農(nóng)林業(yè)應(yīng)用資源三號影像產(chǎn)品開展耕地資源遙感監(jiān)測、農(nóng)田細(xì)小地物監(jiān)測（道路、農(nóng)業(yè)附屬用地、林帶、建設(shè)用地監(jiān)測）等，并利用資源三號衛(wèi)星影像開展農(nóng)業(yè)旱災(zāi)監(jiān)測，利用多光譜數(shù)據(jù)提取地表反射率、歸一化植被指數(shù)、葉面積指數(shù)和云覆蓋等。近兩年，國家林業(yè)局利用資源三號衛(wèi)星影像開展我國林業(yè)應(yīng)對氣候變化碳匯計(jì)量和監(jiān)測體系建設(shè)、境外森林資源調(diào)查等業(yè)務(wù)應(yīng)用（見圖8）。

圖8 資源三號衛(wèi)星森林資源調(diào)查圖Fig.8 Forest resources investigation based on ZY－3satellite images

北京林業(yè)大學(xué)結(jié)合旺業(yè)甸林場森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)成果，并通過野外實(shí)地調(diào)查，建立旺業(yè)甸林場主要森林類型的解譯標(biāo)志，對林場的森林資源進(jìn)行遙感解譯及信息更新，采用前后視立體影像制作三維立體圖，開展森林蓄積量的遙感反演方面的應(yīng)用研究（見圖9）。

圖9 資源三號衛(wèi)星旺業(yè)甸林場森林資源調(diào)查圖Fig.9 Forest resources of Wangyedian forest farm based on ZY－3satellite images

5）導(dǎo)航與電子地圖更新

在導(dǎo)航領(lǐng)域，繼續(xù)推進(jìn)與四維圖新、高德軟件等公司應(yīng)用合作，并積極開展路網(wǎng)變化發(fā)現(xiàn)與提取、道路變化率監(jiān)測等工作，近期開展了基于資源三號立體影像的三維導(dǎo)航地圖產(chǎn)品研發(fā)，通過與導(dǎo)航廠商的多次交流與實(shí)驗(yàn)，目前已經(jīng)取得重大突破，相關(guān)產(chǎn)品將為智能駕駛、無人駕駛提供重要數(shù)據(jù)支撐（見圖10）。

圖10 導(dǎo)航數(shù)據(jù)廠商利用資源三號衛(wèi)星開展導(dǎo)航路網(wǎng)、水體等數(shù)據(jù)更新圖Fig.10 Data update of navigation road network and waters based on ZY－3satellite images

2.3.3 國際合作與商業(yè)化

已向美、日、韓、英、法、德、澳、巴西等30多個(gè)國家和地區(qū)提供了影像數(shù)據(jù)，開展了衛(wèi)星應(yīng)用國際合作和科學(xué)研究，并多次向聯(lián)合國全球地理信息管理專家委員會等下屬組織機(jī)構(gòu)贈送衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提升了我國測繪衛(wèi)星的國際影響力。向澳大利亞昆士蘭州政府提供了900余景影像，用于巖氣資源監(jiān)測、植物監(jiān)測等研究合作。

資源三號衛(wèi)星在空間分辨率、幾何定位精度、影像輻射質(zhì)量等方面已達(dá)到或超過了國外同類商用衛(wèi)星的水平（見表3），而價(jià)格和應(yīng)用服務(wù)能力具有明顯優(yōu)勢，在國際市場上具有較強(qiáng)的綜合競爭力，在滿足國內(nèi)各領(lǐng)域需求的同時(shí)，還可以開拓國際市場，服務(wù)全球，逐步打造成為具有高精度、高質(zhì)量、服務(wù)一流的測繪地理信息民族品牌，形成“中國智造”的精品工程，為建設(shè)測繪大國、測繪強(qiáng)國提供有力支撐。目前，已與巴西IMAGEM公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，積極推進(jìn)衛(wèi)星影像在巴西的森林火災(zāi)監(jiān)測、土地監(jiān)測等商業(yè)化應(yīng)用，并與英國、德國、澳大利亞、墨西哥等國家的遙感服務(wù)商建立了初步的合作關(guān)系，在多個(gè)領(lǐng)域開展了國產(chǎn)衛(wèi)星影像商業(yè)化應(yīng)用模式的有益探索，國際市場衛(wèi)星影像服務(wù)也獲得了突破。

表3 資源三號衛(wèi)星與SPOT－5衛(wèi)星指標(biāo)對比Table 3 Index comparison between ZY－3satellite and SPOT－5satellite

2.4 應(yīng)用效益分析

資源三號衛(wèi)星全面保障各級基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)任務(wù)和重大測繪工程建設(shè)，可滿足國家戰(zhàn)略部署、國防建設(shè)、公共管理和各行業(yè)對衛(wèi)星測繪的應(yīng)用需求，有效地打破了境外國家對本國地理信息資源的封鎖，合法、海量、高效、安全地獲取境外地理信息數(shù)據(jù)，有助于推進(jìn)全球測繪地理信息資源建設(shè)進(jìn)程，為我國“走出去”、“一帶一路”等重大戰(zhàn)略實(shí)施提供基礎(chǔ)地理信息支撐，為不斷提高我國對外開放水平提供地理信息保障。

資源三號01星已為全國各行業(yè)用戶提供的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，如按照我國測繪行業(yè)大宗采購國外同類商業(yè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)價(jià)格測算，其直接經(jīng)濟(jì)成本高達(dá)23億元人民幣（見圖11）。

圖11 資源三號衛(wèi)星數(shù)據(jù)各領(lǐng)域應(yīng)用情況示意圖Fig.11 Structure analysis diagram of the application of ZY－3satellite data in various fields

資源三號衛(wèi)星不僅成功地打破了國外對我國高分辨率對地觀測的技術(shù)封鎖和數(shù)據(jù)壟斷，其在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用也逐步打破了國外高分辨率衛(wèi)星的價(jià)格壟斷，迫使國外有關(guān)衛(wèi)星數(shù)據(jù)分發(fā)商不斷降低市場價(jià)格。以SPOT－5為例，根據(jù)北京視寶衛(wèi)星圖像有限公司參加歷年“全國土地利用變更調(diào)查監(jiān)測與核查項(xiàng)目遙感數(shù)據(jù)采集”招投標(biāo)工作實(shí)際中標(biāo)價(jià)格分析，在資源三號衛(wèi)星發(fā)射之后，其價(jià)格從2012年的14.05元/平方千米降至2014年的4元/平方千米左右，價(jià)格一路走低，并逐步退出國內(nèi)市場。

資源三號衛(wèi)星獲取的影像數(shù)據(jù)是支持地球系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展和地球資源、能源、環(huán)境和災(zāi)害研究的重要信息源，可支持開展全球地表覆蓋、資源保護(hù)和恢復(fù)、沙漠化等地球系統(tǒng)要素與變化規(guī)律的監(jiān)測和研究，為人類社會與地球環(huán)境和諧發(fā)展提供基礎(chǔ)地理信息支撐，增進(jìn)人類對地球的認(rèn)識及人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。資源三號衛(wèi)星充分發(fā)揮其全球?qū)Φ赜^測數(shù)據(jù)持續(xù)獲取的能力，面向國內(nèi)和國外30多個(gè)國家和地區(qū)，提供的數(shù)據(jù)已在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、土地資源監(jiān)測、海洋資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、重大自然災(zāi)害監(jiān)測等諸多地球系統(tǒng)監(jiān)測和科學(xué)規(guī)律認(rèn)知的研究中得到應(yīng)用，為全球地球觀測計(jì)劃和地球系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)，顯著地提升了我國在全球?qū)Φ赜^測系統(tǒng)中的話語權(quán)。

3 結(jié)束語

資源三號作為我國首顆民用高分辨率光學(xué)傳輸型立體測圖衛(wèi)星，既實(shí)現(xiàn)了高精度測繪衛(wèi)星“零的突破”，也實(shí)現(xiàn)了我國高分辨率衛(wèi)星在幾何精度方面跨越式發(fā)展。通過在測繪行業(yè)、國土資源調(diào)查、農(nóng)林水利、應(yīng)急測繪等方面的廣泛應(yīng)用，資源三號已經(jīng)在國內(nèi)、國際舞臺上嶄露頭角，并將成為高分辨率衛(wèi)星業(yè)務(wù)化應(yīng)用的典范。在資源三號01星之后，計(jì)劃用10至15年時(shí)間建立測繪遙感衛(wèi)星體系，未來5～10年，可用于測繪的在軌遙感衛(wèi)星將超過20顆，我國的測繪衛(wèi)星家族將越來越興旺，衛(wèi)星測繪事業(yè)也將得到長足發(fā)展，必將為我國社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和“中國夢”的實(shí)現(xiàn)做出更大的貢獻(xiàn)！

（

）

［1］唐新明，常曉濤，李國元.實(shí)現(xiàn)“一星多用”，保障地理信息安全——資源三號測繪衛(wèi)星影像應(yīng)用綜述［J］.衛(wèi)星應(yīng)用，2014（6）：15－20 Tang Xinming，Chang Xiaotao，Li Guoyuan.A review of the application of ZY－3satellite［J］.Satellite Application，2014（6）：15－20（in Chinese）

［2］李德仁.我國第一顆民用三線陣立體測圖衛(wèi)星——資源三號測繪衛(wèi)星［J］.測繪學(xué)報(bào)，2012，41（3）：317－322 Li Deren.China’s first civilian three－line－array stereo mapping satellite：ZY－3［J］.Acta Geodaetia et Cartographica Sinica，2012，41（3）：317－322（in Chinese）

［3］唐新明，張過，祝小勇，等.資源三號測繪衛(wèi)星三線陣成像幾何模型構(gòu)建與精度初步驗(yàn)證［J］.測繪學(xué)報(bào)，2012，41（2）：191－198 Tang Xinming，Zhang Guo，Zhu Xiaoyong，et al.Triple linear－array imaging geometry model of ZY－3surveying satellite and its validation［J］.Acta Geodaetia et Cartographica Sinica，2012，41（2）：191－198（in Chinese）

［4］蔣永華，張過，唐新明，等.資源三號測繪衛(wèi)星三線陣影像高精度幾何檢校［J］.測繪學(xué)報(bào)，2013，42（4）：523－529，553 Jiang Yonghua，Zhang Guo，Tang Xinming，et al.High accuray geometric calibration of ZY－3three－line image［J］.Acta Geodaetia et Cartographica Sinica，2013，42（4）：523－529（in Chinese）

［5］資源三號測繪衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng).資源三號衛(wèi)星與產(chǎn)品介紹［EB/OL］.［2016－01－01］.http：//sjfw.sasmac.cn/index/wxcp.jsp.Satellite Surveying and Mapping Application Center，NASG.Data service of ZY－3satellte［EB/OL］.［2016－01－01］.http：//sjfw.sasmac.cn/index/wxcp.jsp（in Chinese）

（編輯：李多）

Analysis and Prospect of Application of ZY－3Satellite

TANG Xinming WANG Hongyan
（Satellite Surveying and Mapping Application Center，NASG，Beijing 100048，China）

As the first Chinese civilian high－resolution optical stereo mapping satellite，ZY－3satellite is mainly used for 1∶50000topographic mapping and 1∶25000map update，and also for resource investigation，ecological protection，disaster prevention and etc.The first satellite of ZY－3 was launched in January 2012.Now，it has obtained about 7million km2over the world with high quality and geometric precision.All the data have been taken full use in many domains extensively，and all the 1800users are not only in the domain of surveying，mapping and geoinfomation，but also in the domains of landuse，agriculture，water conservancy，transportation，environmental protection and disaster risk management.This paper introduces the application of ZY－3satellite in various industries，and analyzes its good social and economic benefits.At the same time，the prospect of its potential application is prospected.

ZY－3satellite；satellite data application；application and benefit analysis

V19

A

10.3969/j.issn.1673－8748.2016.05.001

2016－08－24；

2016－09－14

唐新明，男，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，國家測繪地理信息局衛(wèi)星測繪應(yīng)用中心副主任，資源三號衛(wèi)星工程應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師，國家高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項(xiàng)（民用部分）應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師，從事GIS和航天攝影測量的研究與應(yīng)用工作。Email：txm@sasmac.cn。

王鴻燕，女，博士，高級工程師，從事資源三號衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用及服務(wù)工作、海量影像發(fā)布及在線定制服務(wù)架構(gòu)和模式探索，以及基于國產(chǎn)測繪衛(wèi)星的立體影像云服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究。Email：wanghy@sasmac.cn。