来源：《测绘科学》2019年第1期
作者：胡 芬，高小明
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摘 要：针对当前遥感小卫星在我国民用测绘领域尚未进入业务服务阶段，其研制周期短、投资成本低、部署方式灵活、数据获取现势性强等优势未得到充分发挥的问题，该文阐述了国内外遥感小卫星应用发展现状，在此基础上分析了面向测绘应用的遥感小卫星发展趋势。在全球小卫星遥感产业发展势头迅猛的大背景下，面向立体测图应用的高分辨率遥感小卫星将具备更高的系统综合精度指标，通过多星组网和多网协同，实现对全球范围高分辨率遥感影像的及时获取、重点区域的高频次重访和动态地理环境监测，有利于提升卫星测绘产品服务的质量和效益，促进卫星应用的商业化、国际化发展和一系列关键技术的突破。本文的研究为我国测绘遥感卫星的后续发展提供了思路和借鉴。
关键词：遥感;小卫星;测绘应用;发展趋势
0 引言
随着微电子和微机械技术的发展，全球掀起了研发和应用小卫星的热潮。小卫星已成为当前全球空间技术领域的研究热点与发展前沿之一。对于小卫星的定义和分类，目前国际上尚无确切统一的说法，一般以卫星质量作为划分依据，兼顾考虑卫星研制和发射乃至运行维护的价格，将质量小于1000kg的卫星视为广义上的小卫星。若按质量细分，可分为小卫星、微卫星、纳卫星、皮卫星等。小卫星星座(群)因具有研制周期短、投资运行成本低、部署方式灵活、重访频率高和数据采集能力强等优势，受到国际上航天、军事、工业部门及研究机构的普遍关注，应用覆盖遥感、通信、科学探索、空间态势感知和新技术实验等领域，服务对象涵盖政府部门、国防部门和商业用户。近年来，小卫星、低成本运载火箭、一箭多星、智能终端等技术的快速发展，使得进入空间和利用空间的成本门槛降低，许多新兴商业航天公司以全新的思维理念和运作方式开启了大规模商业小卫星星座发展计划，给传统的遥感卫星设计理念带来了巨大冲击，遥感新产品、新服务不断涌现。
目前，我国城镇地区及重点区域目标的测绘产品制作仍然以航空摄影测量技术为主，影像的获取受天气和环境的影响较大，数据来源不稳定，覆盖率和更新频率也不能满足实际应用需求。随着卫星遥感应用的深入和测绘地理信息事业的转型，地理空间信息的获取需求已从全国定期静态普查向全球实时动态监测方向发展。我国现有的民用高分辨率测绘卫星以获取光学影像的大中型遥感卫星为主，具有平台稳定、多用途、功能强、立体测图精度高等优势;相比较而言，遥感小卫星在我国民用测绘领域尚未进入业务服务阶段，其研制周期短、星座和编队组网灵活、数据获取现势性强等优势未得到充分发挥。发展标准化、小型化、低成本、低风险、可批量生产的测绘遥感小卫星，推动构建多种分辨率、多种类型传感器互补的测绘遥感小卫星星座，形成大中型卫星与小型卫星并存、多星组网、协同应用的新局面，能够为大中比例尺基础测绘、地理国情常态化监测、全球地理信息资源建设、应急测绘保障和地理信息产业发展提供更有力的数据支撑。
1 遥感小卫星应用发展现状
1.1 全球遥感小卫星产业
20世纪80年代以来，随着需求的不断增长，卫星的有效载荷不断增加，卫星质量变得越来越重，这也使得卫星的研制成本增大、研制周期漫长、风险不断增加。为降低卫星研发和制造成本、提升卫星的性能，欧美等发达国家从20世纪90年代开始启动开展了小卫星的研发工作，美国、英国、法国、德国等都逐渐拥有了小卫星系统，很多发展中国家也在以自主研发、国际合作等方式积极推进小卫星的研制和应用[9]。近年来，采用先进技术和设计理念的创新遥感小卫星星座不断涌现，高频次重访和动态监测成为遥感应用关注的重点。
根据欧洲咨询公司最新发布的《小卫星市场预测》报告显示，航天领域和整个商业航天生态系统正在发生变革，小卫星发展势头迅猛，其中低轨商业对地观测遥感小卫星的增长幅度尤为明显。2006—2015年，全球累计共发射约260颗质量小于500kg的对地观测小卫星，其中质量小于10kg的卫星数量最多，2014年发射量达到顶峰，2015年数量稍微有所回落;质量在251～500kg区间的对地观测小卫星发展增速相对平缓，全球平均每年发射8颗左右。2016—2025年，全球预计将发射质量小于500kg的对地观测小卫星2100多颗，其中90%以上质量小于50kg，卫星制造和发射市场规模预计超过119亿美元。表1和表2给出了国外已发射和计划发射的部分遥感小卫星信息列表。未来10年乃至更长一段时间，遥感卫星将总体上呈现出小型化、微型化趋势，星座规模不断扩大。客户类型以商业用户为主，政府和国防部门其次。
表1 国外已发射的部分遥感小卫星列表(<500kg)
表2 国外计划发射的部分遥感小卫星列表(<500kg)
1.2 国际上遥感小卫星设计研制理念、运行管理和应用模式
国际上遥感小卫星普遍采用平台载荷一体化构型设计，卫星系统遵循标准化、模块化和集成化的设计思路。空间分辨率不断提高，传感器观测谱段由可见光、近红外向短波红外、热红外、微波等拓展，光谱分辨率由全色遥感、多光谱遥感向高光谱遥感等拓展。灵巧视频成像作为一种新的态势感知手段被遥感小卫星广泛应用，数据应用从单幅影像处理向时序数据分析转变。
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