中科院長春光機所：天繪一號的背后

①天繪一號測繪相機


②彝良地震后天繪一號融合影像



③釣魚島衛星圖



④鳥巢天繪一號融合影像

長春光機所供圖



賈平

目前，已經升空的天繪一號01星、02星、03星工作狀態相同，就像三只“千里眼”，獲取了大量高分辨率影像資料，主要用于科學試驗、國土資源普查、地圖測繪、農作物估產及防災減災等領域。

近日，在酒泉衛星發射中心，天繪一號03星成功發射，并順利進入預定軌道。中科院長春光學精密機械與物理研究所（以下簡稱長春光機所）研制的光學載荷也隨天繪一號03星升空，并成功獲取影像清晰、層次分明的高質量圖像數據。

此前，天繪一號01星、02星分別于2010年8月24日、2012年5月6日發射。長春光機所所長、天繪一號光學有效載荷項目總指揮賈平在接受《中國科學報》記者采訪時說：“天繪一號是我國第一代傳輸型立體測繪衛星，三顆衛星的光學有效載荷（測繪相機分系統和高分辨率相機分系統）均由長春光機所獨家研制。”

航天測繪新突破

從1992年開始，長春光機所科研人員就和測繪專家接觸，探討航天立體測繪的技術。

長春光機所在光學儀器領域擁有多年的技術積累。1996年，在國家高技術航天領域研究項目（遼西春小麥衛星搭載遺傳變異規律的研究）的支持下，長春光機所進行了傳輸型三線陣CCD立體測繪原型樣機的預研工作。“原型樣機經航空飛行試驗驗證，滿足任務要求。”賈平告訴記者。

2000年，“立體測繪微小衛星高可靠嵌入式分布處理/自主管理控制計算機系統”立項，支持了“探索一號”立體測繪微小衛星演示驗證項目。據賈平介紹，當年，哈爾濱工業大學為衛星總體，長春光機所負責承擔衛星載荷三線陣CCD立體測繪相機研制。

賈平對此工作的評價是：“2004年‘探索一號’立體測繪微小衛星的成功發射，再次驗證了航天三線陣CCD立體測繪的技術可行性。”

根據國家測繪任務需求以及多年來在航天立體測繪載荷研制方面的技術積累，長春光機所最終成功爭取到了中國第一代傳輸型立體測繪衛星——天繪一號衛星有效載荷的研制任務。

“傳輸型衛星于壽命期內在軌道長期運行，直接獲取數字影像數據，通過數據傳輸系統下傳到地面接收站，省去了返回式衛星的回收、膠片沖洗、數字化等工作過程。”天繪一號光學有效載荷主任設計師劉金國告訴記者，“傳輸型測繪衛星，對測繪工作要求的全覆蓋、快速更新極為有利，是實現航天測繪的有力手段。”

三星組網精度高

據劉金國介紹，天繪一號衛星光學有效載荷包括測繪相機和高分辨率相機。其中，測繪相機包括三線陣CCD立體測繪相機、四譜段多光譜相機。

這里的三線陣CCD立體測繪相機以三線陣、三視角攝影為主，輔以小面陣成像，相機相互幾何位置關系的穩定性是保證相機在軌工作的前提條件，因此，構建測繪相機的支撐結構——測繪基座的結構形式和幾何穩定性是三線陣CCD立體測繪相機研制工作中的關鍵環節之一。

劉金國告訴記者：“我們攻克了線陣+面陣（LMCCD）體制的三線陣CCD立體測繪相機結構，解決了動態攝影測量中的航線立體模型扭曲、高程精度差的難題，以新穎的LMCCD配置解決了傳輸型光學攝影測量衛星難以實現無地面控制點的高精度攝影測量的問題。”

衛星搭載的高分辨率相機具有分辨率高、覆蓋范圍寬、壽命長等特點，與三線陣CCD立體測繪相機相結合，可對同一地區進行高分辨率影像獲取，增強地物的詳細測繪和修測能力，提高衛星的整體應用價值。

目前，已經升空的天繪一號01星、02星、03星工作狀態相同，就像三只“千里眼”，獲取了大量高分辨率影像資料。

劉金國介紹說，天繪一號主要用于科學試驗、國土資源普查、地圖測繪、農作物估產及防災減災等領域。現在，01星和02星已超期“服役”，和03星組網運行，能縮短重訪周期，增大旁向覆蓋寬度，對測繪要求的圖像寬覆蓋、長條帶有利，可大大提高衛星工作效率，更有利于保證測繪精度。

天繪寶寶傳佳話

在天繪一號三顆星的光學有效載荷正常工作的背后，凝聚著長春光機所老中青三代科研團隊的付出和努力。

這支團隊由賈平帶領的指揮線和劉金國帶領的技術線組成兩師系統，退休主任研究員郝志航為項目首席科學家。從原來的單一任務，發展到同時承擔和參與3～4項任務，團隊人員結構也日趨完善合理。

“隨著承接任務的增多，團隊的青年科研人員成長突飛猛進，并不斷吸收新的力量，整體技術實力得以提升。”劉金國指出，“團隊多人獲得博士學位，并晉升為研究員。”

天繪一號光學有效載荷項目在長春光機所運行9年間，項目組不少科研人員也經歷了結婚生子的人生旅程，其中有六七個孩子出生于天繪一號相機（01星）初樣階段，這些孩子在長春光機所有一個共同的名字——天繪寶寶。

郭疆就是其中一名天繪寶寶的父親，他也是天繪一號光學有效載荷的副主任設計師。2009年正月初二，初為人父的郭疆本來應該護送妻兒出院回家，然而他卻沒有準時出現在醫院，而是堅守在長春光機所空間樓的測繪標定實驗室。

“當時天繪一號相機已經進入初樣階段，團隊幾十個人都在日夜兼程地趕工，作為他們的一分子，我沒有理由離開崗位。”在天繪一號科研團隊，滿懷對妻兒深深歉意的又何止郭疆一人。

9年來，天繪一號科研團隊已經成長壯大，他們還將按照長春光機所發展規劃，進一步夯實團隊技術基礎，為解決國家重大需求作出自己的貢獻。