（高分七号）
仰望星空，繁星点点。若是从星空俯瞰大地，会是怎样？
自人类进军太空，俯瞰地球，成为可能。很长一段时间，我们只能看到蓝色的星球，白色的云雾，仔细辨认，才能看到地球上若干宏伟的建筑。
更多卫星送入太空。我们渐渐看清了地球上山川沟壑、江河湖海，进而又看到了城市村镇、道路桥梁……
还能不能看得更清楚？
当然可以。
11月3日，一位叫做“高分七号”的中国“3D摄影师”，一飞冲天。在距离地面500余公里轨道上取景拍摄。
12月10日，这位“摄影师”第一批“作品”在地球公布——
大兴国际机场、首都国际机场航站楼旁的飞机；华北平原上，绿油油冬小麦……一幅幅画面不再是平面图像，而是“3D”大片。
（北京大兴国际机场）
（北京首都国际机场T3航站楼）
（山东菏泽市曹县冬小麦种植区）
7×24=卫星飞天
1970年4月24日，我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”。欢呼雀跃的人群中，有一位刚上小学的女孩儿。“东方红一号”飞临北京的那个夜晚，小女孩儿和爸爸和妈妈站在楼顶。爸爸和妈妈指着天空中闪闪发亮的一点，告诉她：“那就是我们中国人自己研制的卫星。”小女孩儿望着夜空，开心地笑着，心中一个梦想渐渐清晰，她盼望着像爸爸和妈妈那样，投身国家航天事业，“这是一件无比荣耀的事情。”
小女孩渐渐长大，她朝着梦想坚定不移地走着。她考上了浙江大学光学仪器设计专业，毕业后来到航天五院攻读研究生，真的成为了航天工作者。
这个小女孩儿，叫曹海翊，高分七号卫星总设计师。
2012年，资源三号测绘卫星成功发射，曹海翊是总设计师。
“太令人惊讶了！”曹海翊现在还记得看到资源三号卫星下传的第一张图时，自己内心的震惊。那是一张俯拍大连的照片，清晰度很高。后来，根据资源三号卫星拍摄影像得到的喜马拉雅山脉测绘图，沟壑纹理都看得清清楚楚。
“还能不能更清楚？”这成为曹海翊和同事们的攻关方向。
梦想成真，需要脚踏实地努力。
2015年，高分七号立项。
高分七号卫星涉及上百件设备、超过十万个元器件，各方面上万人参与研发制造，其中核心研发团队就有上百人。卫星的总装、测试在北京，各设备的生产企业遍及国内多地；
高分七号卫星入轨后，将在距离地面500多公里的高空运行，每90分钟绕地球一圈，经历温差正负高达90℃，要确保卫星上的载荷精度不变；
……
一个个难关，摆在面前。曹海翊他们用7×24的工作状态，全力以赴，攻关成功，确保高分七号卫星顺利投入到正常的使用中。
2019年11月3日早晨，太原卫星发射中心浓雾弥漫。“连着下了两天雨，不会还有雨吧”“这天气不会影响卫星发射吧”……不少人担起心来。“气象部门说当天是晴天，我们相信他们。”曹海翊说。果然，发射前两个小时，云开雾散。11时22分，长征四号乙运载火箭点火起飞，带着高分七号直刺苍穹。卫星顺利入轨。
距离发射现场数公里外的监控室里，曹海翊紧盯着屏幕，观察卫星实时状态。这一刻，她似乎回到了49年前，“我终于体会到父辈们的激动和喜悦，这的确是无上光荣的事业。”
最特别的“七弟”
高分七号，被称为“七弟”，因为它还有6个“哥哥”。
“高分家族”，是我国高分辨率对地观测系统重大专项成果。从2013年4月26日，“高分家族”的老大高分一号成功发射，到高分七号卫星发射成功，高分专项发射七战七捷。
曹海翊说，“七弟”与“哥哥”们一起，构成能够覆盖从全色、多光谱到高光谱，从光学到雷达，从太阳同步轨道到地球同步轨道，具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率能力的对地观测系统。
“七弟”的哥哥们各怀绝技，比如高分宽幅、亚米全色、1米雷达、同步凝视、高光谱观测、陆地应急监测……而“七弟”则是最特殊的那个。
“七弟”学名叫做“高分辨率国土测绘卫星”，是我国第一颗民用亚米级高分辨率光学立体测绘卫星，大多数都用在我国1：10000立体测图生产及更大比例尺基础地理信息产品的更新。“七弟”起飞重量2700千克，设计常规使用的寿命为8年，运行于标称506千米的太阳同步回归轨道。“目前卫星平台运行稳定，载荷工作状态良好，成像质量优异，正在按照既定计划开展在轨测试工作。”曹海翊说。
电影《阿凡达》曾给人们留下深刻印象，这部成功应用3D IMAX技术的电影让人们身临其境感受到潘多拉星球上，飘浮空中的哈利路亚群山。凭借着搭载的双线阵立体相机，“七弟”也可以轻松拍出《阿凡达》那样的3D大片儿。这是“高分家族”中的独一份。
高分七号卫星搭载的双线阵相机是国内首台长焦距、大口径、无畸变测绘相机，能够获取5谱段高空间分辨率立体测绘遥感数据，地面像素分辨率优于0.8米，幅宽优于20公里。为保证1：10000测图精度，双线阵相机还采用了高几何稳定性光学系统、精密控温措施、柔性支撑、可展开遮光罩等国际前沿的空间相机设计技术，保证了相机在轨成像期间的图像质量和几何稳定性。“这保证了卫星的照相设备可以拍得足够稳、足够准、足够清楚。”曹海翊说。
“七弟”还搭载了国内首台全波形对地激光测高仪，可以向目标地物发射激光脉冲波束，并接收由地物返回的激光回波，获取地物高程信息。
两大神器，相互配合，相互修正。曹海翊介绍，激光测高仪的足印相机在激光发射时刻对地成像，在足印相机地物图像中可确定激光光斑中心的坐标位置；之后将足印相机地物图像与双线阵相机拍摄的同一区域地物图像进行匹配，定位激光光斑在双线阵相机影像中的位置，获得对应地物的高程信息作为广义高程控制点来修正双线阵相机的立体测绘产品，满足高程精度优于1.5米的需求。这一举解决了全球范围内高程控制点数据获取的难题。
在高分七号的“眼”中，建筑物不再只是地图上的方格，而是一个个立体“模型”。曹海翊解释，比如做雄安新区某一个建设项目规划，过去卫星拍摄到的图是平面的，只能显示哪里有湖，哪里有树，哪里有房子。但高分七号可以准确地告诉规划建设部门地面上房有多高，树有多高。
不仅看得清，还能看得准。
过去受技术影响，位置精准度不高一直是我国遥感卫星的短板。比如北京天坛，早期卫星测绘的位置能误差几十米。资源三号卫星的测绘精度是1：50000比例尺，即平面精度近10米左右，高程精度小于5米。高分七号能够实现平面精度优于5米，高程精度有望达到1.5米。
“测绘卫星就是精确测量大地的尺子，如果把以往其他通用遥感卫星比作米尺，那么高分七号就是一把游标卡尺，能够高精度的测量地物的平面位置和高度。”曹海翊说，以往的卫星能够精确确定高速公路和国道的位置，而“七弟”则可以精确定位乡间小路的位置。
“七弟”首图分辨率0.65米
高分七号发射升空后，自然资源部国土卫星遥感应用中心总工程师、高分专项应用系统副总设计师唐新明带领着团队成员夜以继日地工作，他们成功接收到来自卫星地面系统的第一轨高分七号卫星影像数据，组织各有关部门对数据进行整理和分析。他们快速制作了目标影像的融合正射影像、核线立体影像和数字表面模型。
“很辛苦，但是我们很兴奋，很自豪。”唐新明边说，边点开一张图片。这是高分七号卫星拍摄的首都机场航站楼原始影像。图片中，每一架停靠廊桥的客机都清晰可见，甚至客机上喷绘的航空公司图标都能分辨出来。
12月10日，高分七号首批“摄影作品”正式公布。
画面中，北京大兴国际机场“凤凰展翅”，跑道之上，航站楼旁，一架架飞机清晰可见；数百公里外的山东菏泽，大片农田，绿油油的冬小麦长势喜人……
唐新明介绍，大兴机场的立体影像图是高分七号11月13日获取的，分辨率高达0.65米，非常精细。农田影像图则真实反映农作物信息，实现农作物精细分类。
“从目前看，卫星性能完全能满足我们的测绘应用需要。”唐新明说，完成在轨测试后，高分七号卫星即可进入应用阶段，开启我国1：10000比例尺航天立体测绘新时代，将在1：10000立体测图、自然资源监管、住房和城乡建设、国家统计调查等方面发挥及其重要的作用。为城市群发展规划、生态环境保护、农业农村建设、交通信息化建设提供有力保障。
目前卫星在轨工作状态正常，各项测试工作按照既定程序进行。其中地面处理系统累计完成280轨、14000余景、80TB数据的处理。经初步分析，双线阵相机影像质量良好，激光测高仪数据质量良好。依据产品分级体系，按照数据处理流程，分别选取典型地形、地貌、地物和地表覆盖等应用场景，完成了首批成果图件制作。
“高分”数据全球共享
高分七号卫星的主要用户为自然资源部、住房和城乡建设部、国家统计局等单位。“高分七号将在国土资源监测、违法建设监控打击、极地遥感科考等领域大显身手。”唐新明说。
高分七号可用于全国土地利用变更调查监测与核查，动态掌握全国年度土地利用现状变化情况，及时更新国家级土地调查数据库；可以用于开展矿产资源开发现状、矿山开发占地等巡查，及时制止矿山开发盗采滥采、越界开采以及环境破坏等违背法律规定的行为，“高分七号卫星具有地物精细识别和立体观测能力，在区域地理信息资源快速获取和城镇复杂地物环境精细监测方面具备应用潜力。这在某种程度上预示着相关单位能及时发现侵占耕地、违法建设等行为，比如之前被曝光过的大棚房违建，以后都将无所遁形。”唐新明说。
“高分七号可服务于我国一系列重大工程专项。”曹海翊说，例如雄安新区的建设、北京冬奥会等大型赛场设施的建设、“一带一路”重点项目等，这些都需要大量高精度测绘数据作为决策依据。以往大量测绘人员跋山涉水、手提肩扛，甚至是冒着生命危险到实地执行任务，人力耗费大、持续时间久。“高分七号应用之后，我们短短几分钟就完成原来几个月甚至几年才能完成的任务。”曹海翊的声音里，透着自豪。
此外，挖掘高分七号卫星激光测高仪在北极海冰厚度变化监测应用的潜力，能够为我国开展极地科学考察与应对全球气候变化提供相应的数据支撑。
高分七号甚至能改变我们的出行体验。
现在，行车导航虽然已经很精准，但使用步行导航时，还会出现“迷路”现象。“人们步行时，往往是在小路上，既往的卫星测绘精准度有限，造成地图不精准，才出现步行‘迷路’的情况。”曹海翊说，导航功能不仅仅依靠北斗、GPS之类的导航卫星，还需要测绘卫星的支持。车辆和手机的位置精度由导航卫星保证，而地图的精度则由测绘卫星实现。
未来出行，点点手机，就能够正常的看到使用高分七号卫星测绘的地图，依靠北斗导航给出的指示，“想当‘路痴’，都很难了。”曹海翊笑着说。
“七弟”惠及的不单单是中国。高分专项还成为国家航天局在卫星遥感领域进行双边、多边合作的重要抓手，促进了中俄、中巴（西）、中埃（及）、中印（度）等合作协议、大纲、谅解备忘录的签订和实施，为开展“一带一路”空间信息走廊、金砖国家星座计划、亚太空间合作组织多任务小卫星星座等论证工作奠定坚实基础。
今年11月6日，我国首次面向国际社会免费开放高分一号、高分六号两颗卫星的16米全球数据，是继美国陆地卫星、欧洲哨兵卫星数据全球开放共享之后，又一项引起全球轰动的遥感领域重大事件。国防科工局重大专项工程中心主任、高分专项工程总设计师童旭东透露，目前已经有115个国家访问平台，访问量超过19万次，下载数据超过1万G，有力服务了各国的发展与建设。
“七弟”的成功，仅仅是个开始。曹海翊和她的同事们还在努力攻关，期待着继续提高卫星测绘精度。
曹海翊心中还有个遗憾期望弥补。
工作30年，参与研发数十颗卫星，她还从未在户外见证过自己研发的卫星一飞冲天。卫星发射时，她总是在监控室里的岗位上。“不是不想去，但作为研发人员，我必须待在这个岗位上。”曹海翊的声音里流露着遗憾。“真想见证一次啊，不过也许要等到我退休后了。”曹海翊说着，望向窗外的夜空……
来源：北京日报
记者 张航
制图：焦剑
供图：国家航天局对地观测与数据中心
流程编辑：吴越
