空間測繪技術的發展空間對地觀測系統狹義：以空間衛星以及其他空間飛行器作為平臺的遙感對地觀測系統及其觀測活動。廣義：以一切運動于空間、近空間、大氣以及地面的平臺為基礎的遙感觀測系統及其觀測活動，其中主要包括衛星、飛船、平流層飛行器、固定翼飛機、直升機、飛艇、氣球、無人機及地面流動車輛等。對地觀測能力高空地面低空中空隨著航天、通信和信息技術的飛速發展，已形成高空、中空、低空、地面等多平臺，從紫外、可見光、紅外、微波，到合成孔徑雷達、激光雷達等多傳感器構成的高光譜、高空間、高時間分辨率的對地觀測系統。目前，對地觀測系統已進入全方位對地觀測、高精度快速處理、產業化服務應用為特征的新時期，在推動地球空間信息技術產業化發展、維護國家安全、促進經濟建設等諸多方面發揮著越來越重要的作用。對地觀測系統還包括信息的處理、分析、識別、提取、制圖等。同時這一系統還與地理信息系統、全球定位系統以及與此關聯的通信、網絡等技術綜合起來，形成一個整體，即天、空、地一體化，技術、應用一體化。采集接受存儲生產服務地面分辨率：TM（30米）-SPOT1/2/4（10米）-SPOT5HRS（10×5米）-SPOT5HRG（2.5米）-IKONOS（1.0米）-QuickBird（0.6米）-WorldView（0.5m）-GeoEye(0.41m)高質量影像數據：高信噪比，高幾何和輻射分辨率（大于8比特/像素）；全色立體（同軌/異軌）+多光譜；高地面覆蓋率形成了覆蓋全球的各種分辨率的衛星影像序列:衛星測圖比例尺由1:25萬，10萬–1:50000，1:1萬甚至是1:5000開創了快速，持續，大范圍衛星測圖的時代：

為快速獲取/更新國家和省級基礎地理信息技術體系帶來革命性的變化高空對地觀測能力8QUICKBIRD0.6米全色和2.4米多光譜融合影像9Worldview-1(0.5m)全色影像2023/2/4DigitalGlobeProprietary10Worldview-2(0.5m)

GeoEye-1(0.41m)

中空對地觀測能力新一代航空數碼成像系統與IMU/DGPS系統集成，節省地面控制任務對天氣要求不苛刻色彩豐富，獲取效率高，一攝多用機載激光雷達系統快速獲取高精度（0.1-0.5米）的三維地形或景觀模型徹底解決城市區域三維測圖問題，開創大比例尺城市三維測圖的時代機載高光譜成像系統機載合成孔徑雷達系統全天候獲取作業區域的影像信息,突破了傳統光學影像測圖的限制，開創了全天候，實時大比例尺測繪的時代將成像技術和光譜技術結合在一起，在連續光譜段上對同一地物同時成像直接反映物質的光譜特征,可直接識別物質激光雷達系統是一種集激光測距、全球定位系統（GPS）和慣性導航系統（INS）三種技術于一體的系統，用于獲得被測目標的點云數據；快速獲取作業區域內詳細（甚至是按地面0.15米近似等間隔地獲取地表的三維數據）,高精度（0.1-0.5米）的三維地形或景觀模型;快速，精確地獲取地表，甚至是城市中心區域的三維模型，徹底解決城市區域的三維測圖問題，開創了大比例尺城市三維測圖的時代；可以精確地量測大面積森林地區的表面模型，為快速大范圍林業測繪提供有效，可靠的手段。機載激光雷達系統機載激光雷達技術的廣泛應用

集激光掃描儀、全球定位系統和慣性導航系統為一體，通過主動發射激光，接收目標對激光光束的反射及散射回波來測量目標的方位、距離及目標表面特性，能夠直接得到高精度的三維坐標信息。與傳統航空攝影測量方法相比，機載激光雷達技術可部分地穿透樹林遮擋，直接獲取地面點的高精度三維坐標數據，且具有外業成本低、內業處理簡單等優點。機載LIDAR系統移動

機載

地面

全天候獲取作業區域的影像信息,突破了傳統光學影像測圖的限制，開創了全天候實時大比例尺測繪的時代。機載合成孔徑雷達系統X波段天線P波段天線艙內SAR設備POS及飛控機載多波段多極化干涉SAR數據獲取集成系統

橫斷山脈測區P波段南側視影像數據

成像光譜是一種在連續光譜段上獲取大量窄波段遙感圖像的技術，通過識別地物光譜的診斷特征可以確定地球表層物質的類型和成份。機載高光譜成像系統低空對地觀測能力固定翼無人機機動快速的響應能力云下攝影，提高效率工藝簡單、運營成本低廉，經濟效益明顯無人飛艇低空安全航飛高分辨率、高清晰度影像大比例尺（1/2000、1/1000、1/500）精細測繪無人直升機小范圍作業機動快速低空無人飛行器和輕型飛機航空攝影平臺低空無人駕駛飛機無人駕駛飛艇系統直升機系統20cm無人機影像

無人飛艇影像(5cm)

全球衛星導航系統的發展趨勢（一）向多系統組合式導航方向發展未來幾年內將會出現多種系統同時并存的局面，這為組合導航技術的發展提供了條件。通過對全球定位系統、北斗、格羅納斯、伽利略等信號的組合利用，不但可提高定位精度，還可使用戶擺脫對一個特定導航星座的依賴，可用性大大增強，多系統組合接收機有很好的發展前景。星座24～27及以上顆衛星21000公里高度6個軌道信號L1載波f1=1.57542GHzL2載波f2=1.2276GHz兩種調制測距信號C/A、P1、P2和廣播星歷的頻率

GPS

GPS現代化計劃保護（Protection）采用一系列措施保護GPS系統不受敵方和黑客的干擾，增加GPS軍用信號的抗干擾能力，其中包括增加GPS的軍用無線電信號的強度。阻止(Prevention)阻止敵方利用GPS的軍用信號。設計新的GPS衛星型號（ⅡF），設計新的GPS信號結構，增加頻道，將民用頻道L1、L2、L5(1.17645GHz)和軍用頻道L3、L4分開。保持/改善(Preservation)改善GPS定位和導航的精度，在GPSⅡF衛星中增加兩個新的民用頻道，即在L2中增加C/A碼（2005年），另增L5民用頻道（2007年）GLONASS由前蘇聯從80年代初開始建設的衛星定位系統，現在由俄羅斯空間局管理。GLONASS的整體結構類似于GPS系統，其主要不同之處在于星座設計和信號載波頻率和衛星識別方法的設計不同。星座24+3顆衛星19000km3個軌道2003年開始發射GLONASS-M衛星和GLONASS-K衛星，計劃于2012年達到24顆在軌衛星GLONASS新一代衛星GLONASS1982-2007GLONASS-M2003-2013GLONASS-K2007-2022GLONASS-KM2015-…系統組成GALILEO系統由30顆衛星組成，其中27顆工作星，3顆備份星。衛星分布在3個中地球軌道（MEO）上，軌道高度為23616千米，軌道傾角56度。每個軌道上部署9顆工作星和1顆備份星。GALILEOGALILEO試驗衛星GIOVE-A和GIOVE-B分別于2005年12月底和2008年4月底發射升空，新的衛星“GIOVE-A2”將擔負備用衛星的使命GIOVEA

GIOVEB

（二）與慣性導航、無線電導航技術相結合由于慣性導航是完全自主的導航系統，在GPS失效的情況下，慣性導航仍可保持工作。在實際應用中，慣導系統和GPS接收機之間存在三種耦合方式：松散耦合、緊密耦合和深度耦合。在深度耦合中，GPS接收機作為一塊線路板被嵌入到慣性導航的機箱內，這就是ECI系統。此外，GPS可與增強型定位系統（EPLS，EPLS是一種先進的無線電裝置，它帶有一定的自主導航能力）相結合。（三）向差分導航方向發展使用差分導航技術，既可降低或消除那些影響用戶和基準站觀測量的系統誤差。包括信號傳播延遲和導航星本身的誤差，還可消除人為因素造成的誤差。隨著全球定位技術的發展，差分導航將得到越來越廣泛的應用，將應用于車輛、船舶、飛機的精密導航和管理，大地測量、航測遙感和測圖，地籍測量和地理信息系統（GIS），航海、航空的遠程導航等領域。其本身也會從目前的區域差分向廣域差分、全球差分發展，其導航精度將從近程的米級、分米級提高到厘米級，從遠程的米級提高到分米級。我國衛星應用現狀及近期目標（一）我國的衛星系列中國已形成返回式遙感衛星、“東方紅”通信廣播衛星、“風云”氣象衛星、“實踐”科學探測與技術試驗衛星、“資源”地球資源衛星、“北斗”導航定位衛星、和海洋衛星系列等。（二）我國近期空間技術發展目標和任務發展目標和主要任務包括建立多種功能和多種軌道并由多種衛星系統組成的空間基礎設施。將于衛星地面應用系統形成完善、連續、長期穩定運行的天地一體化網絡系統；建成長期在軌自主飛行的空間實驗室，開展載人航天工程后續工作；實現月球軟著陸和自動巡視勘察。建立由60至70顆衛星組成的空間信息系統，服務國民經濟建設和社會發展。這一空間信息系統包括通信廣播衛星、地球資源衛星、氣象衛星、導航衛星和科學試驗衛星等。（三）北斗衛星導航系統

最初的“北斗”雙星導航定位系統是全天候，高精度、快速實時的有源區域性衛星導航定位系統。其基本原理是采用三球交會測量，利用兩顆位置已知的地球同步軌道衛星為兩球心，兩球心至用戶的距離為半徑作兩球面，另一球面是以地心為球心，以用戶所在點至地心的距離為半徑的球面，三個球面的交會點就是用戶位置。特點：采用了大型可展開拋物面L/S天線，天線口徑達到2.44m×2.65m；轉發器是一個高增益系統，并具有良好的低噪聲性能。該系統將導航定位、雙向通信和精密授時結合在一起，為公路交通、鐵路運輸、海上作業、森林防為、災害預報以及其他特殊行業提供高精度定位、授時和短報文通信等服務，取得了較好的應用成效。

2005年在珠穆朗瑪峰高度測量中，測量隊員攜帶了北斗用戶機，沿途適時向中國衛星綜合數據采集平臺發送珠峰的各種氣象參數，共獲得了幾十個不同高程位置的實測數據，為珠峰高度測量登山隊獲得了珠峰氣象觀測的第一手資料。

到目前為止，已成功發射了12顆北斗導航衛星。2012年北斗衛星導航系統首先具備覆蓋亞太地區的導航、授時和短報文通信服務能力。2020年建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。（四）大力推進我國衛星應用產業，促進經濟和社會發展到2020年，我國應用衛星地面設備國產化率將達80％，形成衛星通信廣播和衛星導航規模化發展、衛星遙感業務化服務的產業局面；使衛星應用產業產值年均增速達到25％以上，成為高技術產業新的增長點。

1、衛星應用已經在國民經濟的各個領域發揮著越來越重要的作用當前，隨著我國衛星遙感、通信、導航定位等空間信息技術的不斷發展，衛星應用已經在國民經濟的各個領域發揮著不可替代的作用。主要體現在：

（1）衛星遙感應用領域不斷拓展衛星遙感已經在農業、林業、國土、水利、城鄉建設、環境、測繪、交通、氣象、海洋、地球科學研究等方面得到廣泛應用。遙感技術在我國國土資源大調查、西氣東輸、南水北調、三峽工程、三河三湖治理、退耕還林、防沙治沙、交通規劃與建設、海岸帶監測及海島測繪、300萬平方公里海洋權益維護及區域經濟調查管理等重大工程建設和重大任務中發揮了不可替代的作用。

（2）衛星導航應用產業迅速增長我國發改委的“衛星導航應用產業化”專項和國防科工委“北斗系統民用市場開發與產業化”專項的實施、科技部“863”計劃中“地球觀測與導航”新領域的啟動并實施，以及中國第二代衛星導航系統國家重大科技專項的啟動，有力地推動了我國衛星導航應用產業化水平的提升和規模的擴大。2010年我國導航產業的總產值超過500億元，并且隨著中國移動通信市場和汽車市場的發展，到2020年，作為導航衛星應用的主流市場，中國這兩大市場的規模將居世界首位，這將會極大地促進我國導航衛星應用產業的發展。提高衛星定位系統的定位精度（一）快速測出地球自轉速度使衛星導航定位精確度大幅提高日本和瑞典研究人員最近近乎實時地計算出地球自轉速度，這一成果將為提高衛星導航定位精確度提供技術支持。研究人員合作實施了VLBI（甚長基線干涉測量技術）觀測，并在數據處理和分析方更加嚴密和快捷，在觀測結束后3分45秒就成功計算出地球自轉速度，而以往的觀測信息通常需要進行數天的數據處理才能得到實測值。這一成果將可能使衛星軌道精確度由現在的1米提高到10厘米以內。（二）現代化的GPS導航衛星2008年美國發射第六顆現代化GPS衛星。這一系列GPS衛星一共有8顆，旨在為美國在全球的軍方和民間GPS用戶提供不斷提升的導航能力。這一系列衛星都裝有現代化天線面板，可向地面接收器提供增強型信號。每顆衛星有兩路新的軍用信號，可為軍方用戶提供精確度更高、加密能力更強并且具備抗干擾能力的導航服務，另外還有一路民用信號，可以在不同頻率上為民間用戶提供可公開獲取的信號。嫦娥繞月衛星

嫦娥一號、二號是我國繞月人造衛星，主要用于獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分布特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。（一）嫦娥的立體影像技術嫦娥擔負的科研任務。如：繪制立體的月球地圖，完成月球表面每個探測點的高度測量。嫦娥一號搭載了１臺CCD立體相機和１個激光高度計，組成1套“立體眼鏡”，兩者結合繪制完整細致的立體月球地圖。嫦娥所使用的CCD立體相機在研制中采用了許多創新技術，如首次提出采用一個大視場光學系統和一片大面陣CCD芯片。衛星在飛行時，CCD立體相機沿飛行方向對月表目標進行推掃，可同時對前方、下方和后方進行拍照，形成三維影像。激光高度計由激光器、望遠鏡和接收電路三部分組成，作用是測量月面每個探測點(包括南北極的黑暗深坑)的高度。衛星進入環月軌道后，激光高度計首先向月面發射激光束，并立刻用望遠鏡把反射回來的光束變成電信號。接收信號的電路盒將迅速進行計算，得出該探測點的月球海拔高度。激光高度計完成繞月旅行，獲得月面每個探測點(包括南北極的黑暗深坑)的高度。這些高度數值與CCD立體相機拍攝的高精度圖像相疊加，就是一幅完整而精確的月球立體地形圖。可以根據這些