基于高分三号卫星SAR影像的洪涝遥感监测研究

雷达卫星具有全天时、全天候对地观测能力,广泛应用于农业管理、灾害监测等领域。本文应用高分三号(GF-3)卫星合成孔径雷达SAR影像,使用阈值分割方法,对2022年7月28日科左后旗洪涝灾害进行监测。结果表明,利用GF-3卫星SAR影像能够高效快速提取灾害区域,为灾情监测分析提供数据支持。

高分三号卫星赋能海洋强国建设

一、引言。党的二十大报告指出:“发展海洋经济,保护海洋生态环境,加快建设海洋强国。”这是党的十八大作出建设海洋强国、党的十九大作出加快建设海洋强国战略部署后,党中央统揽全局,再次发出的伟大号召。海洋强国是指在开发海洋、利用海洋。

高分三号卫星在洪水监测中的应用

洪水灾害是我国损失最严重的自然灾害之一,洪水灾害防御关系到人民生命和财产安全,是一项十分重要的工作。目前,我国虽然已经建立了较为完善的防洪工程体系,同时也构建了以地面监测为主的洪水监测、预报、预警等非工程体系。

高分三号卫星组网下的潜在应用

一、引言。高分三号卫星(GF-3,科研星)是我国高分辨率对地观测系统重大专项(简称高分专项)民用领域中唯一的合成孔径雷达(SAR)成像卫星,是我国首颗全极化、C频段、多模式合成孔径雷达卫星[1]。卫星于2016年8月10日成功发射,在轨成像质量优异。

高分三号卫星系统及其应用

一、高分三号卫星概况。2016年8月10日,高分三号卫星(科研星)在太原卫星发射中心搭载长征四号丙运载火箭成功进入预定轨道。高分三号卫星是我国高分辨率对地观测系统重大专项(简称高分专项)民用领域中唯一的合成孔径雷达(SAR)成像卫星。

基于高分三号卫星合成孔径雷达数据的农田土壤水分反演

土壤水分是农作物生长的基本条件,本研究基于高分三号卫星C波段合成孔径雷达数据,提出新的土壤水分反演算法,并获取区域尺度8 m空间分辨率的农田区土壤水分。首先,通过PROSAIL模型、实测植被冠层含水量、Landsat-8光学数据优选光学植被水分指数,计算水云模型参数并获得土壤直接后向散射系数;其次,利用高级积分方程模型模拟雷达后向散射影响机制,采用雷达影像高低入射角特性计算地表组合粗糙度;最后,利用高分三号卫星同极化雷达数据反演农田区土壤水分,并基于实测数据开展精度验证。结果表明:土壤水分反演值与野外实测值具有良好一致性,垂直极化下反演精度更高,其决定系数为0.5956,均方根误差为0.0415 m3/m3。本研究成果可为我国自主研发的高分三号卫星获取高分辨率土壤水分信息提供算法参考。

高分三号卫星影像在地表变化检测中的应用试验

合成孔径雷达(SAR)影像受相干斑噪声、成像几何畸变和背景信息复杂等因素影响,在地表变化检测领域尚未得到广泛应用。文章研究总结了目前常用的基于SAR影像的变化检测方法及技术流程,构建“高分三号”(GF-3)卫星SAR影像差分干涉测量和极化数据变化检测技术方法与流程,并选择内蒙古新井露天煤矿区域进行试验,成功验证了GF-3影像应用于地表变化检测的技术可行性和结果可靠性。主要结论如下:1)基于GF-3卫星影像差分干涉测量成功获取新井煤矿范围形变图,形变较大区域与光学影像解译结果基本吻合,证明GF-3卫星具有差分干涉测量能力;2)基于GF-3影像变化检测提取的新井煤矿事故发生位置准确,提取变化区域面积为0.128 km^(2),与公开发布的监测结果(0.1 km^(2))基本一致,证明GF-3影像可应用于地表变化检测。

高分三号卫星助力海洋强国建设

一、引言,随着航天事业不断发展,空间信息正加快与大数据、云计算、物联网等高技术融合,卫星应用已成为服务经济社会发展的重要手段。遥感卫星是不可替代的全球观测手段,可对经济、社会、生态等方面的可持续发展状况进行有效监测和评估,有助于产生更相关、更丰富的信息用于决策支持,是实施可持续发展战略的基础性技术支撑。

高分三号卫星在洪涝和滑坡灾害应急监测中的应用

在介绍合成孔径雷达(SAR)在洪涝和滑坡灾害监测中应用方法的基础上,采用高分三号(GF-3)卫星SAR数据对2017年吉林永吉"7·13"特大洪水灾害和四川茂县的"6·24"特大山体滑坡灾害开展应急监测。监测结果显示:洪水淹没区主要集中在吉林市境内的温德河和鳌龙河附近,永吉县境内和吉林市市辖区淹没面积(均不包含城市淹没区)分别为19.82km2和8.70km2;滑坡体长度为2620m,最大滑坡宽度为1135m,滑坡体面积为1.76km2,与无人机航拍影像的监测结果基本一致。应用结果表明,GF-3卫星具有较好的灾害应急监测能力,能够为中国的防灾减灾领域提供有力的数据支撑和信息服务。

高分三号卫星自主健康管理系统设计与实现

在分析遥感卫星自主健康管理需求和目标的基础上,对自主健康管理进行分级,提出高分三号(GF-3)卫星自主健康管理系统架构,设计可重配置的遥测在轨实时监测与量化管理系统,实现了标准化遥测监视表设计、可量化故障事件包设计、可量化统计事件包设计、故障和统计事件包自主生成条件、曲线比对功能等共性关键技术。GF-3卫星在轨运行结果表明:卫星能够在非地面干预的情况下自主对整星健康状态进行实时监测,并在故障发生时实施自主诊断、隔离和恢复,最大限度地保证卫星安全,有效提高卫星在轨自主运行的可靠性。

高分三号卫星控制分系统设计与在轨验证

高分三号(GF-3)卫星是国内首颗设计寿命8年且转动惯量最大的低轨遥感卫星。与以往同类卫星相比,文章针对GF-3卫星的特点,对控制分系统的体系结构、技术方案、可靠性设计、寿命试验等方面进行了概述,重点论述了卫星控制分系统基于二级总线的轻小型化体系结构、高精度姿态全零多普勒导引技术、高精度高稳定度姿态控制技术、长寿命高可靠设计方案。根据卫星在轨运行数据,给出了控制分系统单机和系统性能指标在轨验证情况。

高分三号卫星产品保证实施策略与实践

针对高分三号(GF-3)卫星技术特点和研制难点,在卫星研制期间全面实施产品保证工作。充分借鉴已有经验,以确保质量和可靠性为前提,以合成孔径雷达(SAR)载荷研制为重点,构建基于时间、要素和程序3个维度的产品保证模型,将产品保证工作融入流程并纳入计划管理。高度关注系统设计、生产、验证、总装和试验等重要环节,通过狠抓研制源头确保系统固有质量,通过严格外协管控确保产品实现,通过各级各类试验确保验证考核充分,通过精细系统级总装、测试与试验(AIT)管理确保卫星最终集成质量,通过合理举措确保在轨8年寿命。高分三号卫星产品保证工作的有效实施有力保证了卫星研制质量,亦可为其他航天器产品保证工作提供参考。

高分三号卫星在台风监测中的应用

高分三号(GF-3)卫星具有的全天时、全天候、多模式观测能力,既能够采用宽幅成像模式获取台风风场、台风路径的信息,也能够采用高分辨率模式在极端气候条件下对台风登陆区域进行精细观测,可以为台风监测、预报及台风灾害评估提供有效数据支撑。文章介绍了2017年7月以来,国家卫星海洋应用中心首次利用高分三号卫星对中国附近海域台风进行监测情况。论述了台风监测流程及台风监测专题产品生产方法,可为今后雷达卫星台风监测提供参考。

高分三号卫星总体设计验证

高分三号(GF-3)卫星是我国民用"高分辨率对地观测系统重大专项"中唯一一颗微波成像卫星,也是我国第1颗1m分辨率C频段多极化合成孔径雷达(SAR)卫星,其定量化指标要求高,同时具有雷达天线质量、尺寸大,热控要求高,脉冲功率大,构型布局复杂等技术特点和难点。文章围绕GF-3卫星技术难点,系统阐述了卫星高定量化、高扩展性等总体设计特点及设计验证方法,并采用系统建模、模拟分析、地面试验和在轨测试等多种措施,确保卫星优良的图像质量和定量化应用能力,使其具备一定的在轨扩展能力。GF-3卫星设计和研制过程中采用的验证方法,可为后续SAR卫星的总体设计提供参考。

高分三号卫星中央单元多分区引导的设计与验证

针对某遥感卫星静态随机存取存储器(SRAM)芯片故障导致中央单元(CTU)主机无法启动的问题,高分三号(GF-3)卫星数管CTU软件设计了一种静态随机存取存储器(SRAM)芯片故障模式下的多分区引导方法。通过在可编程只读存储器(PROM)中增加一个应急故障处理软件分区,在SRAM芯片部分故障情况下,CTU软件能够从正常CTU软件分区跳转到应急故障处理软件分区,并引导CTU软件进入应急故障处理模式。在该模式下执行SRAM芯片故障检测和正常CTU软件在轨注入,使CTU使用SRAM芯片无故障区域运行正常CTU软件。在GF-3卫星中,对该方法进行了软件实现和验证,结果表明:此方法可在中央处理单元SRAM芯片部分故障情况下,提供一种挽救方案,从而避免采取单一的切换备机处理措施导致CTU主机彻底不能使用的问题,提高了数管分系统的可靠性。

数字化技术在高分三号卫星总装设计中的应用

针对高分三号(GF-3)卫星大型相控阵天线精准总装技术、大型相控阵天线质量特性精确计算技术、星罩对接后星表插头操作空间的人机工程模拟技术和天线随整星一体化运输设计技术4项设计问题,通过数字化技术,分别应用数学建模、Pro/E质量特性计算、CATIA人机工程模拟和有限元分析等方法,对上述设计问题进行了分析,体现了数字化技术在卫星总装设计与实施过程中的应用,结果表明:试验数据满足且优于指标要求,实践效果良好。对于大型有效载荷卫星的总装设计技术具有一定的借鉴意义。

高分三号卫星SAR工作模式与载荷设计

高分三号(GF-3)卫星为满足多样化的用户需求,其合成孔径雷达(SAR)载荷具有高分辨率、宽覆盖、多极化、多工作模式、高图像质量等特点,设计难度大。文章进行了任务需求分析,确定了SAR载荷总体实现方案,给出了SAR各工作模式的设计。在此基础上,进一步给出了SAR载荷的设计,即采用大规模有源相控阵天线技术,并结合灵活的中央电子设备,使其能够实现复杂工作模式下的高质量成像,满足任务需求。

复杂约束条件下的高分三号卫星系统设计

高分三号(GF-3)卫星是中国首颗民用平面相控阵SAR卫星,配置一套大型平面相控阵雷达天线,由于载荷尺寸大、质量大、功耗大、热耗大和电磁复杂特点,在卫星系统设计过程中采用了面向复杂约束条件下的系统综合设计方法。文章在梳理GF-3卫星载荷约束的基础上,提出了SAR卫星系统设计思路,详细介绍了围绕SAR载荷开展的面向机、电、热、磁等方面系统设计方案的选择与优化过程,并重点在SAR天线体制、结构形式、热控方案、机构要求,以及供配电状态和太阳翼方案等方面,给出了系统综合设计结果。

高分三号卫星飞行程序设计与在轨验证

高分三号(GF-3)装载有大型合成孔径雷达(SAR)天线及大型太阳翼,因此在其飞行程序设计中要重点考虑太阳翼和SAR天线的展开设计,以及它们的展开对卫星的扰动力矩和姿态的影响。通过分析显示:太阳翼展开对卫星姿态角和姿态角速度影响较大,为此对几种太阳翼展开未锁定的情况作出故障预案;通过分析SAR天线展开的动力学特性,以及SAR天线展开对卫星姿态的影响,进行相应设计,并为实现SAR天线展开可控,采取相应措施。GF-3卫星在轨验证结果表明:太阳翼和SAR天线展开结果良好,飞行程序设计合理有效。

高分三号卫星项目管理实践经验

为确保高分三号(GF-3)卫星项目的圆满成功,深入剖析了卫星研制目标和项目管理特点,运用项目管理理论,从组织、计划、质量、物资、风险等各方面进行系统策划,综合管控。通过建立项目管理组织结构、加强项目队伍建设,提升能力;通过优化和细化流程、加强关键和短线项目管控、提前落实保障条件,保证进度;通过实施基于时间、要素和程序3个维度的全面产品保证,确保质量;通过采用集约化及专题管理机制,保证元器件配套;通过系统论证、专项管理和高效沟通,保证8年设计寿命专项工作实施;通过全面动态持续的风险管理,确保风险识别充分、控制有效。项目管理的实施,有效保证了高分三号卫星研制的成功。