中国人测绘首幅月面图背后的故事

“第一幅月面图像是绕月探测工程成功最重要的标志之一,宣示我国千年奔月的梦想已经成为现实!”2007年11月26日,中国国家航天局正式公布首次月球探测工程的第一幅月面图像。中国首幅月面图,是中国航天科学技术工作者与测绘科学技术人员精诚合作,利用中国航天器、探测器获取的月面图像研制的重要探月成果。十几年过去了,让我们追忆中国首幅月面图的研制过程,关注这一重大创新成果背后的故事。

中国第一幅数字地图诞生记

机房里,连续奋斗了两个星期的西安测绘研究所科研人员常本义两颊深陷,下颏尖尖,双眼布满血丝。他全神贯注地在500条程序的行间搜寻着逻辑链条的断点。这一描绘等高线的程序已经修改过近百次,仍然未能通过。他逐条分析、判断,再次进行了修改,然后将“打孔磁带”上的程序输入计算机。他的右手伸向运行按键,突然停住,稳定一下怦怦跳动的心脏,毅然将按键摁到底。指示灯频频闪烁,绘图笔颤巍巍地运动起来。

中国周代地图

周代是中国原始地图向以制图六体为标志的精细地图过渡的时期。多种史籍记载证明,周代地图的应用十分广泛。在周武王伐商时,就有使用地图的记载。1954年6月,在江苏省镇江大港镇烟墩山出土了西周青铜器《宜侯矢簋》,其铭文上记载:“王省武王、成王伐商国,遂省东或图。”意为周康王阅看了武王、成王的《伐商图》,又看了《东或(国)图》,这说明武王和成王攻打商朝之前,利用地图研究过商朝的军事地理等情况。

我们的队伍向太阳——写在中国人民解放军建军80周年之际

今年八月一日，是中国人民解放军诞生80周年纪念日。80年来，这支伟大的人民军队，在中国共产党的领导下，肩负着党和人民的重托、中华民族复兴的希望，为民族独立、解放和国家的振兴、富强，为世界和平发展，前赴后继、奉献牺牲，创造了彪炳千秋的辉煌业绩。值此“八一”建军节到来之际，谨向全军指战员和战斗在人防战线的复员、转业、退伍军人，致以节日的问候和崇高的敬意! 本期纪念建军80周年专题，特刊登了几篇文章和诗词，以志纪念，敬请关注。

中国大地测量研究进展(2019-2023)

2023年7月11日至2023年7月20日,第28届国际大地测量学和地球物理学联合会(The International Union of Geodesy and Geophysics,IUGG)大会在德国柏林举行。按照IUGG传统,国际大地测量协会中国委员会(CNC-IAG)组织国内十余家单位编写了“中国大地测量国家报告(2019—2023)”,分别总结了2019至2023年4年期间的中国大地测量各分支学科研究进展。本文主要归纳和总结了中国大地测量学科近几年的整体进展,侧重各领域代表性研究进展,主要内容包括基准框架、综合PNT与弹性PNT、重力场与垂直基准、GNSS精密产品、多源传感器组合导航和海洋大地测量6个研究方向。此外,结合国际大地测量及相关交叉学科的发展趋势,对我国大地测量学科未来发展提出了几点建议。

中国古代的地图管理

明代中后期,边防形势严峻。崇祯八年(公元1635年),兵部职方司主事陈祖绶组织46人的队伍,对边防军镇报送的地图及职方司保存的历史图籍加以考证和研究,历时16个月,完成了《皇明职方地图》编制。图上突出标示了全国具有军事意义的山川险阻、边塞地区的地理风貌,补绘了明朝失陷的长城以北大宁、开平、兴和、东胜四个边镇的地图,为部署边防提供了有力的保障。地图管理,明承古制。那么,中国古代是如何实施地图管理的呢?

北斗是中国献给世界人民的珍贵礼物

几千年前,中华民族就传颂着嫦娥奔月、夸父逐日的动人故事。从我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”上天,经过约半个世纪的努力,中国航天人开启了探索地球、走向宇宙的大业。中国航天能够有今天的非凡成就,既是科学技术的成果,也是人文精神的产物。一、北斗是中华文明的初心和梦想中华五千年的历史长河,孕育了古老的华夏文明。

多源遥感数据在战场环境智能态势感知的现状及展望

面对复杂战场环境信息的快速变化,及时全面准确地掌握复杂战场环境态势,是未来打赢信息化战争的前提条件。为了探索多源遥感数据对战场环境态势感知的发展方向,基于广泛调研战场环境态势感知的遥感需求,首先对战场环境态势智能感知的概念和内涵进行了阐述,然后对多源遥感数据的处理与战场态势感知应用现状进行概述,分析了遥感在战场态势智能感知面临的挑战,最后提炼总结了遥感在战场态势感知的进展和发展趋势。遥感为战场环境态势感知提供多种观测数据,遥感与人工智能算法结合可以为军事战场环境态势感知提供多种应用,为指挥人员决策提供数据支持,但仍然存在大量挑战需要解决。在分析现阶段成果和面临挑战的基础上,提出了遥感在战场环境智能态势感知的前瞻,指出了基于遥感的深度学习可解释性和智慧战场是遥感在战场智能态势感知发展所面临的困难。

用脉冲星的脉冲序号复现坐标时方法

为实现包括地球和地球以外的时间统一,需要运用相对时间观的两种时间来替代目前时间计量体系中的标准时间,这两种时间分别是:原时和坐标时,其中坐标时可溯源到脉冲星时间基准上。为构建简单的本地轨道参数历表,阐明分层嵌套的空间包含关系,形成时间相对统一的观点。从计量角度,提出了一种脉冲星复现坐标时的理论,运用相对时间观中的时间和空间不可分割观点,归纳了统一时间的广域坐标系所必须具备的基本特征,强调了原点观者的特殊性,提出了基于原点观者的脉冲星脉冲序号和初始历元的定义方法。首先,把一组脉冲星的脉冲序号约定为坐标时基准,用来复现坐标时,约定一组脉冲星的脉冲周期为固定的常数数组,约定后不再测定,常数的单位仍是国际单位制[秒],常数可理解为脉冲序号的坐标时间隔与[秒]之间换算的系数。然后,基于平面电磁波模型,把脉冲星的脉冲电磁波经过原点的时刻与脉冲序号一一对应,于是原点观者的坐标时与连续的脉冲序号成为线性函数关系,最后,分析了脉冲星稳定特点,给出了以一组序号为变量的脉冲星集合稳定性判据。

总参谋部：构建全军训练改革路线图

2011年3月底，我军300多名负责军事训练工作的高中级将领云集广州，参加全军深化军事训练改革会议。总参谋长陈炳德上将赞誉这次会议“是一次具有里程碑意义的会议”。军事训练专家称，这是一次对我军过去几年军事训练改革实践的全面回顾总结和成果集成，也是对今后深化军事训练改革的集中部署和深入动员。

面向低资源场景的实体知识获取研究综述

实体获取是信息抽取的核心任务。近年来,在大数据训练模型的趋势下,深度学习在实体获取任务上取得了成功。但在自然环境等领域中,地形、灾害等类型的实体样本或者标注样本很少,而且对无标签样本进行标注又耗时费力。因此,面向低资源场景的实体获取逐渐受到关注,该任务被称作低资源实体获取或小样本实体获取。系统地梳理了当前低资源实体获取的相关工作,具体来说介绍了基于元学习、基于多任务学习和基于提示学习这3类方法的研究现状;总结了目前常用的低资源实体获取数据集和代表性模型在这些数据集上的实验结果;对低资源实体获取的方法进行了总结与分析;总结了低资源实体获取的挑战,并展望了未来发展方向。

双星跟飞测高卫星在轨初步验证

卫星测高反演重力场的常规做法是利用海面高差求解垂线偏差,进一步计算海洋重力异常和海洋大地水准面高等信息。显然,提高海面高差的测量精度可以直接提升海洋重力场的反演精度。本文给出了双星跟飞卫星测高原理,通过轨道设计使双星星下点跨轨间距(即分辨率)在1′左右,双星同时测量沿其轨道的海面高差及跨轨的星间海面高差,此时轨道径向误差表现为星间或单星历元间的相对轨道径向误差,而与大气传播和地球物理效应等有关的改正项,对于地面轨间距只有1′的双星近似相等,其在海面高差中几无体现,因此海面高差的精度相比于传统的单星测量将有显著提高。利用测高A/B双星的实际观测数据,初步验证了相对轨道径向误差和海面高差中的8项改正的差值误差。结果表明,对于定标阶段约25 km的星下点间距,干对流层、湿对流层、电离层、固体潮、极潮和逆大气压等改正项的差值误差均在5 mm量级;海潮改正差值、海况偏差差值中分别有约1 cm和2 cm的残留误差;对于业务轨道约2 km的星下点间距,相对轨道径向误差约为3 mm,除了海况偏差差值有约0.52 cm的残留误差,其他改正项的差值误差均小于0.05 cm,可完全忽略不计。

Schmidt算法在导航卫星自主定轨中的应用

针对现有导航卫星自主定轨采用的等效观测Kalman滤波算法精度难以进一步提升的问题,本文将顾及卫星间状态量协方差信息的Schmidt分布式算法应用于自主定轨,给出了逐观测量处理的Schmidt分布式算法测量更新和时间更新计算公式,提出了采用平方根滤波方法解决Schmidt分布式算法用于星间链路定轨时协方差阵非负定问题。仿真和实测数据自主定轨结果表明,相比等效观测分布式滤波算法,本文方法能够有效提升自主定轨精度。

CHZ-Ⅱ海洋重力仪研制与实践

海洋重力仪是获取高精度高分辨率海洋重力场的重要仪器,主要应用于资源勘探、大地水准面精化、海洋科学研究和重力辅助惯性导航等领域。我国现有的海洋重力仪主要依靠国外进口,不仅价格高,而且在仪器的引进、维护等方面存在诸多的不便。在科技部首批重大科学仪器专项的支持下,基于CHZ海洋重力仪成功研制出具有完全自主知识产权的CHZ-Ⅱ弹簧式海洋重力仪。该新型重力仪采用金属零长弹簧作为测量元件,其独特的轴对称垂直悬挂结构可克服交叉耦合效应;高精度伺服控制技术及强阻尼的应用可克服载体扰动的影响,确保仪器在不同海况下保持测量精度;高精度恒温技术及温度补偿技术可消除环境温度波动对仪器测量精度的影响。本文介绍了该仪器的工作原理、系统构成、技术特点及测试结果。静态试验表明其月漂移优于3 mGal;码头系泊试验表明其动态精度达到0.2 mGal,能清晰反映海潮的重力变化特征;总航程超过5万海里船载试验表明其综合测量精度优于1 mGal。仪器在精度和稳定性上达到与国内外同类仪器并跑水平,可替代当前国外进口的海洋重力仪。

光轴位置测量数据辅助立体影像无控定位技术

在卫星摄影测量中,相机参数经过在轨标定后,仍有随时间变化的低频误差,在无地面控制点情况下,这类低频误差影响卫星影像的定位精度。基于光学自准直原理的光轴位置测量设备可以在轨实时监测相机参数的变化情况,对于全球实时或准实时影像处理,可以使用该测量数据削弱低频误差对立体影像定位精度的影响。本文基于光轴位置测量设备的工作原理,建立了光轴位置测量数据辅助立体影像定位的模型和算法,并利用高分十四号卫星数据进行了试验验证。试验结果表明,利用光轴位置测量数据辅助立体影像定位,无须频繁地进行相机参数在轨标定,也无须地面控制点支持,即可实现卫星影像高精度定位,且全球范围内影像无地面控制点定位精度基本一致,平面精度约为1.87 m,高程精度约为0.73 m。

基于模型定义的光学遥感卫星星上处理系统设计

本文提出了一种基于模型定义的光学遥感卫星星上处理系统设计方法,构建了“硬件资源-算子模块-通用处理核-典型应用”的星上处理任务行为模型范式。在硬件层面,采用星上异构嵌入式计算平台,将多处理器一体化设计,通过标准化高速数据互连,完成高速信号传输和数据处理;通过网络拓扑实现良好的扩展性,支持设备规模及数据处理复杂性的变化;在软件层面,针对星上智能处理任务中频繁数据读写操作、大量重复计算操作、卷积神经网络的通用计算与加速等需求,设计了星上平台指令集、星上算法通用算子和星上智能网络组件组成的可配置算子模块,并基于该模块可快速实现特定算法的硬件IP核。经仿真试验验证,本文方法可根据卫星平台和星上处理任务需求,按需适配最佳软硬件解决方案,并有效提高了计算资源利用率;提出的结合云检测的实时流水压缩编码方案,显著提升了压缩性能;设计的轻量化目标检测识别方法,计算资源效率达到91.5%;以高分一号、高分七号原始数据率为例进行分析,相比常规方案整体计算资源利用率分别提高了16.51%、17.77%。实现了星上处理系统研制过程模型化、工作模式可定义、逻辑资源共享化,是适应卫星小型化、快速部署的一种合理优化选择。

星载加速度计频域噪声对时变重力场反演的影响研究

星载加速度计是低低卫星跟踪卫星测量的核心载荷之一,其观测噪声受仪器本身和观测环境的综合影响.本文综合考虑加速度计仪器的研制能力和观测环境,系统分析了不同频率特性的加速度计噪声对时变重力场反演精度的影响.首先,下一代重力卫星推行的加速度计频域噪声明显小于GRACE卫星搭载的加速度计,但受限于背景力模型误差的影响,其反演重力场模型精度的提升幅度小于2%.其次,受卫星飞行过程中温度和磁场等周期性变化的影响,加速度计观测数据中存在固定频率的音调误差,在同类型、大小的音调误差下,径向和沿轨方向的音调误差对重力场精度的影响显著,而法向方向影响较小;以能否提取空域内的时变信号为限制条件,径向和沿轨方向的音调误差应小于10-8m·s^(-2),而法向方向可放宽至10-7m·s^(-2);为了削弱时变重力场模型南北条带误差的影响,应该约束加速度计高频音调误差的影响.最后,探讨了三轴敏感加速度计对重力场反演精度的潜在贡献,由于重力场反演精度与加速度计法方向观测精度的响应关系相对较弱,三轴敏感加速度计仅能提升约2%的重力场反演精度.研究结果表明,由于加速度计频域噪声与重力场反演精度存在复杂的响应关系,在重力卫星研制或观测数据处理过程中,不能仅仅考虑加速度计的噪声水平,还应该充分考虑加速度计在频域内各类噪声特性的影响.

利用中国地壳运动观测网络研究中国大陆相对于ITRF97板块模型形变

在建立全球ITRF97板块运动模型的基础上 ,利用“中国地壳运动观测网络”79个GPS基本站的数据 ,建立我国新的地壳运动方向图和块体运动模型 .通过与NNR NUVEL1A地质模型比较认为 ,ITRF97板块运动模型反映了现今十几年跨度的地壳运动 ,在研究我国现今几年到十几年时间跨度的地壳形变时 。