穿云破雾,雷达测绘惠民生

Space Exploration - - CONTENTS - 文/魏京华

云贵高原,天气变化莫测,一直有着“天无三日晴,地无三尺平”的说法。受制于这些因素,以光学测绘为主的传统测绘在这里很难开展,一年里仅有两个月的时间能进行测绘。造成的影响是,这些地域难以达到国家对高精度地图信息的更新要求,一些人烟少的地方的地图还是早前人工测绘的结果。

类似的情况,在我国西南五省普遍存在。如今,这个“顽疾”逐渐有了解决之道。中国航天科工二院23 所创新研发的可装在飞机平台的毫米波干涉合成孔径雷达测绘系统(一种成像与测高雷达),可以不受复杂天气和环境影响,高精度地实现对地测绘并生成标准地图。

精准而又强大的雷达测绘

“传统测绘手段一般采用光学摄影测量设备,这种方式在常年多云雾的地区使用受限,导致无法及时掌握国土资源详情、土地属性变化等相关信息。而合成孔径雷达利用电磁波发射和接收来获得信息,能像‘火眼金睛’一样看穿黑暗和云雾,抵抗雾霾沙尘等天气因素干扰。”该所空天基雷达产业负责人李军说。

得益于高效和高精度的测绘能力,干涉合成孔径雷达在复杂恶劣环境中将大有“用武之地”。“行政规划、土地利用调查、大型工程建设、水系环境监测、抗灾救灾……合成孔径雷达的应用 可以深入百姓生活的方方面面。”李军说。

首先,合成孔径雷达能为我国西南地区全面了解地理信息、做好行政规划和经济建设等很多工作提供数据支撑。

“比如高铁、高速公路的建设。当前,西南地区的高铁和高速公路建设不断加速,那么路线规划选址怎样才更科学?这就需要精确的地图信息,我们的雷达系统便能够提供这些信息。”该所合成孔径雷达项目负责人韦立登说。

不仅如此,合成孔径雷达对抗灾救灾工作也大有裨益。以地震灾害为例,若地震发生在晚上或者云雾浓厚的西南地区,以往的光学相机无法准确地测绘

到地震的受灾面积、房屋倒塌情况和交通瘫痪程度。若遇到阴雨天气,灾情就更加难以获取,但是合成孔径雷达可以超越黑暗和恶劣天气的阻碍,迅速为防灾减害提供必要的数据信息。

此外,随着无人驾驶行业如火如荼的发展,这项技术也可以为无人驾驶提供精确的地理信息和地图数据,未来将极大地方便百姓的出行,支撑相关企业的发展。

推动雷达商业测绘落地

2011 年,23所开始投入大量人力物力研究毫米波雷达。历时5年,终成正果。随后,23所联合多家单位在多省市开展了大量的验证试验。

2016 年和 2017 年,23所分别在陕西和河北进行了雷达测绘应用试验,为雷达测绘业务模式的建立打下了坚实基础。今年1 月,23所业务团队在成都首次进行商业飞行测绘任务。最后,经过近一周的高密度飞行拍摄,23所顺利完成飞行和数据获取任务。

在经过数据分析和处理之后,国内首个毫米波雷达测绘商业任务终于接近完成,为多有空白的西南地区测绘打开了“解析地理信息”的新方式。

为了进一步推动产业发展,23所积极进行商业模式创新。“最开始,我们考虑的还是传统商业模式,即出售雷达硬件设备,但雷达产品本身造价高,设备操作、维护和保养流程复杂,传统模式不容易打开民用市场。因此,我们正在推动由卖产品向卖服务转变,即客户提出测绘需求,我们完成测绘任务,向客户提供最终的产品——数据。”李军说。

当前,23所还不断加强无人机合成孔径雷达技术的研究。与有人机机载雷达相比,无人机机载雷达技术更加复杂,研制难度大,但无人机机载系统是未来的发展方向,也更加适用于西南地 区复杂的地理和天气环境。

虽然合成孔径雷达的商业应用刚刚起步,但23所的雷达早已在海冰监测、浒苔灾害预报、海岸线地图测绘等领域“大放异彩”。因此,该所对雷达 测绘这个产业的前景充满信心。“我们将努力把它打造成为又一大民用支柱型产业,让航天技术更好地服务民生。”李军说。★

▲毫米波干涉合成孔径雷达测绘系统可安装在飞机平台上

▲毫米波测绘雷达所出的一块农田的高度图

▲毫米波测绘雷达所出的一块农田的灰度图(即地面二维图像)

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