美國“數字地球”（DigitalGlobe）公司成功發射了全球目前解析度最高的商業光學對地觀測衛星——“世界觀測”-3（WorldView-3）衛星。WorldView-3衛星也是首顆運行於617km高度軌道的多載荷、超光譜、高解析度商業對地觀測衛星。該衛星的最高解析度指標為：全色解析度0.31m，多光譜解析度1.24m，短波紅外解析度3.7m，CAVIS（雲、氣溶膠、蒸汽、冰和雪）解析度30m。同時，衛星的平均重訪時間小於1天，每天可獲取68萬平方公里的衛星對地觀測圖像。
基本介紹
- 中文名：世界觀測衛星
- 外文名：WorldView satellite
- 國家：美國
- 型號：世界觀測-2，世界觀測-3
研發背景,“世界觀測”-3衛星成功發射,“世界觀測衛星-3”的性能,同系列對比,與其他衛星的比較,後續計畫,
研發背景
2009年4月，美國總統歐巴馬批准一項名為“ 2+2”的尖端成像偵察衛星開發計畫，即研製2顆性能優異的軍用光學成像偵察衛星，同時投入與這2顆衛星相當的資金採購商業遙感衛星圖像做補充。在該計畫帶動下，美國商業光學成像衛星獲得快速發展。根據該計畫，美國將在10年內投入大約100億美元，以替代現役衛星，防止美國對全球的監控出現“盲點”。2010年8月，數字地球公司獲得美國國家地理空間情報局（NGA）授出的為期10年、價值35億美元的契約，其中包括研製世界觀測-3衛星。
在世界觀測-3衛星發射前2個月，數字地球公司正式獲得美國商務部的批准，可以向其所有用戶銷售全色解析度高達0.25m的衛星圖像數據，該批准立即生效。此前，美國政府禁止商業遙感衛星運營商向美國政府以外的用戶銷售優於0.5m解析度的衛星圖像數據。但面對航空遙感公司和其他國家衛星運營商的競爭壓力，這項已經執行了十多年的政策已經越來越為國內衛星運營商和用戶所詬病。2013年，數字地球公司正式向美國政府申請銷售0.25m解析度的衛星圖像數據。2013年11月，美國參議院情報委員會在其公布的一份報告中，鼓勵美國國家地理空間情報局和國家情報總監辦公室認真考慮美國商業遙感運營商提出的收集並銷售0.25m解析度光學衛星圖像的要求。2014年4月，美國國家情報總監、美國國家地理空間情報局局長和國家偵察局（NRO）局長相繼公開支持數字地球公司的訴求。最終，在徵得美國國防部和國務院的同意之後，負責頒發商業遙感衛星運營許可的美國商務部才正式批准了數字地球公司的申請。這一舉措將極大地提高美國商業衛星成像的全球競爭力。
“世界觀測”-3衛星成功發射
美國“數字地球”（DigitalGlobe）公司成功發射了全球目前解析度最高的商業光學對地觀測衛星——“世界觀測”-3（WorldView-3）衛星。WorldView-3衛星也是首顆運行於617km高度軌道的多載荷、超光譜、高解析度商業對地觀測衛星。該衛星的最高解析度指標為：全色解析度0.31m，多光譜解析度1.24m，短波紅外解析度3.7m，CAVIS（雲、氣溶膠、蒸汽、冰和雪）解析度30m。同時，衛星的平均重訪時間小於1天，每天可獲取68萬平方公里的衛星對地觀測圖像。目前，“數字地球”公司已經公布了WorldView-3衛星拍攝的馬德里地區的圖像。藉助WorldView-3衛星的高解析度圖像，“數字地球”公司用戶將可實現如高速公路狀況量化評估等更為精確的對地觀測套用。但由於美國有關政策限制，“數字地球”公司僅有權公開銷售解析度不優於0.4m的衛星圖像。
“世界觀測衛星-3”的性能
世界觀測-3衛星是當前在軌空間解析度最高的商業遙感衛星。其全色解析度高達0.31m，多光譜解析度高達1.24m，短波紅外解析度為3.7m，幅寬13.2km，其綜合性能超過其他國家軍用光學成像偵察衛星水平。該星還是世界首顆多載荷甚高解析度商用光學成像衛星，它不僅搭載了名為世界觀測-3成像儀的主有效載荷，還搭載了“雲、氣溶膠、水蒸氣、雨和雪”探測載荷，後者的空間解析度為30m，主要用於成像時的大氣校正，從而進一步提升了成像質量。世界觀測-3衛星具有1個全色譜段、8個多光譜譜段、8個短波紅外譜段和12個“雲、氣溶膠、水蒸氣、雨和雪”譜段。
世界觀測-3 衛星仍採用與世界觀測-2 衛星相同的BCP-5000衛星平台，它用具備高敏捷能力的控制力矩陀螺（CMG）作為姿態機動執行機構，使衛星在12s內可以側擺200km，並具備小於1天的平均重訪周期（此時解析度約1m）。該衛星每天圖像拍攝面積高達6.8km×105km，無控制點圖像定位精度為3.5m 。其設計壽命7.25年，預期服務壽命可達10-12年。此衛星高5.7m、直徑2.5m ，太陽電池翼展開後的翼展為7.1m，衛星質量2.8t。世界觀測-3衛星採用太陽同步軌道運行，軌道高度617km，降交點地方時為13:30。數據傳輸採用X頻段，速率高達1200Mbit/s。此外，數字地球公司在發射世界觀測-3衛星時利用世界觀測-1衛星拍攝了火箭升空的部分過程，向世人證明了該公司在運管多顆世界頂級商用遙感衛星方面的能力。
WorldView-3 衛星由鮑爾空間技術公司負責設計和建造，採用了鮑爾商業平台-5000（BCP-5000）。衛星有效載荷由ITT埃克塞勒斯（Exelis）公司設計建造，包括光學成像儀和短波紅外遙感器。
WorldView-3 衛星在軌運行後每天能夠採集的圖像面積將達到
，將使DigitalGlobe 公司每天採集的圖像面積增加到
，有力增強該公司遙感衛星的服務能力。
同系列對比
由於世界觀測-3衛星在617km高的軌道（比世界觀測-2衛星的770km高度低），因此解析度從0.46m提升到0.31m並不是其最突出的特點。世界觀測-3衛星性能的提升主要包括如下幾個方面。
世界觀測衛星-2
世界觀測衛星-21）增加了8個短波紅外譜段，主要用於在霧霾、霧氣、煙霧、沙塵等空氣透明度較低的情況下拍攝圖像時，提升圖像質量。
2）增加了對雲、氣溶膠、水蒸氣、雨和雪的大氣校正功能，可以使圖像數據標準化，有利於未來進行目標自動識別和特徵提取。
3 ） 平均重訪周期比世界觀測-2 略有提高， 從1.1天提升到小於1天，從而提升了在環境監測和災害快速回響方面的套用能力。
4）數傳速率比世界觀測-2提升了50%。
5）無地面控制點圖像定位精度從世界觀測-2的4.6～10.7m提升到3.5m。這一指標已極其接近航空遙感圖像水平。
與其他衛星的比較
數字地球公司稱，相對於法國的“ 昴宿星”（Pleiades），世界觀測-3衛星在成像質量上相當於一台1000萬像素的數碼單眼相機；“昴宿星”解析度僅為0.7m，因此相當於一台200萬像素的數位相機；2013年底發射的美國天空盒子公司的“天空衛星”（Skysat）解析度為0.9m，因此相當於一台150萬像素的數位相機。
預計到2016年，在光學亞米級解析度市場上，美國數字地球公司的兩大競爭對手— 歐洲空客防務集團（EADS）和美國天空盒子公司在衛星星座綜合能力方面的差距與數字地球公司相比仍是非常大的。2016年， 美國數字地球公司將擁有6顆在軌亞米級解析度光學成像衛星， 包括“ 伊克諾斯”（IKONOS） 、4 顆“ 世界觀測” 系列衛星和地球眼-1（Geoeye-1），而歐洲空客防務集團仍只有2顆“昴宿星”在軌。儘管美國天空盒子公司將擁有12顆“天空衛星”，但在成像能力上，美國數字地球公司世界觀測-1、2、3、4和地球眼-1全部是優於0.5m解析度的衛星，且幅寬和敏捷機動能力大大強於美國“天空衛星”，因此在單位時間內的圖像收集區域面積上6顆美國數字地球公司運管的衛星星座比12顆“天空衛星”星座大6倍多。
後續計畫
就在世界觀測-3發射前夕，美國數字地球公司於2014年8月1日宣布，將要發射的地球眼-2衛星的名稱改為世界觀測-4衛星，發射時間初步定在2016年中。世界觀測-4衛星全色空間解析度約0.34m，多光譜解析度1.36m， 幅寬14.5km，軌道高度681km。屆時它和世界觀測-3將組網，從而進一步提高觀測的時間解析度。
