1、光学测绘卫星发展历程
1.1返回式光学测绘卫星发展历程
返回式测绘卫星发展源于美国20世纪60年代的APOLLO月球探测工程，随后在对地观测中发挥重大作用。返回式测绘卫星搭载框幅式相机实施静态摄影，获取中心投影影像，影像几何保真度好。同时，可采用增大航向像幅的相机，获得较好的基高比，是实现无控或少量控制进行全球测绘产品获取的有效途径。中国于20世纪70年代开始返回式测绘卫星的研究，先后成功研制了第一代和第二代返回式测绘卫星，实现了境外无控定位和部分区域1:5万比例尺地理信息产品测制，在西部测图中发挥了重要作用。
1.2传输型光学测绘卫星发展
尽管返回式卫星在短期内可以实现大面积摄影覆盖，但卫星在轨飞行时间短，难以避开云层影响，摄影效率低，影像时效性难以保证。为弥补这些不足，往往要发射大量的卫星，耗费成本高。此外，卫星获取影像的质量只能在卫星回收后才能进行分析，无法实现在轨调整。随着光电子元件技术的飞跃发展，目前形成了以线阵CCD为主要探测器的光学测绘卫星相机体系。但由于线阵CCD相机摄影影像每行扫描影像都有独立的外方位元素，且CCD影像相邻间无刚性的联接条件，影像几何保真度达不到框幅影像水平，经典摄影测量理论无法直接使用，通常采用基于定向片法、分段多项式拟合或等效框幅像片等理论进行外方位元素的重建，实现线阵CCD像高几何保真的无地面控制点摄影测量。
我国于20世纪80年代开始传输型光学测绘卫星的相关技术研究，经过40多年的理论研究和工程实践，形成了以天绘一号为代表的1:5万立体测绘卫星和以高分七号为代表的1:1万立体测绘卫星体系。天绘一号卫星是我国首颗传输型立体测绘卫星，01星于2010年8月24日成功发射，天绘一号卫星搭载LMCCD相机（三线阵相机+面阵混合配制相机）和高分辨率相机等有效载荷，主要用于1:5万比例尺地理信息产品测制和无控高精度定位，2012、2015、2021年又相继发射了02、03及04星。
天绘一号卫星立足LMCCD相机和多功能EFP光束法平差理论，经过多年的理论研究和工程验证，形成了无控定位理论体系，实现了高精度无控定位的工程目标。其中03星无控定位精度达到平面3.7m(RMS)、高程2.4m(RMS)，04星定位精度与03星相当。天绘一号卫星和资源三号卫星都采用三线阵CCD相机获取立体影像，同时搭载星敏感器和GNSS等有效载荷，实现1:5万比例尺地理信息产品测制。天绘一号卫星基于小卫星平台，实现了无控高精度定位与测绘产品测制。资源三号卫星基于大卫星平台，影像分辨率相对较高，主要用于有控条件下定位与测绘产品测制。为了实现无控高精度定位，02、03星还搭载激光测距仪，用于提高无控定位精度，取得了较好效果。
在天绘一号和资源三号测绘卫星工程取得突破的基础上，中国又研发了高分七号、高分十四号卫星。高分七号是中国首颗亚米级高分辨率光学传输型立体测绘卫星，主要用于有地面控制点条件下1:1万比例尺地理信息产品测制。该卫星搭载两线阵立体相机，幅宽20km，其中前视影像分辨率0.8m，后视影像分辨率0.64m，多光谱影像分辨率2.6m。
2、光学测绘卫星发展面临的问题与趋势
2.1光学测绘卫星发展面临的问题
摄影数据有效率低。虽然传输型光学测绘卫星较返回式测绘卫星可以长期在轨运行，但光学测绘卫星在轨摄影中易受气象条件影响，虽然卫星摄影任务规划中根据气象预报信息制定摄影计划并上注指令任务，但无法实时动态更新气象信息调整摄影策略，导致摄影数据中存在大量无效数据，造成星上存储资源和数据传输资源的浪费，据统计每天摄影数据有效率仅为40%左右，这也是所有光学测绘卫星以及遥感卫星面临的共性问题。
数据传输压力大。大幅宽、高分辨率立体影像是光学立体测绘卫星的显著特点，在相同摄影条件下，光学立体影像是单线阵相机影像的两倍或三倍，进而在轨摄影数据量远大于其他光学遥感卫星，如高分十四卫星每天摄影后原始码流的数据量约为3.4TB。测绘卫星巨大的数据量对星上数据传输通道数量、性能以及地面站的布局都提出了较高要求，即使采用中继卫星进行数据传输，当前仍然无法完全解决数据传输的瓶颈问题。
影像获取时效性低。立体测绘卫星为了保证获取影像几何质量，对卫星平台稳定性和姿态测定精度要求都较高。立体测绘卫星平台大都具有快速机动能力，但为了保证高精度定位，一般不宜使用大侧摆机动摄影，即使使用侧摆角也是控制在10°以内。因此，立体测绘卫星重访时间难以提高，获取影像的时效性有限。
2.2光学测绘卫星发展趋势
根据光学测绘卫星目前发展现状和实际应用需求，未来发展应重点针对以下几个方面：
星上智能探测与存储。一方面通过星上增加功能相对单一的气象要素探测设备，做到准实时预报，避免无效摄影；另一方面利用人工智能等前沿技术，开展星上在轨光学遥感数据实时智能云判技术研究，实现星上无效摄影数据的自动剔除，无需存储、无需下传，大大节省星上存储空间和数传资源。
星上和地面数据智能处理。提高星上数据智能处理能力，对于在地面能自动化处理的部分功能移植到星上进行处理（如卫星轨道、姿态等公用信息处理），直接下传结果数据，其余数据分专业在地面进行处理。同时，提高地面数据处理自动化和智能化水平，充分利用可靠的地面高精度控制数据，实施局部智能数据平差和更新，确保全球基础测绘产品的现势性和可靠性。
多星组网协同探测。多星组网可以增大覆盖区域，提高对地观测时间分辨率和影像的保障时效。同时微波卫星和光学卫星协同探测，可以实现各自优势互补。因此，在卫星的最初设计到在轨运行，要充分考虑到不同卫星组网运行的几何构型、轨道面位置、轨道倾角以及不同载荷类型卫星的合理搭配等方面，确保实现不同纬度区域数据的全天时、全天候获取能力。
此外，未来测绘卫星应具备传感器的高度集成、智能存储与传输以及卫星与火箭智能安全管理等功能，提高测绘卫星的观测效率和处理效能，提升测绘产品的保障能力。
结语
光学测绘卫星经过几十年的发展，无论是有效载荷、卫星平台的研制，还是卫星摄影测量理论的建立与实践，都取得了可喜的成果。中国的光学测绘卫星历经50多年的发展，中国光学测绘卫星摄影测量成果达到了国际同等级光学卫星的精度水平。但光学测绘卫星发展也面临诸多现实问题，如摄影数据有效率低、数据传输能力有限等。未来测绘卫星发展趋势，需重点关注星上智能探测与存储、星上和地面数据智能处理及多星组网协同探测等技术，在全球高精度基础信息数据支撑下，集成型、泛在型和智能型测绘卫星可能成为一种趋势，能大幅提升测绘产品的保障能力。
参考文献
[1]陈晓峰.光学遥感立体测绘技术及其发展趋势研究[J].光源与照明,2021(11):69-71.
[2]王昱,肖云.中国测绘卫星发展策略研究[J].航天返回与遥感,2020,41(04):1-9.
[3]李德仁,王密.高分辨率光学卫星测绘技术综述[J].航天返回与遥感,2020,41(02):1-11.