(通讯员:庄园、景茂强,编辑:葛艳)张过教授牵头完成的“高分辨率Ka频段SAR卫星遥感关键技术及应用”荣获2023年度自然资源科技进步奖一等奖,项目研制了全球首颗0.5m高分辨率Ka频段SAR新型遥感测绘卫星——珞珈二号01星;庄园教授“面向人-机-物低功耗定位的多源误差理论与多场景稳健融合方法”荣获2023年度自然资源青年科技奖,研制了基于场景约束和质量控制的多源融合定位装备,实现了适用于“人-机-物”等不同应用场景的低功耗定位方案。
张过教授牵头的“高分辨率Ka频段SAR卫星遥感关键技术及应用”是李德仁和夏军院士团队通力合作的成果,是武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室、水资源工程与调度全国重点实验室两大重磅科研机构融合优势学科,联合多家单位的技术和行业优势,服务国家重大战略需求的集中体现。项目面向全天时全天候高分辨遥感观测国家重大需求,在国家多个项目支持下,从2017年起,经过需求分析、关键技术攻关、卫星设计研制、推广应用,历时7年艰苦研发,突破了星载SAR视频成像、敏捷保相成像、交通流场测量、顺轨干涉测量、距离历程定位模型、降水强度定量反演模型、水位流量定量反演模型等多项核心关键技术,研制全球首颗0.5m高分辨率Ka频段SAR新型遥感测绘卫星——珞珈二号01星,构建了兼备可见光细节刻画能力的星载SAR新型遥感测绘手段,为星载SAR遥感测绘卫星频段选择和模式设计提供了技术方法与工程实践。
项目成果已在国家安全、应急管理与防灾减灾等领域发挥重要作用,社会经济效益显著。研究成果全过程支持了2023年海河“23·7”流域性特大洪水防御、牡丹江2023第1号洪水汛情监测、甘肃积石山地震救灾、2024年韶关水灾监测、2024年湖北防汛、2024年洞庭湖溃口监测,为国家防汛抗旱总指挥部办公室、水利部水旱灾害防御司、天津市水务局、湖北省水利厅、湖北省应急管理厅等单位提供了全过程和多环节精细数据和技术支持,国家防汛抗旱总指挥部办公室评价“助力国家防总办公室掌握实时汛情和风险态势”。
项目成果总体上达到了国际先进水平,在星载SAR视频测量和敏捷顺轨干涉测量方面处于国际领先,直接牵引了中国三峡一号卫星星座和东方慧眼雷达星座的立项建设。项目推动了我国卫星遥感应用理论方法与关键技术创新,促进了航天摄影测量、水利工程学科的发展。
图1 珞珈二号01星渲染图
(a)珞珈二号01星拍摄大兴机场影像(0.5米聚束模式) (b)珞珈二号01星拍摄林地影像(0.5米聚束模式)
(c)珞珈二号01星拍摄降水核影像(3米条带模式) (d)珞珈二号01星拍摄堤防决口(3米条带模式)
图2 珞珈二号01星卫星影像
庄园教授“面向人-机-物低功耗定位的多源误差理论与多场景稳健融合方法”荣获自然资源青年科技奖,项目以北斗、无线信号、可见光、惯导等多源信息为基础,瞄准多源融合中面临的误差分析理论不完善、系统可用性差、功耗高三大难点,确立“人-机-物”多场景多源稳健融合定位目标,取得了多项创新成果:(1)揭示了多传感器噪声与误差传播机理,发展了多源融合误差分析理论,为建立统一的多源误差传播理论提供基础支撑;(2)提出了面向异构设备、多变运动、复杂环境等挑战场景的光电众包数据库构建与定位优化方法,提升了光电定位在大型室内空间的可用性;(3)基于近阈值超低电压芯片设计方法研制了低功耗GPS/北斗定位芯片,提出了基于场景约束和质量控制的多观测量稳健融合新架构,并研制了多源融合定位装备,实现了适用于“人-机-物”等不同应用场景的低功耗定位方案。
项目产出的“系统的误差分析理论、弹性的场景优化策略、低功耗的定位芯片、稳健的融合定位装备”,开拓了智能巡检、智慧工厂和智慧医院等多个领域室内外大型公共空间的创新应用。具体包括:开发的物联网高精度低功耗定位产品成功用于中石化、上海汇得科技、山东省应急物资库、浙江大学附属儿童医院、上海东方医院南院等医院;支撑开发的无人机、车载、手持激光雷达等高精度建图产品出口至东南亚、欧洲、北美和南美等。
图3 人-机-物低功耗定位主要创新