“上帝视角”——当代遥感科技发展的现状与未来展望

2017-07-28 11:56:10    来源:中国科学院院刊

摘要:现代遥感技术起源于20世纪60年代,以数字化成像方式为特征,是衡量一个国家科技发展水平和综合实力的重要标志,历来被世界主要科技和经济大国所重视。

  遥感顾名思义就是“遥远的感知”,通常是指在航天或航空平台上对地球系统或其他天体进行特定电磁波谱段的成像观测,进而获取被观测对象多方面特征信息的技术。

  现代遥感技术起源于20世纪60年代,以数字化成像方式为特征,是衡量一个国家科技发展水平和综合实力的重要标志,历来被世界主要科技和经济大国所重视。

  当代遥感科技

  长期以来,美国始终是国际遥感科技发展的主要引领者之一,如美国在全球领域的:

  第一颗气象卫星(1961年)

  第一颗陆地观测卫星(1972年)

  第一颗海洋卫星(1978年)

  ……

  中国政府也特别重视遥感科技的发展,尤其是20世纪80年代以后,我国航天遥感事业取得长足进步,一系列重要遥感卫星的成功发射,使我国也已跻身于世界遥感科技的前列。

  风云气象卫星(1988年以来)

  资源系列卫星(1999年以来)

  环境减灾系列卫星(2008年以来)

  高分系列卫星(2013年以来)

  碳卫星(2016年)

  遥感技术与国民经济、生态保护和国防安全的关系也越来越紧密,比如土地资源调查、生态环境监测、农业监测与作物估产、灾害预报与灾情评估、海洋环境调查等,包括与日常生活息息相关的天气预报、空气质量监测、电子地图与导航等活动,遥感都发挥了重大作用。进入21世纪,遥感科技已显现出高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率的“三高”新特征,并开拓了更多的应用新领域。

  高空间分辨率遥感

  高空间分辨率遥感

  空间分辨率 能够被传感器辨识的单一地物或2个相邻地物间的最小尺寸。空间分辨率越高,遥感图像包含的地物形态信息就越丰富,能识别的目标就越小。

  高空间分辨率图像(简称“高分图像”) 包含了地物丰富的纹理、形状、结构、邻域关系等信息,可主要应用于地物分类、目标提取与识别、变化检测等。

  目前,已经商业化运行的光学遥感卫星的空间分辨率已经达到“亚米级”,如2016年发射的美国WorldView-4卫星能够提供0.3 m分辨率的高清晰地面图像。

  近年来,随着我国空间技术的快速发展,特别是高分辨率对地观测系统重大专项的实施,我国的卫星遥感技术也迈入了亚米级时代,高分2号卫星(GF-2)全色谱段星下点空间分辨率达到0.8 m。

  上海陆家嘴高分辨率图像

  上海陆家嘴高分辨率图像

  GF-2号卫星0.8 m全色与3.2 m多光谱融合结果

  商业化高分图像的多领域应用

  农业

  法国SPOT-5 2.5 m融合图像已经被应用于农作物种植面积的小区域精细抽样调查,基于空间排列结构特征分析,可以实现人工种植园中冬小麦、水稻和棉花等种植区域的提取。

  城市规划管理

  GF-2图像可准确地识别城市街道、行道绿地、公园、建筑物、甚至车辆数量信息。

  海岸带调查

  应用美国WorldView-2高分数据,大幅提高了海岸线提取的精度,实现了围填海状况监测。

  灾情评估

  高分图像可以实现滑坡和洪水淹没区快速提取、建筑物毁坏等监测,还可利用如美国IKONOS高分影像生成立体像对地震灾害前后房屋做精准的损毁状况评估。

  军事国防

  高分图像可以精确识别敌方的人员与装备,包括装备的型号、数量、调动等重要信息。

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