我国卫星遥感技术发展与应用思考

我国卫星遥感技术发展与应用思考 我国卫星遥感技术发展与应用思考 廖永生(广西卫星遥感应用综合实验基地广西第一测绘院) 从20世纪70年代中开始的我国航天遥感事业,经过30余年的发展,在技术和应用 上取得了巨 大进步.但是,遥感卫星和应用推广一直是制约我国遥感发展的主要问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .本文通 过分析全球遥感 发展的状况和目前发展技术水平,对比中国遥感发展的道路,剖析我国遥感发展中 的问题和产生原 因,提出了一些解决建议. 1.全球卫星遥感技术与应用发展概况 由于卫星遥感有灵活,数据更新快,数据量大和相 对费用低廉等特点,因此从2O世纪90年代开始,卫星遥感 技术得到了快速发展,各个国家都竞相发展航天遥感技 术,发射了大量遥感卫星,并逐步将卫星遥感从军用领 域转到民用领域.同时不断推广卫星遥感的应用范围和 挖掘应用潜力,目前,卫星遥感技术已经广泛应用于农 业,林业,地质,地理,海洋,水文,气象,测绘,环 境保护和军事侦察等许多领域. 随着各种技术特别是计算机技术迅速发展,卫星遥 感探测技术和应用技术都得到快速发展,其发展有如下 特点. (1)更高的分辨率 高分辨率是信息准确性的条件,从光学反射 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达的 信息上看,越清晰则越准确,因此,从卫星遥感出现开 始,不断提高遥感影像的分辨率成为遥感技术的第一目 标,卫星遥感的第一性能指标也是遥感成像分辨率. 卫星遥感成像分辨率从最初的lkm~lJ250m,再从 250m~lJ30m,15m,lOre,5m,lm,目前成像分辨率最 高的民用遥感卫星成像分辨率达到0.41m. 图1展示了不同分辨率的卫星影像. 30m15m10m5m 图1分辨率从8Om到2.5m的各种影像效果 (数据来源:Landsal—MSS,TM,ETM,EO,SPOT, WorldVJew) (2)更快的周期 卫星成像周期是指卫星拍摄地球同一地点所需时间 差,卫星周期意味着信息更新速度和信息量,特别是光 学遥感成像卫星,由于云层对影像可用性影响很大,卫 星周期短则可以获得更多的有效信息. (3)更多的传感器 早期遥感卫星传感器只有光学传感器,只能探测 卫星应用2011年第5期2 可见光反射信息,受云层影响很大.随着技术发展, 卫星的传感器不断增加,如增加不可见光(红外,超 光谱,紫外)的探测传感器,地球物理信息(水汽, 气溶胶,地表温度,云顶温度)的探测传感器.而目 前最先进也是应用潜力最广的非光学传感器是各 都在发展的不受天气影响,可以全天候实时对地: 测的卫星遥感传感器——雷达【包括合成孔径雷j (SAR)和合成孑L径干涉雷达】. 图2广西柳州市的高分辨率卫星遥感影像(左)和sAR影像(右)对比(数据来 源:Goog1eEarth和Envisat) 图2展示了高分辨率卫星遥感影像和SAR影像对比. 卫星遥感技术发展了40tT~年,其探测技术已经越来 越成熟,在计算机网络技术的支持下,形成完善的数据 分发机制,由于遥感技术应用获得的巨大经济效益和 社会效益,商业价值突出,遥感卫星应用逐步从国家 战略转为一些公司的商业利益点. 目前全球卫星遥感应用发展有以下特点. (1)军民结合 卫星遥感技术起源于军事用途,但军事用途卫星 遥感应用无法获得经济效益和社会效益,因而各国在 发展军用卫星遥感技术后纷纷将一些军用技术转为民 用技术,既可以推动民用遥感的应用,又可以创造经 济价值. (2)商业化 由于卫星遥感影像巨大的市场价值,20世纪90 年代以来,商业卫星遥感迅速发展,法国,美国, 日本,德国和印度等国家都出现了商业遥感卫星公 司,这些公司都拥有自己的遥感卫星.大量的商业 遥感卫星出现使遥感商业化得到空前提高,同时由 于商业促进作用,在遥感影像处理和应用等方面也 得到很大发展. (3)政府推动 26卫星应用2011年第5期 在各国的卫星遥感事业发展过程中,国家政 的扶持是推动本国遥感技术发展和遥感应用的第一 素.如美国陆地卫星(Landsatl,7)系列项目,就 美罔政府出资的民用卫星遥感技术项目.而很多国 的商业卫星公司,都是有政府背景或者属于国家政 的企业.政府对本国遥感的扶持主要包括资金支持 人才培养,技术引进,而遥感技术的普及应用则是 府扶持本国民用卫星遥感的目的. 从全球范围上看,目前遥感事业已经进入国与 之间以及商业公司之间的竞争,民用卫星遥感技术 展速度是空前的,而对于我国的遥感事业来说,同 有很多机遇和挑战. 2.我国卫星遥感发展的历史 我国的遥感技术起步于20世纪70年代,最早 用返回式卫星搭载胶片实现卫星遥感影像获取. 20世纪70年代到80年代,中国发射了多颗具有光 成像能力的返回式卫星,获得了大量的遥感影像 进行了遥感应用试验,取得了初步成果,最典型 是通过胶片遥感影像发现了多处矿产资源和进行 林业资源调查. 1988年和1990年,我国发射了两颗试验气象 星,主要用于气象监测遥感.之后,逐步发展形成了 风云一号,风云三号极轨气象卫星系列和风云二号静 止轨道气象卫星系列. 在1999年之前,由于我国缺少高分辨率的电子光 学成像卫星,研究遥感影像主要依赖于Landsat系列卫 星影像,通过建立遥感卫星接收站,开展遥感应用试 验等T作,取得了大量的成果.但是应用水平较差, 且缺少自主高分辨率卫星影像,无法进行遥感大规模 普及应用. 1999年,中巴地球资源卫星发射,结束了我国没 有民用高分辨率遥感卫星的局面,从1999年至今,我国 发射了"资源"系列遥感卫星和环境一号A/B卫星组成 的减灾遥感小卫星星座.在"资源"遥感卫星系列和环 境一号遥感卫星系列的推动下,我国的遥感应用快速发 展,取得了比较丰硕的成果."资源"系列卫星主要应 用于国土资源行业,环境一号遥感小卫星星座主要应用 于减灾防灾领域. 未来,我国将继续发射的遥感卫星包括资源三号 卫星和环境一号c星.资源三号遥感卫星是我国第1颗 高分辨率的立体测图卫星,最高成像分辨率(全色波 段)可达4m.环境一号c星是我国第1颗民用雷达卫 星,最高星下点成像分辨率可达5m. 3.我国卫星遥感发展特点和问题 虽然我国民用卫星遥感事业取得了巨大成功,但 是无论是在技术和应用水平与世界都有较大差距.目 前全世界各国都拥有大量的高分辨率卫星,而我国目 前在轨的民用中高分辨率遥感卫星仅有3颗.中巴地球 资源卫星02B星的最高成像分辨率达2.36m,但是重访 周期长达106天,获取数据量低.环境一号c星,原计 ~2009年发射升空,至今未能实现.严重缺乏遥感卫 星特别是高分辨成像能力的遥感卫星,是制约我国遥 感事业发展的主要因素. 在遥感应用领域,发达国家已经将卫星遥感技 术普及到普通民众生活,如道路指引,科普教育,政 府决策和房产选购等,相比之下,我国的遥感应用, 很多技术停留在一些科研院所的计算机内,而作为应 用,也仅是测绘,国土,林业,农业和矿产等部门, 普通民众了解较少,甚至政府部门工作人员对遥感技 术和应用效果也知之甚少,致使遥感应用普及大打折 扣.目前,我国民众对遥感技术的直接认识是通过 Goo~eEanh. 影响和严重制约我国遥感技术应用和发展的原因 主要有以下几点. (1)卫星影像商业化水平差 遥感卫星从研制,制造到最后发射升空,需要花 费大量的经费.而长期以来,我国发射的民用遥感卫 星没有进行商业化,没有获得直接经济利益,导致投 资经费无法得到循环.卫星从研制,制造到发射,完 全依赖于国家投资,而国家投资是有限的.且资金支 配能力不灵活,遥感卫星研发经费有限,缺乏经济利 益驱动.国际上,遥感卫星尤其是高分辨率遥感卫星 已经实现商业化运行,在全球开展数据及应用服务, 如法国SPOT遥感卫星在中国地区每年分发的数据收益 逾千万元. (2)军民两用遥感卫星发展不足 发展军民两用卫星一方面可以推进国家遥感事 业,降低我国对国外商业卫星遥感数据的依赖程度; 另一方面,可以进行商业化运行,获取经济利益.目 前很多国家和地区的高分辨遥感卫星都是军民两用遥 感卫星,如意大利的COSMO--SkyMed~星. 实现卫星遥感技术和资源的军转民以及军民共享 遥感卫星影像数据,是我国遥感事业的发展方向. (3)应用研究和实践脱节 我国的卫星遥感应用技术已经达到了很高水平, 我国有一些具有世界影响力的卫星遥感应用研究机 构,同时也有很多卫星遥感领域的着名院士专家,有 大量的遥感应用研究成果,但是大量的研究成果没有 转换到生产应用.而各个遥感实际应用领域的单位技 术力量和水平有限,其应用依赖于国外软件,遥感信 息提取识别的数据量和精度都有限.应用效果特别是 新成果有限,仍然是依赖于高分辨率光学影像. (4)地方政府支持力度有限 在遥感应用方面,我国各级政府和民众的意识不 足,应用推广困难.政府不清楚遥感能做什么或者各 卫星应用2011年第5期27 种分辨率,传感器类型的遥感的作用和效益等,无 法支持本地区遥感应用,致使民众中无法普及遥感 技术.一方面,遥感影像无法发挥其作用;另一方 面,需要应用遥感服务的地方得不到相应服务.地 方政府对遥感应用支持乏力,是卫星遥感技术应用 的最大困难. 4.对于我国卫星遥感发展的建议 基于上述分析,对未来我国卫星遥感发展有以下 几点建议. (1)推进我国遥感卫星影像商业化 商业化是我国遥感的必然路之一,应借鉴其 他国家相关经验,制定遥感卫星及其应用的商业化政 策,促进民间投资和技术开发与应用,推进我国遥感 卫星商业化,形成卫星研制到数据应用良性循环. (2)建立完善我国遥感数据的分发机制 建立完善我国遥感数据分发机制,实现对所有国 产卫星数据的分发,形成从卫星到商业影像公司一系 列合理的数据分发流程,在保证一定商业利益的同时 实现我国遥感数据应用推广. (3)允许和鼓励民营企业参与遥感事业全过程 民营企业有着运行灵活和技术来源方便等优势, 我国民营科技队伍不断壮大,制定国家政策,允许和 鼓励民营企业参与卫星研制生产以及商业卫星影像分 发等,对于推进我国卫星遥感事业和遥感卫星商业 化,具有重要意义. (4)提高各级政府遥感应用意识,培养地方遥感 人才 目前我国遥感应用普及的关键是省市级区域,省 市级政府是推动遥感应用的直接动力.因此,需要提 高遥感技术在省市级政府的普及程度,积极培养省市 地区的遥感应用技术人员,特别是遥感应用领域的遥 感技术人员,推动地区遥感应用. 未来l0年,将是遥感技术获得飞跃发展的10年, 也是遥感发挥重大作用的10年.世界各国纷纷建设 "对地观测系统",以实现遥感卫星的全球观测.要 针对我国遥感事业发展中的问题,充分发挥技术优 势,推动遥感卫星商业化,逐步建立天地一体化的卫 星应用体系和遥感产业化基地等,不断推动我国遥感 事业发展,从而实现中国从遥感事业大国走向遥感事 业强国. 杨保华当选国际宇航科学院院士 近日,中国空间技术研究院杨保华院长当选为国 际宇航科学院(IAA)院士,于9月3日IAA中国院十日 活动当天接受了IAA秘书长Jean—MichelContant颁发的 证书.IAA中国院士日活动由国际宇航科学院(1AA) 研究中心举办,IAA秘书长Jean—MichelContant,来自 美,俄,法,日等国的IAA院士和我国的1AA院士出席 了活动. 国际宇航科学院成立于1960年,定期召开航天学 科中世界上最卓着的专家会议,以表彰同行取得的成 绩,探索并讨论空间科学技术巾的尖端问题.迄今为 28卫星应用2011年第5期 止,宇航科学院有来自65个国家的1100多名院士,遍 布各航天大国,他们对国际宇航事业的发展起到了重 要的推动作用. IAA研究中心(中国)2010年成立,已开展IAA研 究小组的管理及出版等工作,本次活动旨在更好地为 IAAr[I国院士提供相关支持与服务,发挥IAA中国院士 在国际宇航事业中的作用.作为每次院士日的常规项 目,IAA秘书长Jean—MichelContant向新当选的7位IAA 院士和10位通讯院士颁发了证书. 摘自WWW.cast.cn