2016伊利资产负债表:高分辨率遥感技术展望

高分辨率遥感技术展望

教育

遥感技术在八十年代从陆地卫星的上天，展现了第一次发展高潮，空间技术不仅使遥感成为很多行业跨入高新技术门槛的有力手段，而且也大大促进了遥感学科的研究工作视野领域。通过近30年空间技术研究领域里的遥感工作者不懈的努力，在世界范围内，不仅对遥感理论进行了深入研究，同时对遥感应用技术也进行了广泛实践和应用，为遥感技术迈入更高层次技术领域储备了足够的技术经验。
    但是由于遥感数据源限制等多种原因，进一步深入实用化一直受到人们的怀疑。90年代以来，随着遥感传感器以及小卫星技术的发展，人类生存环境的恶化以及全球一体化的需求，遥感技术再次迎来一个发展高峰。这一次高峰具有以下特点：
　
1．遥感数据源的突飞猛进：
 
    现代遥感史以20世纪60年代末人类首次登上月球为重要里程碑，随后美国宇航局(NASA)、欧空局(ESA)和其他一些国家，如加拿大、日本、印度和中国先后建立了各自的遥感系统。所有这些系统已提供了大量通过从太空向地球观测而获取得有价值的数据和图片。随着信息技术和传感器技术的飞速发展，卫星遥感影像分辨率有了很大提高，包括空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。

* 1972年美国发射了第一颗地球资源技术卫星(ERTS-1)(后更名为陆地卫星1号(Landsat-1),标志着地球遥感新时代的开始)。

* 1972年以后，美国发射了一系列陆地卫星，包括陆地卫星1号至7号，所携带的传感器由四波段的多光谱扫描仪(MSS,分辨率为80m)发展到80年代初投入使用的专题制图仪(TM,7个波段，分辨率除第6波段的120米外，其余皆为30m)。

* 1999年4月发射升空的陆地卫星7号所搭载的增强型专题制图仪ETM+(增加了分辨率为15米的全色波段)。

* 80年代后期至90年代初，法国发射的SPOT卫星上载有20m(10m)的高分辨率传感器(HRV分辨率为20m,全色波段为10m)。

*印度发射的IRS卫星上载有6.25m分辨率的全色波段。

* 1999年9月，美国空间成像公司(Space Imaging Inc.)发射成功的小卫星上载有IKONOS传感器，能够提供1m的全色波段和4m的多光谱波段，是世界上第一颗商用1米分辨率的遥感卫星。

* 2001年10月由美国DigitalGlobe公司发射QuickBird卫星于,是目前世界上唯一能提供亚米级分辨率的商业卫星。

* 2003年12月由美国ORBIMAGE 公司发射 OrbView-3卫星于, 是距发射OrbView-1、OrbView-2之后的高分辨率卫星 。

* SPIN-2卫星数据由俄国返回式卫星从80年代至今获得，它提供2米和10m分辨率全色影像数据及DEM和立体像对。

* KOMPSAT卫星由韩国太空研究院所有，从2000年开始可以提供6.6米分辨率的全色波段数据和13米多光谱(四个波段)数据。

* 低空间高时相频率的AVHRR(气象卫星NOAA系统系列，星下点分辨率为1km)以及其他各种航空航天多光谱传感器亦相继投入运行，形成现代遥感技术高速发展的盛期。
　
主要商业卫星发展简介
发射时间 说明
1972年 NASA卫星--美国陆地资源卫星
1992年 美国政府开始公开发行高分辨率遥感卫星影像license
1994年 美国克林顿总统任职期间颁布获取高分辨率影像用于商业用途法案
1999年 IKONOS卫星--美国Sace Imaging公司发射，分辨率为1米
2001年 QuickBird卫星--美国Digitalglobe公司发射，分辨率为0.61米
2002年 SPOT卫星--法国发射，分辨率为2.5米
2003年 OrbView-3卫星--美国OrbImage公司发射，分辨率为1米
2006年 ALOS卫星--日本发射，分辨率为2.5米
2006年 CBERS 2B--中国巴西联合发射，分辨率为5米
2006年 ResourceSat--印度发射，分辨率为6米
预计将要发射的商业卫星
2007年 WorldView-I卫星--将由美国Digitalglobe公司发射，分辨率为0.5米
2007年 GeoEye-1卫星--将由美国GeoEye公司发射，分辨率为0.41米
2007年 Rapid Eye-1卫星--将由美国Germany公司发射，分辨率为6.5米
2007年 THOES卫星--将由泰国发射，分辨率为2米
2008年 WorldView-II卫星--将由美国Digitalglobe公司发射，分辨率为0.5米
2008年 EROS C卫星--将由以色列发射，分辨率为0.7米
2008年 Pleiades卫星--将由法国发射，分辨率为10.7米
2008年 CBERS卫星 --中国巴西联合发射，分辨率为35米
2009年 Pleiades 2卫星--将由法国发射，分辨率为0.7米
2010年 CBERS 4卫星 --中国巴西联合发射，分辨率为5米
 

    除了常规遥感技术迅猛发展外，开拓性的成像光谱仪的研制已在80年代开始，并逐渐形成了高光谱分辨率的新遥感时代。由于高光谱数据能以足够的光谱分辨率区分出那些具有诊断性光谱特征的地表物质，而这是传统宽波段遥感数据所不能探测的，使得成像光谱仪的波谱分辨率得到不断提高。

* 20世纪80年代初研制的第一代成像光谱仪--航空成像光谱仪(AIS)的32个连续波段，

* 第二代高光谱成像仪__航空可见光/红外光成像光谱仪(AVIRIS)，AVIRIS是首次测量全部太阳辐射覆盖的波长范围(0.4～2.5μm)的成像光谱仪。

* 美国宇航局于1999年底发射的中等分辨率成像光谱仪(MODIS)和即将送入地球轨道的高分辨率成像光谱仪(HIRIS)将为人类提供更多信息。

* MODIS是EOS计划(又称Terra计划)中用于观测全球生物和物理过程的仪器，每天可完成一次全球观测。MODIS提供0.4～2.5μm之间的36个离散波段的图像，星下点空间分辨率可为250m、500m、1km。MODIS每两天可连续提供地球上任何地方的白天反射图像和白天/昼夜的发射光谱图像。

* HIRIS将有30m的空间分辨率，获取0.4～2.5μm波长范围的10nm宽的192个连续光谱波段。它是AVIRIS的继承者。HIRIS将获取沿飞行方向前后+60°～-30°及横向±24°的图像。虽然它的周期为16天，但由于它的指向能力，对于一些特殊区域，其覆盖频率将会更高。

* HIRIS数据将用于识别表面物质、测量小目标物的二向性反射分布函数(BRDF)及执行小空间范围的生态学过程的详细研究。

    总之，信息技术和传感器技术的飞速发展带来了遥感数据源的极大丰富，每天都有数量庞大的不同分辨率的遥感信息，从各种传感器上接收下来。这些高分辨率、高光谱的遥感数据为遥感定量化、动态化、网络化、实用化和产业化及利用遥感数据进行地物特征的提取，提供了丰富的数据源。
 
2．向定量化方向发展：
　
    空间位置定量化和空间地物识别定量化
    遥感信息定量化是指通过实验的或物理的模型将遥感信息与观测目标参量联系起来，将遥感信息定量地反演或推算为某些地学、生物学及大气等观测目标参量。遥感信息定量化研究将涉及到遥感器性能指标的分析与评价、大气参量的计算与大气订正方法和技术、对地定位和地形校正方法与技术、计算机图像处理与算法实现、地面辐射和几何定标场的设置以及各种遥感应用模型和方法、观测目标物理量的反演和推算等多种学科及领域。其中，遥感器定标、大气订正和目标信息的定量反演是遥感信息定量化的三个主要研究方面。遥感信息的定量化研究，主要目标是实现空间位置定量化和空间地物识别定量化，即利用数字摄影测量技术和遥感地物波谱技术和模式识别技术来定位地物并判别地物特征。
　
3．向更智能化发展：
　
    遥感的智能化首先表现在遥感传感器的可编程：传感器不仅可以按设定的方式进行扫描，而且可以根据具体要求由地面进行控制编程，使用户可以获得多角度，高时间密度的数据。影象识别和影象知识挖掘的智能化是遥感数据自动处理研究的重大突破：遥感数据处理工具不仅可以自动进行各种定标处理，而且可以自动或半自动提取道路，建筑物等人工建筑。地物波谱库的建立及高光谱自动识别系统使用户可以方便的进行地物识别，并在此基础上进行定量化分析。遥感数据自动配准算法是遥感数据生产的一大福音，它不仅大大加快了数据定位速度，提高了生产效率，而且为数据定位提供了一种高精度的生产工具。
　
4．向动态化发展：
　
    由于小卫星技术的发展，使得卫星造价很低，因此卫星网络计划得以顺利实施。NASA的"传感器网络"使用户可以在获得更高分辨率的数据的同时，也可以获得更高时间密度的遥感数据。而雷达微波技术的发展，更使用户可以获得全天候的遥感数据，这一切都为遥感动态监测创造了条件，使遥感数据真正实现了"四维"(空间维和时间维)信息获取。
　
5．向网络化发展：
　
    Internet改变了我们的世界。当前，Internet已不仅仅是一种单纯的技术手段，它已演变成为一种经济方式--网络经济。人们的生活也已离不开Internet。大量的应用正由传统的Client/Server(客户机/服务器)方式向Brower/Server(浏览器/服务器)方式转移，和传统的基于Client/Server的GIS、RS等产品相比较，新的网络化产品有如下优点：
更广泛的访问范围客户可以同时访问多个位于不同地方的服务器上的最新数据，而这一Internet/Intranet所特有的优势大大方便了GIS的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。

平台独立性：
无论服务器/客户机是何种机器，用户就可以透明地访问各种异构数据，在本机或某个服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异构数据的共享。

降低系统成本：
传统GIS、RS在每个客户端都要配备昂贵的专业GIS、RS软件，而用户使用的经常只是一些最基本的功能，这实际上造成了极大的浪费。
　
6．向更实用化、工程化与产业化及商业化：
　
    遥感技术通过多年的研究和发展，同时随着遥感数据获取技术的突飞进，大量有实力的商业公司加入到遥感应用领域。它们不仅为遥感行业带入了大量资金，而且使应用成本快速下降，因此未来遥感技术的更加实用化、工程化与产业化及商业化已经成为必然趋势。