国内外遥感最新技术及其发展趋势

1国内外遥感最新技术及其发展趋势2012.05.1521前言•遥感是多学科相结合，利用航天或航空遥感器对陆地、海洋、大气、环境等进行监测与测绘的综合性很强的高技术，已广泛用于测绘、气象、国土资源勘察、灾害监测与环境保护、国防、能源、交通、工程等诸多学科及领域，发挥了独特作用，经过半个世纪的探索和尝试，现在已经在实用化的方向上出重要的一步。从1960年4月1日TIROS-1气象卫星发射至今不到40年的时间里[1]，遥感技术已经发生了根本的变化。主要表现在遥感平台、遥感器、遥感的基础研究和应用领域等方面。我国从70年代起开始从事空间遥感与应用研究，与发达国家相比落后20年以上，近年来印度在遥感平台和微波遥感技术方面都比我国发展快，已形成严重的挑战。3一.遥感技术主要特点：•1、可获取大范围数据资料。遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及时获取大范围的信息。•2、获取信息的速度快，周期短。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。4一.遥感技术主要特点：•3、获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。•4、获取信息的手段多，信息量大。根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。5一.遥感技术主要特点：基于遥感的这些特点，遥感技术被广泛应用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监视、气象观测和互剂侦检等。在民用方面,遥感技术广泛用于地球资源普查、植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测等方面。遥感行业的发展因而在一个国家的科技进步中占据着举足轻重的低位。6二.遥感技术的应用•遥感应用领域资源普查灾害监测环境监测工程建设及规划其他矿产资源、水资源、土地资源、森林草场资源、野生动物资源等旱情、水灾，滑坡、泥石流、地震、农林病虫害、森林失火等荒漠化、土壤盐渍化、环境污染、海洋生态、全球气候变化及其影响、植被变化、海洋冰山漂流等大型水利工程、港口工程、核电站、路网、城市规划等军事侦察、精细农业、海上交通、海洋渔业等78三、遥感发展趋势：以数据为主在传统的遥感发展中，主要是以遥感数据为主导的数据销售阶段。以应用为主目前遥感技术已经得到充分的发展，市场需求量逐步增加，主要在应用层面。行业应用发展科研、高校、数据生产多行业多单位的应用9三、遥感发展趋势：•【据美国军事与航空航天电子学网站2007年3月14日报道】根据美国BCC研究公司新的研究报告——“遥感技术与全球市场——IAS022A”分析，2006年全球遥感产品市场已达70多亿美元，2007年将达73亿美元，到2012年将达99亿美元，年增长率为6.3%。10四、遥感技术发展的趋势•5S技术的联合应用•高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容•微波遥感技术•多平台多传感器对地遥感应用•雷达卫星遥感日益受到青睐•后遥感技术的提出•对地观测能力的创新•影像处理技术不断创新，应用不断深入111.5S技术的联合应用•遥感本身就是多学科的综合，多种技术的联合应用将大大拓宽遥感技术的应用范围，引领更广阔的市场。具有代表性的是智能引导系统。系统本身是在国际先进的超图数据结构(HBDS)理论基础上，实现遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、专家系统(ES)和智能化决策知识系统（IDSS）即5“S”的联合。•5S技术是把GIS、RS、GPS、IDSS、ES这5项单项技术综合、集成为一个整体,更方便、更迅速地解决综合信息问题决策的一项集成技术。1213145S技术的功能5S技术整体结合所构成的系统是高度自动化、实时化和智能化的GIS系统。这种系统,不仅具有自动、实时采集、处理和更新数据的功能,而且能够智能式地分析和运用数据,为各种应用提供科学的决策咨询,并回答用户可能提出的各种复杂问题。5S技术为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。5S的结合应用,取长补短,是自然的发展趋势,必将为社会经济的发展带来新的动力。15162.高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容：•高光谱分辨率传感器是指既能对目标成像又可以测量目标物波谱特性的光学传感器其特点是光谱分辨率高、波段连续性强。其传感器在0.4μｍ-2.5μｍ范围内可细分成几十个，甚至几百个波段，光谱分辨率将达到5ｎｍ-10ｎｍ。17近期发射的高分辨率卫星类型发射时间特点GeoEye-12008年9月6日测图能力极强、重访周期极短、分辨率高WorldView12007年9月18日多波段、高清晰影像、更灵活的运转、更精确的拍摄WorldView22009年10月8日多波段、高清晰影像、更灵活的运转、更精确的拍摄18193.微波遥感技术：•微波遥感技术是当前国际遥感技术发展重点之一，其全天候性、穿透性和纹理特性是其它遥感方法不具备的。利用这一特性对解决我国海况监测，恶劣气象条件下的灾害监测，冰雪覆盖区、云雾覆盖区、松散层掩盖区及国土资源勘查等将有重大作用。微波遥感的发展进一步体现为多极化技术、多波段技术和多工作模式。20“嫦娥一号”首用空间微波遥感测量月壤厚度我国自主研发的首个月球探测器“嫦娥一号”（2007年10月24日发射）令中国成为世界上五个成功探月的国家之一。但很少有人知道，“嫦娥一号”在国际上首次搭载微波辐射遥感系统，并成功“测量”月壤厚度，人类探索宇宙，就此开启了全新的“科学之眼”。214.多平台多传感器对地遥感应用随着数字地球和智慧星球等概念的兴起，遥感应用在各行业不断地深入渗透。遥感应用从国家需求为主，逐渐扩展到企业应用层次，甚至个人日常生活中。在大量的实际应用中对空间、时间、辐射以及光谱方面的分辨率和时效性的要求越来越高，依靠一个平台上的一个传感器获取的数据常常难以满足应用需求。因此，深入开发多平台多传感器(Multi-platformMulti-sensor-M2)的遥感能力，逐渐成为遥感应用的发展趋势。22例:ALOS是日本的对地观测卫星，ALOS卫星载有三个传感器：全色遥感立体测绘仪（PRISM），主要用于数字高程测绘；先进可见光与近红外辐射计－2（AVNIR－2），用于精确陆地观测；相控阵型L波段合成孔径雷达（PALSAR），用于全天时全天候陆地观测。235.雷达卫星遥感日益受到青睐雷达卫星是载有合成孔径雷达（SAR）的对地观测遥感卫星的统称。尽管迄今为止，已在一些发射的卫星上携有SAR，如SeasatSAR,AlmazSAR,JERS-1SAR,ERS-1/2SAR,与它们搭载在同一遥感平台上还装载着其他传感器。该系统有5种波束工作模式，即：（1）标准波束模式，入射角20°～49°，成像宽度100公里，距离及方位分辨率为25米x28米。（2）宽辐射波束，入射角20°～40°，成像宽度及空间分辨率分别为150公里和28米x35米。24（3）高分辨率波束,三种参数依此为37°～48°，45公里及10米x10米。（4）扫描雷达波束，该模式具有对全球快速成像能力，成像宽度大（300公里或500公里），分辨率较低（50米x50米或100米x100米），入射角为20°～49°（5）试验波束，该模式最大特点为入射角大，且变化幅度小49°～59°，成像宽度及分辨率分别为75公里及28米x30米。256.后遥感技术的提出•后遥感应用技术是一种遥感信息深化应用的技术，其含义是指将遥感技术与传统地学方法相结合，与现代信息技术相结合的一种信息综合应用技术。其内容涵盖信息处理、信息解译、信息分析、信息表述和信息应用等一整套方法技术系统。267.对地观测能力的创新进入21世纪以来，对地观测技术有了一个非常大的跃进，主要从以下几个方面体现。•高空间分辨率同时宽覆盖卫星遥感空间分辨率已逼近亚米级，极限为厘米级，提高目标探测精度；在提高空间分辨率的同时提高覆盖宽度，提高目标探测的效率。比如利用离轴三反技术，可研制2米空间分辨率150公里宽覆盖；20米空间分辨率可达到1500公里覆盖宽度。27•高时间分辨率，提高快速反应能力；•高波谱、全波段、多角度探测及其定量化探测，提高全面探测能力•小卫星与大卫星发展并举以平台为中心向以载荷为中心转变，高性能敏捷小卫星平台技术，与高分辨率成像载荷结合，实现多模式成像；综合大卫星（多载荷）对目标实施同步探测。代表性的是欧洲ENVISAT卫星，拥有10个传感器，光学与微波等各种传感器同步观测。28•面向最终用户提供最终空间信息产品明确最终用户对空间信息的需求，确定最终空间信息产品的规范与标准，开发生产最终空间信息产品的工具；遥感定量化，处理分析的自动化。298.影像处理技术不断创新，应用不断深入目前影像处理技术朝着多元化和企业级方向发展，除了传统的桌面影像处理技术外，还有影像管理技术，面向服务的影像处理技术等。在影像信息智能化提取方面，除了有半自动化人工提取工具外，在影像自动分类方面，基于光谱的方法，除了传统的统计学方法，还包括了基于神经网络，模式识别等方法；基于专家知识的决策树分类，充分利用了多源数据的特性；基于面向对象的空间特征提取技术。30•面向对象的空间特征提取技术，集合临近像元为对象用来识别感兴趣的光谱要素。充分利用高分辨率的全色和多光谱数据，利用空间，纹理，和光谱信息对图像分割和分类的特点。31Erdas遥感新技术为无人机数据处理提供解决方案（2011-5-26）•无人机遥感是航空遥感的一种重要方式。随着高分辨率遥感影像的需求日益增加，近年来无人机在军事和民用方面都得到了快速的发展，无人机遥感已成为一种发展趋势。但是，由于无人机飞行环境的复杂性以及飞行的不稳定性，导致无人机数据的POS信息不够精确、数据量也相对较大，所以无人机数据的处理成为亟待解决的问题。32Erdas遥感新技术为无人机数据处理提供解决方案•徕卡通过使用LPS处理无人机数据，采用严密的光束法区域网平差，在保证一定精度的情况下，能够以较少的人工干预，用最快的速度完成整个测区的处理过程。在影像重采样过程中支持批处理的并行计算和分布式处理，提高了数据生产的效率，并且只需一般的工作站即可处理，满足了无人机数据在测绘(正射影像/镶嵌/DTM等系列测绘产品)以及灾害应急快速处理方面的需要，为无人机数据处理市场提供了新的解决方案。33遥感卫星在商业市场应用中的新局面•美国政府对遥感卫星的新指令：最大程度地依赖商业遥感卫星来支持军事、情报、对外政策、本土安全及国内用户所需的图像和空间需求。美国的商业卫星图像公司在国家安全作战行动中将扮演更为重要的角色。34参考文献•【1】李德仁摄影测量与遥感的现状及发展趋势武汉测绘科技大学学报2000年2月•【2】郭祖军张友炎李永铁世界航天遥感技术现状、发展趋势及油气遥感应用方向国土资源遥感2000年第2期总第44期中国3S吧3s8.cn•【3】张义彬曲家惠世界遥感技术发展现状及其地质应用国土资源遥感1998年第4期总第38期•【4】胡明城卫星遥感技术的发展和最新成就测绘科学2000年第25卷第1期•【5】朱志勤遥测遥感技术的现状及发展计算机自动测量与控制1999年第7卷第2期•【6】杨敏华胡慧萍试谈遥感发展与农业信息获取应用技术2000年第4期•【7】第十届全国遥感技术学术交流会全体专家发展我国的遥感技术和遥感产业学会月刊1998年第5期•【8】濮国梁杨武年干涉雷达遥感技术及其在地学信息提取中的应用成都理工学院学报2002年10月