遙感技術(shù)專(zhuān)題講座(一)——遙感發(fā)展態(tài)勢(shì)

1、遙感發(fā)展態(tài)勢(shì)     “在未來(lái)10年遙感工業(yè)強(qiáng)壯發(fā)展”                                                  -美國(guó)NOAA2005-2015國(guó)際遙感研究報(bào)告  &#

2、160; 現(xiàn)在傳感器的發(fā)展極大的帶動(dòng)了遙感及其應(yīng)用的發(fā)展，在未來(lái)幾年內(nèi)遙感的形勢(shì)非?？春谩１緦?zhuān)題主要從以下幾個(gè)方面來(lái)探討遙感的發(fā)展態(tài)勢(shì)：          1.爭(zhēng)先恐后的空間發(fā)展計(jì)劃          2.多邊的國(guó)際合作          3.對(duì)地觀測(cè)能力的創(chuàng)新          4.影像處理技術(shù)不斷創(chuàng)新，應(yīng)用不斷深入    

3、      5.遙感應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)1 爭(zhēng)先恐后的空間發(fā)展計(jì)劃     以美國(guó)為首，投入也最大。如NASA于2005年宣布了耗資1040億美元空間探測(cè)計(jì)劃，并在2006年發(fā)布了新的航天政策，以期保證其在21整個(gè)世紀(jì)的空間絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。     從圖1中可以看出，美國(guó)除了發(fā)展對(duì)地觀測(cè)外，還大力發(fā)展火星探測(cè)計(jì)劃。在圖2中的發(fā)展藍(lán)圖中可以看出，在傳感器中分為好幾個(gè)級(jí)別，除了傳感器外，還把信息的綜合、信息的應(yīng)用也納入了其發(fā)展藍(lán)圖當(dāng)中，應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)很完整的藍(lán)圖。 

4、60;                                                                    

5、0;   下載 (131.59 KB)2008-9-22 19:27圖1 美國(guó)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃下載 (117.5 KB)2008-9-22 19:27圖2 美國(guó)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)藍(lán)圖    除了美國(guó)，歐洲為提升其經(jīng)濟(jì)實(shí)力和維護(hù)其政治利益全力推進(jìn)其獨(dú)立的航天能力。啟動(dòng)實(shí)施了宏偉的GMES計(jì)劃。2003年ESA正式宣布其全球環(huán)境與安全監(jiān)測(cè)(GMES)計(jì)劃，并在2008年建成一個(gè)由高中低分辨率的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星為歐盟18個(gè)國(guó)家的環(huán)境和安全進(jìn)行實(shí)時(shí)服務(wù)。在高光譜和超光譜方面也取得了巨大的成果，如于2001年發(fā)射的PROBA和當(dāng)今有效載荷最為豐富的綜合衛(wèi)星ENVISAT

6、。下載 (38.69 KB)2008-9-22 19:27圖3 GMES計(jì)劃的組成    歐盟的成員國(guó)之間也在各自發(fā)展自己的對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃，走在前列的是法國(guó)、德國(guó)和意大利。法國(guó)在商業(yè)衛(wèi)星上有著名的SPOT系列衛(wèi)星，意大利有雷達(dá)衛(wèi)星Cosmo-Skymed,德國(guó)也有高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星TerraSAR-X。    俄羅斯雖然近幾年經(jīng)濟(jì)不景氣，不過(guò)也投入大量資金發(fā)展自己的對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃。俄羅斯制定實(shí)施新的航天計(jì)劃，力保其在國(guó)際上的大國(guó)地位。俄羅斯政府于2005年批準(zhǔn)了總經(jīng)費(fèi)為3050億盧布的20062015年聯(lián)邦航天發(fā)展規(guī)劃。目前商業(yè)衛(wèi)星有資源DK衛(wèi)星。 

7、   在亞洲，日本和印度都在極力發(fā)展自己的對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃。日本擁有先進(jìn)航天技術(shù)實(shí)力，并力圖發(fā)展軍事航天和民用航天：JAXA于2005年公布了耗資570億美元的“JAXA2025年長(zhǎng)期規(guī)劃”，目前代表衛(wèi)星有日本先進(jìn)陸地觀測(cè)ALOS衛(wèi)星，。印度加大投資力度發(fā)展航天技術(shù)，企圖成為未來(lái)亞洲空間強(qiáng)國(guó)。2003年的投資占GDP的0.094%，200506年投資7.22億美元；預(yù)計(jì)2020年印度將擁有偵察衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等，目前印度的代表衛(wèi)星為IRS-P5=CartoSat1和 IRS-P6=ResourceSat1。    亞洲的其他國(guó)家和地區(qū)都擁有了自己的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星

8、，如韓國(guó)的KOMPSAT-2光學(xué)衛(wèi)星、臺(tái)灣地區(qū)的福衛(wèi)系列、泰國(guó)的THEOS等我們也非常重視對(duì)地觀測(cè)計(jì)劃，我國(guó)對(duì)對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)，尤其高空間分辨率的數(shù)據(jù)需求巨大，僅在“十一五”期間涉及對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的18個(gè)重大工程的總投資約2000億元。主要組成為資源衛(wèi)星系列、環(huán)境減災(zāi)系列、海洋衛(wèi)星系列、氣象衛(wèi)星系列、神州飛船等。目前在天的有資源衛(wèi)星2（B），風(fēng)云2和3，環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星和海洋1號(hào)衛(wèi)星。    總的來(lái)說(shuō)，目前太空中共有70多顆民用和軍用衛(wèi)星，商用衛(wèi)星代表性的有以下組成：    l美國(guó)陸地LandSat、IKONOS系列、快鳥(niǎo)衛(wèi)星系列；    l加

9、拿大的RadarSAT系列衛(wèi)星；    l法國(guó)的SPOT衛(wèi)星系列；    l歐盟的ERS衛(wèi)星系列；    l以色列的EROS衛(wèi)星系列；    l日本的ALOS-2衛(wèi)星；    l印度P系列衛(wèi)星等。2 多邊的國(guó)際合作    各個(gè)國(guó)家和地區(qū)，以及國(guó)際組織之間的合作和活動(dòng)異常活躍，如國(guó)際地球觀測(cè)組織（GEO）與空間部長(zhǎng)會(huì)、國(guó)際地球觀測(cè)衛(wèi)星委員會(huì)（CEOS）、全球一體化地球觀測(cè)戰(zhàn)略伙伴關(guān)系（IGOS-P）、中歐合作“龍計(jì)劃”（Dragon Programme）、歐盟全球環(huán)境與安全監(jiān)測(cè)

10、計(jì)劃（GMES）、美國(guó)、日本等國(guó)家聯(lián)手合作實(shí)施的全球降水觀測(cè)（WPM）計(jì)劃。    國(guó)際攝影測(cè)量與遙感學(xué)會(huì)(International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 英文簡(jiǎn)稱(chēng)ISPRS成立于1910年，是國(guó)際一級(jí)學(xué)術(shù)組織。該組織以推動(dòng)國(guó)際攝影測(cè)量、遙感與空間信息技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用與交流合作為宗旨，成員遍及近百個(gè)國(guó)家和地區(qū)，下設(shè)8個(gè)技術(shù)委員會(huì)，具有學(xué)術(shù)活動(dòng)歷史悠久、組織嚴(yán)密、參與面寬、影響力大、知名度高等特點(diǎn)。其每四年舉辦一次國(guó)際攝影測(cè)量與遙感大會(huì)(ISPRS Congress)，研討最新前沿技術(shù)與發(fā)展方向，展示最

11、新技術(shù)系統(tǒng)與成果，制訂下一個(gè)四年的研究指南，選舉新一屆領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，被譽(yù)為遙感屆的奧林匹克的國(guó)際攝影測(cè)量與遙感大會(huì)，21屆于2008年7月份在北京順利召開(kāi)。3 對(duì)地觀測(cè)能力的創(chuàng)新進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，對(duì)地觀測(cè)技術(shù)有了一個(gè)非常大的躍進(jìn)，主要從以下幾個(gè)方面體現(xiàn)。  l高空間分辨率同時(shí)寬覆蓋    衛(wèi)星遙感空間分辨率已逼近亞米級(jí)，極限為厘米級(jí)，提高目標(biāo)探測(cè)精度；在提高空間分辨率的同時(shí)提高覆蓋寬度，提高目標(biāo)探測(cè)的效率。比如利用離軸三反技術(shù)，可研制2米空間分辨率150公里寬覆蓋；20米空間分辨率可達(dá)到1500公里覆蓋寬度。  l高時(shí)間分辨率，提高快速反

12、應(yīng)能力  l高波譜、全波段、多角度探測(cè)及其定量化探測(cè)，提高全面探測(cè)能力    光譜分辨率已達(dá)到納米級(jí)；微波合成孔徑雷達(dá)全極化與干涉測(cè)量；Th赫茲等新譜段開(kāi)發(fā)，達(dá)到全譜段探測(cè)；對(duì)地探測(cè)技術(shù)已利用多角度探測(cè)技術(shù)。  l小衛(wèi)星與大衛(wèi)星發(fā)展并舉    以平臺(tái)為中心向以載荷為中心轉(zhuǎn)變，高性能敏捷小衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)，與高分辨率成像載荷結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多模式成像；綜合大衛(wèi)星（多載荷）對(duì)目標(biāo)實(shí)施同步探測(cè)。代表性的是歐洲ENVISAT衛(wèi)星，擁有10個(gè)傳感器，光學(xué)與微波等各種傳感器同步觀測(cè)。  l面向最終用戶(hù)提供最終空間信息

13、產(chǎn)品明確最終用戶(hù)對(duì)空間信息的需求，確定最終空間信息產(chǎn)品的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)最終空間信息產(chǎn)品的工具；遙感定量化，處理分析的自動(dòng)化。    從遙感影像的普及性看主要的發(fā)展分為三個(gè)方向：    l攜帶傳感器的微/小衛(wèi)星發(fā)射與普及    l地面高分辨率傳感器的使用    l高光譜/超光譜遙感影像的解譯與應(yīng)用      n紫外,可見(jiàn)光,近紅外,中紅外,遠(yuǎn)紅外    因此目前我們可以獲得遙感數(shù)據(jù)總結(jié)如下：    高空間分辨率  

14、0;   0.41m 、0.5m 、0.61m 、1m 、2m、    高時(shí)間分辨率和高重返能力      0.5天、1天、2天、2.5天、    高空間分辨率與立體像對(duì)      0.5m、2.38m、2.5m、    多光譜與高空間分辨率      8波段與2米分辨率    高光譜/超光譜      <10nm/20m/0.42

15、.5m/220波段  航天      <10nm/4m/ 0.42.5m/224波段 航空    雷達(dá)/激光雷達(dá)數(shù)據(jù)      1m、3m、    地球科學(xué)數(shù)據(jù)      云、氣溶膠、SST4影像處理技術(shù)不斷創(chuàng)新，應(yīng)用不斷深入   目前影像處理技術(shù)朝著多元化和企業(yè)級(jí)方向發(fā)展，除了傳統(tǒng)的桌面影像處理技術(shù)外，還有影像管理技術(shù)，面向服務(wù)的影像處理技術(shù)等。在影像信息智能化提取方面，除了有半自動(dòng)化人工

16、提取工具外，在影像自動(dòng)分類(lèi)方面，基于光譜的方法，除了傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，還包括了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模式識(shí)別等方法；基于專(zhuān)家知識(shí)的決策樹(shù)分類(lèi)，充分利用了多源數(shù)據(jù)的特性；基于面向?qū)ο蟮目臻g特征提取技術(shù)。    基于模式識(shí)別技術(shù)的支持向量機(jī)分類(lèi)就是一種比較新的分類(lèi)方法。支持向量機(jī)（SVM）算法在模式識(shí)別、回歸估計(jì)、概率密度函數(shù)估計(jì)等方面都有應(yīng)用。例如，在模式識(shí)別方面，對(duì)于手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、人臉圖像識(shí)別、文章分類(lèi)等問(wèn)題，SVM 算法在精度上已經(jīng)超過(guò)傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)算法或與之不相上下。在遙感分類(lèi)上，SVM的主要思想是針對(duì)兩類(lèi)分類(lèi)問(wèn)題，在高維空間中尋找一個(gè)超平面作為兩類(lèi)的分割，以保證最小的分

17、類(lèi)錯(cuò)誤率。對(duì)較高分辨率的R、G、B、Nir四個(gè)波段的數(shù)據(jù)效果最好。    面向?qū)ο蟮目臻g特征提取技術(shù)，集合臨近像元為對(duì)象用來(lái)識(shí)別感興趣的光譜要素。充分利用高分辨率的全色和多光譜數(shù)據(jù)，利用空間，紋理，和光譜信息對(duì)圖像分割和分類(lèi)的特點(diǎn)。有了多元化的影像處理技術(shù)和影像數(shù)據(jù)源，遙感應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展，行業(yè)應(yīng)用總結(jié)如下：  l傳統(tǒng)領(lǐng)域      農(nóng)業(yè)      林業(yè)      學(xué)術(shù)研究       工程

18、勘測(cè)      水利      交通      海洋      氣象        l新興領(lǐng)域       精細(xì)農(nóng)業(yè)       軍事      城市土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)      商業(yè) (保險(xiǎn), 銀行, )      醫(yī)學(xué)      電信      電力          更多的新興行業(yè)在進(jìn)一步擴(kuò)展。5 遙感應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)    在遙感實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，遇到很多挑戰(zhàn)，主要總結(jié)如下：l影像信息提取