遥感技术发展前沿

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1、HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERSITY课程论文题 目：遥感技术发展前沿姓名:学号：专业班级：中国武汉二O二年十二月遥感技术发展前沿摘 要：本文主要介绍了国内外遥感技术的最新技术和以后的发展趋势关键词：遥感最新技术 发展趋势1 概述广义上的遥感是指与物体不产生接触的情况下获取物体的有关信息从这个 意义上说，摄影测量是遥感领域中研究得最早的技术学科现代意义上的遥感起 源于20世纪60年代，它是在航天技术、计算机技术、传感器技术等的推动下发展 起来的，是指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取地表的信息， 通过数据的传输和处理，从而实现研究地面物体的形状、大小、位

2、置、性质及其 与环境的相互关系的一门现代应用技术学科20世纪80年代以来，随着人类活动 对地球的影响逐步受到重视和人类社会对环境、资源危机意识的增强，在微电子 技术、计算机技术、航天技术等多方面技术发展的带动下，遥感技术在多方面取 得了长足发展2 中国卫星遥感与定位技术应用的现状和发展经过三十多年来的发展，卫星遥感技术应用的范畴已经从当初的单一遥感 技术发展到今天包括遥感(RS)、地理信息系统(GIS)，全球定位系统(GPS)等技 术在内的空间信息技术，逐渐深入到国民经济、社会生活与国家安全的各个方面， 使社会可持续发展和经济增长方式发生了深刻的变化，其发展与应用水平业已成 为综合国力评价的重

3、要标志之一。2.1中国卫星遥感应用的发展遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新成就， 是当代高新技术的一个重要组成部分。国际上遥感技术的发展，将在未来 15 年 将人类带入一个多层。立体。多角度，全方位和全天候对地观测的新时代。各种 高、中、低轨道相结合，大、中、小卫星相互协同，高、中、低分辩率互补的全 球对地观测系统，将能快速、及时地提供多种空间分辩率、时间分辩率和光谱分 辩率的对地观测海量数据。自 70 年代以来，我国高度重视遥感技术发展与应用，跟踪国际技术前沿并 努力创新，在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”连续四个五年计划中， 给予重点支持，在遥感技术系统，遥

4、感应用系统、GIS等方面均取得突出进展。2.2 建立了国家级资源环境宏观信息服务体系随着信息高速公路的产生，不同地点、不同专业的地理信息系统的资源共享 成为可能。地理信息系统的网络化主要包括地理信息系统软件的模块化和组件 化、WEB GIS。WEB GIS的目的是解决分布式G玛之间的联网，实现系统资源的 共享。分布式皤是当前的大趋势，主要原因是地学的数据量大，结构复杂，而且 还要不断更新，只能是建立不同专业、不同地点的分布式GIS才是最佳方案。2.3 建立了灾害遥感监测评估业务运行系统该系统由三部分组成:灾害宏观动态监测系统、机载SAR数据实时传输系统、 洪涝灾害测评估系统。洪涝、干旱。林火和

5、雪灾的宏观动态监测与评估系统，已具备针对中国范围 内发生的洪涝、干旱、林火和雪灾等多种自然灾害的宏观动态监测和成灾区的区 域覆盖评估的能力；系统通过网络通信同其它子系统实现产品传送和数据共享， 并以VSAT和INTERNET网络通信方式向应用部门提供防灾减灾信息服务【。2.4国产GIS软件产品的开发与应用从引进，消化、吸收起步，根据“引入竞争机制，坚持流动发展，加强科 技攻关，落实产业发展”的方针，我国通过科研攻关项目支持和软件测评，鼓励 开发了一批具有自主版权的GIS软件，某些软件在技术水平上接近国际先进水平， 带动了一批新兴高新技术企业，实现了科技成果产业化，促进了我国GIS在各行 各业的

6、应用，并获得了一定的经济效益和形成初步的产业规模。经过“九五”期 间的发展，目前国产GIS软件占据国内市场已达到近30%。2.5 国家空间数据基础设施建设开展地理信息系统应用的必要条件是建设国家空间数据基础设施。中国有关 部门已建立了10个基础地理信息数字化生产基地，开展了信息共享与标准化研 究，实现了地理信息产品的规模化生产。目前已建成中国1:400万、1:100万、 1:25万基础地理数据集。七大江河流域重点防范区1:1万和1:5万基础地理数 据集。在科技部的支持下，以推动空间信息技术及其产业发展为目标的国家级空 间信息共享和服务平台”中国空间信息网”于1999年开始建设，现已具雏形。2.

7、6 发展遥感前沿技术及应用系统针对目前高光谱遥感、雷达遥感，大数据量遥感图像并行处理，多种数据融 合和快速更新等遥感的前沿技术，紧密结合遥感的具体应用，发展了高光谱农作 物精细分类模型，形成了水稻信息提取和分类的雷达遥感成套技术，研制了微机 大数据量遥感图像并行处理技术及系统，发展了遥感与地理系统融合处理技术以 及地理空间数据的快速生成和更新技术。形成了一套独具特色的技术系统，并在 国际合作中得到了应用和检验【13】。2.7 建立了海洋环境立体监测体系作为一个海洋大国，我国天然海域达485万平方公里，海岸线长达18000公 里。海洋及海岸带拥有丰富的资源，有12个省（市、自治区）处于沿海地带，

8、全国 50%的大城市，40%的中小城市也在这个地带，国民经济总值的60%来自沿海地 区。因此，建立海洋环境立体监测体系是我国一项战略目标。在“九五”国家高 技术发展计划（863计划）支持下建立的海洋环境立体监测体系主要包括:近海环 境自动监测技术、高频地波雷达海洋环境监测技术。海洋环境遥感监测应用技术、 系统集成技术以及示范试验等。3 国内外遥感技术最新技术3.1 高分辨率小型商业卫星发展迅速所谓小卫星2,是指质量小于500Kg的小型近地轨道卫星，其地面分辨率 可达5m,甚至lm。由于其研制和发射成本低廉，近年来发展非常迅速o IKONOS-2 是美国Space Imaging公司于1999年

9、9月成功发射的第一颗高分辨率商业小卫 星，并已开始出售数据；0rbview3/4卫星是美国Orbital Sciences公司研制和 即将发射的小型卫星，其空间分辨率为lm （全色）和4-8m （多波段），其中， Orbview-4还为一个拥有200个波段高光谱传感器的卫星。高分辨率小型卫星具 有较高的空间分辨率和高频率的、立体的观测能力，其数据将是近年来商业服务 最为活跃的数据源，在大比例尺图件制作、GIS制图和DEM立体图形制作等方面， 均能产生良好的应用效果。3.2 雷达卫星遥感日益受到青睐雷达遥感由于具有全天候、全天时和具有一定穿透功能的特性，在遥感发展 初期就受到国际社会的关注。19

10、95年11月加拿大雷达卫星RADARSAT-1的发射， 标志着卫星微波遥感的重大进展，为建立一个能生存的国际遥感数据市场做出了 重要贡献4。RADARSAT-1除了有一个地面SAR数据接收站网之外，卫星上还载 有磁带记录器，可以覆盖全球。同以前的卫星雷达成像器比较，RADARSAT-1为 地面分辨率、成像行宽和波束入射角提供了更宽的选择范围。它的 SAR 扫描波 束的成像行宽为500km，分辨率为100m，适于全球或区域尺度的综合观测；50 km 的成像行宽和不足 10m 分辨率的精波束，对于局部详细研究是理想的。除了使 RADARSAT-1 SAR数据的应用商业化和使这些数据适应于各类陆地和

11、海洋应用之 外，RADARSAT-1的大纲还从事于两个重要任务：第一任务的目标是对南极大陆 提供第一个完全的高分辨率卫星覆盖，由此所得的数据将在监测全球气候变化中 起重要作用；第二个任务是对全球产生多次SAR覆盖，每一次都是全球动力过程 的一个快镜头。后一任务称为RADARSAT-1的背景任务。在1 996年初开始的卫 星正常运作之后，立即开始了这一任务，意图是建立全球多模式和多季节 SAR 数据档案。一般说来，背景任务利用的是各种RADARSAT-1用户的数据要求得到 满足之后剩余的卫星SAR成像时间。3.3 干涉雷达遥感技术干涉雷达遥感技术（INSAR）是一种用于测量高程、地面位移和地表变

12、化的全 新技术【2】。根据雷达图像像对的获取方式不同，干涉雷达分为横轨、同轨和重 轨三种方式。其中横轨和同轨方式将两部天线架设在同一飞行平台上利用两部天 线之间的间隔，进行干涉处理。由于对天线间的距离有较高要求，所以通常用于 机载平台。重轨方式在飞行平台上仅架设一部天线，同一遥感器或相同性能的遥 感器在同一区域上空做两次探测，要求两次飞行轨道间有一定的间距，且飞行轨 迹基本平行、飞行器姿态稳定，因此，这种方式主要用于航天飞行器。目前可用 于干涉雷达处理的卫星，如JERS、EPS1/2、RADARSAT等采用的都是这种方式。3.4 航空传感器成像光谱仪70年代以来，美国机载传感器技术发生重要革命

13、【3】，相继推出航空传感器 成像光谱仪，成像光谱仪不但具有连续光谱（陆地卫星MSS、TM, SPOT卫星的 光谱是离散的）成像的特性，而且还能描绘单个岩矿石的光谱曲线。它具有高空 间分辨率和精细的光谱分辨率的特征，能满足广大地质工作者的要求，目前，已 广泛用于岩性、矿物填图。3.5 推帚式扫描成像光谱技术采用大型固体线阵或面阵探测器件（CCD）的推帚式扫描成像光谱技术，将 把传感器的性能提高到新的水平，它的成像机理使它的分辨率明显提高，如法国 的SPOT卫星。SPOT卫星是世界上首先具有立体成像能力的遥感卫星。在地质 学应用领域，它可对岩性、构造等作更精细解译，而且可同时重复观测目标，成 像周

14、期短。SPOT图像精度十分高，分辨率高于2 Om（短波红外：15-17ym）,10 m分辨率的全色通道改为10m分辨率，波段范围为0.61-0.68卩m的红色通道。 HRV的波段由原来3个改为4 个,并增加一个地面分辨率不低于1 km扫描带宽 约为2000Km的宽视扫描仪，这些将是SPOT4卫星的特点11。3.6 增强的专题绘图仪美国的LANDSAT-7上的遥感仪有了改进，是增强的专题绘图仪（Enhanced Thematic Mapper Plus，缩写为ETM+），它测量地面反射或发射的太阳辐射，包 括空间分辨率为15米的全色段和空间分辨率为60米的热红外信道。LANDSAT-7 每25分

15、钟就可以得到一帧面积约为185kmx170km的图像，全球共划分为57784 帧。LANDSAT-7还有一个378千兆比特的固态记录器，用于存储全球覆盖。高 空间分辨率、高质量的辐射和谱鉴别率与 1 6天的重复周期相结合，提供了唯一 的、可估计陆地覆盖的观察能力，其尺度是能清晰地看出人类活动的迹象。3.7 多模态微波遥感器多模态微波遥感器是我国第一台实验性的微波遥感系统，也是神舟四号飞船 有效载荷应用任务中的重头戏。它不受云、雷、雨的限制，可以全天时、全天候 工作，而且对土壤和植被具有一定的穿透能力。这次神舟四号飞船有效载荷应用 任务是由三种微波遥感器担任“主角”，他们时微波辐射计、雷达高度计

16、和雷达 散射计。中国科学院空间科学与应用研究中心的研究人员介绍了三位“主角”的不 同分工。微波辐射计主要用于探测土壤温度、降水、大气水汽含量、积雪、土壤 成分、海面温度；还可以得到植被生长情况，对农作物进行估产。通过雷达高度 计的测量可获得海浪的有效波高、海洋环流等海洋动力学参数，这种测量方法是 目前能对全球范围的海水、海冰表面进行全天候、连续、实时高精度测量的唯一 手段。对全球军事、自然灾害研究有十分重大的意义。雷达散射计可以测量海面 风速与风向，从而测到海面风场，可应用与海洋动力学研究、海况预测及灾害监 测等许多方面。这三位“主角”联手后，在太空中组成复合观测模式，将获得更 全面、丰富的信

17、息。4 国内外遥感发展趋势随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化， 地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的 实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发 展。随着传感器技术、航空航天技术和数据通讯技术的不断发展，现代遥感技术 已经进入一个能动态、快速、多平台、多时相、高分辨率地提供对地观测数据地 新阶段。4.1 5S 技术的联合应用遥感本身就是多学科的综合【5】，多种技术的联合应用将大大拓宽遥感技术 的应用范围，占领更广阔的市场。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

18、基础上，实现遥感（RS）、全球定位系统 （GPS）、地理信息系统（GIS）、智能系统（IS）和多媒体系统（MMS）即五“S”的联 合。在电子地图的支持下可对光盘CD- ROM进行检索，采用分层技术，为用户 提供自定义、多层次目标库，用户可自己定义起点、终点、绕行点、必经点。智 能模块为用户提供最佳路径及最短距离。4.2 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0.4ym-2.5ym 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-10nmo 但目前其发展

19、仍停留在航空实验和应用阶段，预计下个世纪将会在轨道高度崭露 头角，如澳大利亚的资源信息与环境卫星（ARIES-1 ）。美国一些公司或组织及 空军、海军等部门也都在研制和发射自己的成像光谱卫星。美国Geosat Committee 目前正在对高光谱传感器 Probe-1 进行矿产、油气、环境及农业等 4大领域的应 用试验。人们希望通过高光谱遥感数据对矿物、岩石的类型，农作物、森林的种 类，环境中各种污染物质的成份进行遥感定量分析。高光谱和超高光谱传感器的 研制和应用将是未来遥感技术发展的重要方向。高空间分辨率已达米级，高光谱分辨率已达纳米级，波段数已达数十甚至数 百个。4.3 微波遥感技术波遥感

20、技术（如合成孔径雷达等 ）是当前国际遥感技术发展重点之一【7】，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，表 2为即将发射的雷达卫星系统。4.4 小卫星群计划为协调时间分辨率和空间分辨率这对矛盾，小卫星群计划将成为现代遥感的 另一发展趋势。例如，可用6颗小卫星在23天内完成一次对地重复观测， 可获得高于1 m的高分辨率成像光谱仪数据。除此之外，机载和车载遥感平台， 以及超低空无人机载平台等多平

21、台的遥感技术与卫星遥感相结合，将使遥感应用 呈现出一派五彩缤纷的景象。4.5 遥感影像获取技术越来越先进4.5.1 随着高性能新型传感器研制开发水平以及环境资源遥感对高精度遥感 数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋 势。遥感传感器的改进和突破主要集中在成像雷达和光谱仪，高分辨率的遥感资 料对地质勘测和海洋陆地生物资源调查十分有效。4.5.2 雷达遥感具有全天候全天时获取影像以及穿透地物的能力，在对地观 测领域有很大优势。干涉雷达技术、被动微波合成孔径成像技术、三维成像技术 以及植物穿透性宽波段雷达技术会变得越来越重要，成为实现全天候对地观测的 主要技术，大大提

22、高环境资源的动态监测能力10。4.5.3 开发和完善陆地表面温度和发射率的分离技术，定量估算和监测陆地 表面的能量交换和平衡过程，将在全球气候变化的研究中发挥更大的作用。4.5.4 由航天、航空和地面观测台站网络等组成以地球为研究对象的综合对 地观测数据获取系统，具有提供定位、定性和定量以及全天候、全时域和全空间 的数据能力，为地学研究、资源开发、环境保护以及区域经济持续协调发展提供 科学数据和信息服务。4.5.5 遥感信息处理方法和模型越来越科学神经网络、小波、分形、认知模 型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术，会大大提高多源 遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性

23、。统计分类、模糊技术、专 家知识和神经网络分类有机结合构成一个复合的分类器，大大提高分类的精度和 类数。多平台、多层面、多传感器、多时相、多光谱、多角度以及多空间分辨率 的融合与复合应用，是目前遥感技术的重要发展方向。不确定性遥感信息模型和 人工智能决策支持系统的开发应用也有待进一步研究。4.5.6 3s 一体化计算机和空间技术的发展、信息共享的需要以及地球空间与 生态环境数据的空间分布式和动态时序等特点，将推动 3s 一体化。全球定位系 统为遥感对地观测信息提供实时或准实时的定位信息和地面高程模型；遥感为地 理信息系统提供自然环境信息，为地理现象的空间分析提供定位、定性和定量的 空间动态数据

24、；地理信息系统为遥感影像处理提供辅助，用于图像处理时的几何 配准和辐射订正、选择训练区以及辅助关心区域等。在环境模拟分析中，遥感与 地理信息系统的结合可实现环境分析结果的可视化。3s 一体化将最终建成新型 的地面三维信息和地理编码影像的实时或准实时获取与处理系统8。4.5.7建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统随着3s 体化，资源 与环境的遥感数据量和计算机处理量也将大幅度增加，遥感数据处理系统就必须 要有更高的处理速度和精度。神经网络具有全并行处理、自适应学习和联想功能 等特点，在解决计算机视觉和模式识别等特大复杂的数据信息方面有明显优势。 认真总结专家知识，建立知识库，寻求研究定量精

25、确化算法，发展快速有效的遥 感数据压缩算法，建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统。4.5.8 建立国家环境资源信息系统国家环境资源信息是重要的战略资源，环 境资源数据库是国家环境资源信息系统的核心。我们要提高对环境资源的宏观调 控能力，为我国社会经济和资源环境的协调可持续发展提供科学的数据和决策支 持。4.5.9 建立国家环境遥感应用系统国家环境遥感应用系统将利用卫星遥感数据和地面环境监测数据，建立天地一体化的国家级生态环境遥感监测预报系统以 及重大污染事故应急监测系统，可定期报告大气环境、水环境和生态环境的状况 9。环境遥感地理信息系统是其支撑系统，在各种应用软件的辅助下实现环境遥 感

26、数据的存储、处理和管理；环境遥感专业应用系统是其应用平台，在环境专业 模型的支持下实现环境遥感数据的环境应用；环境遥感决策支持系统是其最上层 系统，在环境预测评价和决策模型的驱动下进行环境预测评价分析，制定环境保 护的辅助决策方案；数据网络环境是其数据输入和输出的开放网络环境，实现环 境海量数据的快速流通。遥感技术在环境科学领域有广泛应用，随着科学的进步，遥感技术会越来越 先进，其所发挥的作用也会越来越大。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 200

27、0 年第2 期 总第44 期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9 任源，杨晓晶。遥感技术在现代环境监测与环境保护中的应用。 环境保护科 学第33 卷第 3 期，200710 王旭，徐永花，李莉。遥感技术在环境科学领域的应用及其发展趋势。地下 水第29 卷第 3 期，200711 施益强，陈崇成，陈玲。遥感技术在环境科学与工程应用中的进展。科技导 报，200212徐铁兵。3s技术集成及其在环境科学中的应用。河北环境科学第3期，200213王宏伟，程声通。多媒体3s综合集成技术及在环境科学中的应用。环境科学 第 19 卷第 2 期，1998