第一篇：海洋遙感的應用與展望（本站推薦）

海洋遙感的應用與展望

摘要:海洋遙感利用電磁波與大氣和海洋的相互作用原理觀測和研究海洋,以海洋及海岸帶作為監測、研究對象,具有快速、多波段、周期性、大面積覆蓋等觀測能力的空間遙感技術。回顧了海洋遙感發展的4個階段,介紹了海洋遙感在海洋資源環境調查、動態監測以及海洋污染等方面的應用。最后,提出了海岸帶遙感動態監測技術的精確化和定量化研究、海洋遙感地理信息系統建設以及海洋小衛星遙感的應用是未來海洋遙感研究和應用的重點。

海洋覆蓋地球面積的71%,容納了全球97%的水量,為人類提供了豐富的資源和廣闊的活動空間,“海洋是全球生命支持系統的一個基本組成部分,是一種有助于實現可持續發展的寶貴財富”(聯合國《21世紀議程》,1992),開發利用海洋對人類生存與發展的意義日顯重要。多年來國內外投入了大量的人力、物力和財力,利用先進的科學調查技術以求全面而深入地認識和了解海洋,指導人們科學合理地開發海洋、改善環境質量。傳統的海岸調查在資料獲 取、信息處理等方面存在較大局限,主要表現在海岸環境的進入性與通達性較差;近海和海岸環境復雜多變,難以進行多變量同步控制觀測;海岸環境變化周期長、信息量大,難以取得理想的可控制數據,在實時處理上也有很大困難。因而,常規的海洋觀測手段不可能全面、深刻地認識海洋現象,也不可能掌握全球大洋尺度的過程和變化規律。在海洋資源開發、全球性環境變化監測、海洋權益的維護及沿海地區的綜合開發和管理上,都需要有一種新的海洋觀測技術替代或補充傳統的常規海洋調查方法,而海洋遙感所具有的大范圍實時同步、全天時、全天候多波段成像技術優勢可以快速地探測海洋表面各物理參量的時空變化規律。海洋遙感(Oceanographic Remote Sensing)是指以海洋及海岸帶作為監測、研究對象的遙感,包括物理海洋學遙感,如對海面溫度、海浪譜、海風矢量、全球海平面變化等的遙感;生物海洋學和化學海洋學遙感,如對海洋水色、黃色物體、葉綠素濃度等的遙感;海冰監測,如監測海冰類型、分布和動態變化;海洋污染監測,如油膜污染等。海洋遙感是利用電磁波與大氣和海洋的相互作用原理觀測和研究海洋的,其內容涉及到物理學、海洋學和信息科學等多種學科,并與空間技術、光電子技術、微波技術、計算機技術、通訊技術密切相關,是20世紀后期海洋科 學取得重大進展的關鍵學科之一,形成了從海洋波譜分析到海洋現象自動識別等一套完整的理論與方法。海洋遙感與常規的海洋調查手段相比具有許多獨特的優點:首先,它不受地表、海面、天氣和人為條件的限制,可以探測地理位置偏遠、環境條件惡劣等不能直接進入的海區;其次,它的宏觀特性使它能進行大范圍海洋資源普查、海洋制圖以及海冰、海洋污染監測;第三,能周期性地監測大洋環流、海面溫度場的變化、魚群的遷移、污染物的運移等;第四,多波段、高光譜海洋遙感可以提供海量海洋遙感信息,開拓人們的視野;第五,能達到同步觀測風、流、污染、海氣相互作用,并獲取能量收支信息。發展回顧

海洋遙感的發展過程,大致經歷了4個階段: 第1階段(1957~1970年)是起步階段。

自從1957年前蘇聯發射了第一顆人造地球衛星以后,人類就步入了太空時代,空間海洋觀測是人類空間計劃中最早的項目之一。1960年4月1日,美國宇航局(NASA)發射了第一顆氣象衛星TIROS-Ⅰ(泰羅斯),其熱紅外圖像能夠顯示無云海區豐富的海面溫度信息,衛星數據由此成為海洋學研究的新的信息源。隨后發射的TIROS-Ⅱ衛星,開始涉及海溫觀測。1961年美國執行水星計劃,宇航員有機會在高空親眼觀察海洋。其后,Gemini與Apollo宇宙飛船獲得大量的彩色圖像以及多光譜圖像。盡管這些航天計劃主要試驗目的是空間技術,但它已展現了從空間觀測和研究海洋的潛力。第2階段(1970~1977年)是探索階段。

主要利用氣象衛星、陸地衛星探測海洋。1969年NASA在Williams大學召開研討會,推動了1973年Skylab航天器和1975年GEOS-3衛星高度計的研究。以此為基礎,NASA研制了一系列高分辨率多光譜掃描儀,主要裝載在Landsat系列衛星上,提供了大量有關河口和沿岸海域的水色及渾濁度信息。此后美國海洋大氣局(NOAA)在1972~1976年發射了NOAA-1、2、3、4、5衛星,裝載有紅外掃描輻射計和微波輻射計,用以估計海表溫度和大氣溫度、濕度剖面等。

第3階段(1978~1984年)為海洋衛星試驗階段。

1978年海洋遙感較為活躍,NASA這一年共進行了25次衛星發射,與海洋有關的主要有噴氣動力實驗室(JPL)研制的Seasat-A衛星,Goddard空間飛行中心(GSFC)研制的氣象衛星TIROS-N和雨云衛星Nimbus-7衛星,它們充分展現了衛星對海洋的監測能力。以上三顆衛星構成了海洋衛星的三部曲,它標志著海洋衛星遙感新紀元的開始。繼美國第一顆海洋衛星發射以后,世界各國對發展海洋衛星遙感發生了濃厚的興趣,陸續開始研究并發射與海洋觀測相關的衛星。

第4階段(1985年至今)是海洋衛星應用研究和業務使用階段。

在此期間,共發射了多顆海洋衛星,包括海洋地形衛星,海洋動力環境衛星及海洋水色衛星。除此之外,還在其它衛星上搭載海洋探測器,開展了卓有成效的海洋遙感應用研究。近年來世界發達國家在制定對地觀測衛星計劃及海洋發展規劃中,均把海洋衛星及其應用列為優先發展的高新技術領域。可見,進入20世紀90年代以來發射的海洋衛星及應用于海洋探測的航天遙感器越來越多,精度越來越高,不僅可以探測影響海洋生態環境的水色要素、懸浮泥沙、葉綠素和污染物等懸浮體的分布場及動態變化,而且可以探測海面動力場、海洋策略場和海面地形,探測目標為海面風場、浪場、流場、溫場、海面拓撲與冰面拓撲等,為海洋研究提供了可靠的技術手段。

2.應用

2.1 傳感器

海洋衛星傳感器根據地物電磁輻射原理獲取海洋信息。傳感器按工作方式可分為主動式和被動式兩種,被動傳感器主要有多光譜掃描儀、沿岸水色掃描儀、熱紅外輻射計、掃描式多通道微波輻射計和照相機等;主動式傳感器主要包括雷達高度計、微波散射計、合成孔徑雷達等。按工作波段可分為可見光、紅外、微波遙感器,其中,可見光傳感器只能探測無云時的海洋信息,紅外傳感器所探測的波段比可見光具有較強的穿透力,用它可以估計云頂溫度、監測海面溫度和沿岸海流;微波傳感器能透過云層探測目標,由于水體本身對微波有強烈影響,所以依據微波資料可以清晰顯示活動的降雨區,獲得全球海洋降雨率,并能清晰地反映颶風區和其他猛烈天氣過程引起的詳細降雨結構。

2.2 主要應用領域

海洋遙感主要應用于調查和監測大洋環流、近岸海流、海冰、海洋表層流場、港灣水質、近岸工程、圍墾、懸浮沙、淺灘地形、沿海表面葉綠素濃度等海洋水文、氣象、生物、物理及海水動力、海洋污染、近岸工程等方面。遙感監測已成為海洋及海岸帶主要的監測手段和信息源,應用一些衛星資料與遙感數據主要開展了以下工作: 海洋動力遙感觀測、海洋水準面、淺水地形與水深遙感測量、海洋水色遙感、海洋污染監測、海冰觀測。

3.展望

根據遙感技術發展趨勢及未來航天器的發射情況,海洋遙感必將在全球性氣候變化研究、熱帶海洋、極地海洋與海冰、海洋生產力與生態系統、海氣相互作用、海洋災害預報、海洋漁業及海岸帶管理等方面發揮重要作用。包括海岸帶遙感動態監測技術的精確化與定量化、海洋遙感信息系統(MARSIS)的建設、小衛星海洋遙感前景廣闊。

第二篇：遙感在現代化農業中的應用與展望

遙感測量在農情信息中的應用與展望

1引言

遙感技術是20世紀60年代以來，在現代物理學（包括光學技術、紅外技術、微波雷達技術、激光技術和全息技術等）、空間科學、電子計算機技術、數學方法和地球科學理論的基礎上發展起來的一門新興的、綜合性的邊緣學科，是一門先進的、實用的探測技術，目前已在運行的有36個波段的MODIS光譜儀，空間分辨率大大提高，立體測量的方法也更加多樣化，能夠實現全天候作業。廣泛應用在農業、地理、地質、氣象、環境監測、地球資源勘探等多個方面。

在我國農業中的應用中，從早期的土地利用和土地覆蓋面積估測研究、農作物大面積遙感估產研究開始，已擴展到3S集成對農作物的長勢的實時診斷研究、應用高光譜農學遙感數據對重要的生物和農學參數的反演研究、高光譜農學機理的研究、模型的研究與應用及草地產量估測、森林動態監測等多層次和多方面。遙感技術和GIS的發展與應用，已使農業生產和研究從沿用傳統觀念和方法的階段進入到精準農業（數字農業）、定量化和機理化農業新階段。

2遙感技術在發達國家農業中的應用研究現狀

自20世紀70年代,美國等發達國家率先開展了主要農作物種植面積和產量估算工作以來就掀起了利用遙感技術監測農情信息的研究熱潮,美國發射了一系列探測地球的資源衛星和氣象衛星,隨后加拿大、法國、、印度和也先后發射了各自的資源衛星和氣象衛星,遙感開始進入一個快速發展的階段。美國是最早開始開展農情遙感監測技術研究的國家。同時隨著監測技術的發展與成熟,一些國家與國際組織建設了各自的農情遙感監測系統,并開展了運行化的監測。這些系統在大范圍宏觀農業監測中發揮了重要的作用,為相關政府和部門的決策提供了重要的依據。美國全球及本土的農情監測分別由農業部外國農業局(USDA Foreign Agricultural Service, FAS)及國家農業統計局(NationalAgriculturalStatisticsServ-ice,NASS)負責。在全球監測上,國外農業局全球分析辦公室(Office ofGlobalAnalysis,OGA)負責監測結果的獲取、發布,其下設的國際產量評估科(InternationalProductionsAssessmentBranch)負責系統的業務化運行。系統目標是提供可靠、及時、透明、準確的全球農業產量信息。FAS通過監測全球農業產量和農產品供需信息為市場提供指導,并為本國提供早期預警信息。FAS的監測與分析依賴于氣象數據、田間報告和高分辨率遙感數據等所獲取信息的整合,其中遙感數據主要提供長勢、生長階段和產量信息。這些信息一方面用于對作物產量信息進行驗證,另一方面用于識別一些沒有被報告上來但會對農業生產產生明顯影響的事件。FAS的全球監測結果以“世界農業產量”(World Agricultural Production)月度報告和“產量、供給與分布”(Production Supplyand Distribution, PSD)數據庫的形式進行發布,是USDA全球經濟信息系統的基礎組成部分。為對這些不同數據源所獲取的信息進行整合,FAS開發了名為Crop Explorer的基于地理信息系統Crop Explorer是一個基于Web并支持空間和屬性查詢的農情信息服務網站,該網站提供基于遙感影像和氣象數據的全球作物長勢信息。系統針對大宗作物的主產區提供植被活力、降水、溫度等信息的專題圖,所提供的專題圖有3類,分別是氣象專題圖、土壤濕度和作物模型專題圖及植被指數專題圖。系統根據查詢的農業氣象區劃提供生長季的時間序列數據和圖表,同時系統還提供作物候歷及作物分布等信息。用戶可以通過選擇區域、作物及時間等信息進行查詢。同時FAS啟動了新一期的全球農業監測(theGlobalAgriculturalMonitoring,GLAM)項目[14],該計劃得到了美國農業部及NASA應用科學計劃聯合資助,由NASA、USDA、馬里蘭大學和南達科他州立大學聯合執行,旨在通過

NASA新一代對地觀測系統對FAS的決策支持系統進行改進。在本土監測上,農業部下屬的NASS負責為美國農業部提供及時、準確和有效的統計數據。該部門所統計的數據覆蓋了美國農業從產量、食品供給到農場主及其雇工的收入狀況信息等各個方面。NASS每隔5年做一次全國農業普查,以提供美國農業的全面狀況信息。遙感數據及遙感技術在提高其統計數據準確性方面發揮了一定的作用,包括:NASS使用遙感數據來建立農業統計的采樣框架、估算作物種植面積、為分析系統提供面向作物的土地覆蓋數據等。在2007年的農業普查中,NASS以Landsat影像、數字攝影測量數據及其他遙感數據為輸入,開展了全國48個州及波多黎各面向面積監測的采樣和補充采樣設計,用于評價當年普查的完整性。此外NASS的遙感面積估算項目使用Re-sourcesat-1 AW iFS進行玉米和大豆主產州的監測并在縣和州2個尺度上提供獨立的作物面積估算結果,并進行面向作物的分類,提供作物分布數據(CroplandDataLayer,CDL)[19]。到2010年,CDL計劃累計監測的州已經達到48個,并且平均每年重復覆蓋13個主要的農業州,目前48個州的數據都已經發布[20]。NASS與USDA農業研究局(Agricultur-alResearch Service,ARS)建立了長期的合作關系,以NASAMODIS為數據源在中部和西部的幾個州開展了早期的小范圍單產預測。NASS還在作物生育期內基于NOAA-AVHRR獲取的歸一化植被指數數據(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)進行作物長勢的監測,為農業部相關決策者提供獨立的全國尺度作物生長信息[21]。除美國農業部外,美國國際發展管理委員會(U.S.Agency for InternationalDevelopmen,tUSAID)還建立了預警系統網絡(Famine EarlyWarning Sys-temsNetwork,FEWSNET),與國際上不同國家及不同地區的機構、政府與組織開展合作,針對糧食安全,提供及時、準確的早期預警和脆弱性評價信息。FEWSNET在非洲、中美洲、海地、阿富汗及美國開展監測,并根據所收集的數據開展生活指標及市場分析,以提前發現糧食安全的潛在威脅。2010年海地地震中該系統做出了積極快速的響應。該系統更注重的是數據的分析,而不是相關專題的監測,在監測方面該系統與NOAA及NASA開展信息產品層面的合作,將基于遙感和地面觀測獲取的早期預警數據進行整理、分析與融合,提供預警信息。綜合來看,在美國,NASS和FAS仍然是國內及全球農情遙感監測的最主要機構,國內及全球分由不同部門監測的方式提高了系統的運行化程度。但不論是在NASS還是FAS,遙感獲取的信息都未能成為官方發布產量數據的最主要信息源,遙感未能獨立地發揮作用。的決策支持系統[17]。Crop Explorer是一個基于Web并支持空間和屬性查詢的農情信息服務網站,該網站提供基于遙感影像和氣象數據的全球作物長勢信息。系統針對大宗作物的主產區提供植被活力、降水、溫度等信息的專題圖,所提供的專題圖有3類,分別是氣象專題圖、土壤濕度和作物模型專題圖及植被指數專題圖。系統根據查詢的農業氣象區劃提供生長季的時間序列數據和圖表,同時系統還提供作物候歷及作物分布等信息。用戶可以通過選擇區域、作物及時間等信息進行查詢。同時FAS啟動了新一期的全球農業監測(theGlobalAgriculturalMonitoring,GLAM)項目[14],該計劃得到了美國農業部及NASA應用科學計劃聯合資助,由NASA、USDA、馬里蘭大學和南達科他州立大學聯合執行,旨在通過NASA新一代對地觀測系統對FAS的決策支持系統進行改進。在本土監測上,農業部下屬的NASS負責為美國農業部提供及時、準確和有效的統計數據。該部門所統計的數據覆蓋了美國農業從產量、食品供給到農場主及其雇工的收入狀況信息等各個方面。NASS每隔5年做一次全國農業普查,以提供美國農業的全面狀況信息。遙感數據及遙感技術在提高其統計數據準確性方面發揮了一定的作用,包括:NASS使用遙感數據來建立農業統計的采樣框架、估算作物種植面積、為分析系統提供面向作物的土地覆蓋數據等[18]。在2007年的農業普查中,NASS以Landsat影像、數字攝影測量數據及其他遙感數據為輸入,開展了全國48個州及波多黎各面向面積監測的采樣和補充采樣設計,用于評價當年普查的完整性。此外NASS的遙感面積估算項目使用Re-sourcesat-1 AW iFS進行玉米和大豆主產州的監測并在縣和州2個尺度上提供獨立的作物面積估算結果,并進行面向作物的分類,提供作物分布數據

日本機器人耕作體系與遙感技術應用，本稻米自給自足率國家政策目標，到2021 年 時將比現在增加 50%。由于日本社會老齡化嚴重，農民數量減少，越來越多的稻田被荒廢，讓人感到十分可惜。同時，日本由于耕地比較分散，限制了農業的規模，難以采用大型的機械。幾個方面原因的重疊，催生了“農業機器人”這一新興概念在日本的崛起。水稻機器人耕作系統的建立分為耕作和準備、插秧和收割 3 個主要階段，這 3 個階段分別對應著機器人拖拉機、水稻插秧機器人和聯合收割機機器人。機器人拖拉機是在普通拖拉機上加裝 IMU慣性測量裝置、GPS天線和 GPS接收器改裝而成的。其定位精度為±2m 之內，能夠完成耕種、開墾、種植和噴灑等多種任務。水稻種植機器人以商業化的 6 行水稻插秧機（10.5 馬力）為基礎機器，對方向盤和傳動裝置加以改造，使之與 IMU 慣性測量裝置以及 GPS 進 行聯接，并改裝育苗長墊。其行走速度為 0.9m/s，行走精度達±3cm，種植精度為±10cm。為機器人研制的新型水稻育苗墊呈卷型，1 卷相當于傳統的 10 墊，如應用于 6 行插秧機器人，則不需要另外的育苗卷。聯合機器人收割機與前兩者相似，還增加了控制者可以使用手機遙控的功能這幾種機器人都能夠實現從小范圍農田到大田的自主導航。其發達的制導系統可以引導農業機器人自動跟隨作物直線或曲線的路徑正常進行作業。此外，日本在無人直升機精耕農業領域和衛星遠 程遙感領域也取得了相當大的進展。從直升機和衛星獲得的重復立體交叉圖像是作物測繪、改變作物和土壤條件數據的寶貴來源，遙感技術可以提供的當前包括成熟度、病蟲害和雜草情況的信息。通過視覺傳感器和全球定位系統收集的信息可以為養殖、化工生產 與收獲創造現場管理時間表。衛星、直升機以及地面技術已經被日本人利用來做稻田作物測試。對產量和質量預測、作物營銷、增值市場和生產調度都有非常積極的影響

3本文對國外主要農情遙感監測系統進展進行了綜述,在分析各自系統特點的基礎上,總結出農情遙感監測系統建設的啟示,為我國農情遙感監測系統的建設和發展提供依據。

伴隨著近30年遙感技術本身及其在農情信息獲取領域能力的提升,一些國家與國際組織建設了各自的農情遙感監測系統,并開展了運行化的監測。對黑龍江墾區有重要的借鑒意義,并通過對這些系統的分析得到一些農情監測系統建設的啟示。指出作物種植面積估算、單產預測、長勢監測、旱情監測是農情遙感監測中最主要的4個主題。

在作物面積監測方面,仍然是抽樣加地面調查的方法。盡管隨著遙感數據費用的降低和寬幅遙感數據的提供,遙感具備全覆蓋的能力,但對地面調查的依賴并沒有減少,甚至得到了強化,這與遙感降低地面調查的初衷相違背。有2個方面的原因:一是作物遙感識別技術并沒有取得重大突破,現有各種識別方法和技術難以工程化和運行化,而運行化既要求精度又要求速度,現有的作物識別方法在精度和速度方面很難兼顧,需要發展新的識別技術;二是遙感被當作照片(或替代過去的航片)使用,用作采樣框架的布設,遙感在動態監測方面的優勢沒有得

到很好的發揮。大量地面調查基礎上的遙感監測本質上是多此一舉,遙感在作物面積估算的應用目標就是要減少地面調查的強度,降低成本,現在這方面的趨勢非但沒有得到遏制,反而有被強化的趨勢,顯然沒有達到遙感應用的目標。

在單產估算方面,農業氣象模型仍然是主流方法,數據基礎包括氣象數據、統計數據和抽樣調查數據,但這種方法得出的結果缺乏獨立性,與統計分析結果在本質上沒有重大差別。在常規的農業統計得到不斷強化的情況下,農情遙感監測系統所能起到的作用是發揮獨立性,形成獨立的信息源,起到監督、校檢的作用,因此如果將統計數據作為建模的基礎,就不合適了。近10年來,遙感在估算作物單產方面取得了很大進展,以地面觀測數據標定模型,正在逐漸取代以農業氣象模型為主的方法。

在長勢監測上,隨著AVHRR、VGT和MODIS數據的推廣應用,特別是VGT和MODIS提供了處理好的數據產品供用戶下載,而且MODIS還是免費的,作物長勢監測得到了很大的發展,這使得監測系統具備了短期預測的功能,可以提前預測糧食生產形勢,這也是農情遙感監測的最大優勢,也是有別于傳統農業統計的關鍵所在。利用遙感監測長勢的另一個優點是具有全局性,避免了地面調查以點代面、以偏蓋全的現象。

旱災是影響農業生產最主要的農業災害,而遙感是旱情監測最為有效的手段,盡管在監測作物長勢中,能對旱情的影響有所反映,但旱情的監測仍然有其獨特的地方,在作物不同生長階段對作物產量的影響有所不同,但在國外農情監測系統中,旱情監測沒有得到有效的重視。需要通過技術更新和方法改進,提升遙感在農情監測系統中的作用和貢獻度,用遙感革新其傳統 的信息獲取手段,進一步發揮遙感技術在農情信息獲取領域的潛力。遙感技術可以提供包括旱情、作物面積、單產、產量、長勢等在內的全方位信息,可以獨自構建一套完整的農情獲取技術體系,這一優勢需要進一步發揮。

3.2 應用特點

隨著全球化進程的逐步加快,任何一個國家或地區都無法單獨保障糧食安全,必須用全球視野來看待糧食安全,并提供全球范圍的農情信息,實現監測信息的全球化。本文所介紹的系統有2個顯著的特點,一是監測結果的后期分析能力很強,美國FAS的系統,在遙感監測的基礎上,整合全球各地的農業生產形勢報告等信息,給出監測不同國家和全球比較完整的糧食生產形勢,如供需平衡方面的分析,從而為糧食貿易市場提供信息服務,這也是其一年有70 000個訪問量(2008年)的主要原因,給信息的使用者一個非常清晰的糧食生產形勢全景描述。另一特點是信息的公開性,美國的FAS/NASS、歐盟的MARS及FAO的系統都將監測結果放在網上,對社會公開。但如果用戶只了解單一系統發布的信息,有時也會被誤導而做出錯誤的判斷,因此如果用戶可以通過一個網頁就能了解多個系統的監測結果,一方面可以通過瀏覽不同系統的結果,做出自己的判斷,另一方面,也可以提高不同系統的自律程度,保證監測質量,這也是最近GEOSS農業主題大力推動PAY(Production, Acreage, Yield)計劃的主要原因。GEO(Group on Earth Observations)提出建立一個全球農業監測綜合系統(GlobalAgriculturalMoni-toring System ofSystems)就是一個好的開始。該系統建設中有2個主要的內容: PAY計劃,聯合美國 農業部、中國科學院遙感應用研究所及歐盟聯合研究中心等機構共同發布全球農業監測結果,提高全球糧食生產形勢的透明度;作物監測與評估聯合實驗(JointExperiments Crop Assessment and Monitroi-ng, JECAM)計劃,以支持農情遙感監測技術研究為目的開展全球聯合觀測與實驗,為監測技術的發展及其全球化推廣提供支撐。3.3 系統整合

包括美國在內的一些國家、地區或組織,擁有1個以上的運行化農情監測系統。這些系統因為分屬1009于不同的部門(或子部門),業務上的獨立導致不同系統相互獨立的運行,運行過程中數據和信息交流少,需要探討合適的方式進行系統的整合。系統的有機整合可以發揮不同系統的優勢,提升系統運行效率,在數據、運行和信息發布等方面進行補充,提高監測結果的有效性,避免因為不同系統結果間的差異而給決策者帶來困惑。系統整合可以

在以下3個層面展開: ·數據層整合:對監測所用數據源進行共享,提高各系統的數據獲取能力,豐富數據源。

·系統層整合:對不同主題監測技術/系統進行取優棄劣的整合,將不同的系統合為一個系統,聯合開展運行。

·信息層整合:將不同系統的監測結果進行整合,可以將不同結果以參考的形式一同提供給決策者,也可以通過分析形成一套更為可靠的結果提供給用戶。由于機構設置、職能劃分以及擁有感的重要性,使得任何層次的整合難度都很大,但是從另一方面來看,一定程度的重復是有益的,可以起到相互校檢和競爭的作用,有益于用戶和技術的發展,也有利于成果的可靠性。3.4 新對地觀測數據的應用

目前以MODIS、AVHRR及VEGETATION為主的低分辨率遙感數據及以IRS、TM、ETM為主的中分辨率遙感數據依然是運行化農情監測系統中的主要對地觀測數據源。近幾年來誕生了一批新的對地觀測數據,這其中包括了不同頻率的高分辨率雷達數據(RadarSat-

2、TerraSAR、COSMO-SkyMed)、光譜信息更加豐富的高分辨率光學遙感數據(RapidEye、WorldView-2)、高重訪周期的中分辨率光學數據(HJ-1 CCD、IRSAWIFS)以及一些傳統低分辨率遙感數據的延續和發展(FY-

3、VIIRS、MERIS)。數據的豐富和開放,降低了大范圍農情監測的數據成本,使得各類系統可以更多地使用遙感信息,同時多種新數據的協同使用,還可以提高農情監測的時效性。新數據的全面應用需要以方法研究為基礎,必須首先探討這些數據在農情遙感監測領域的適用性、能力及潛力,并最終通過數據源的更新實現系統監測能力的提升。新的對地觀測數據引入農情監測系統需要經過相當一段時間才能完成,如加拿大從AVHRR改成MODIS是2009年的事,其原因是農情監測需要多年數據的積累,用作多年的對比分析,另外是數據源本身是否能持續提供也是重要的因素。印度以本國的遙感數據作為主要數據源,其中的價值取向和經驗值得我們借鑒和學習。4 結 語

大范圍的可靠農情信息對農業市場及國家和國際相關政策的制定至關重要。而遙感是大范圍農情信息快速獲取的最有效技術手段。農情遙感技術經過30年的發展,已經取得了巨大的成就。建設運行化系統是大范圍農情遙感監測的必然,世界上一些國家和組織已經建立了若干區域或全球尺度的農情遙感監測系統,并開展了業務化監測,為相關部門和政府的決策提供了重要的依據。然而縱觀各個系統,遙感技術在大范圍農情監測中的潛力沒有得到充分的發揮,如作物種植面積監測中依然依賴大量的地面調查、單產預測仍然以農業氣象模型為主、旱情監測沒有得到足夠的重視等。隨著新數據的誕生、新監測技術的發展以及對全球尺度農情信息需求的不斷增加,遙感在農情監測及糧食安全領域還有更大的發展空間,其中提升遙感的 作用是未來一段時間內系統建設的主要內容。系統化

系統化是指在對監測技術進行流程化梳理的基礎上,進行軟件系統開發,形成業務監測系統平

農情遙感監測的工作頭緒很多,不同的區域重復性很大,數據處理的內容和方式多種多樣,而且處理的時效性又很強,因而往往需要加班加點完成處理工作,以提供及時的農情信息,對處理人員的素質要求很高。以往整個農情遙感監測過程依賴于多種專業軟件及其環境下開發的若干模塊,對系統操作人員的專業技能要求較高,導致系統運行效率不高、可執行性差。為了提高效率,實現業務化,在近5年里開展了大量系統化方面的工作,對處理流程進行系統化梳理和開發,形成工程化運行系統。通過系統化,形成標準化的處理流程,減少不確定因素的干擾,提高處理效率和可靠性。系統化主要體現在數據庫建設和集成化系統開發2個方面。在數據庫方面,以Oracle大型數據庫作為基礎服務器平臺,ArcSDE作為空間數據引擎,進行了全國及全球農情遙感監測數據庫的設計和開發,數據庫集成了遙感數據、統計數據、氣象數據、基

礎空間數據、監測結果數據等,可以進行農情遙感監測所涉及各類數據的存儲和管理。在集成化系統開發方面,分別設計開發了MO-DIS數據預處理系統、作物長勢遙感監測系統[15, 16]、農作物單產預測系統[17]、作物旱情遙感監測系統[18]、復種指數遙感監測系統、糧食產量預測系統。并根據區域的特點,將上述系統重新進行組織,形成省級農情遙感監測系統和縣級農情遙感監測系統,系統均采用CS模式,采用IDL進行開發,縣級農情遙感監測系統采用“IDL開發+VB封裝”,系統穩定性和性能得到了較大的提高。省級農情遙感監測系統的界面如圖4所示。

系統化的進行提高了系統運行效率(表1),目前監測工作僅需3名工作人員(不包括地面調查人員)就可以完成全國及全球26個糧食主產國的監測,與美國、歐盟及FAO的同類工作相比,可以使用較少的人員完成相同的監測任務。同時系統化還促進了系統的推廣和移植,使更多的用戶可以進行系統的操作和應用。3 獨立性

獨立性是指減少對農業統計的依賴,形成獨立的農情信息源,發揮遙感客觀的特點。系統化對系統運行效率的影響

基礎得出的結果缺乏獨立性,與統計分析結果在本質上沒有重大差別。為了提供獨立的信息服務, CropWatch必須在使用的數據和方法上具有獨立性,如果仍然依賴統計數據來建模,只能是“預測”統計數據。經過近5年的過渡,系統在農情監測的各個環節上都達到了較高的獨立性。作物單產預測方面,傳統的農業氣象模型和遙感指數模型依賴于作物單產統計數據,限制了模型

適用性,而統計數據中的誤差也會保留到預測結果中,更主要是不能獨立于統計數據。為獨立于統計數據,系統發展了基于“作物生物量—收獲指數”的單產預測模型[19]。該模型基于光合作用累積和作物生長水分條件的脅迫進行生物量估算,結合作物花期后的環境參數及綠度變化規律,進行作物收獲系數的估算[20]。該方法獨立于統計數據,并可以在全球尺度推廣(圖5)。系統在研發過程中在全國設立多個實驗區,基于地面觀測數據進行模型的標定及驗證。

作物種植面積遙感監測方面,利用遙感技術的發展提供的寬幅數據,對原來的基于2個獨立采樣框架的作物種植面積估算方法[21]進行了改造,利用寬幅數據進行全覆蓋提供作物的種植成數,方法具有很高的獨立性,特別是采用GVG農情采樣系統進行全國范圍的作物種植結構調查既客觀又精確。該方法的優點是充分利用了遙感數據的特點,滿足了業務化運行在精度和速度方面的雙重要求,并且作物種植面積估算的報告單元可以是縣級和省級。通過大范圍作物種植面積遙感監測方法的過程驗證與不確定性分析,確定了數據時相、抽樣率與影響覆蓋范圍、作物種植成數與作物種植結構對作物種植面積估算的誤差影響,建立了作物種植面積估算的誤差評估模型[22]。為了開展國外作物種植面積監測,研究了將中等分辨率遙感分類與高分辨率遙感分類數據相結合的大范圍作物種植面積估算方法;發展了基于高光譜作物生化參數的作物精細識別方法和以多頻率SAR數據同化為基礎的作物分類識別與作物種植面積估算技術,拓寬了不同頻率的SAR數據在農作物識別方面的融合應用[23];開展了光學遙感數據與SAR數據融合的作物識別方法研究,通過作物生化參數的分類識別和多頻率SAR數據的應用及集成,有望發展出作物精準識別方法,解決國外作物種植面積監測的難題。作物長勢監測方面,利用歷史同期數據,形成了作物苗情監測方法,發展了基于作物群體特征和個 體特征的作物長勢定量監測方法,結合作物生理生態參數(生物量、葉面積指數、高度、覆 目前由中國科學院遙感應用研究所建設和運行的“全球農情遙感速報系統”,是世界上開 展全球尺度農情遙感業務監測的主要運行系統之一,可以在中國和全球尺度提供作物長勢、單產、種植面積、產量和旱情等農情信息。自1998年建設至今,已經發展成為一個獨立運行、監測內容全面、技術先進、監測結果可靠,并具有快速響應能力的系統。系統的獨立性和運行效率,并在2008年春季雪災、汶川地震、2009年冬小麥種植區春季干旱、2010年西南大

旱等關鍵時期發揮了重要作用。詳細介紹了2005—2009年間在系統化建設、監測的獨立 性和系統的應用推廣等方面的進展,并對系統在“十二五”期間的發展重點進行了展望

第三篇：遙感應用作業

我國地震遙感應用現狀與趨勢

——中國地震學會空間對地觀測專業委員會第一次學術研討會綜述

1.會議概況

中國地震學會空間對地觀測專業委員會是中國地震學會的一個分支機構。隨著地震遙感應用領域的不斷拓展和深入，尤其是中國衛星地震觀測系統計劃的不斷推進，經有關專家提議，中國地震學會理事會通過，2008年5月12日，在發生汶川特大地震的同時，中國科協和民政部正式批準成立。按照2008年7月25日專業委員會成立大會的提議，中國地震學會空間對地觀測專業委員會第一次學術研討會2008年11月14 ~ 16日在北京十三陵地震培訓中心召開。

本次會議是國內第一次以地震遙感為主題的專題研討會，得到了國內遙感和地震領域有關專家的高度關注。與會專家代表來自中國地震局、中國科學院、中國航天科技集團、中國電子科技集團、北京大學、北京師范大學、哈爾濱工業大學、東北大學、黑龍江工程學院等科研與教育部門，以及中地公司和東方泰坦公司等遙感技術推廣機構共23個單位，共計90余人。

會議印刷了論文摘要集。在2天的會期中，安排了會議交流39篇宣讀論文和討論，其中邀請主題報告3個，各專題報告共36篇，分別是：電磁衛星與電離層觀測技術與應用專題15篇，衛星紅外地震應用專題7篇，干涉雷達技術與應用專題8篇，地震災害與應急遙感應用專題6篇。2.電磁衛星與電離層觀測技術及應用進展

來自中科院電子所、中科院空間中心、中科院高能物理所、地震局地球物理研究所、地震預測研究所和地殼應力研究所等單位的專家圍繞地震電磁衛星所開展的研究進行展示，并與參會專家們進行了熱烈的討論。其中，既有地震電磁衛星載荷調研與研制的報告，也有空間與地面電磁現象對比的報告，還涉及到GPS TEC獲得的地震電離層異常的研究，更多的是關于利用法國DEMETER衛星數據開展數據處理與分析的報告。

會議展示了電離層各種參量應用不同的數據處理方法后得到的效果，不僅拓寬了電離層的研究參量，也探索了更多的方法來獲取電離層的背景與地震異常。既有利用DEMETER衛星觀測數據，也有VLF主動發射數據，另外還有報告結合地磁低點位移開展研究，實現空間與地面聯合，為巖石圈——大氣層——電離層的耦合機理研究提供基礎資料。討論中，普遍認為電離層背景與異常的界定至關重要。電離層自身受很多復雜因素影響，而地震的影響只是其中微弱的一份子，未來工作的重點仍然是探索更好的方法剔除非震因素。

此專題的報告主要都是圍繞中國地震電磁試驗衛星計劃的推進展開的，尤其是5.12汶川特大地震后，利用國內地基電離層觀測資料，并基于中法航天合作對DEMETER衛星數據的分析，對5.12特大地震的回顧性研究結果顯示震前存在明顯的多參數擾動，為進一步推進地震電磁衛星計劃，奠定了基礎。

中國地震衛星計劃首席科學家許紹燮院士應邀出席被刺研討會并作了“空間活動對地震的影響——探索地震預報，尚須關注天外來客”的專題報告。許院士從450年來我國地震序列入手，結合近年全球地震相關資料，分析了地震與太陽活動多種尺度相關特征。許院士認為，當前地震預報中較為有效的方法，都與太陽活動相關，探索地震預報必須關注宇宙環境變化。許院士的學術思路，為利用空間觀測技術觀測地震提供了理論上的重要支持。3.衛星紅外地震應用研究進展

會議主要圍繞汶川地震各類紅外數據的異常反應、震前衛星熱紅外異常分析的若干關鍵技術、巖石加載試驗結果進行了討論，來自北京師范大學、東北大學、黑龍江工程學院、中國地震臺網中心、地震預測研究所、甘肅地震局、四川地震局的研究人員向與會代表展示了各自的研究成果。

這次交流是近年來在紅外遙感地震應用領域一次比較全面的學術性討論活動，涉及MODIS數據、FY2C星紅外數據、長波輻射產品、潛熱通量產品等的數據處理和地震異常反應，同時還涉及到探索地震紅外機理的巖石加載試驗結果的介紹。這次研討會給了大家一個相互交流的機會，長久以來，在地震紅外研究方面存在的問題是某個研究團隊只對某類紅外數據進行專門的研究，如何將各類紅外數據的研究結果進行比對和綜合研究，分析這些結果之間的相關性，將有助于探索地震紅外的產生機理。這次交流促進了行業內外地震紅外研究的深入合作和交流，為今后開展紅外地震研究提供了良好的合作平臺。

經歷近30年的發展，衛星紅外遙感地震應用更加趨向科學化和理性化，各個學術團隊更加關注有效的數據處理方法的開發，如北京師范大學提出的基于基準場的紅外信息提取方法、地震預測研究所基于小波變換的方法，此外，越來越多專家意識到地震預報必須多手段同時攻關，因此對多源信息融合分析十分關注，會議上東北大學基于地震破裂的理學特性將紅外遙感信息與GPS觀測結果聯合分析，也有一些專家考慮紅外的電磁輻射特征將紅外與電磁現象關聯起來，為進一步深入該領域研究提供了思路。4.雷達遙感技術與應用研究進展

中國地震局地質研究所單新建研究員主持了雷達技術與應用專題的討論。會議主要圍繞干涉雷達技術測量同震形變場、地震形變監測、地面沉降監測、角反射器檢校與識別及地面微小形變研究等進行了匯報和討論。來自中國科學院光電研究院、中國地震局地震預測研究所、中國地震局地質研究所和中國地震局地殼應力研究所的研究人員進行了口頭報告，并與與會代表進行了熱烈的討論。

干涉雷達技術是20世紀后期發展起來的新方法，可以獲取豐富的地表信息及地表變化信息。這次交流是近年來干涉雷達技術在地震應用領域一次比較全面的學術性討論活動，涉及到ASAR數據和ALOS數據的處理，瑪尼地震、改則地震、于田地震和汶川地震形變監測和同震形變場提取，相干點目標分析和角反射器識別等關鍵技術研究，以及PS-InSAR技術在蘇南地區地面沉降監測中的應用研究。此專題的報告給與會代表留下了深刻的印象，不僅提取了改則地震同震形變場，還對形變進行了定性和定量分析，并深入分析了該地區的地質背景；對不同數據和不同方法提取的汶川地震同震形變場結果進行了討論，分析C波段ASAR數據、L波段ALOS數據和ASAR寬幅數據的處理方法和結果，比較了不同相位解纏方法處理的結果；PS-InSAR技術的應用研究表明，該方法與水準測量、GPS測量和實地考察相比，其結果具有良好的一致性。5.地震災害與應急遙感應用研究進展

來自中國地震局地震預測研究所、中國地震局地殼應力研究所、上海市地震局的六位專家就高分辨率光學衛星/航空影像、高分辨率SAR影像在地震預測、震害評估、地震應急救援等方面的應用及相關軟件系統做了專題報告。

專家們主要以汶川大地震造成的破壞為例，介紹了建筑物、生命線、地震地質災害等遙感震害提取中的關鍵技術方法，基于遙感震害定量評估技術，以及高分辨率SAR影像震害提取方法等方面的研究現狀、進展及取得的研究成果，展示了部分處理結果，引起與會代表的濃厚興趣，進行了遙感在地震應急與評估中應用存在的問題以及其前景的激烈討論。同時，專家們還分析了遙感應急時效性，介紹了遙感震害識別與評估工作模式和工作流程，以及已經研制成功和正在研制的應用遙感進行震害評估專業軟件。汶川地震的實踐表明，遙感在地震應急指揮與救援、災害調查和損失評估、次生災害調查與監測、地表破裂調查、災民安置和恢復重建以及地震災害科學研究等方面，都具有廣闊的應用前景。6.結語和感想

(1)汶川地震進一步加速了科學家對地震監測預報能力的思考，也對空間技術的應用前景更加期待。本次會議特別邀請到中國地震臺網中心張曉東研究員與會詳細介紹了汶川大地震有關情況，除了對汶川地震造成的巨大損失深感痛心外，還對現有監測能力的局限性以及目前地震預報能力的困惑，并希望能通過衛星從天上獲取地震信息，服務于地震預報。會議上許多專家展示的地震前后各種遙感技術手段獲取的震前異常以及震后災害跟蹤評估結果，全面地展示了空間技術在地震構造研究、地震監測和震后應急方面的廣闊應用前景。可以預期，在天地一體化地震監測體系規劃思路框架下，空間技術與地面臺網的有效結合，坑定有助于推進國家防震減災能力明顯提高。

(2)對地觀測作為國家中長期規劃確定的一個重要發展方面，得到有關方面的高度重視。本次會議中國科學院遙感應用研究所的孟慶巖研究員作了題為“高分辨率對地觀測系統重大專項總體情況介紹”的報告，引起了在場專家的極大興趣。會議結束時申旭輝博士簡單介紹了《國家十一五航天規劃》、《國家空間信息基礎設施建設與示范應用規劃》、《中國綜合地球觀測系統十年規劃》和《國家防震減災規劃》關于發展空間對地觀測和構建立體觀測體系的總體思路和框架，以及中國地震電磁衛星計劃推進、干涉雷達衛星論證情況和地震空間信息基礎設施建設的初步構想。會議摘要中還有一篇設計LiDAR方面的論文，會議也安排了高光譜衛星研究氣體地球化學變化的報告。總體感覺，空間對地觀測作為國家層面上的一種戰略考慮，越來越受關注，地震遙感應用也將隨著國家相關計劃的推進，在深度和廣度兩方面得到有效發展。

(3)防震減災問題已經得到了許多行業領域專家的共同關注。本次會議，有一半以上的參會單位和代表來自于地震系統以外，而且帶來了他們的研究成果。在地震系統內部，則形成了以地震預測研究所、地質研究所和地殼應力研究所為主體的穩定研究團隊，地球物理研究所在地震電磁衛星計劃推進過程中，也逐漸發展了電磁衛星和電離層研究隊伍，中國地震臺網中心以及各省局則已經開始嘗試將紅外遙感技術應用到日常地震監測工作，初步形成了各方面共同參與和關注的良好局面。

(4)年輕科技人員異常活躍。本次會議的參會代表有70％左右是年輕科技人員。他們或是已經取得較高學位的年輕專家，也有的正在攻讀自己的學位。眾多的年輕人員的加入，一方面奠定了地震遙感領域可持續發展的基礎，同時年輕人思路活躍，對現代信息技術把握較好，必將帶來了地震遙感信息處理和應用的新思路新方法并將最終帶來地震遙感研究的新突破。

空間對地觀測是一個跨領域，跨部門、跨學科的高新技術，具有觀測范圍廣，空間分辨率高，不受地面自然條件限制等特點，有著常規地面觀測無法比擬的優勢。空間對地觀測技術委員會將按照國家天地一體化地震立體觀測體系建設規劃框架，繼續為各領域的專家搭建合作和交流的平臺，發揮多部門、多學科的優勢，推動空間對地觀測在防震減災工作中應用深入和取得實效。中國地震學會空間對地觀測專業委員會

2008年7月25日

第四篇：遙感應用案列

《遙感技術與應用》

一、MODIS地表溫度產品的驗證研究——以黑河流域為例

分析了影響MODIS地表溫度產品精度的主要因素,并對這些因素綜合作用下的MODIS地表溫度產品的精度驗證方法進行了回顧和比較。針對MODIS地表溫度產品在干旱半干旱地區誤差偏大的狀況,以黑河流域為例,對MODIS地表溫度產品進行了驗證。用于驗證的地面觀測數據包括自動氣象站紅外輻射溫度計數據和長波輻射數據。這里結合具體的地表情況比較了兩種驗證方法的優劣,結果表明：使用長時間的夜間長波輻射數據驗證MODIS地表溫度產品更合理;黑河流域的MODIS地表溫度產品的平均絕對偏差小于2.2℃。

二、基于TSEB模型的黃河三角洲蒸散量估算

蒸散發作為濕地生態系統中地—氣間水熱交換的主要方式,很大程度上影響著濕地的水熱平衡,合理準確地估算蒸散發量,對濕地生態系統的水分循環、能量平衡以及科學管理具有重要意義。黃河三角洲濕地作為世界上暖溫帶最廣闊、最完整和最年輕的河口濕地生態系統,既是氣候變化的敏感區,也是生態環境的脆弱區。針對其地理位置特殊、水資源供需矛盾尖銳等特點,利用SEBAL(Sur-face Energy Balance Algorithm for Land)和TSEB(Two-Source Energy Balance)模型,對黃河三角洲濕地蒸散發量進行估算:首先利用SEBAL模型計算地表的特征參數和各地表通量,然后利用TSEB模型分離土壤和植被,分別計算黃河三角洲濕地瞬時的土壤蒸發、植被蒸騰和土壤植被總蒸散發量,利用積分關系法進行時間尺度轉換,得到日蒸散量。利用氣象站實測蒸發值和FAO Penman-Monteith公式計算的作物系數,對遙感估算結果進行直接和間接精度評價。結果表明反演的蒸散發結果合理,精高較高。分析蒸散的空間分布及不同地表類型的蒸散特性,對比分析蘆葦沼澤和蘆葦草甸的不同蒸散特點,結果表明基于兩模型耦合的方法可用于黃河三角洲濕地蒸散量估算。

三、基于ICESat-GLAS數據估算復雜地形區域森林蓄積量潛力初探——以云南香格里拉縣為例

近年來ICESat-GLAS波形數據被廣泛地應用于森林生態參數的估算。為了研究大光斑激光雷達數據在復雜地形區域估算森林蓄積量方面的能力,以云南省香格里拉縣為研究區域,將GLA01數據處理后得到的平均樹高與實測樹高及坡度進行對比,探究了坡度對GLAS數據估算平均樹高的影響,同時將其與平均樹高、光斑范圍內森林蓄積量建立關系,初步研究三者之間的關系。結果表明,坡度會降低大光斑激光雷達數據估算森林植被高度的精度,但GLAS數據估算出的樹高與實測的平均樹高、蓄積量數據仍有較好的相關性,這說明利用GLAS數據估算森林蓄積量有較大的潛力。

四、超大城市地表特征參數估算及其對城市熱環境的影響研究

近年來超大城市的下墊面環境發生了顯著變化,并對區域生態系統造成了明顯的影響。因此有必要定量化下墊面特征參數并研究它們之間的相互關系對城市熱環境的影響。以北京市為例,采用2009年6月2日Landsat-5TM衛星影像提取城市不透水層百分比、地表溫度、土地利用/土地覆蓋和植被指數這些典型地表特征參數,并分析它們之間的定量關系。研究結果表明:隨著城市化進程加快,北京市高不透水面擴展到六環,六環以內地表溫度保持在40℃以上,特別是商業區等特高不透水面區域地表溫度甚至高達45℃,處于城市高溫區域,六環以內區域平均溫度波動幅度不大。另外,森林和農業用地的降溫作用明顯,最高降溫幅度達到6℃,而且夏季裸土地表溫度接近高密度居民區地表溫度。

五、基于RadarSat-2全極化數據的水稻識別

極化信息是雷達數據的獨特優勢,為雷達遙感應用研究開辟了新的途徑。極化分解是一種新型的極化數據處理方法,它從數學物理的角度分析目標的散射機制。基于RadarSat-2全極化數據,以貴州高原丘陵為試驗區,研究水稻的極化響應特征及其時域變化規律,根據極化分解理論分析水稻及典型地物的散射機制及其差異,并根據水稻散射機制的特點提取水稻信息。

六、一種高分辨率遙感影像道路信息提取方法

道路在國民經濟建設和國防建設中發揮著重大的作用,是非常重要的基礎地理信息,一直以來研究道路的自動或半自動提取都被視為熱點和難點,提出的理論和方法層出不窮,但沒有一種方法能推廣應用。針對道路難以從高分辨率遙感影像中提取的問題,提出了一種道路提取方法,首先影像將RGB顏色空間轉換成HSV顏色空間,運用改進的區域分隔算法,實現道路區域的分隔。然后利用數學形態學腐蝕、膨脹等基本運算,結合區域的形態特征(如面積、緊湊度等)實現道路與非道路信息的分離。對多幅復雜道路圖像進行試驗,結果表明本方法能夠很好地實現從復雜環境中提取道路信息。

七、一種新的可見光遙感圖像云判別算法

為了解決由于云層遮擋所引起的數據利用率低等問題,提出了一種新的基于支持向量機(SVM)與無監督聚類算法相結合的分類算法,實現可見光遙感圖像快速高效地自動云判別。該算法首先使用ISODATA進行聚類,再利用聚類結果為SVM挑選訓練集,從而大大減少SVM的訓練時間,融合了SVM準確率高與ISODATA聚類速度快的優勢。結果表明:該算法使得SVM的訓練時間降低至單獨使用SVM算法所需訓練時間的2%,基本滿足實時性需求,并保證分類正確率達90%以上。

八、基于遙感解譯的比如盆地油氣潛力分析與有利區預測

為對國內最具潛力但自然條件惡劣的西藏地區進行油氣勘測,用基于遙感解譯的技術對比如盆地進行了研究。首先通過對野外踏勘路線上巖性、地層和線性構造的觀察,歸納出不同巖性、地層和線性構造在遙感影像圖上的特征,建立了巖性、地層、線性和環形構造解譯標志,完成了比如盆地巖性、地層、線性構造和環形構造解譯。其次應用比值法(油氣點微滲漏)、融合法(遙感波段融合色調異常)、主成分分析法(羥基/鐵質信息異常)對已知油氣出漏點和異常信息進行疊加,發現烴類微滲漏信息異常區與已知油氣出漏點存在正相關性,用烴類微滲漏異常信息和已知倫坡拉盆地油藏區疊加,發現烴類微滲漏信息異常區和地下已知油氣藏負相關,從而確定了烴類微滲漏非異常區可能為含油氣區。通過3種方法得出油氣烴類滲漏異常區,進而圈定重點一級烴類微滲漏非異常區一處,并結合盆地的生、儲、蓋條件,指出了比如—伯列蟬—邊壩所圈定的區域為油氣勘探有利區域,是未來油氣勘探的目標。

九、基于遙感變化檢測的石漠化信息自動提取

滇黔桂地區被劃定為限制開發區后,石漠化的研究變得越來越熱,而信息提取是這些研究的重要內容。當前石漠化信息提取主要依據靜態指標進行,鑒于靜態方法的不足,在動態機理剖析的基礎上,綜合考慮石漠化的靜態景觀及其動態屬性,以貴州和云南交界區域為實驗區,1992年和2001年兩個時相的TM/ETM+影像為數據源,研究遙感變化檢測方法在石漠化信息自動提取中的應用。在幾何校正和輻射校正的基礎上對兩個時相的影像實施差值變化檢測,將實驗區分為變化區和無變化區兩類,根據石漠化機理進一步將變化區分為石漠化區和逆石漠化區,完成石漠化信息識別,經驗證Kappa系數為0.854。結果表明:遙感變化檢測方法對石漠化有較好的識別效率和精度,能夠為石漠化的綜合防治提供科學依據。

十、Mashup在三維氣象災情預警信息系統中的應用

地理信息科學的迅速發展使Mashup應用于氣象災情信息服務成為可能。Mashup是一種新型的應用系統構建方式,它是指從網絡上各種離散的數據源中獲取、集成數據,從而構建出新的應用[1]。在眾多Mashup應用類型中,以地理信息Mashup應用最為廣泛。通過提出將地理信息Mashup應用于氣象災情預警服務中的思路和方法,詳細討論了將Google Earth API和本地氣象數據庫等多源數據相結合的Mashup系統架構,并應用于青海省三維氣象災情預警地理信息系統中。該系統具有直觀性高、瀏覽順暢、多用戶等特點,在運行過程中取得了良好的效果。

十一、Hyperion數據玉米葉綠素含量制圖

采用星地同步觀測方法,對Hyperion影像進行預處理并提取玉米專題信息,計算與遙感影像同步獲取的玉米地面實測光譜及其一階微分形式,作物光譜指數參量與葉綠素含量之間的相關性。結果表明:作物葉綠素含量預測指數TCARI/OSAVI與葉綠素a和葉綠素b的相關性最好,R2分別為0.5694和0.5313。采用其與葉綠素含量進行回歸分析,建立葉綠素反演模型。將回歸結果應用到提取的玉米區域,得出葉綠素a和葉綠素b含量的空間分布圖,直觀顯示玉米的長勢狀況,為農業估產和植被長勢監測提供重要的數據源。

十二、基于多極化星載SAR數據的水稻/旱田識別——以江蘇省海安縣為例

合成孔徑雷達(SAR)數據對于南方多云多雨天氣的地表農作物類型的探測具有獨特的優勢。以江蘇省海安縣為例,基于多極化SAR數據,包括雙極化ALOS PALSAR以及全極化Radarsat-2數據,采用面向對象的方法,針對當地水稻/旱田進行識別。針對雙極化SAR數據,利用了其強度信息進行分類識別;而基于全極化數據,除強度信息外,還利用了其SAR信號統計分布概率進行分類規則建立。結果表明:L波段的ALOS PALSAR在識別旱地的桑樹方面具有很大的優勢,而基于兩種分類方法的C波段Radarsat-2數據識別水稻的精度分別為85%和75%,略低于ALOSPALSAR的識別結果(87.5%)。

2011Esri中國用戶大會“遙感技術與應用”專場看點

時間：9月28日全天。

地點：國際會議中心二層第二會議廳-

3“知行合一，遙感流程化與一體化技術”

“數據與應用的合一、理論與生產的合一、遙感與行業的合一”，本講座結合多元化的遙感數據和急劇增長的行業應用需求，介紹幾個應用方向的技術流程、關鍵技術點及實現過程，包括：影像底圖生產、土地覆蓋信息提取、植被覆蓋度估算、地表溫度反演、自然生態環境監測、水質遙感監測、城市綠地信息提取、土地利用遙感變化監測。為我們日常工作提供一點參考。

ENVI5.0預告及ENVI/IDL國外應用案例

邀請美國ITT VIS公司總裁Richard、資深工程師Taka到現場，介紹明年初發布的ENVI5.0，以及下個月中旬發布的激光雷達三維建模工具——E3De；Taka準備了豐富的國外遙感應用案例，極具參考價值。

遙感GIS一體化系統開發技術的實現

交互式數據語言IDL有哪些新的特點值得我們期待？GRIB讀取？快速高效的可視化方式？隨著空間信息市場的快速發展，遙感與GIS的一體化集成已逐漸成為一種趨勢和發展潮流。遙感與GIS一體化開發的關鍵技術有哪些，如何實現基于B/S的影像在線分析系統。本講座將通過案例的方式向大家詳細介紹這些內容。

InSAR技術與地表形變監測應用

本講座圖文并茂、通俗易懂的介紹ENVI SARscape下的雷達圖像處理技術，涵蓋基本圖像處理、InSAR、DINSAR、PS等經典雷達圖像處理技術、最新的SBAS多時間序列的干涉疊加分析技術。國內外雷達遙感的成熟應用、應用探索以及多樣化的應用案例。

遙感技術在我國的應用情況和前景

邀請中國遙感應用協會副秘書長董宇陽老師，使用大量應用案例介紹我國的遙感應用情況，并對遙感應用前景提出了自己的看法。

影像壓縮和管理技術

Esri中國（北京）有限公司的總工為大家介紹影像壓縮和管理中的關鍵技術，涉及小波壓縮、ETL數據庫影像定位技術等。為海量影像數據的儲存和管理帶來全新的解決方案。國內成功應用案例

邀請四川省遙感信息測繪院黃青倫主任和中國遙感應用研究所的閆娜娜博士，介紹“基于地圖服務的遙感影像快速糾正及影像專題圖制作系統”和“DroughtWatch：運行化的全國旱情遙感監測系統”

2012Esri中國用戶大會結束了，為了讓大家進一步了解整個大會期間遙感部分內容，我們將在9月份逐漸共享所有講座內容，包括PPT、錄像、例子數據、大會圖片等。講座分布在“遙感技術與應用專場”、11個“行業論壇”、DEMO劇場。

1、“遙感用用看——遙感技術與應用”專場包括4個主題，每個主題由若干個應用專題組成。

2、2012中國用戶大會順利閉幕了，遙感也是大會的重要組成部分，在第一天的主題大會現場、遙感技術與應用專場、11個行業應用專場、DEMO劇場、用戶體驗區等都有“遙感”的身影。這里收集了一些各個專區的照片供大家“圍觀”。

3、本講座介紹ENVI/IDL在軍事測繪、軍事偵察、氣象探測、[url=]模擬與仿真[/url]四個方面的應用方案，包括DOM的制作中的一些關鍵技術，地形數據的獲取技術，并介紹利用激光雷達數據和高分辨率影像數據在巴格達市區尋找黑鷹直升機降落地點的一個應用流程；高分辨率/熱紅外/高光譜/雷達等數據在軍事偵察中的應用；IDL在氣象探測和模擬仿真中的應用。

4、本講座主要介紹了ENVI/IDL在公路、鐵路工程選點及建設、生態環境監測與評價、災害監測以及海洋交通四個方面的應用方案，包括土地利用覆蓋信息提取的決策樹挖掘技術、地形信息獲取的關鍵技術、生態環境評價的技術流程、地表形變災害監測的技術、海事交通上有關船只提取、溢油、滸苔、海冰等影響海上交通地物的監測，介紹遙感GIS一體化開發的衛星遙感業務化處理系統。

5、本講座主要介紹遙感在農作物監測，林業資源調查，資源調查和災害監測方面的應用解決方案。

6、隨著傳感器技術的蓬勃發展，遙感技術在自然資源環境領域的應用日趨豐富和成熟，本文將介紹ENVI/IDL遙感技術在自然環境中的應用。在此將應用案例分為兩大類，一大類是通用的應用，即地圖的生產和變化監測，一大類是環保海洋氣象領域各自獨有的應用，最后為了滿足大家對業務系統開發的需求，介紹了用ENVI/IDL進行業務化開發的幾種方式。

7、本講座主要介紹遙感在城市資源調查，城市規劃、建設、檔案管理以及城市人居環境方面的應用解決方案。

8、近年來發生了非常多的重大自然災害事件，遙感影像及時有效地為救災和災后重建提供非常重要的第一手資料信息，尤其近幾年傳感器的飛速發展為遙感的應用提供了數據保證。本講座主要從數據獲取，災害信息提取以及遙感與GIS一體化技術在災害中的應用著手分析介紹。

9、智慧城市正在火熱的建設之中，遙感作為城市信息獲取的有力手段在數字城市的建設中發揮著不可估量的作用。今天我們就一起來看看ENVI/IDL在智慧城市中的應用方案。

10、本次報告主要介紹了ENVI/IDL技術在地里國情監測中的解決方案和遙感技術在測繪行業的一些關鍵技術應用。

11、EN

報告首先從水利行業的核心業務需求上闡述了ENVI/IDL技術在水利行業當中的應用結合點，分別包括了水利行業中的水資源管理、防汛抗旱、水土保持和水環境監測。

12、本講座從國土地礦領域的數據源出發，介紹了ENVI/IDL在挖掘影像應用價值和分享影像應用成果兩方面的應用方案。

第五篇：遙感意義應用感想

目錄

一、遙感(Remote Sensing)理解

遙感-----------------------3

二、遙感的基本原理

-----------4

三、遙感具有一定的空間特性

-------------------------5

四、遙感的發展

(一)遙感的三個階段---5

（二）、遙感的二大時期------------------------------6

五、遙感技術的意義和應用

（一）、遙感的優點-----7

（二）、遙感的意義------7

（三）、遙感的應用------10

（四）、我國應采取的策略----------------10

材料

-------------11

說起來真是慚愧，剛接觸遙感的時候，只知道老師在努力的講，學生在努力的聽，然而依然不知所云，但有一次，老師留了一次作業，使我對遙感有了一次深的接觸，也是我對遙感的興趣大大增加。而通過對遙感的學習，我對遙感有了很深的了解，遙感技術是20世紀60年代發展起來的一門綜合性探測技術。與現代物理學、空間技術、計算機技術、數學和地理學密切相關。所以，遙感技術已廣泛應用于各種領域，成為地球環境資源的調查和規劃不可缺少的有效手段。

一、遙感(Remote Sensing)理解

《西游記》中提到過“千里眼”和“順風耳”兩位天神，可以認為他們的能力就是遙感。在現實世界中，我們往往采用衛星、飛機或者氣球等運載工具搭載遙感設備，對地球上的數據資料進行識別，并且通過對這些資料的整理和分析，為農業、林業、地質、海洋、氣象、水文、軍事、環保等領域提供參考；而在抗擊自然災害時，遙感更是能夠幫助我們盡早獲得詳盡的信息，從而有效減少損失。

遙感（RS），從字面上來看是遙遠感知事物的意思。

遙感技術是一門建立在空間科學、電子技術、光學、計算機技術、信息論等新的技術科學以及地球科學理論基礎上的綜合性技術，為現代前沿科學技術之一，具有宏觀、動態、綜合、快速、多層次、多時相的優勢。在新技術迅猛發展的今天，遙感技術伴隨著航空、航天技術的發展而不斷提高與完善，服務領域因之而不斷擴展，受到普遍重視，顯示出極其廣泛的應用價值、良好的經濟效益和巨大的生命力。

一切地面目標，由于種類及其所處環境條件的差異，因而具有反射或輻射不同波長電磁波信息的特性，遙感正是利用地面目標反射或輻射電磁波的固有特性，通過觀察目標的電磁波信息，獲取目標的信息，完成遠距離識別物體的技術。

遙感作為一種空間數據的獲取方法，遙感技術及其圖像信息處理信息技術集合了空間、電子、光學、計算機、生物學和地學等科學的最新成就，是現代高新技術領域的重要組成部分。主要為GIS提供全天候的實時的遙感影像，之后GIS便拿這些數據進行利用和分析。遙感是從遠離地面的不同工作平臺上，如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛星、宇宙飛船和航天飛機等，通過傳感器對地球表面的電磁波輻射信息進行探測，然后經信息的傳輸、處理和判讀分析，對地球的資源與環境進行探測與監測的綜合性技術。遙感技術從遠距離采用高空鳥瞰的形式進行探測，包括多點位、多譜段、多時段和多高度的遙感影像以及多次增強的遙感信息，能提供綜合系統性、瞬時或同步性的連續區域性同步信息，在環境科學領域的應用具有很大優越性。

可以把它的功能想象成照相機（實際是攝影機、攝像儀、掃描儀、光譜輻射計），只是不叫照相機而叫傳感器。把傳感器搭載在汽車、三腳架、氣球和車船上等就是地面遙感，把傳感器搭載在飛機上就是航空遙感，把傳感器搭載在衛星、火箭以及航天飛機上就是航天遙感，把傳感器搭載在宇宙飛船上就是航宇遙感。

自從1972年美國第一顆地球資源技術衛星發射成功并獲取了大量地球表面的衛星圖像后，遙感技術就開始在世界范圍內迅速發展和廣泛應用。遙感技術的出現揭開了人類從外層空間觀測地球的序幕，為人類認識國土、開發資源、監測環境、研究災害以及分析全球氣候變化等提供了新的途徑。

遙感是在航空攝影測量的基礎上，隨著空間技術、電子技術和地球科學的發展而發展起來的，它已從以飛機為主要運載工具的航空遙感發展到以人造衛星為主要運載工具的航天遙感；它超越了人眼所能感受到的可見光的限制，延伸了人的感官；它能快速、及時地監測環境的動態變化；它涉及天文、地學、生物學等科學領域，廣泛吸取了電子、激光、全息、2 測繪等多項技術的先進成果；它為資源勘測、環境監測、軍事偵察等提供了現代化技術手段。概言之，遙感是運用物理手段、數學方法和地學規律的現代化綜合性探測技術。

遙感作為一門快速發展的學科，在我們的日常生活和工作生產中應用的非常廣泛。

二、遙感的基本原理

遙感所采用的基本原理是什么？要理解這個問題就必須先掌握好遙感的概念，如前所言，遙感一詞來源于英語“Remote Sensing”，其直譯為“遙遠的感知”，時間長了人們將它簡譯為遙感。遙感是20世紀60年代發展起來的一門對地觀測綜合性技術。自20世紀80年代以來，遙感技術得到了長足的發展，遙感技術的應用也日趨廣泛。隨著遙感技術的不斷進步和遙感技術應用的不斷深入，未來的遙感技術將在我國國民經濟建設中發揮越來越重要的作用。關于遙感的科學含義通常有廣義和狹義兩種解釋：廣義的解釋：泛指一切與目標物不接觸的遠距離探測。狹義的解釋：遙感是應用探測儀器，不與探測目標相接觸，從遠處把目標的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出物體的特征性質及其變化的綜合性探測技術。

我們知道，振動的傳播稱為波。電磁振動的傳播是電磁波。電磁波的波段按波長由短至長可依次分為：γ-射線、X-射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波。電磁波的波長越短其穿透性越強。遙感探測所使用的電磁波波段是從紫外線、可見光、紅外線到微波的光譜段。離我們最近的最大的電磁輻射源是太陽，太陽作為電磁輻射源，它所發出的電磁波不僅僅包括可見光，也包含其它光譜段。太陽光從宇宙空間到達地球表面須穿過地球的大氣層。太陽光在穿過大氣層時，會受到大氣層對太陽光的吸收和散射影響，因而使透過大氣層的太陽光能量受到衰減。但是大氣層對太陽光的吸收和散射影響隨太陽光的波長而變化。通常把太陽光透過大氣層時透過率較高的光譜段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有：紫外、可見光和近紅外波段。地面上的任何物體（即目標物），如大氣、土地、水體、植被和人工構筑物等，在溫度高于絕對零度（即0°k=-273.16℃）的條件下，它們都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性。當太陽光從宇宙空間經大氣層照射到地球表面時，地面上的物體就會對由太陽光所構成的電磁波產生反射和吸收。由于每一種物體的物理和化學特性以及入射光的波長不同，因此它們對不同光譜段的光的反射率也不同。這種物體的光反射規律叫做物體的反射光譜，遙感探測正是將遙感儀器所接受到的目標物的電磁波信息與物體的反射光譜相比較，從而可以對地面的物體進行識別和分類，這個過程就像是我們給某個人拍了一張照片，然后拿著這張照片去找到他一樣。這就是遙感所采用的基本原理。

遙感技術依其遙感儀器所選用的波譜性質可分為：電磁波遙感技術、聲納遙感技術、物理場（如重力和磁力場）遙感技術。電磁波遙感技術是利用各種物體／物質反射或發射出不同特性的電磁波進行遙感的。其可分為可見光、紅外、微波等遙感技術。按照感測目標的能源作用可分為：主動式遙ks5u感技術和被動式遙感技術。按照記錄信息的表現形式可分為：圖像方式和非圖像方式。按照遙感器使用的平臺可分為：航天遙感技術、航空遙感技術、地面遙感技術。按照遙感的應用領域可分為：地球資源遙感技術、環境遙感技術、氣象遙感技術、海洋遙感技術等。

常用的傳感器：航空攝影機（航攝儀）、全景攝影機、多光譜攝影機、多光譜掃描儀（Multi Spectral Scanner，MSS）、專題制圖儀（Thematic Mapper，TM）、反束光導攝像管（RBV）、HRV（High Resolution Visible range instru—ments）掃描儀ks5u、合成孔徑側視雷達（Side—Looking Airborne Radar，SLAR）。常用的遙感數據有：美國陸地衛星（Landsat）TM和MSS遙感數據、法國SPOT衛星遙感數據、加拿大Radarsat雷達遙感數據。遙感技術系統包括：空間信息采集系統（包括遙感平臺和傳感器），地面接收和預處理系統（包括輻射校正和幾何校正），地面實況調查系統（如收集環境和氣象數據），信息分析應用系www.tmdps.cn 隨著航空攝影測量學的發展及其應用領域的擴展，特別是第二次世界大戰爆發之后軍事上的需要以及科學技術的不斷進展，使彩色攝影、紅外攝影、雷達技術及多光譜攝影和掃描技術相繼問世，傳感器的研制得到迅速的發展，遙感探測手段取得了顯著的進步。從而超越了航空攝影測量只記錄可見光譜段的局限，向紫外和紅外擴展，并擴大到微波。同時，運載工具以及判讀成圖設備等也都得到相應的完善和發展。隨著科學技術的飛躍發展，遙感迎來了一個全新的現代遙感的發展時期。

2、現代遙感發展時期

1957年10月4日前蘇聯發射了人類第一顆人造地球衛星，標志著遙感新時期的開始。1959年前蘇聯宇宙飛船“月球3號”拍攝了第一批月球像片。60年代初人類第一次實現了從太空觀察地球的壯舉，并取得了第一批從宇宙空間拍攝的地球衛星圖像。這些圖像大大地開擴了人們的視野，引起了廣泛關注。隨著新型傳感器的研制成功和應用、信息傳輸與處理技術的發展，美國在一系列試驗的基礎上，于70年代初（1972.7.23）發射了用于探測地球資源和環境的地球資源技術衛星“ERTS-1”（即陸地衛星-1）。為航天遙感的發展及廣泛應用，開創了一個新局面。

至今世界各國共發射了各種人造地球衛星已超過3000顆，其中大部分為軍事偵察衛星（約占60%），用于科學研究及地球資源探測和環境監測的有氣象衛星系列、陸地衛星系列、海洋衛星系列、測地衛星系列、天文觀測衛星系列和通訊衛星系列等。通過不同高度的衛星及其載有的不同類型的傳感器，不間斷地獲得地球上的各種信息。現代遙感充分發揮航空遙感和航天遙感的各自優勢，并融合為一個整體，構成了現代遙感技術系統。為進一步認識和研究地球，合理開發地球資源和環境，提供了強有力的現代化手段。

現代遙感技術的發展引起了世界各國的普遍重視，遙感應用的領域及應用的深度在不斷擴大和延伸，取得了豐碩的成果和顯著的經濟效益。國際學術交流日益頻繁，遙感的發展方興未艾，前景遠大。當前，就遙感的總體發展而言，美國在運載工具、傳感器研制、圖像處理、基礎理論及應用等遙感各個領域（包括數量、質量及規模上）均處于領先地位，體現了現今遙感技術發展的水平。前蘇聯也曾是遙感的超級大國，尤其在其運載工具的發射能力上，以及遙感資料的數量及應用上都具有一定的優勢。此外，西歐、加拿大、日本等發達國家也都在積極地發展各自的空間技術，研制和發射自己的衛星系統，例如法國的SPOT衛星 5 系列，日本的JERS和MOS系列衛星（版圖2）等。許多第三世界國家對遙感技術的發展也極為重視，紛紛將其列入國家發展規劃中，大力發展本國的遙感基礎研究和應用，如中國、巴西、泰國、印度、埃及和墨西哥等，都已建立起專業化的研究應用中心和管理機構，形成了一定規模的專業化遙感技術隊伍，取得了一批較高水平的成果，顯示出第三世界國家在遙感發展方面的實力及其應用上的巨大潛力。

在這期間，我國遙感技術的發展也十分迅速，我們不僅可以直接接收、處理和提供衛星的遙感信息，而且具有航空航天遙感信息采集的能力，能夠自行設計制造像航空攝影機、全景攝影機、紅外線掃描儀、多炮譜掃描儀、合成孔徑側視雷達等多種用途的航空航天遙感儀器和用于地物波譜測定的儀器。而且，進行過多次規模較大的航空遙感試驗。

縱觀遙感近30年來的發展，總的看來，當前遙感仍處于從實驗階段向生產型和商業化過渡的階段，在其實時監測處理能力、觀測精度及定量化水平，以及遙感信息機理、應用模型建立等方面仍不能或不能完全滿足實際應用要求。因此，今后遙感的發展將進入一個更為艱巨的發展歷程，為此需要各個學科領域的科技人員協同努力，深入研究和實踐，共同促進遙感的更大發展。

遙感技術的發展趨勢：隨著科學技術的進步，光譜信息成像化，雷達成像多極化，光學探測多向化，地學分析智能化，大大提高了遙感技術的實時性和運行性，使其向多尺度、多頻率、全天候、高精度和高效快速的目標發展。

五、遙感技術的意義和應用

（一）、遙感的優點

遙感技術的優點就顯而易見了：1.探測范圍廣，獲取信息的范圍大。2.獲取的信息內容豐富、新穎,能訊速反映動態變化。3.獲取信息方便而且快速。4.綜合性。它從三個空間：地理空間(經、緯、高程)、光譜空間、時間空間提供給我們五維信息，使得能更加全面深入的觀察分析問題。5.成本低。例如某水渠規劃設計，利用衛片進行勘測只需0.4元／平方公里。6.高分辨率、高光譜遙感發展逐步走向成熟熟

很顯然，遙感技術有很大的優勢。它能夠獲取大范圍的信息，而且精度高、質量高、效率高、速度快、周期短。一張陸地衛星圖像往往可以覆蓋多達3萬多平方公里的面積，在這樣的圖像上，人類難以到達的地方都可以清晰地看到，不用受到地面環境的限制，再者遙感技術還可以選用不同波段來獲取信息，而不單僅僅限于人類能夠看到的東西，因此，它在很多方面都有所應用。特別是高光譜遙感的出現，其豐富的光譜信息，使具有特殊光譜特征的地物探測成為可能，使遙感在應用上更有廣闊的發展前景。根據遙感探測的應用領域，從宏觀研究角度可以將遙感分類為：外層空間遙感、大氣層遙感、陸地遙感、海洋遙感等；從微觀應用角度可以將遙感分類為：軍事遙感、地質遙感、資源遙感、環境遙感、測繪遙感、氣象遙感、水文遙感、農業遙感、林業遙感、漁業遙感、工程遙感、災害遙感及城市遙感等。

（二）、遙感的意義

目前，遙感技術已廣泛應用于林業：清查森林資源、監測森林火災和病蟲害。農業：作物估產、作物長勢及病蟲害預報。水文與海洋：水資源調查、水資源動態研究、冰雪監控、海洋漁業。國土資源：國土資源調查、規劃和政府決策。氣象：天氣預報、氣候預報、全球氣候演變研究環境監測：水污染、海洋油污染、大氣污染、固體垃圾等及其預報。測繪：航空攝影測量測繪地形圖、編制各種類型的專題地圖和影像地圖。城市：城市綜合調查、規劃及發展。考古：遺址調查、預測。

現舉例如下：

1、FY氣象衛星的用途（1）可連續對我國及周邊地區的天氣進行實時監測，較大地提高了對影響我國的各種尺 6 度的天氣系統的監測能力，所獲云圖資料可填補我國西部和西亞、印度洋上的大范圍氣象資料的空白。（2）可連續監測天氣變化。（3）其視野更廣，可覆蓋以我國為中心的約1億km2的地球表面，即亞洲、大洋洲及非洲和歐洲的一部分。觀測和提供這一區域內的云圖、溫度、水氣、風場等氣象動態，為進行中長期天氣預報和災害預報起重要作用。

2、遙感在農業、林業方面的應用

遙感在農林方面的應用主要是在農、林土地資源調查、土地利用現狀調查、農林病蟲害、土壤干旱、鹽化、沙化的調查及監測，以及農作物長勢的監測與估產、森林資源的清查等方面。作物估產是體現遙感在農業方面綜合應用的最好例證。自1974年以來，美國、前蘇聯、阿根廷、中國、日本、印度等國先后進行了不同范圍、不同作物的估產工作。美國對世界小麥產量的估產精度已達90%以上，并擴大到對玉米、大豆等八種以上作物的估產。我國于1983—1986年在京津冀進行跨省市的統一網絡較大范圍冬小麥遙感估產試驗，精度也超過90%。近年來，遙感在土地資源與土壤調查中，得到廣泛應用。遙感加快了調查工作的進度，工作精度、質量也有很大提高。例如，我國利用560幅陸地衛星圖像，僅用兩年時間完成了全國15種土地利用類型的分析和量算統計工作，提供了全國和分省的土地利用基本數據和有關圖件。在牧場草場資源調查、短中期農林災害、農用水資源，以及野生動物生態環境調查等方面也相繼開展工作，取得了成果。遙感在林業上的應用也很廣泛。例如，我國近年完成的“三北”防護林遙感綜合調查。在包括西北大部、華北北部和東北西北部總面積為128萬平方公里的“三北”造林一期工程的調查中，完成了對現有防護林類型、分布、面積和保存率；草地數量、質量和分布；土地資源類型、分布、數量及利用現狀的調查。提供了200余幅各類遙感專題系列圖，并建成了全區資源與環境信息系統，為掌握防護林區現狀、林區的進一步發展和規劃奠定了基礎。

3、遙感技術在地理學中的意義

長期以來，地理學主要是以地圖作為地理信息存貯及成果展示的工具，以地圖和實地觀測作為地理研究的主要手段。隨著當前科學技術和社會的迅速發展，單純傳統的工作手段已不能適應地理學的發展，遙感技術的引進和應用，成為當前地理學發展中具有重要意義的變化和動向之一。（1）.遙感已成為地理研究和工作的重要信息源。（2）.遙感已成為地理研究的重要手段和方法。當前，作為地理學和現代科技相結合產物的地理信息系統（GIS）的興起及應用推動和加速了地理學的發展。地理信息系統不僅是一種存貯和管理空間數據、地理信息的有效工具和手段，也是地理學進行區域分析及綜合分析的重要手段和工具。遙感作為地理信息系統的重要信息源和強有力的信息更新手段，使地理信息系統的活力和應用大為增強。同時地理信息系統也為遙感提供各種有用的輔助信息和分析手段等支持，提高了遙感信息的識別和分類精度，為遙感的應用和發展提供了一個良好的環境。因此，在現代地理學的科學園地中并蒂開放的兩枝科技奇葩——遙感技術和地理信息系統，它們的相互結合及相互支持，必然為地理學科學園地增光添彩，為地理學的發展一展宏圖偉業。

4、遙感在地質礦產方面的應用

遙感在地質及其礦產資源方面的應用主要表現在基礎地質工作、礦產地質工作，以及工程地質、地震地質、災害地質的地質綜合調查等方面的應用。由于遙感圖像視域寬闊，客觀真實地反映出各種地質現象及其相互間的關系，形象地反映出區域地質構造，以及區域構造間的空間關系，為跨區域甚至全球的區域地質研究提供了極有利的條件和基礎。因此，遙感已成為地質礦產調查研究中的一種先進工作手段和重要方法。例如近年來對雅魯藏布江深斷裂帶的延伸和走向的研究、斷裂的延伸和走向問題的論證，以及重新修編的1∶400萬中國構造體系圖的工作，都是建立在遙感圖像基礎上的新的認識和發現的體現，解決了一些地質學界長期爭論或按常規很難解決的問題。遙感為持不同學術觀點的地質學者提供了一個可共同參照的基礎，推動和促進了地質學的發展。遙感在礦產地質工作中的應用已取得許多成果，7 獲得了一致的好評。例如，我國地礦系統采用遙感地質調查方法，在小秦嶺金礦田地區劃分出線性構造1030條，環形構造138個，古采峒1000余處；綜合化探、物探成果提出13個遠景地段。經檢查發現含金石英脈帶、蝕變構造帶22條，已見金礦3處，全部工作僅歷時一年時間。又如：煤田總公司在東北大興安嶺西坡，采用遙感地質方法圈定出17個含煤盆地，其中4個屬新發現，新增儲量540億噸。類似的實例不勝枚舉，遙感地質方法已成為礦產地質工作的重要方法。

此外，工程地質、地震地質、水文地質以及災害地質等綜合地質調查中也廣泛地應用了遙感這一現代化手段。僅在1980—1985年期間，地礦部遙感地質工作者就為較大工程做了工程穩定性評價課題13個，研究大型滑坡4個。地礦部遙感中心在長江三峽的重慶至宜昌間先后進行了彩色及側視雷達成像飛行。利用獲得的資料對三峽庫區進行了詳細的工程地質判讀分析，對新灘坡體的形態、形成機理及發展趨勢作了較為詳細的分析，為國家提供了有關三峽工程建設的基礎資料。基于遙感在地質礦產調查中廣泛的應用以及取得的顯著效益，我國地勘部門相繼成立了專業的遙感應用和科研機構，遙感地質隊伍也不斷擴大，成果累累，展現出遙感在地質礦產資源方面美好的發展前景。

5、遙感在其它方面的應用

在城市規劃方面，遙感技術可以幫助我們進行城鎮擴展動態監測、城市環境評價和城市建設規劃；在海洋方面，遙感技術可以用來調查海岸帶與海洋污染；在氣象方面，可以用來對氣象現狀進行收集整理等等。在自然災害中，遙感更是重要。通過各種遙感手段，可以對災情進行實時和動態監測，解譯后的信息可以為災情現狀和災情動態分析提供依據。如：1998年夏秋，我國長江流域發生了罕見的大洪水，洞庭湖及荊江地區受災比較嚴重。對于這樣大區域洪澇災害的監測，如果靠人工實測，不僅要花費大量的人力和財力，而且要經過很長的時間，某些地區還可能因洪水的阻隔，難以進行實測。遙感則能在短時間內獲得全面的資料，以便于及時安排防災、救災工作。3 又如：在四川汶川大地震發生當天，國家測繪局立刻安排3顆遙感衛星對準災區來獲取衛星影像，同時從全國各地調集無人機和小型機赴災區進行航空攝影。由于災區地形復雜、通訊中斷，交通極其困難，導致災情分布狀況、災情程度等信息極度缺乏，遙感成為大面積快速獲取災情信息的有效手段。現在，遙感技術已廣泛滲透到國民經濟的各個領域，對于推動經濟建設、社會進步、環境的改善和國防建設起到重要作用。在外層空間探測方面，從軌道衛星和宇宙飛船的傳感器上所能獲得的信息是地面觀測所不能取得的。空間遙感對地觀測得到的全球變化信息已被證明有不可替代性。由遙感觀測到的全球氣候變化、厄爾尼諾現象及影響、全球沙漠化、綠波（指植被）推移、海洋冰山漂流等的動態變化現象已經引起人們廣泛的重視；海洋漁業、海上交通、海洋生態等方面的研究中，遙感都已成為重要角色。礦產資源、土地資源、森林草場資源、野生動物資源、水資源的調查和農作物的估產都缺少不了遙感手段的應用；遙感在解決各種環境變化，如城市化、沙漠化、土地退化、鹽漬化、環境污染等問題有其獨特的作用。此外，在災害監測，如水災、火災、震災、多種氣象災害和農作物病蟲害的預測、預報與災情評估等方面，遙感都發揮了巨大的作用。在各種工程建設中，不同尺度、不同類型的遙感都在此不同層次上發揮了作用，如大型水利工程、港口工程、核電站、路網、機場建設、城市規劃等都從遙感圖像取得重要的數據。必須指出的是，近十多年來國際上幾次重大的軍事行動，都綜合地運用了遙感技術獲取重要的信息。隨著遙感應用向廣度和深度發展，遙感探測更趨于實用化、商業化和國際化。4目前，遙感技術正在向高分辨率傳感器、小衛星群、遙感定量化的方向發展。我們可以相信，隨著科學技術的迅速發展，將來的遙感將會以更快的速度、更高的精度來提供更多的信息，幫助人類更好地生存下去。

地理信息系統：基礎數據、更新數據在未來的十年中，預計遙感技術將步入一個能快速，及時提供多種對地觀測數據的新階段。遙感圖像的空間分辨率，光譜分辨率和時間分辨率都 8 會有極大的提高。其應用領域隨著空間技術發展，尤其是地理信息系統和全球定位系統技術的發展及相互滲透，將會越來越廣泛。

（三）、遙感的應用

1.遙感影像獲取技術越來越先進

（1）隨著高性能新型傳感器研制開發水平以及環境資源遙感對高精度遙感數據要求的提高，高空間和高光譜分辨率已是衛星遙感影像獲取技術的總發展趨勢。遙感傳感器的改進和突破主要集中在成像雷達和光譜儀，高分辨率的遙感資料對地質勘測和海洋陸地生物資源調查十分有效。

（2）雷達遙感具有全天候全天時獲取影像以及穿透地物的能力，在對地觀測領域有很大優勢。干涉雷達技術、被動微波合成孔徑成像技術、三維成像技術以及植物穿透性寬波段雷達技術會變得越來越重要，成為實現全天候對地觀測的主要技術，大大提高環境資源的動態監測能力。

（3）由航天、航空和地面觀測臺站網絡等組成以地球為研究對象的綜合對地觀測數據獲取系統，具有提供定位、定性和定量以及全天候、全時域和全空間的數據能力，為地學研究、資源開發、環境保護以及區域經濟持續協調發展提供科學數據和信息服務。

2.遙感信息處理方法和模型越來越科學

神經網絡、小波、分形、認知模型、地學專家知識以及影像處理系統的集成等信息模型和技術，會大大提高多源遙感技術的融合、分類識別以及提取的精度和可靠性。統計分類、模糊技術、專家知識和神經網絡分類有機結合構成一個復合的分類器，大大提高分類的精度和類數。多平臺、多層面、多傳感器、多時相、多光譜、多角度以及多空間分辨率的融合與復合應用，是目前遙感技術的重要發展方向。不確定性遙感信息模型和人工智能決策支持系統的開發應用也有待進一步研究。

3.3S一體化

計算機和空間技術的發展、信息共享的需要以及地球空間與生態環境數據的空間分布式和動態時序等特點，將推動3S一體化。全球定位系統為遙感對地觀測信息提供實時或準實時的定位信息和地面高程模型；遙感為地理信息系統提供自然環境信息，為地理現象的空間分析提供定位、定性和定量的空間動態數據；地理信息系統為遙感影像處理提供輔助，用于圖像處理時的幾何配準和輻射訂正、選擇訓練區以及輔助關心區域等。在環境模擬分析中，遙感與地理信息系統的結合可實現環境分析結果的可視化。3S一體化將最終建成新型的地面三維信息和地理編碼影像的實時或準實時獲取與處理系統。

（四）、我國應采取的策略。

1.建立高速、高精度和大容量的遙感數據處理系統

隨著3S一體化，資源與環境的遙感數據量和計算機處理量也將大幅度增加，遙感數據處理系統就必須要有更高的處理速度和精度。神經網絡具有全并行處理、自適應學習和聯想功能等特點，在解決計算機視覺和模式識別等特大復雜的數據信息方面有明顯優勢。認真總結專家知識，建立知識庫，尋求研究定量精確化算法，發展快速有效的遙感數據壓縮算法，建立高速、高精度和大容量的遙感數據處理系統。

2.建立國家環境資源信息系統

國家環境資源信息是重要的戰略資源，環境資源數據庫是國家環境資源信息系統的核心。我們要提高對環境資源的宏觀調控能力，為我國社會經濟和資源環境的協調可持續發展提供科學的數據和決策支持。

3.建立國家環境遙感應用系統

國家環境遙感應用系統將利用衛星遙感數據和地面環境監測數據，建立天地一體化的國家級生態環境遙感監測預報系統以及重大污染事故應急監測系統，可定期報告大氣環境、水環境和生態環境的狀況。環境遙感地理信息系統是其支撐系統，在各種應用軟件的輔助下實現環境遙感數據的存儲、處理和管理；環境遙感專業應用系統是其應用平臺，在環境專業模型的支持下實現環境遙感數據的環境應用；環境遙感決策支持系統是其最上層系統，在環境預測評價和決策模型的驅動下進行環境預測評價分析，制定環境保護的輔助決策方案；數據網絡環境是其數據輸入和輸出的開放網絡環境，實現環境海量數據的快速流通。

總之，遙感技術在環境科學領域有廣泛應用，隨著科學的進步，遙感技術會越來越先進，其所發揮的作用也會越來越大。

例如：

雷達（Radar）意為無線電測距和定位。其工作波段都在微波范圍,少數也利用其他波段。按照雷達的工作方式可分為：成像雷達和非成像雷達。成像雷達中又可分為真實孔徑側視雷達和合成孔徑側視雷達。

雷達是由發射機通過天線在很短的時間內，向目標地物發射一束很窄的大功率電磁波脈沖，然后用同一天線接收目標地物反射的回波信號而進行顯示的一種傳感器。側視雷達的天線與遙感平臺的運動方向形成角度，朝向一側或兩側傾斜安裝，向側下發射微波，接收回波信號（包括振幅、位相、極化）。

合成孔徑側視雷達是利用遙感平臺的前進運動，將一個小孔徑的天線安裝在平臺的側方，以代替大孔徑的天線，提高方位分辨率的雷達。遙感平臺在勻速前進運動中，以一定的時間間隔發射一個脈沖信號，天線在不同的位置上接收回波信號，并記錄和儲存下來。

材料：

1987年5月6日至6月2日，中國東北大興安嶺北部發生了特大森林火災，在撲滅大火的過程中，衛星遙感監測技術發揮了重要作用。在撲滅大火戰斗中，國家氣象局向森林防火總指揮提供了70余幅反映林火發展情況的衛星影像圖。為制定滅火計劃、做出滅火部署提供了科學的依據。

問題：遙感技術在森林滅火中是如何發揮作用的？它還能應用于其他領域嗎？ 地球上的物體都在不停地吸收、發射和反射電磁波，并且不同物體的電磁波特性是不同的——遙感技術就是在這個原理基礎上發展起來的。遙感的關鍵裝置是一種被稱為傳感器的儀器。傳感器在航空或航天器中接收地面物體反射的電磁波信號，以圖像的膠片或數據磁帶形式記錄下來，傳送到地面，最后通過處理和判讀分析，揭示物體的特征、性質及其變化。

由于遙感探測范圍大，獲取資料速度快、周期短，受地面限制少，因而廣泛應用于資源普查、災害監測、工程建設及規劃等各個領域。

森林大火、特大洪災的監測，如果單靠人工進行，不僅要花費大量的人力和財力，而且要經過很長的時間才能獲得全面的資料；而用遙感技術，則能在很短的時間內獲得全面的資料，以便于及時安排防災、救災工作。實際上遙感技術的應用領域很廣，例如：資源普查、災害監測、環境監測、工程建設及規劃、軍事偵察、海上交通和海洋漁業等。