对地观测技术的新进展课件.pptx

对地观测技术的新进展对地观测技术的新进展 1.对地观测技术概述 2.对地观测技术近几年的突出发展3.关于未来发展的策略建议 1.对地观测技术概述对地观测指的是利用航天航空飞行器和地面各类平台所携载的光电仪器对人类生存所及的地球环境及人类活动本身进行的各种探测活动。其中以航天航空技术为基础的对地观测活动主要有：1.11.1卫星导航定位卫星导航定位 1.21.2航天航空遥感航天航空遥感 1.31.3航天航空地球物理探测航天航空地球物理探测 1.41.4对地观测数据的加工处理与服务对地观测数据的加工处理与服务1.对地观测技术概述1.1卫星导航定位利用在设定的精确轨道上运行的一定数量（至利用在设定的精确轨道上运行的一定数量（至少少2 2颗）的卫星，持续不断地向地面发送特定的无颗）的卫星，持续不断地向地面发送特定的无线电信号，使在空中、海面和陆地上的每个接收机线电信号，使在空中、海面和陆地上的每个接收机能同时收到来自若干颗卫星的信号，从而解算出在能同时收到来自若干颗卫星的信号，从而解算出在全球统一时空基准中的三维大地坐标，并获得准确全球统一时空基准中的三维大地坐标，并获得准确授时。授时。1.对地观测技术概述 目前正在进行和计划实施的全球导航卫星系统目前正在进行和计划实施的全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System Global Navigation Satellite System 缩写缩写GNSSGNSS）有四个，即美国的全球定位系统（有四个，即美国的全球定位系统（GPSGPS）,俄罗斯的俄罗斯的全球导航卫星系统（全球导航卫星系统（GLONASSGLONASS），欧盟的伽利略），欧盟的伽利略系统（系统（GALILEOGALILEO），中国的北斗导航系统），中国的北斗导航系统（COMPASSCOMPASS）。其它系统仅允许作为区域系统或）。其它系统仅允许作为区域系统或广域增强系统加入。例如，日本的广域增强系统加入。例如，日本的QZSSQZSS（准天顶（准天顶卫星系统）、卫星系统）、MSASMSAS（多功能卫星增强系统），印（多功能卫星增强系统），印度的度的IRNSSIRNSS（印度无线电导航卫星系统）、（印度无线电导航卫星系统）、GAGANGAGAN（静地增强导航）等。（静地增强导航）等。1.对地观测技术概述1.2航天航空遥感 遥感指的是利用人造卫星、宇宙飞船、有人驾遥感指的是利用人造卫星、宇宙飞船、有人驾驶飞机、无人驾驶飞机、飞艇等航天航空飞行器，驶飞机、无人驾驶飞机、飞艇等航天航空飞行器，携载各类成像传感器，获取地球表面自然与社会各携载各类成像传感器，获取地球表面自然与社会各类景观所辐射的电磁波信号，经图像处理，从而提类景观所辐射的电磁波信号，经图像处理，从而提取几何、物理与人文信息的技术。根据所携载的传取几何、物理与人文信息的技术。根据所携载的传感器及其所获取的影像信号类型的不同，可分为：感器及其所获取的影像信号类型的不同，可分为：可见光全色遥感、红外遥感、多光谱遥感、高光谱可见光全色遥感、红外遥感、多光谱遥感、高光谱遥感、微波（雷达）遥感等，还可根据成像的几何遥感、微波（雷达）遥感等，还可根据成像的几何特性分成：双视（立体）成像、单视（非立体）成特性分成：双视（立体）成像、单视（非立体）成像、框幅式成像、扫描式成像、激光扫描成像等。像、框幅式成像、扫描式成像、激光扫描成像等。1.对地观测技术概述 经常用分辨率来描述遥感系统的技术能力。影经常用分辨率来描述遥感系统的技术能力。影像上每个像元所对应的地面单元尺寸称为空间分辨像上每个像元所对应的地面单元尺寸称为空间分辨率（假如，美国快鸟影像的空间分辨率为率（假如，美国快鸟影像的空间分辨率为0.60.6米）；米）；影像每个波段的光谱带宽度称为光谱分辨率。（例影像每个波段的光谱带宽度称为光谱分辨率。（例如，高光谱影像的光谱分辨率为如，高光谱影像的光谱分辨率为1010纳米）；同一地纳米）；同一地点先后两景影像的时间间隔称为时间分辨率（例如，点先后两景影像的时间间隔称为时间分辨率（例如，陆地卫星影像的时间分辨率为陆地卫星影像的时间分辨率为1414天）。天）。1.对地观测技术概述1.3航天航空地球物理探测 利用航天航空飞行器平台所携载的专门仪器探利用航天航空飞行器平台所携载的专门仪器探测地球重力、磁场等物理量的技术称为航天航空物测地球重力、磁场等物理量的技术称为航天航空物探探 。1.对地观测技术概述1.4对地观测数据的加工处理与服务把各种对地观测数据累积在一起，连同来自社把各种对地观测数据累积在一起，连同来自社会其它领域的各种空间化了的经济社会数据，统一会其它领域的各种空间化了的经济社会数据，统一建成数据库，并开发各类软件，对数据进行深加工建成数据库，并开发各类软件，对数据进行深加工处理，制作适应社会需求的各类信息产品，为社会处理，制作适应社会需求的各类信息产品，为社会提供广泛服务，使对地观测所获取的数据进一步增提供广泛服务，使对地观测所获取的数据进一步增值。此技术称之为地理信息系统技术。由于上游技值。此技术称之为地理信息系统技术。由于上游技术快速发展提供了海量的资源，以及经济社会发展术快速发展提供了海量的资源，以及经济社会发展对地理空间信息需求的急剧增长，此技术领域发展对地理空间信息需求的急剧增长，此技术领域发展飞快，已成为举世公认的很具发展潜力的新兴产业，飞快，已成为举世公认的很具发展潜力的新兴产业，随着政府和产业界的宣传，相继出现了空间数据基随着政府和产业界的宣传，相继出现了空间数据基础设施、数字地球、空间地理信息网络、基于位置础设施、数字地球、空间地理信息网络、基于位置的服务、智慧地球等一系列在本质内容上相近的概的服务、智慧地球等一系列在本质内容上相近的概念念 。1.对地观测技术概述 人类进行对地观测活动的目的在于：人类进行对地观测活动的目的在于：（1 1）研究人类所生存的地球空间环境及其运动变化）研究人类所生存的地球空间环境及其运动变化的规律，为人类开发地球资源保护环境，防灾减灾的规律，为人类开发地球资源保护环境，防灾减灾及经济社会发展的宏观决策提供科学依据；及经济社会发展的宏观决策提供科学依据；（2 2）为国防建设、战略部署、现代武器精确打击、）为国防建设、战略部署、现代武器精确打击、反恐维稳等军事行为提供地理空间信息支持；反恐维稳等军事行为提供地理空间信息支持；（3 3）直接支持各类土木工程的规划、设计、施工质）直接支持各类土木工程的规划、设计、施工质量监理和运行管理，以及矿业、电力、林业、农业量监理和运行管理，以及矿业、电力、林业、农业等生产过程的定量检测与精确定位实施；等生产过程的定量检测与精确定位实施；（4 4）为民众生活提供各种基于位置的服务。）为民众生活提供各种基于位置的服务。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.1全球观测成为卫星遥感的当前重点 卫星遥感是世界先进国家和快速发展国家作为卫星遥感是世界先进国家和快速发展国家作为国家综合实力标志而争先发展的高技术。经过数十国家综合实力标志而争先发展的高技术。经过数十年努力，卫星遥感已在国土资源调查、环境监测、年努力，卫星遥感已在国土资源调查、环境监测、防灾减灾、城乡规划、农作物估产、军事侦察与打防灾减灾、城乡规划、农作物估产、军事侦察与打击等方面得到广泛应用。近几年发展中特别值得关击等方面得到广泛应用。近几年发展中特别值得关注点是全球变化研究注点是全球变化研究【2 2】。全球变化研究指的是全球气候变化、全球海平面全球变化研究指的是全球气候变化、全球海平面变化、全球生物多样性保护、全球重大灾害监测与变化、全球生物多样性保护、全球重大灾害监测与评估、全球观测系统。全球变化研究分两大部分：评估、全球观测系统。全球变化研究分两大部分：一是全球资源环境变化的综合研究；二是全球气候一是全球资源环境变化的综合研究；二是全球气候变化研究，尤其是地表气温变暖的研究。变化研究，尤其是地表气温变暖的研究。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.1.1全球资源环境变化的综合研究 这方面的研究又可分成全球地球观测系统和全球地球研这方面的研究又可分成全球地球观测系统和全球地球研究两个部分。全球地球观测系统的研究计划由政府间国际组究两个部分。全球地球观测系统的研究计划由政府间国际组织织GEOSSGEOSS组织。其目标是：减少自然或人为灾害所造成的组织。其目标是：减少自然或人为灾害所造成的生命财产损失；了解环境因素对人类健康和生命的影响；改生命财产损失；了解环境因素对人类健康和生命的影响；改善对能源的管理；了解、评价、预测、减轻以及适应气候变善对能源的管理；了解、评价、预测、减轻以及适应气候变异和变化；通过更好地了解水循环来改善水资源管理；改善异和变化；通过更好地了解水循环来改善水资源管理；改善气象信息、天气预报和预警；提高对陆地、海岸、海洋生态气象信息、天气预报和预警；提高对陆地、海岸、海洋生态系统的保护和管理；支持可持续农业、减少荒漠化；了解、系统的保护和管理；支持可持续农业、减少荒漠化；了解、监测和保护生物多样性。我国不仅参加了监测和保护生物多样性。我国不仅参加了GEOSSGEOSS计划，而计划，而且还担任了其中世界地球观测组织且还担任了其中世界地球观测组织GEOGEO的共同主席。我国在的共同主席。我国在气象卫星、环境卫星、资源卫星方面已形成自己的对地球观气象卫星、环境卫星、资源卫星方面已形成自己的对地球观测系列，加上航空遥感系统，不仅可以自主观测，而且还可测系列，加上航空遥感系统，不仅可以自主观测，而且还可以参加国际合作、实现国际共享以参加国际合作、实现国际共享 。2.对地观测技术近几年的突出发展 关于全球地球研究，主要有美国关于全球地球研究，主要有美国NASANASA的的ESEESE计划、欧盟计划、欧盟ESAESA的的GMESGMES计划、日本计划、日本JAXAJAXA的全球模的全球模拟器计划和中国的综合地球观测系统。美国拟器计划和中国的综合地球观测系统。美国ESEESE（地球科学事业）计划的重要内容包括：了解并描（地球科学事业）计划的重要内容包括：了解并描述地球是如何变化的；识别并测定地球变化的主要述地球是如何变化的；识别并测定地球变化的主要驱动力；认识地球系统如何影响自然和人类的变化；驱动力；认识地球系统如何影响自然和人类的变化；确定由人类文明进程而导致的地球系统变化的后果；确定由人类文明进程而导致的地球系统变化的后果；实现对地球系统未来变化的预测。中国综合地球观实现对地球系统未来变化的预测。中国综合地球观测系统（测系统（CIEOSCIEOS）的内容包括：灾害、农业、水文、）的内容包括：灾害、农业、水文、国土、城镇、气象、地震、环境、森林、海洋、测国土、城镇、气象、地震、环境、森林、海洋、测绘和科研等各专业的观测系统。绘和科研等各专业的观测系统。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.1.22.1.2全球气候变化研究全球气候变化研究 关于全球气候变化，国际上有两个观点对立的学术派别关于全球气候变化，国际上有两个观点对立的学术派别组织：一个是得到联合国支持的政府间气候变化委员会组织：一个是得到联合国支持的政府间气候变化委员会（IPCCIPCC），另一个是世界多国科学家自发组织的非政府国），另一个是世界多国科学家自发组织的非政府国际气候变化委员会（际气候变化委员会（NIPCCNIPCC）。）。IPCCIPCC认为认为 ，“自自2020世纪中世纪中叶以来所观测到的大多数全球平均气温的升高，其大多数因叶以来所观测到的大多数全球平均气温的升高，其大多数因素极有可能与人为造成的温室气体浓度的增加有关。素极有可能与人为造成的温室气体浓度的增加有关。”并且并且断言，断言，“如果未来时期全球年平均地表气温上升如果未来时期全球年平均地表气温上升2 2，人类，人类社会将受到重大的损失，如果上升社会将受到重大的损失，如果上升4 4，整个地球的生命将，整个地球的生命将遭到毁灭性打击。遭到毁灭性打击。”而而NIPCCNIPCC认为，认为，“没有令人信服的科学没有令人信服的科学证据表明，人类排放的二氧化碳、甲烷或其它温室气体正在证据表明，人类排放的二氧化碳、甲烷或其它温室气体正在或在可预见的未来会引起灾难性的地球大气圈变热和地球气或在可预见的未来会引起灾难性的地球大气圈变热和地球气候的破坏。此外，有确凿科学证据表明大气中二氧化碳的增候的破坏。此外，有确凿科学证据表明大气中二氧化碳的增加，对自然界的动植物和地球环境起到了许多有益的效果。加，对自然界的动植物和地球环境起到了许多有益的效果。”2.对地观测技术近几年的突出发展 中国对于全球变化的研究也十分重视。中国学中国对于全球变化的研究也十分重视。中国学者对全球气候变化也有类同国际上的两派学术观点。者对全球气候变化也有类同国际上的两派学术观点。但是共同一致的观点是：应该加强遥感全球观测，但是共同一致的观点是：应该加强遥感全球观测，用真实数据给出科学结论。用真实数据给出科学结论。为了能精确定量观测地球大气层中二氧化碳的为了能精确定量观测地球大气层中二氧化碳的数量及循环变化情况，美国数量及循环变化情况，美国NASANASA花费花费8 8年时间研制年时间研制了了“轨道碳观测轨道碳观测”卫星，但是于卫星，但是于20092009年年2 2月月2424日发日发射失败。而日本在射失败。而日本在20092009年年1 1月月2323日发射成功日发射成功“呼吸呼吸”号，成为全球首颗号，成为全球首颗“嗅碳嗅碳”卫星。但是，至今尚卫星。但是，至今尚未公布他们所获取的数据。未公布他们所获取的数据。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.2高分辨率遥感的多样化发展 航天航空遥感技术虽然同时向着高空间分辨率、航天航空遥感技术虽然同时向着高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率方向发展，但是，从高光谱分辨率和高时间分辨率方向发展，但是，从社会实际需求所驱动的市场营销量来看，增长最快社会实际需求所驱动的市场营销量来看，增长最快的还数高空间分辨率（通常简称高分辨率）影像。的还数高空间分辨率（通常简称高分辨率）影像。目前，以高空间分辨率光学遥感影像为主体，目前，以高空间分辨率光学遥感影像为主体，配合其它遥感影像的遥感数据市场已经在全世界兴配合其它遥感影像的遥感数据市场已经在全世界兴旺。从市场和应用需求的角度看，这方面的发展有旺。从市场和应用需求的角度看，这方面的发展有如下几个特点如下几个特点 。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.2.1 2.2.1高分辨率卫星的商业化运作模式在世界范围内高分辨率卫星的商业化运作模式在世界范围内获得普遍成功获得普遍成功 继美国空间成像公司的继美国空间成像公司的IKONOSIKONOS卫星、数字地球公司的卫星、数字地球公司的QuickBirdQuickBird卫星、法国的卫星、法国的SPOTSPOT卫星之后，英国萨里公司的卫星之后，英国萨里公司的RapideyeRapideye星（业主德国）、星（业主德国）、DeimosDeimos星（业主西班牙）、星（业主西班牙）、NigeriaSatNigeriaSat星（业主尼日利亚）和星（业主尼日利亚）和UK-DMCUK-DMC星（本国）、德星（本国）、德国国OHBOHB公司的公司的SAR-lupeSAR-lupe星、星、EnmapEnmap星、以色列星、以色列ImageSat ImageSat InternationalInternational公司的公司的EROSEROS星，以及中国二十一世纪公司的星，以及中国二十一世纪公司的北京一号小卫星，充分展现了高分卫星商业化运作的成功北京一号小卫星，充分展现了高分卫星商业化运作的成功 。北京一号小卫星是我国第一个以企业为实施主体，国际合作，北京一号小卫星是我国第一个以企业为实施主体，国际合作，集成创新，成功发射，并且以自负盈亏方式自主运行了四年集成创新，成功发射，并且以自负盈亏方式自主运行了四年的遥感小卫星。四年来，该卫星提供稳定的数据，形成高效的遥感小卫星。四年来，该卫星提供稳定的数据，形成高效的市场服务能力。在国土资源管理、农业调查统计、生态环的市场服务能力。在国土资源管理、农业调查统计、生态环境评价、城市精细化管理和重大工程检测等方面获得广泛应境评价、城市精细化管理和重大工程检测等方面获得广泛应用。北京一号小卫星的成功经验很值得推广。用。北京一号小卫星的成功经验很值得推广。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.2.22.2.2机载传感器系统发展很快机载传感器系统发展很快 相比起卫星遥感系统，机载成像传感器系统近几年的进相比起卫星遥感系统，机载成像传感器系统近几年的进步更为突出。步更为突出。在飞机上安装在飞机上安装GPSGPS，能使成像传感器中心的空中定位精，能使成像传感器中心的空中定位精度达到厘米级。同时，安装惯导系统（陀螺仪），可以提高度达到厘米级。同时，安装惯导系统（陀螺仪），可以提高成像系统的稳定度，并精确测量其姿态角值，达到千分之五成像系统的稳定度，并精确测量其姿态角值，达到千分之五度的精度。以上两者的结合，制成度的精度。以上两者的结合，制成POSPOS（定位与定向）系统，（定位与定向）系统，大大提高了空中摄影的质量，尤其是提高了机载大大提高了空中摄影的质量，尤其是提高了机载SARSAR（合成（合成孔径雷达）和孔径雷达）和LidarLidar（激光雷达）的构像质量。（激光雷达）的构像质量。2.对地观测技术近几年的突出发展 航空数码相机的发展主要表现在机载三线阵相机和组合航空数码相机的发展主要表现在机载三线阵相机和组合宽角相机技术的突破。机载三线阵采用了宽角相机技术的突破。机载三线阵采用了POSPOS技术的支持实技术的支持实现高分辨率扫描立体成像，以现高分辨率扫描立体成像，以LeicaLeica公司的公司的ADSADS系列相机为系列相机为典型代表。组合宽角相机突破了面阵拼接和单个镜头像场角典型代表。组合宽角相机突破了面阵拼接和单个镜头像场角不足的难题，利用组合相机实现等效单中心投影，因而可以不足的难题，利用组合相机实现等效单中心投影，因而可以利用大面阵影像实现高精度的相对定向、达到比利用大面阵影像实现高精度的相对定向、达到比POSPOS系统更系统更高的几何精度，典型产品有高的几何精度，典型产品有Z/IZ/I与卡尔蔡司公司的与卡尔蔡司公司的DMCDMC、UltraUltra公司的公司的UCXUCX，以及中国测绘科学研究院的，以及中国测绘科学研究院的SWDCSWDC。2.对地观测技术近几年的突出发展 从理论上讲，不可能在同一个传感器上同时实现高空间从理论上讲，不可能在同一个传感器上同时实现高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的成像，也很难把光分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的成像，也很难把光学、微波和激光传感器融为一体。因此，对于一个具有多类学、微波和激光传感器融为一体。因此，对于一个具有多类目标的复杂区域（例如城市或军事基地），需要利用多种传目标的复杂区域（例如城市或军事基地），需要利用多种传感器获取数据，然后融合，才能获取到足够的信息。利用卫感器获取数据，然后融合，才能获取到足够的信息。利用卫星遥感对某一选定区域实现多源遥感影像全面融合，其代价星遥感对某一选定区域实现多源遥感影像全面融合，其代价太大。而利用航空遥感则相对容易。目前，各先进国家（例太大。而利用航空遥感则相对容易。目前，各先进国家（例如美国如美国NASANASA和法国和法国IGNIGN）都在努力研究，能把光学成像、）都在努力研究，能把光学成像、多（高）光谱成像、红外成像、微波雷达、激光雷达集成起多（高）光谱成像、红外成像、微波雷达、激光雷达集成起来的航空遥感系统，来达到全面精细遥感的目的。来的航空遥感系统，来达到全面精细遥感的目的。2.对地观测技术近几年的突出发展 机载传感器系统中突出的技术进步还表现在机载传感器系统中突出的技术进步还表现在SARSAR、LidarLidar和低空倾斜摄影这三项技术。和低空倾斜摄影这三项技术。机载机载SARSAR（合成孔径雷达）（合成孔径雷达）是一种主动式遥感技术，因为它可以在阴雨天气获取影像，是一种主动式遥感技术，因为它可以在阴雨天气获取影像，因此成为当前全天候遥感的主力技术。同时，借助长波段微因此成为当前全天候遥感的主力技术。同时，借助长波段微波信号能穿透植被与浅层沙土的能力，以及不同极化波所具波信号能穿透植被与浅层沙土的能力，以及不同极化波所具有的对不同形态目标的显示能力，使它在地物识别上发展出有的对不同形态目标的显示能力，使它在地物识别上发展出独特的优越性能，因此成为当前很有发展潜力的技术。我国独特的优越性能，因此成为当前很有发展潜力的技术。我国中科院电子所等单位已经研制出国产高分辨率中科院电子所等单位已经研制出国产高分辨率SARSAR设备。设备。LidarLidar（激光扫描成像雷达）也是一种主动式遥感技术，在（激光扫描成像雷达）也是一种主动式遥感技术，在有精确有精确POSPOS（定位与定向系统）支持的情况下，它能实时地（定位与定向系统）支持的情况下，它能实时地获取精确到厘米级的地形起伏模型数据，同时还能利用穿透获取精确到厘米级的地形起伏模型数据，同时还能利用穿透树木枝叶的四波量测树木高度和体积等参数。因此，也成为树木枝叶的四波量测树木高度和体积等参数。因此，也成为当前很有市场前景的技术。中科院光电研究院已研制出国产当前很有市场前景的技术。中科院光电研究院已研制出国产机载三维成像激光雷达择机。机载三维成像激光雷达择机。倾斜摄影是在低空飞机上安倾斜摄影是在低空飞机上安置置4 4个以上向不同方向倾斜的相机、获取城市建筑物的多面个以上向不同方向倾斜的相机、获取城市建筑物的多面体侧面纹理，同时构建立体模型。此技术非常适应当前繁华体侧面纹理，同时构建立体模型。此技术非常适应当前繁华城市建设规划、经济社会管理、民众生活服务和安全防务的城市建设规划、经济社会管理、民众生活服务和安全防务的需要。需要。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.2.32.2.3无人机低空遥感很具发展潜力无人机低空遥感很具发展潜力 无人机（无人机（Unmanned Air VehiclesUnmanned Air Vehicles）是包括固定翼无人机、）是包括固定翼无人机、无人直升机、无人飞艇在内的一系列无人驾驶的空中飞行机无人直升机、无人飞艇在内的一系列无人驾驶的空中飞行机械的总称。无人机以其机动灵活、可无须机场起降，可在阴械的总称。无人机以其机动灵活、可无须机场起降，可在阴天云下获取光学影像，可低空获取甚高分辨率（厘米级）影天云下获取光学影像，可低空获取甚高分辨率（厘米级）影像，可远距离长航时飞行，可在复杂环境下作复杂航线飞行，像，可远距离长航时飞行，可在复杂环境下作复杂航线飞行，可实现指定区域指定时间的日常巡查飞行等一系列优点，成可实现指定区域指定时间的日常巡查飞行等一系列优点，成为当代卫星遥感和有人驾驶飞机航空遥感的一种有效补充技为当代卫星遥感和有人驾驶飞机航空遥感的一种有效补充技术手段术手段 。我国是处在城市化进程中的发展中国家，我国的建设工我国是处在城市化进程中的发展中国家，我国的建设工程规模列世界第一，对于精细航测遥感的需求量也列世界第程规模列世界第一，对于精细航测遥感的需求量也列世界第一。因此，无人机低空遥感在中国具有最广阔的市场。国家一。因此，无人机低空遥感在中国具有最广阔的市场。国家测绘局已在全国测绘系统推广无人机低空航测遥感系统测绘局已在全国测绘系统推广无人机低空航测遥感系统【3 3】。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.2.42.2.4三维观测体现高分辨率卫星遥感的高技术水平三维观测体现高分辨率卫星遥感的高技术水平 长期以来中低分辨率的卫星遥感，追求光谱信息量而不追长期以来中低分辨率的卫星遥感，追求光谱信息量而不追求纹理信息量，一般都只限二维观测，也就是说，没有构成立求纹理信息量，一般都只限二维观测，也就是说，没有构成立体影像。但是，发展到高空间分辨率遥感、影像纹理很丰富。体影像。但是，发展到高空间分辨率遥感、影像纹理很丰富。面对真实三维的客观世界，仅仅二维影像很容易造成误判读。面对真实三维的客观世界，仅仅二维影像很容易造成误判读。因此，高空间分辨率遥感无不向三维观测发展。航空遥感之所因此，高空间分辨率遥感无不向三维观测发展。航空遥感之所以很受市场欢迎就是因为有立体观测。法国以很受市场欢迎就是因为有立体观测。法国SPOTSPOT卫星是世界卫星是世界上第一个实现立体观测的卫星，现今，上第一个实现立体观测的卫星，现今，IKONOSIKONOS、QuickbirdQuickbird、AlosAlos、EROSEROS、GeoEyeGeoEye、CartosatCartosat等都拥有获取立体影像的技等都拥有获取立体影像的技术。与之同时，相应的卫星遥感立体摄影测量软件也很快研发术。与之同时，相应的卫星遥感立体摄影测量软件也很快研发推广推广 。我国资源三号卫星是首颗用民高分辨率光学传输型立体。我国资源三号卫星是首颗用民高分辨率光学传输型立体测绘卫星，计划于测绘卫星，计划于20112011年发射。该卫星配置三线阵测绘相机和年发射。该卫星配置三线阵测绘相机和多光谱相机，能满足多光谱相机，能满足1 1：5 5万地形图测绘、国土资源调查、以及万地形图测绘、国土资源调查、以及向全社会提供向全社会提供4 4米分辨率三维影像模型信息等任务需求米分辨率三维影像模型信息等任务需求【4 4】。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.3全球卫星导航系统（GNSS）的激烈竞争发展及面临的协调问题 20072007年年4 4月月1414日我国发射第一颗日我国发射第一颗CompassCompass（北斗）导航（北斗）导航卫星，标志着中国正式进入全球导航卫星系统（卫星，标志着中国正式进入全球导航卫星系统（GNSSGNSS）俱）俱乐部，成为第四个成员国，也可能是最后一个成员国。在乐部，成为第四个成员国，也可能是最后一个成员国。在20202020年前，只有年前，只有GPSGPS、俄罗斯、俄罗斯GLONASSGLONASS、欧盟、欧盟GalileoGalileo和中和中国国CompassCompass四大系统能形成全球规模，其它系统只能作为区四大系统能形成全球规模，其它系统只能作为区域系统或广域增强系统加入域系统或广域增强系统加入【1 1】。2.对地观测技术近几年的突出发展 GNSSGNSS又称天基定位导航、授时（又称天基定位导航、授时（PNTPNT）系统，其关键作）系统，其关键作用是提供时间、空间基准以及与位置相关的实时动态信息，业用是提供时间、空间基准以及与位置相关的实时动态信息，业已成为国家重大空间信息基础设施，也成为体现现代化大国地已成为国家重大空间信息基础设施，也成为体现现代化大国地位和国家综合实力的重要标志。它是经济安全、国防安全、国位和国家综合实力的重要标志。它是经济安全、国防安全、国土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略威慑基础资源，土安全和公共安全的重大技术支撑系统和战略威慑基础资源，也是服务工程建设、工农业生产和民众生活的重要工具。由于也是服务工程建设、工农业生产和民众生活的重要工具。由于其广泛的产业关联度和经济社会的强渗透能力，使之成为继移其广泛的产业关联度和经济社会的强渗透能力，使之成为继移动通讯和互联网之后，全球第三个发展最快的电子信息产业经动通讯和互联网之后，全球第三个发展最快的电子信息产业经济增长点。据国外专业咨询公司统计，济增长点。据国外专业咨询公司统计，20082008年全球具备卫星导年全球具备卫星导航功能的移动电话年销量达航功能的移动电话年销量达2.42.4亿部，估计亿部，估计20112011年可达年可达7.27.2亿部，亿部，占全球手机总量的占全球手机总量的20%20%。对于卫星导航产业而言，中国最大优。对于卫星导航产业而言，中国最大优势是有庞大的内需市场。中国移动通信市场规模已名列全球第势是有庞大的内需市场。中国移动通信市场规模已名列全球第一（一（20072007年用户总数为年用户总数为5.475.47亿个），汽车销售市场亿个），汽车销售市场20072007年超年超过过880880万辆，这两大市场恰恰是卫星导航的主流应用市场，预万辆，这两大市场恰恰是卫星导航的主流应用市场，预计计3-53-5年后将形成年产值超过年后将形成年产值超过10001000亿元的产业规模亿元的产业规模 。2.对地观测技术近几年的突出发展 由于由于GNSSGNSS多个系统的存在，必然会出现相互关系的协调多个系统的存在，必然会出现相互关系的协调以及双边、多边的合作。集中讨论的问题是解决并实现以及双边、多边的合作。集中讨论的问题是解决并实现GNSSGNSS系统间的兼容和互操作的问题。要求确保兼容性，达系统间的兼容和互操作的问题。要求确保兼容性，达到互操作。所谓兼容性是要求各种天基到互操作。所谓兼容性是要求各种天基PNTPNT信号无论是分开信号无论是分开还是在一起，都不能互相干扰，即实现无线电频率的兼容和还是在一起，都不能互相干扰，即实现无线电频率的兼容和军用（军用（MM）码与其他信号在频谱上的分隔。所谓互操作主要）码与其他信号在频谱上的分隔。所谓互操作主要是针对公用的波段是针对公用的波段LICLIC和和L5L5信号，利用信号，利用GNSSGNSS多个系统的民用多个系统的民用天基天基PNTPNT服务，为用户提供比单系统更好的服务，亦即用同服务，为用户提供比单系统更好的服务，亦即用同一个接收机能同时接收四个系统的信号。为实现一个接收机能同时接收四个系统的信号。为实现GNSSGNSS的兼的兼容与互操作，为促进国际双边与多边合作、容与互操作，为促进国际双边与多边合作、20052005年专门成立年专门成立了美、俄、欧、中、印、日等国组成的了美、俄、欧、中、印、日等国组成的GNSSGNSS供应商论坛，供应商论坛，同时成立了四个工作组；兼容力互操作；同时成立了四个工作组；兼容力互操作；GNSSGNSS服务性增强；服务性增强；信息分发、教育、探讨与协调；以及检测和参考站网组织间信息分发、教育、探讨与协调；以及检测和参考站网组织间交流。交流。2.对地观测技术近几年的突出发展 CompassCompass是中国的全球导航卫星系统，它由是中国的全球导航卫星系统，它由3030颗卫星颗卫星组成，每颗卫星同时在四个载波频率上辐射公开与授权服务组成，每颗卫星同时在四个载波频率上辐射公开与授权服务的信号。计划在的信号。计划在20102010年先形成区域服务能力，年先形成区域服务能力，20202020扩展为扩展为全球系统。中国全球系统。中国CompassCompass系统建立的基本原则是独立、开放、系统建立的基本原则是独立、开放、兼容、互操作。所谓独立，既要自成系统，实现全球覆盖与兼容、互操作。所谓独立，既要自成系统，实现全球覆盖与全天候服务；所谓开放，指系统的公开服务向全民、全球开全天候服务；所谓开放，指系统的公开服务向全民、全球开放。为全世界服务，首当其冲的是要及早公布接口控制文件放。为全世界服务，首当其冲的是要及早公布接口控制文件（ICDICD）。所谓兼容与互用，既要与）。所谓兼容与互用，既要与GPSGPS、GLONASSGLONASS、GalileoGalileo实现有机合作与有效协调。实现有机合作与有效协调。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.42.4地理空间信息产业成为很具潜力的新兴产业 相对于复杂的地球系统，任何航天航空对地观测手段都相对于复杂的地球系统，任何航天航空对地观测手段都只能获取它的一份片面的信息。有如故事中的只能获取它的一份片面的信息。有如故事中的“瞎子摸象瞎子摸象”，任何一种观测，所观测到的数据都是片面的，而且还含有，任何一种观测，所观测到的数据都是片面的，而且还含有误差的。要把许多单个观测联系起来，经过加工处理，才能误差的。要把许多单个观测联系起来，经过加工处理，才能获得优于任何单一观测的，比较全面的信息。在此基础上，获得优于任何单一观测的，比较全面的信息。在此基础上，还要进一步研究社会各方不同形式的需求及适宜的表达、供还要进一步研究社会各方不同形式的需求及适宜的表达、供给方式。这便是地理空间信息的加工与服务。在过去数据获给方式。这便是地理空间信息的加工与服务。在过去数据获取技术落后的年代，获取技术占主导地位。随着技术进步，取技术落后的年代，获取技术占主导地位。随着技术进步，时至今日，信息加工与服务在整个地理空间信息产业链中的时至今日，信息加工与服务在整个地理空间信息产业链中的比重越来越大，已占到大头份额。由于它能容纳就业、扩展比重越来越大，已占到大头份额。由于它能容纳就业、扩展利润、顺应绿色经济的发展潮流，因此，有希望成为新兴的利润、顺应绿色经济的发展潮流，因此，有希望成为新兴的战略性产业。但是，如果重视不够，它有可能成为整个产业战略性产业。但是，如果重视不够，它有可能成为整个产业链中的中游瓶颈，阻碍上游航天航空对地观测数据获取技术链中的中游瓶颈，阻碍上游航天航空对地观测数据获取技术的发展。所以，广义的对地观测概念，不仅包括数据获取，的发展。所以，广义的对地观测概念，不仅包括数据获取，还应包括从数据到信息，再从信息到知识的全过程还应包括从数据到信息，再从信息到知识的全过程。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.4.12.4.1数据融合与数据挖掘数据融合与数据挖掘 理论上可以证明，没有任何一种传感器可以做到高空间理论上可以证明，没有任何一种传感器可以做到高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率三种影像性能兼得。分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率三种影像性能兼得。这也属于上述的观测片面性。因此，多源数据融合，便成为这也属于上述的观测片面性。因此，多源数据融合，便成为获取全面丰富信息的必需手段。这里获取全面丰富信息的必需手段。这里“多源多源”不仅包括同一不仅包括同一平台上的几种传感器、也包括不同平台，在不同时间获取的平台上的几种传感器、也包括不同平台，在不同时间获取的同一目标区数据。数据融合能提高数据中的信息含量，但是，同一目标区数据。数据融合能提高数据中的信息含量，但是，还需要通过数据挖掘技术从数据中提取信息，以及进一步从还需要通过数据挖掘技术从数据中提取信息，以及进一步从信息中推导出知识。数据融合与数据挖掘已成为当前航空航信息中推导出知识。数据融合与数据挖掘已成为当前航空航天对地观测中很受重视的前沿技术。目前一些航天航空遥感天对地观测中很受重视的前沿技术。目前一些航天航空遥感技术，如高光谱技术、微波雷达和激光雷达，之所以尚未得技术，如高光谱技术、微波雷达和激光雷达，之所以尚未得到应有的广泛推广，其原因可能不主要在前端技术，而主要到应有的广泛推广，其原因可能不主要在前端技术，而主要在后端的融合与挖掘环节瓶颈问题未得到解决在后端的融合与挖掘环节瓶颈问题未得到解决 。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.4.22.4.2政府地理信息系统政府地理信息系统 无论哪个国家，政府都是航天航空对地观测技术的最大无论哪个国家，政府都是航天航空对地观测技术的最大用户。政府的应用包括军用和民用两个方面。政府地理信息用户。政府的应用包括军用和民用两个方面。政府地理信息系统、空间数据基础设施、数字地球、数字城市等等都是政系统、空间数据基础设施、数字地球、数字城市等等都是政府牵动的对地观测数据加工与应用。府牵动的对地观测数据加工与应用。我国政府对航天航空所获取的空间信息的应用十分重视。我国政府对航天航空所获取的空间信息的应用十分重视。中央与地方政府的办公自动化系统、国土资源调查、救灾应中央与地方政府的办公自动化系统、国土资源调查、救灾应急、环境保护、森林防火、城市规划与管理，都大量使用了急、环境保护、森林防火、城市规划与管理，都大量使用了地理信息系统地理信息系统 。2.对地观测技术近几年的突出发展 2.4.32.4.3地理信息网络服务地理信息网络服务 地理信息网络服务是对地观测技术，计算机技术和网络地理信息网络服务是对地观测技术，计算机技术和网络通信技术联合发