立足国内开拓创新走向世界——中国科学院遥感应用研究所高光谱遥感发展30年回顾

世界高光谱遥感技术的发展只有20 多年的历程, 中国的高光谱遥感发展与国际基本同步, 在需求牵引和中国科学院、自然科学基金委员会的支持下, 特别是通过863 计划和国家攻关计划, 中国科学院遥感应用研究所(简称遥感所)与上海技术物理研究所等单位紧密协作, 相继研制了一系列高光谱遥感设备, 开展了大量的技术试验和应用基础研究, 不仅在国内结合国家需求取得了很好的应用效益, 而且开展了多项国际合作, 走向世界, 开创了以中国高光谱技术支持中国科学家与国外发达国家科学家合作研究的先河, 并进一步推动了高光谱遥感的发展。在长达20 多年的发展中, 遥感所高光谱遥感已成为中国的一个重要研究基地。本文从航空航天高光谱成像仪器的研制、应用技术及信息处理等方面, 回顾了遥感所高光谱遥感走过的历程及其对高光谱遥感发展的贡献。     

高光谱高空间分辨率遥感观测、处理与应用EI北大核心CSCD

高光谱遥感技术是遥感领域的研究热点之一。然而,由于成像口径与能量等限制因素,难以同时获得高光谱和高空间分辨率的图像,这极大限制了高光谱遥感在精细尺度任务中的应用。近年来,随着高光谱成像技术及无人机为代表的新型观测平台的发展,高光谱高空间(双高,同时具备纳米级光谱分辨率与亚米级空间分辨率)遥感技术发展迅猛,推动了高光谱遥感技术的应用,但同时也带来了更多问题。极高的空间与光谱分辨率使得数据更加海量高维,加剧了高光谱数据的空间异质性和光谱变异性,为影像智能信息处理带来更大的挑战。为此,本文将从双高遥感影像基准数据集、双高遥感影像智能信息处理、双高遥感影像典型应用3个方面论述双高遥感应用与发展现状。     

高光谱遥感及其在青藏高原的应用潜力分析

高光谱遥感以其波段数目多、光谱分辨率高、带宽窄等特点受到了国内外研究者的广泛关注,它的发展可以说是遥感技术领域的巨大进步。本文主要介绍高光谱遥感的发展,以及针对高光谱影像独有的特点所要进行的数据处理方法。在此基础上,结合青藏高原独特的地理地质环境,探讨高光谱遥感在青藏高原的应用潜力。     

高光谱遥感技术的发展与应用现状

20世纪80年代初期出现的高光谱遥感技术,将反映目标辐射属性的光谱信息与反映目标空间几何关系的图像信息有机地结合在一起,与传统的全色、多光谱遥感相比,在地物识别方面具有明显的优势.高光谱遥感技术在许多国家的重视下发展迅速,其应用领域也日趋广泛并更加成熟.对高光谱遥感技术的发展与应用现状进行总结.     

高光谱──遥感测绘的新机遇

通过对高光谱遥感技术的主要优势、基本特征和地理空间信息探测潜力的分析,展示了高光谱数据在遥感测绘领域大规模应用的可能性。同时,还分析了围绕高光谱测绘应用相关的一系列问题,包括高光谱数据的测绘需求、面向测绘应用的高光谱影像分析的关键技术、高光谱遥感测绘模式以及实用化系统建立的设想等。通过对这些问题的进一步深化研究,高光谱技术就可充分与现有的遥感测绘手段有机结合,并对地理空间信息的遥感探测技术产生有力的推动。     

高光谱--遥感测绘的新机遇

通过对高光谱遥感技术的主要优势、基本特征和地理空间信息探测潜力的分析,展示了高光谱数据在遥感测绘领域大规模应用的可能性.同时,还分析了围绕高光谱测绘应用相关的一系列问题,包括高光谱数据的测绘需求、面向测绘应用的高光谱影像分析的关键技术、高光谱遥感测绘模式以及实用化系统建立的设想等.通过对这些问题的进一步深化研究,高光谱技术就可充分与现有的遥感测绘手段有机结合,并对地理空间信息的遥感探测技术产生有力的推动.     

高光谱遥感影像异常目标检测研究进展

随着航空航天技术与遥感技术的不断发展,遥感影像在诸多领域的应用不断拓展,其中高光谱分辨率遥感影像具有“图谱合一”的特点,即该数据既包含了具有强大区分性的地物光谱信息,又包含了丰富的地物空间位置信息,因此高光谱数据具有非常大的应用潜力。高光谱异常目标检测问题,是在对目标先验信息未知的前提下,根据光谱与空间信息实现对区域中的异常目标的进行“盲”检测,因此其在资源调查、灾害救援等领域发挥了巨大的作用,是遥感领域非常重要的研究课题。本文针对高光谱遥感影像异常目标检测研究方向,首先总结阐述了目前高光谱异常目标检测问题的主要研究进展,根据算法原理的不同对现有主流算法进行了分类与总结,主要分成了基于统计学、基于数据表达、基于数据分解、基于深度学习等不同的种类的方法,并对每类方法的特点进行分析。随后通过对现有方法的调研、分析与总结,提出了数据库拓展、多源数据融合、算法实用化等高光谱异常检测研究未来发展的3个方向。     

高光谱遥感在植物多样性研究中的应用进展与趋势

人类活动、极端气候、物种入侵等事件导致植物的生物多样性丧失加剧,生物多样性保护迫切需要快速准确地收集陆地植物多样性信息。高光谱遥感的出现,为大空间尺度上的植物多样性研究提供了技术基础,为群落和景观水平的生物多样性相关理论的验证提供了契机。本文简要回顾了近年来高光谱遥感技术的发展及其在植物多样性研究中的应用。重点介绍了两类高光谱遥感反演多样性的手段,即直接反演和间接反演。直接反演手段以光谱变异假说为理论基础,从光谱曲线特征入手直接建立光谱信息与植物多样性的关系;间接反演手段则通过植被指数将光谱信息关联植物多样性,或通过定量反演功能性状计算功能多样性指标,进而实现植物多样性的间接估测。论文进一步结合实例,论述了高光谱遥感技术在大尺度生物多样性相关研究中的应用,如物种入侵监测、物种分布及多样性格局制图、生物多样性与生态系统功能关系研究。最后分析了高光谱遥感技术在生态研究应用中的局限性。随着多源遥感技术的发展日渐成熟,高光谱遥感技术与地面通量监测、激光雷达、计算机可视化等其他技术的协同应用可能是在生物多样性研究领域中一个新的发展方向。     

高光谱遥感岩矿识别方法的研究进展

遥感技术应用于地质中的目的之一是分辫和识别出不同的岩石和矿物等地质体,高光谱分辫率遥感则可通过诊断性光谱特征对岩石或矿物成分及结构进行识别。随着高光谱矿物识别方法的不断发展,使得高光谱遥感技术在地学领域的应用由定性分析到定量识别成为可能,也为今后开展成像光谱遥感数据的广泛应用做好了技术准备。介绍了多种岩矿光谱分析的技术方法,并对不同方法的优、缺点及其应用场合进行分析。最后,总结并提出了下一步的工作方向。     

高光谱遥感影像分类研究进展

随着模式识别、机器学习、遥感技术等相关学科领域的发展,高光谱遥感影像分类研究取得快速进展。本文系统总结和评述了当前高光谱遥感影像分类的相关研究进展,在总结分类策略的基础上,重点从以核方法为代表的新型分类器设计、特征挖掘、空间-光谱分类、基于主动学习和半监督学习的分类、基于稀疏表达的分类、多分类器集成六个方面对高光谱影像像素级分类最新研究进行了综述。针对今后的研究方向,指出高光谱遥感影像分类一方面要适应大数据、智能化高光谱对地观测的发展前沿,继续引入机器学习领域的新理论、新方法,综合利用多源遥感数据、多维特征空间互补的优势,提高分类精度、分类器泛化能力和自动化程度;另一方面要关注高光谱遥感应用的需求,突出高光谱遥感记录精细光谱特征的优势,针对应用需求发展有效的分类方法。     

Advances in spaceborne hyperspectral remote sensing in China

With the maturation of satellite technology,Hyperspectral Remote Sensing(HRS)platforms have developed from the initial ground-based and airborne platforms into spaceborne plat-forms,which greatly promotes the civil application of HRS imagery in the fields of agriculture,forestry,and environmental monitoring.China is playing an important role in this evolution,especially in recent years,with the successful launch and operation of a series of civil hyper-spectral spacecraft and satellites,including the Shenzhou-3 spacecraft,the Gaofen-5 satellite,the SPARK satellite,the Zhuhai-1 satellite network for environmental and resources monitoring,the FengYun series of satellites for meteorological observation,and the Chang'E series of spacecraft for planetary exploration.The Chinese spaceborne HRS platforms have various new characteristics,such as the wide swath width,high spatial resolution,wide spectral range,hyperspectral satellite networks,and microsatellites.This paper focuses on the recent progress in Chinese spaceborne HRS,from the aspects of the typical satellite systems,the data processing,and the applications.In addition,the future development trends of HRS in China are also discussed and analyzed.     

40年的跨越-中国航天遥感蓬勃发展中的“三大战役”

20世纪70年代末到80年代,中国多家单位大联合、大团结、大协作,开展了腾冲航空遥感试验、天津-渤海湾环境遥感试验和二滩水能开发遥感试验三项遥感科学试验,通过多学科交叉融合,提升了中国对遥感技术应用的认识,培养出一大批遥感科学技术人才和专家,取得了丰硕的科技成果和显著的社会经济效益。这3项试验成功地将遥感综合应用系统性地引入中国,标志着中国多领域遥感应用的起步,被称为中国遥感的"三大战役"。经过40年快速发展、积累酝酿、大胆创新、快速迭代,中国航天遥感应用迈过了几个重要阶段,正向战略性新兴产业方向发展。为顺应科技、经济、社会以及全球化发展战略的需求,中国适时实施了高分辨率对地观测系统重大专项、国家民用空间基础设施中长期发展规划和2030中国综合地球观测系统,进一步推进中国航天遥感应用从追赶国外先进技术到强化自主创新的转变,进入规模化、产业化和商业化发展阶段,可谓之为新"三大战役"。结合中国"一带一路"战略的大背景,通过新三大战役的实施,必将深化"走出去"战略,拓展全球服务能力,提升国际竞争力,向新的历史发展高度迈进。     

跨时空观下的遥感应用新视野

遥感是一门应用性极强的现代地球信息学科,在总结分析遥感学科理论发展与遥感应用新特征基础上,进行遥感学科发展与应用理论探索,是推动遥感学科与应用迈上新台阶的重要任务。本文通过对现有遥感学科组成及分类体系的分析,首先提出了一种基于方法论的遥感学科分类新方法,在分析遥感应用中普遍存在的跨时空特征基础上,从遥感应用新视野提出了跨时空遥感的理论,最后结合典型案例剖析了跨时空遥感的应用。跨时空遥感理论的建立顺应遥感学科发展的需要,遥感应用时空观的提出对今后遥感应用具有参考价值。     

石油遥感二十年

石油遥感是遥感技术应用领域的一个重要分支。本文着重回顾了20a 来我国的石油遥感从无到有,从小到大所经历的艰苦创业、壮大辉煌和稳步发展的成长过程及取得的巨大成就,论述了遥感技术在石油勘探、石油工程建设、环境监测等方面的成功应用,并对石油遥感技术的应用前景进行了展望。     

无人机遥感：大众化与拓展应用发展趋势

当前遥感领域各个国家不断加大投入,星载数据资源日益丰富。伴随大数据等前沿技术的发展与深入应用,遥感在宏观层面上已经得到了较为充分应用,对于全球变化以及地球系统科学研究而言是一个重要的数据源。我国已经成为国际上的遥感大国,高分专项的实施标志着民用航天遥感进入亚米级时代。但是,由于空间分辨率与重访周期之间的矛盾,高分辨率卫星数据的可获得性尚不能满足一些不断增长的应用需求。国内遥感应用尚停留在宏观层面,主导是政府部门,用户也是政府各级部门。遥感在满足大量微观和大众具体应用层面尚没有落地。无人机遥感的出现与快速发展,为促进遥感应用落地起了很好的助推作用,无人机遥感在区域信息精细化上具有高科学价值,具有高空间分辨率、高频次、高性价比等特点,可以与卫星遥感能力形成互补,缓解了高空间分辨率和时间分辨率的矛盾,在低成本的基础上实现了空间和时间的辩证统一。当前无人机遥感的发展尚处于初级阶段,但呈现出一些极具特色的应用前景,尤其是无人机"遥感+"应用发展迅猛。同时,发展过程中也还有诸多政策、技术与方法方面的问题。本文在总结无人机未来发展趋势的同时,对无人机遥感的发展,从政策、技术与应用等层面提出了建议。     

利用PixelGrid系统处理多源遥感影像方法研究

随着科学技术的快速发展,人们对于高性能计算技术的需求日益迫切,大规模数据并行处理的集群式系统实现技术开始逐步成熟。我国已对该项技术进行了深入研究,并将其应用到遥感影像处理技术当中,形成了集群式数字摄影测量系统Pixel Grid。相对于传统的摄影测量及遥感影像处理过程,集群式系统整合资源、集成技术,大大提高了数字摄影测量以及遥感影像数据处理乃至空间信息提取的处理效率。这也是目前遥感影像处理技术发展的重要方向之一。     

浅论中国亚热带遥感现状、任务与创新发展途径

中国亚热带区域覆盖范围广,面积达240万km²。区内不仅自然景观复杂,多云多雨、多山多林,生物多样性丰富、是中国稻米主产区,而且多河多湖、多矿多污,生态环境十分敏感、自然灾害多发频发,迫切需要利用遥感技术监测其自然资源、环境变化与灾害现象。虽然近年来国内外已逐渐开展亚热带遥感应用研究,但缺乏对亚热带遥感理论与方法的系统性研究,共性与科学问题尚不明晰。本文总结分析了中国亚热带遥感的3个基本特征,按遥感数据类型梳理了中国亚热带遥感的应用实践;进而归纳出中国亚热带遥感实践的4个共性问题,指出亚热带遥感核心元素的主要特点、地理对象的复杂性与遥感信息的病态性,提出中国亚热带遥感的4项重点任务;然后,分析了当今中国亚热带遥感发展的历史机遇,阐述了中国亚热带遥感的创新发展途径,包括厘清人地现象的动态特征、聚焦亚热带遥感的科学问题、攻克不同层面的关键难题、结合应用需求开展技术攻关与重点研发。论文旨在推动亚热带遥感应用的创新发展、促进亚热带遥感理论与技术体系形成,进而助力卫星及航空遥感更好地服务于中国亚热带地区的资源环境监测、区域防灾减灾、生态文明建设与“双碳”目标。     

中国遥感技术在考古中的应用与发展

遥感技术的日新月异以及考古学的新目标、新需要不断出现, 利用遥感技术进行田野考古研究的工作已经取得长足进展。回顾了遥感考古的历史, 介绍了遥感技术在大遗址探测中的优势与作用, 以当前遥感考古与虚拟考古研究为例, 对遥感考古发展中面临的问题进行了概述。     

The Development of Photogrammetry and Remote Sensing from 1996 to 2000 (National Report of China)

1　ＤａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔＦｒｏｍ 1 996ｔｏ 2 0 0 0 ,ｔｈｅＳｔａｔｅＢｕｒｅａｕｏｆＳｕｒｖｅｙ ｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ (ＳＢＳＭ )ｏｆＣｈｉｎａｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｗｏｍａｉｎａｓｐｅｃｔｓ :ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇＣｈｉｎａ’ｓｎａｔｉｏｎａｌｓｐａｔｉａｌｄａｔａｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ (ＣＮＳＤＩ)ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｂａｓｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｏｒｈａｚａｒｄｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎ .Ｔｈｅｐｒ…     

SPOT 5卫星影像测绘能力分析

HRS同轨立体影像获取能力是SPOT5卫星最突出的一个关于测绘制图的新特性,它确定了SPOT5卫星在测绘中的重要应用前景。本文从SPOT5HRS的立体成像方式,SPOTImage公司最新推出的Reference3D产品及陕西宝鸡地区的HRS立体影像测量试验等方面对SPOT5HRS影像测绘能力进行了分析和评价,说明了SPOT5卫星影像测绘将是解决我国西部困难地区基础测绘的一种重要手段。