中国遥感——天地间奏风云乐章

1975年,我国发射返回式遥感卫星一号以来,已陆续发射了陆地资源、气象、海洋、环境与灾害监测4大系列遥感卫星,初步构建起多分辨率、多谱段、稳定运行的卫星对地观测及应用体系. 2012年1月,资源三号测绘卫星发射升空,该星的全色分辨率2.1m,多光谱分辨率6m,为国家开展基础测绘和地理国情监测提供了稳定可靠的卫星数据源保障. 遥感市场需求旺盛 政策支持技术更新 作为地理信息产业链源头,遥感数据在土地利用、资源环境、石油电力、国防军事、精细农业、森林水产等行业都有广泛的应用前景.遥感数据采集存在着高速发展的自身和外部需求.     

中国地球观测遥感卫星发展现状及文献分析

近40年来,中国的地球观测遥感卫星技术发展取得了卓越的成就,已经形成了陆地、气象和海洋3大卫星系统,正在广泛服务于中国的自然资源调查、海洋环境保护、气象灾害预测和国家重大工程等诸多领域。本文回顾了3大卫星系统的发展历程,剖析中国地球观测遥感卫星的发展现状与内在特点,归纳总结在轨卫星的文献研究热点。研究发现,中国3大遥感卫星系统的发展并不均衡,气象卫星业务较为成熟,陆地卫星发展最为迅速。遥感卫星的文献研究数量总体偏少,应用研究亟待提升。后续规划和发展应考虑陆地卫星的轨道高度差异性和波谱范围的互补性,同时增加气象和海洋卫星数量,提升卫星传感器的探测能力和时空分辨率,尤其是加快海洋卫星的业务应用能力。此外,学者们需要进一步加大国产遥感卫星数据的使用力度,加强卫星遥感数据的应用研究以进一步提升中国地球观测遥感卫星的业务能力与国际影响力。     

近实时中高空间分辨率森林火灾监测系统展望

森林火灾是最为常见的灾害之一,严重危及人类生命安全。及时准确监测森林火灾的发生及火场状况,对应对火灾及减少损失至关重要。当前,森林火灾卫星遥感监测主要以低空间分辨率的卫星遥感为主,空间分辨率过低导致无法探测规模较小火灾及掌握详细火场态势。针对这一问题,结合近些年中高空间分辨率卫星观测、共享及处理能力的发展,本文从森林火灾卫星遥感监测的基本原理、当前可用中高空间分辨率卫星数据及其特点、中高分辨率森林着火区监测算法,以及数据共享与云端存储与计算等4个技术环节,对森林火灾中高分辨率卫星遥感监测当前研究现状与存在问题进行了总结,阐述了近实时中高空间分辨率森林火灾监测系统的可行性。近实时中高空间分辨率森林火灾监测系统可对已有低空间分辨率森林火灾监测体系形成重要补充,依托其空间分辨率的优势有助于及早、准确发现小规模火情,进而为森林火灾的防治与管理提供更好支撑。     

高分辨率影像解译理论与应用方法中的一些研究问题

近年来，不断发展的遥感技术使遥感数据呈现出高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间采集频率的特点。卫星图像空间分辨率已经提高到0．6m级，而航空遥感数字影像分辨率高达0．1m以上。光谱分辨率高达3—4nm。不断发展的高分辨率遥感数据能够提高信息提取和监测精度，并拓展遥感数据的应用范围。目前，国外已经加快对高分辨率图像，特别是高空间分辨率影像，在城市环境、精准农业、交通及道路设施、林业测量、军事目标识别和灾害评估中的应用。但是总的情况是自动化程度不高。介绍高空间分辨率影像信息提取、高光谱和偏振影像信息提取、影像数据融合和高分辨率遥感变化探测等方面迫切需要研究的一些科学问题及其意义。建议建立图像知识库，改善数据共享环境，为有志于从事这方面研究的学者提供参考。     

温室气体的卫星遥感—进展与趋势

二氧化碳和甲烷减排是控制全球增温最核心的手段,传统的人为碳排放计算主要依赖于在线监测和清单算法,2019年第49届IPCC全会明确了利用大气观测通过"自上而下"通量计算对排放清单进行支撑和验证,因此了解大气遥感碳监测发展趋势以及同化反演技术方法成为了中国应对国际气候变化事务亟待探明的重要问题。根据卫星遥感技术发展进程和监测需求,将碳监测遥感的发展划分为3个阶段(1999年—2008年,2009年—2019年,2019年—),前两个阶段和第三阶段对应卫星分别为第一代和第二代温室气体监测卫星。本文在分析日本、美国、欧洲和中国第一代段碳监测卫星遥感探测技术发展进程的基础上,重点介绍了第二代卫星遥感探测技术的创新及其在探测精度、分辨率和覆盖率等方面提升。为了满足全球和区域人为碳排放监测的重大需求,需要优化反演算法提高精度、科学规划卫星的组网观测提升监测效率。同时也进一步阐述了如何依据组网观测的全球高精度、高时空分辨率的卫星数据,利用"自上而下"数据同化方法获得独立源汇信息来补充和验证清单。最后,指出了卫星高光谱遥感和新一代碳监测卫星的未来发展趋势及估算人为碳排放的潜力。     

日光诱导叶绿素荧光遥感反演及碳循环应用进展

在植被遥感领域,遥感植被指数在过去30年极大地促进了从宏观尺度上来理解和认识地球生物圈,但是以"绿度"观测为主的植被指数仅表征植被"潜在光合作用",而不能直接量化"实际光合作用"。植被叶绿素荧光在光合作用探测上具有优势,是"实际光合作用"的直接探测方法。日光诱导叶绿素荧光(SIF)遥感是近年快速发展起来的新型遥感技术,尤其是2011年实现全球尺度卫星反演以来,在反演算法、植被监测和碳循环应用等方面发展迅速,是近10年来植被遥感领域最具突破性的研究前沿。本文阐述了现阶段(2011年以来)SIF遥感反演及其在碳循环应用方面的进展。本文首先介绍了卫星SIF遥感的发展及其反演算法现状;然后重点剖析了其在陆地生态系统总初级生产力(GPP)估算、全球碳循环监测、物候和植被胁迫监测等方面的应用现状和特点;最后从卫星SIF反演算法优化、SIF-GPP关系机理、SIF多尺度综合观测和全球碳循环监测等方面对今后植被SIF遥感的发展前景进行了展望。     

商业遥感卫星的发展

卫星遥感的兴起,空间分辨率的限制解冻,商业影像市场的扩大,带动了商业遥感卫星系统的发展,并将成为一种非常重要的遥感信息补充系统。从卫星遥感、管制和立法行为等方面介绍了商业遥感卫星的现状和发展以及其市场前景,并列出了计划中的高分辨率和中等分辨率商业遥感卫星的基本技术参数,商业遥感卫星产业的成长要依赖于自身的可靠性和可信性,商业遥感卫星所提供高分辨率数字影像将会对地球上从太空到地面的各种行为产生巨大的     

遥感图像超分辨率研究的现状和发展

卫星图像的空间分辨率是衡量卫星遥感能力的一项主要指标,也是衡量一个国家航天遥感水平的重要标志,追求更高的分辨率已成为各国卫星的发展目标。超分辨率技术在可见光遥感和红外遥感领域的实际应用,将会提高卫星的空间分辨率,也可以在保持卫星分辨率的条件下,缩小光学仪器的焦距,使卫星相机小型化,减小其体积和重量。本文从遥感应用的角度出发,讨论了超分辨率技术研究对我国遥感卫星提高分辨率的现实意义,简单说明了超分辨率的概念,论述了卫星遥感超分辨率研究的技术理论和和应用的国内外现状,重点突出了卫星采样模式的研究,提出了国内该项技术研究目前存在的不足和发展趋势。     

我国遥感科学与技术发展现状

本文主要介绍了我国遥感科学与技术发展的现状,包括航天和航空对地观测体系、地面卫星数据接收体系和遥感空间数据处理。涉及机载POS、三维激光扫描与成像、遥感成像机理与定量化反演、高光谱卫星影像处理、高空间分辨率卫星影像处理、多时相多传感器卫星影像处理、雷达影像处理与雷达干涉测量等技术。     

风云气象卫星主要技术进展

近20年来,中国风云气象卫星完成了从试验应用型向业务服务型、从第一代到第二代、从单一探测到综合探测、从定性到定量的转变,实现了业务化、系列化、定量化的发展目标,风云卫星数据预处理、产品生成、数据应用技术取得全面进步。在地理定位方面,通过发展自主的地理定位算法,持续优化算法精度,业务定位精度提高到1个像素。在辐射定标方面,发展了基于月球订正的星上内黑体定标算法、深对流云定标、月亮定标和交叉定标等算法,建立了综合定标系统,太阳反射波段平均定标偏差小于5%,红外通道平均定标偏差小于0.5 K。建立了风云气象卫星产品生产及质量控制体系,具备数十种大气、陆地、海洋、空间天气定量遥感产品生产能力,部分产品质量达到或接近国际同类产品先进水平。风云气象卫星资料在天气、气候、生态、环境等领域得到广泛应用,特别是通过ECMWF(欧洲中期天气预报中心)的严格测试评估,在国际顶级数值预报模式中得到同化应用,标志着风云气象卫星部分仪器数据质量达到或接近国际先进水平。虽然中国风云气象卫星观测体系基本形成、观测精度不断提高、业务服务能力日趋增强,但仍存在仪器稳定性差、探测能力有限、探测精度有待进一步提高等问题。风云气象卫星未来发展需着重考虑以下几个方面:(1)建立合理的多星综合观测体系,重点是优化高中、低气象卫星轨道配置方案,建立多星联合组网观测体系,增强全球监测能力,提高时空分辨率;(2)提高探测精度,包括发展高精度星上定标系统,提高观测仪器的精度和稳定性,发展先进的卫星数据处理和产品反演算法等;(3)增强探测能力,重点是加强新型探测方法、探测技术研究,逐步实现对气象全要素的遥感探测,(4)增强应急响应能力,提高短时强对流等灾害天气监测能力;(5)提高卫星观测的连续性和稳定性,满足气候变化研究的需求;(6)增强多源数据综合应用能力,提高气象卫星的应用效益。     

世界航天遥感技术现状、发展趋势及油气遥感应用方向

世界航天遥感技术发展迅速,掌握卫星发射技术和具备卫星发射能力的国家越来越多,其中,高分辨率小型商业卫星和雷达卫星已经成为重要的遥感信息源;高光谱分辨率遥感将是现今和下个世纪的发展方向。本文总结了世界航天遥感技术现状,分析了今后的发展趋势,提出了油气遥感应用的研究方向     

GNSS遥感研究与应用进展和展望

全球导航卫星系统遥感(GNSS remote sensing)属卫星导航应用与遥感的一个交叉学科范畴。GNSS系统除传统的导航、定位、授时等功能外,可免费提供全球覆盖、高时间分辨率的L波段(1—2 GHz)微波信号用于遥感探测。继GNSS折射信号被率先用于地震、大气水汽等的探测以来,利用GNSS反射信号进行海洋、陆表参数估算,近年来成为国际GNSS应用研究前沿热点。随着中国自主北斗导航系统的蓬勃发展,将会为GNSS遥感带来新的发展契机和空间。本文从GNSS遥感的两个重要学科分支,即GNSS折射信号遥感(GNSS refractometry)和GNSS反射信号遥感GNSS-R(GNSS Reflectometry),回顾在这一交叉学科领域近几十年的发展,并简要分析GNSS遥感发展面临的机遇与挑战。     

新一代人工智能驱动的陆地观测卫星遥感应用技术综述

随着各国航天事业的高速发展以及政府对卫星遥感技术的大力支持,各类军民商用卫星系统层出不穷,建立了较为完善的卫星遥感数据获取体系,为推动经济社会高质量发展提供了新动能。与此同时,人工智能技术的迅猛发展极大程度的提升了数据分析的智能化、精准化水平,为遥感大数据分析与应用带来了新的发展机遇。在互联网时代的背景下,结合新一代人工智能、大数据、物联网、5G等先进技术,推动遥感应用朝着智能化、大众化、产业化方向发展是大势所趋。本文依据当前陆地观测卫星智能遥感技术的发展现状与实际需求,论述了人工智能驱动的遥感技术在资源调查、环境监测、灾害监测等领域中的应用研究现状,探讨了现阶段制约人工智能技术在遥感领域应用成效的关键问题,最后结合遥感大数据处理中存在的问题和挑战,对陆地观测卫星遥感应用技术的发展趋势进行了展望,建立基于人工智能的卫星遥感应用体系已成为卫星遥感技术发展的必然趋势。     

臭氧卫星遥感六十年进展

臭氧已成为中国继PM_2.5之后多地的首要污染物,臭氧污染防治是中国“十四五”及未来大气污染防治的重点。本文回顾了近60年来国内外臭氧卫星观测方面的主要进展,包括卫星探测载荷和臭氧相关的反演应用技术等,分为3个阶段总结了卫星载荷天底、临边和掩星3种探测方式的发展历程。臭氧卫星遥感反演算法和监测应用也随着载荷的发展在不断更新,本文重点介绍了臭氧柱总量和垂直廓线卫星遥感反演算法、近地面臭氧及其前体物观测、平流层臭氧入侵观测和区域传输、臭氧卫星观测数据的精度验证等方面的重要进展。对比国际臭氧卫星遥感监测,中国臭氧监测卫星发展滞后,虽然国家民用空间基础设施规划中陆续发射的高光谱观测卫星、大气环境监测卫星具有初步的臭氧监测能力,但在卫星载荷在功能、性能等方面还有不小差距,比如空间分辨率、信噪比等方面。在算法反演和监测应用方面,目前臭氧柱总量反演精度较高,还存在对流层中低层和近地面臭氧浓度反演精度不够,臭氧污染评估及成因分析不足,如近地面臭氧污染迁移转化过程、平流层臭氧侵入识别分析等问题,是下一步要重点关注的方向。     

面向新型基础测绘的遥感影像数据源保障探讨

卫星遥感影像是现代基础测绘最为重要的数据源之一,随着新型基础测绘对卫星影像数据的要求不断提高,我国卫星遥感影像数据源建设水平与新型基础测绘数据需求的不匹配问题也变得更加突出。该文通过分析新型基础测绘在覆盖范围、分辨率、时效性和覆盖频次等多方面的新需求,结合国内外遥感卫星资源,提出了基于虚拟星座的多星协同影像获取解决方案,并从构建虚拟星座、多星组网拍摄、多源影像优选等关键技术点介绍了虚拟星座的构建途径。最后通过在第一次全国地理国情普查标准时点核准遥感影像保障工作中的成功应用,验证了基于虚拟星座的多星协同影像获取方案的可行性和有效性,同时表明其在新型基础测绘影像保障方面具有广阔的应用前景。     

遥感视频卫星应用展望

目前遥感技术发展迅速,人类逐步进入了以高时间分辨率、高光谱分辨率和高空间分辨率为特征的对地观测新时代。视频卫星的出现为遥感实时对地观测提供了新的契机,契合未来遥感即时商业发展的需求。首先总结视频卫星的国内外发展现状和趋势,介绍视频卫星的成像原理,对比视频卫星的滚扫式成像模式与传统卫星的推扫式成像模式的差异,展望了视频卫星未来在大型商业区车辆实时监测、自然灾害应急快速响应、重大工程监控和军事安全等4个重点领域的应用潜力。     

浅谈遥感应用领域对卫星影像的要求

卫星遥感影像在国民经济建设诸多行业中的应用日益广泛,这种广泛性使得行业对卫星遥感数据提出了不同的要求。本文主要从空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率和影像质量等方面对其进行阐述。     

Landsat8卫星遥感数据预处理方法

Landsat系列卫星是由美国航空航天局和美国地质调查局共同管理的资源遥感系列卫星,40多a来为地球遥感探测活动提供了大量清晰而稳定的图像数据。卫星遥感数据预处理是获取优质遥感基础图像的第一步,对后续各级卫星遥感产品的质量有着很重要的影响。针对Landsat8卫星原始数据,对卫星下传所采用的空间数据传输协议和数据传输格式进行了详细的解析,分析了原始数据从解同步、数据帧解析、任务数据包解析、图像数据获取直到生成0级图像产品的步骤;特别针对存在无损数据压缩的陆地成像仪(operational land imager,OLI)数据,讨论了基于空间数据系统咨询委员会(consultative committee for space data systems,CCSDS)相关标准进行无损数据解压缩处理的方法和过程。经数据预处理得到的Landsat8卫星0级图像产品,可为Landsat8卫星数据应用提供优质的基础图像。     

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。     

高分辨率商业卫星遥感系统发展近况

高分辨率商业卫星遥感系统发展近况随着遥感信息应用领域不断扩大，对遥感数据的分辨率（时间、空间、光谱）的要求越来越高。因此，目前世界各国不但对高光谱分辨率成像光谱仪的研制正如火如萘地进行，而且对高空间分辨率的遥感技术也在不断探索。众所周知，就空间分辨率...