中国对全球地球观测系统的贡献

进一步认识地球、关注地球发展规律, 保护人类共同家园已成为世界各国政府的共识。共同发展地球观测技术, 提高对地观测能力成为新世纪世界各国的共同要求。2003年发起, 2005年由欧盟组织的地球观测部长级峰会上通过了全球综合地球观测系统(Global Earth Observation System of Systems, GEOSS)十年执行计划, 构成了世界范围内地球观测领域国际科技合作的主流。中国地球观测领域呈现出快速发展的趋势, 并提出了该领域的全球性发展战略, 预示着中国将在国际地球观测领域发挥越来越重要的作用。文章介绍了中国地球观测领域发展现状和趋势, 在分析中国参与全球地球观测领域国际合作现状及目前存在问题的基础上, 提出进一步促进中国参与该领域国际合作, 为中国乃至国际社会发展做出重要贡献的建议。     

遥感与中国可持续发展:机遇和挑战

中国要实现可持续发展,必须积极应对资源短缺、环境恶化、海洋开发和气候变化等一系列重大资源环境问题;随着全球经济发展一体化进程加快,中国必须以全球视角研究和解决面临的资源环境问题。遥感在地球科学、环境科学、资源科学与全球变化研究中具有宏观动态的优点,是不可替代的全球观测手段,是实施可持续发展战略的基础性技术支撑。本文回顾了遥感科学技术进步的历程,总结了国际上围绕可持续发展所开展的全球遥感科学计划,分析了中国遥感现状和服务于可持续发展的前景,并结合国际上地球综合观测系统的发展态势,提出了中国遥感科学技术发展面临的挑战和机遇,进一步阐述了遥感发展面临的建立地球综合观测系统之系统、高精度遥感模型与参数反演、遥感产品真实性检验与遥感性能判据及测试系统、遥感数据与地球系统模式同化、遥感大数据与主动服务等前沿科学与技术问题。最后指出遥感要更好地服务于社会可持续发展,服务于国家的全球战略,服务于国民经济建设;必须创新遥感应用服务模式,加快遥感产业化和商业化进程;建议推进卫星观测系统的商业化,加快无人机遥感发展,促进遥感应用市场化。     

世界主要国家商用遥感卫星发展计划概述

<正>近年来,世界各国越来越重视卫星遥感的发展,越来越多的国家开始建立自主可控的对地观测系统。同时,各国商业卫星不断发展壮大,遥感卫星的观测形式越来越多元化、观测对象越来越丰富。本文简要阐述当前世界主要国家商用卫星遥感发展计划,谨供读者参考。美国(一)LANDSAT计划美国陆地卫星LANDSAT(1975年前称为地球资源技术卫星—ERTS)计划从1972年7月23日以来,已发射     

中国对地观测20年科技进步和发展

2000年以来,中国对地观测领域在国家科技计划的支持下,积累了系列关键技术和核心成果。以此为重要引领,支撑形成了气象、海洋、陆地业务化遥感卫星系列和多类别遥感科学实验卫星系列,建立了较为完善的卫星遥感和灵活多样的航空遥感数据获取体系。同时,构建了数据获取、处理和产品服务体系和面向不同需要的应用系统,较大程度上满足主要行业常态化和应急应用需求。特别是国家高技术研究发展计划(863计划)地球观测与导航领域的设立和国家重大科技专项"高分辨率对地观测系统"的实施,系统加强了中国综合对地观测技术和能力。在此基础上通过多边和双边合作,中国对地观测领域在国际上取得了参与全球对地观测进程的主导地位,发展巩固了中欧和中美等重要国际合作渠道。科技人才队伍日益壮大,产学研合作推动遥感科技成果商业化培育环境不断完善,多元化商业遥感卫星初见规模,多类别遥感产品蓬勃发展,涌现出一批代表性企业。面向未来,空天地一体化观测能力、定量化信息获取技术和智能化观测等方面将会得到进一步发展,遥感大数据管理技术和共享服务机制等也将会有新的突破。     

遥感与地球的全球性观测

本文共分三部分。第一部分简述了地球的全球性观测的目的，然后，从最早的气象卫星说起，再讲到美国的陆地卫星和世界各国发射的有关卫星，接着叙述了有关全球性观测的若干国际活动和美国计划中的地球观测系统（ＥＯＳ）。第二部分介绍了遥感技术与全球性观测发展中的一些曲折过程。第三部分论述了中国在全球性观测方面所做的贡献及前景。     

地球系统空间观测:从科学卫星到月基平台

五十多年来,全球性对地观测已形成强大的技术能力和系统体系,在不同应用领域发挥了重要作用。随着对陆地、大气、海洋研究的深入,地球系统科学和全球变化研究正在向空间对地观测技术提出新的重大战略性需求。本文描述了面向全球变化应对、发展全球变化系列科学卫星的方案;提出面向宏观地球科学现象探测、构建月基对地观测系统的设想;同时,作为宏观地球科学现象研究的一个方向,论述了利用地球科学卫星和月基对地观测技术开展全球变化"三极"对比研究的思路。     

空间地球科学视角下的全球水循环研究

空间地球科学是利用空间观测的手段,研究地球系统、各子系统之间以及各要素和过程之间的相互作用、变化机制及其发展演化的一门综合性、交叉性学科,为科学家开展地球系统科学研究提供新手段、新思路和全新视角。空间地球科学的发展推动航天技术、遥感和测绘科学、地球系统科学包括气象、海洋、水文、生态等一系列学科的发展,是全球变化背景下促进全球治理和"人类命运共同体"构建的重要基石。本文主要回顾空间地球科学的产生和发展历程,以全球水循环为例阐述空间观测在地球系统关键循环过程研究中的作用,并对中国未来空间地球观测进行展望,以期盼中国空间地球科学事业迈向新篇章。     

亚洲大洋洲区域综合地球观测系统计划进展

亚洲大洋洲区域综合地球观测系统是为实现国际地球观测组织总体战略目标而设立的区域地球观测合作计划,旨在面向亚大区域国家对地球观测技术的应用需求,保障亚大区域地球观测空间信息的精准获取与主动服务,增强地球观测技术支撑区域可持续发展的综合能力。该计划由地球观测组织亚大区域成员国共同提出,并对亚大地区的所有国家和参与组织开放。通过国际地球观测组织亚大区域政府间合作机制,在国家、区域和全球层面建立有效的合作框架,积极协调区域内的地球观测资源设施的互联互通、技术合作与共享服务,促进亚大区域国家在社会经济关键领域的应用,共同应对可持续发展、全球变化和重大灾害的挑战。     

日本拟减大量太空项目重点建卫星定位系统

据美国《航空周刊》网站报道称,由于日本计划将其太空政策从研究和开发上转移开,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)不得不将旗舰性的科学、技术和载人航天计划削减甚至取消,从"理想主义"变成"现实主义". 日本宇宙航空研究开发机构负责战略规划和管理部门的高级顾问佐佐木浩(Hiroshi Sasaki)称,日本为建立全球地球观测系统(GEOSS)而生产的部分或全部卫星,HTV-R可回收货运飞船、HX/H-3发射计划等等,均可能面临被取消.     

未来地球系统构建中的六边形网格重力场北大核心CSCD

为提升大地测量学科在服务人类社会活动方面的能力,应集成包括地球重力场在内的,实现模型与观测资料融合的地球系统,以最大限度地提高地球系统仿真和预测的效益,极大地推动地球系统科学的发展和增强领域服务能力。顾及地球六边形网格体系在地球系统中的广泛应用及其在实现地球重力场建模、数据处理、多源数据融合中的自身优势,本文总结了传统地理网格系统下地球重力场求解的局限性及球面六边形网格在重力场求解中的优势和潜力。六边形网格体系下的地球重力场研究,将会对地球重力场求解效率和精度的提升、多地球系统模型之间的统一发挥重要作用。     

对地观测卫星的区域目标分割与优选问题研究

目前大多数国家的卫星任务调度系统都只考虑解决点目标的观测任务,只有美、法少数几个国家研究并解决了区域目标的分割与优选问题,但现有方法对星载传感器成像特性考虑得不够,时间窗口利用率较低,易导致任务完成期拖后。为满足国防支援、灾难监视、紧急搜救等时间紧迫的应用需求,本文以一颗载有线阵推扫式CCD相机的传输型地球资源卫星为例,研究了在相机具有侧摆和前后摆能力时对多个区域目标的观测问题。文章深入分析了目前国外在分割处理区域目标时所采用的方法,指出了这些方法的不足之处,通过改进现有分割方法,提出了一种新的基于目标特征与星载传感器性能特征的区域分割方法,并建立了面向多区域目标的优选问题数学模型。     

建筑物多边形化简及优化的自动方案研究

针对居民地地图形状化简的一个方面——建筑物多边形的化简,通过对综合规则的研究和居民地几何特征的剖析,提出一种与比例尺相关的切割实现建筑物多边形化简的方法,在Visual Basic6.0环境下实现了该算法,试验结果表明此方法在保持街区的形态特征上效果较好。     

论多边形中轴问题和算法

比较了当前国内外GIS中和计算几何中关于多边形中轴的定义,讨论了它们的主要特点,指出多边形中轴应是到两个以上边距离相等点的轨迹,并据此分析了相应的各种算法和实际应用场合,提出了理论上较为严密、能够广泛满足实际应用需要的几何方法———点对序列法和地图代数多边形中轴法。     

利用自适应分块的任意多边形三角剖分算法

三角剖分算法是计算几何领域中的重要课题之一,针对现有多边形三角剖分算法大多不能同时兼顾算法的简单有效性、适用性以及三角网的质量问题,提出一种基于自适应分块的任意多边形三角剖分算法。多边形的自适应分块区别于传统的格子分块,它充分顾及了多边形边作为剖分三角网约束边这一特点,通过选择原始多边形一定数量的边,并对这些边构建最优三角形,将原始多边形分割成若干个小的简单多边形,这些简单多边形之间通过三角形进行连接。至此,原始多边形的三角剖分直接转化为这些简单多边形的三角剖分,这样由一条边寻找一顶点构建最优三角形,直接在该边所在的简单多边形内进行搜索,大大减少了点的搜索范围,提高了算法效率。利用基于边优先的多边形三角剖分算法对分块后的小多边形进行三角剖分,从而完成整个多边形的三角剖分。算法具有适用性广,剖分三角形网形稳定、最优,思路简单,易于实现,执行效率高的特点,最后通过实验证明了本算法的科学性和先进性。     

面向区域目标的多星协同对地观测任务规划问题

我国在轨对地观测卫星数目的不断增多和卫星对地观测需求的日益复杂化,要求利用多星协同完成对大面积区域目标的快速观测和观测数据的及时更新。针对这一新问题,提出了问题的求解框架,并在分析国外目前采用的区域分割方法的基础上,设计了一种改进的基于卫星、星载遥感器参数和区域目标形状特征的观测活动构造和处理方法,对多星协同观测区域目标具有一定作用。     

面向对象的复杂多边形裁剪实现

本文在已有多边形裁剪算法的研究基础之上，提出了包含圆弧段的复杂多边型裁剪方法。该方法中的被剪切对象是较为复杂的几何实体，包括圆弧以及带有圆弧边界和带有洞的复杂多边形对象，其中剪裁窗口可以为凹多边形或凸多边形。     

ArcGIS中面要素分割自定义工具的设计与实现

对在ArcGIS中使用线要素分割面要素的问题进行研究,发现了ArcGIS工具对同一属性记录中的多个面图形进行分割的不足,采用C#语言和COM组件技术,开发出分割面的自定义工具,扩展了ArcGIS的编辑处理数据功能,提高了工作效率。     

基于特征的模糊神经网络遥感图像目标分类识别

特征是图像处理中用于辨识目标的最基本属性.提出了利用模糊神经网络方法,针对舰船的几何特征、矩特征和纹理特征进行舰船目标识别处理.首先简单地描述了几何特征、矩特征尤其是Hu矩特征、一阶纹理特征和二阶纹理特征.然后分别对仿真数据、卫星观测数据中的舰船目标,以及自动检测处理获取的舰船目标的几何特征、Hu机特征和纹理特征进行了提取和分析.模糊神经网络方法可以综合模糊集理论和神经网络方法的优势,有效地实现基于特征的图像目标分类识别处理.文章首先描述了一种主从神经元结构的模糊神经网络分类识别方法,然后利用该方法对大型舰船进行分类识别,包括基于单类舰船特征的分类识别和基于多源(时相)数据融合的分类识别.实验结果表明,基于大型舰船的几何特征、矩特征和纹理特征,利用模糊神经网络方法可以实现对大型舰船目标的有效分类识别.通过多源数据融合处理,可以改善分类识别效果.     

稀疏场景目标的距离像峰值聚类分割成像方法

针对海面舰船等具有一定空间稀疏性的合成孔径雷达成像场景,提出了一种稀疏场景目标的距离像峰值聚类分割成像方法。首先采用小波降噪算法对SAR原始回波数据进行预处理,通过距离压缩和距离徙动校正获得不同观测位置的距离像,利用基于二阶差分算子的快速峰值检测算法检测距离像峰值点,对峰值检测结果距离维聚类后方位向成像,实现了距离向能量区间稀疏目标的分割成像;对峰值检测结果距离-方位二维聚类后方位向成像,实现了距离向能量区间与方位向合成孔径时间无耦合稀疏目标的分割成像。仿真结果表明,对海面舰船等具有空间稀疏性的成像场景,所提方法能够实现目标的有效分割成像,不仅在完整保留目标回波信息的同时大幅度地降低了方位向压缩的运算量,而且分割成像结果更有利于目标的快速识别。     

空间知识挖掘的自然面群聚集度聚类方法

空间聚类是挖掘空间知识的重要手段之一。针对现有方法难以处理几何、分布特征差异大的面群聚类问题,本文提出了一种面要素分布密度的描述参数—聚集度,并设计了一种自然面群聚类方法。首先,分析了面要素分布密度的影响因子,定义了聚集度的概念,设计其计算方法并验证其有效性及优势;然后,基于聚集度和边界最短距离建立相邻面从属关系,识别聚类中心,完成初始群组的构建;最后,围绕群组特征设计了边缘检测和群组合并模型,实现了邻近相似群组的合并。试验表明,相较于最小生成树、强度函数聚类方法,本文方法兼顾几何特征、分布特征的复杂性,有效提升了自然面群的聚类效果。