遥感成像观测技术综述

简介遥感成像观测技术的历史,发展和应用,以及我国在该领域的进展 。     

卫星观测方位对遥感成像的影响

光学卫星成像主要是通过传感器接收地表对太阳入射光线的反射、地表辐射和大气散射等能量,形成影像数据。卫星侧视成像时,太阳与卫星之间的位置关系随日期、地理位置和地方时变化,当条件适当时,两者处于对称关系,从地面上看类似镜面反射状态。此时,由于地表的非朗伯性,就使卫星接收的反射能量偏高,造成接收得到的图像亮度高于正常水平,甚至过饱和而不可用。本文以SPOT卫星为例,从卫星的观测方位和太阳的照射方位入手,讨论卫星观测方位对遥感成像质量的影响。经分析,每年5—9月期间,在北纬32°—45°地区,当SPOT卫星以较大的侧视角向左侧成像时,卫星观测方向和太阳入射方向在成像区投影共线并且太阳的高度角与卫星的高度角近似相等的可能性很大,从而影响卫星成像的质量。     

高光谱成像遥感载荷技术的现状与发展

高光谱成像技术可同时获取地物的几何、辐射和光谱信息,集相机、辐射计和光谱仪能力于一体,相比光学空间二维成像,可对地物进行空间和光谱三维成像,在一定的空间分辨率下,获取宽谱段范围内地物独特的连续特征光谱,对地物的精细分类和识别具有突出的优势,目前已成为对地遥感的重要前沿技术手段,在自然资源调查、生态环境监测、农林牧渔、海洋与海岸带监测等领域发挥着越来越重要的作用。随着高光谱遥感应用的深入研究,对高光谱成像遥感仪器的光谱范围、幅宽、光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率与定标精度等指标提出了新的要求。同时满足这些相互制约的参数指标,是国内外高光谱载荷研制中一直难以突破的技术难点。本文主要对国内外的高光谱成像遥感载荷技术进行了综述,介绍了国内外典型的机载、星载高光谱成像遥感仪器,以及近年来发射、正在研制和计划发展的星载高光谱成像载荷,并分析了这些载荷的技术方案、性能指标和应用效果;介绍了声光调谐（AOTF）、液晶调谐（LCTF）、法布里—珀罗调谐（FPTF）,渐变式（LVF）和阶跃式（ISF）光楔滤光片,压缩感知光谱成像等新型分光技术,并分析了它们各自的技术优缺点以及应用于高光谱成像的可行性和现状;最后展望了高光谱成像载荷技术的发展趋势。     

成像光谱遥感数据的光谱重建研究

成像光谱遥感数据处理中的一个重要环节是大气辐射纠正，它是成像光谱遥感定量化的重要部分，本文推导出一种简单的方法，对高光谱分辨率航空遥感图象进行大气纠正，反射率图像转换及光谱重建，并在地质资源遥感调查中应用，取得很好的效果，同时，对重建的地物光谱中出现的误差，进行了分析。     

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。     

中国高光谱成像遥感应用研究进展

根据20世纪90年代以来国内主要学术刊物上发表的有关论文,综述了高光谱成像遥感在地质、海洋、农业、大气和环境等领域的应用和研究进展。为了能够较好地反映高光谱成像遥感应用研究的最新进展,对国际上同一时期的发展状况也作了简要介绍。     

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。     

遥感卫星成像的HoloLen2混合现实教学设计与实践

针对遥感卫星成像教学内容的特点,以及现有教学手段的不足,基于微软HoloLens2头戴式MR设备,将遥感卫星轨道和成像原理等课程知识点融入到混合现实环境中。设计了遥感卫星成像教学内容,混合现实环境开发,以及MR课堂教学实践。在混合现实技术的支持下,遥感课程教学强化了遥感卫星成像的重难点知识,HoloLens2混合现实技术在实际的教学过程中得到学生的认可,有效地提高了遥感卫星成像的教学效果。     

基于仿射变换的新型遥感传感器成像模型

从平行投影的几何关系分析、投影性质的转换、严格仿射变换数学模型的建立等方面,研究基于仿射变换的传感器成像模型,给出实验结果和分析结论。实验结果表明,该方法可以产生一个精度高并且稳定的模型定向结果。     

机载激光遥感成像的激光回波波形数字化技术

首先介绍了机载遥感成像技术的基本原理，讨论了其关键组成部分的地面目标激光回波波形数字化电路的设计及其组成特点，叙述了该波形数字化电路的时序设计和数据存储结构，最后讨论了波形数字化结果的数据预处理方法及相关问题，得到了系统试验运行中获取的激光回波的有关预处理结果，它们将作为进一步生成地面三维图像和目标分类的数据源。     

一种异源主被动遥感图像立体成像技术

建立了一套异源主被动遥感立体成像处理的技术方法,通过CCD和SAR遥感器的几何模型构建精化,异源图像同名特征高精度自动匹配,以及在此基础上的主被动遥感立体成像模型合理化构建解算,全链路高程误差传播规律分析等关键技术的攻克,将成像机理完全不同的、具有共同重叠区域的多幅CCD和SAR遥感影像数据纳入到统一的立体构像处理体系中,充分发挥了CCD和SAR载荷的互补优势,摈弃了传统同源立体对数据源的苛刻限制。通过试验对该方法进行了验证。试验证明,利用星载3mSAR和1mCCD数据可获得平面20m以内、高程30m以内的立体定位精度。

     

遥感技术在考古界的应用进展

遥感技术视野广阔,能使我们对古代遗址蕴涵的古地理、古环境以及古代社会的信息有更深入的了解,成为考古学的新手段。近年来,我国通过介绍遥感技术,普及了遥感知识;遥感技术应用于考古,推动了我国考古事业的发展。本文对遥感考古在我国的应用成果进行了综述。     

多源遥感数据融合的发展趋势

随着遥感技术的快速发展,影像和数据融合领域的新方法、新算法层出不穷。遥感影像融合技术可以分为3个不同的层次：像素级、特征级和决策级。在回顾现有的多源遥感数据融合技术的基础上,讨论了融合技术的发展趋势。主要讨论内容包括多源高分辨率影像融合新方法、面向应用的影像融合评价和趋势、用于生态建模的LiDAR数据／多源光学／雷达影像融合和分布式传感器网络数据融合等。     

航天雷达遥感的作用与发展

本文论述了迄今为止唯一获得地球表面航天雷达图像的Seasat SAR、SIR-A及SIR-B三颗成象雷达系统在地球科学研究中的作用,对未来十年以ALMAZ ZAR、ERS-1 SAR、JERS-1 SAR、SIR-C、Radarsat SAR和EOS SAR为主的国际性主动微波遥感系统进行分析,指出研究过程中新的概念和趋势,展望了90年代航天雷达遥感技术发展及应用的前景.     

光学遥感成像半实物仿真中坐标系统转换

构建了一种以六自由度机器人为运动平台的光学遥感成像半实物仿真系统,利用共线条件方程的齐次坐标变换形式建立了仿真系统的成像模型,并对坐标系统转换问题进行了研究。提出一种利用全站仪确定沙盘坐标系与机器人基坐标系相互转换的"两步法";通过控制机器人旋转和平移运动,提出了一种单特征靶标测量模型,实现了摄像机坐标系与机器人工具坐标系的相互转换。最后通过空间前方交会计算多个靶标的物方坐标值,与物方真值进行比较,从而对系统精度进行评价。实验结果表明,立体定位误差优于0.5 mm,验证了提出的坐标转换方法的可行性与有效性,可为遥感成像仿真系统的设计与研究提供严密的空间基准和转换模型。     

微机遥感图像应用处理系统

本文详细介绍了我们研制的微机遥感图像应用处理系统。它的硬件部分以四台微机为主,采用分布式联接,组成四个子系统,可供1—4人同时操作,能方便地输入输出多种数据和图像。该系统的软件部分,由对应硬件子系统的四个软件包组成,即磁带机数据采集软件包,图像显示软件包,专题制图软件包及遥感应用处理软件包。作为重点的第四部分软件,是在遥感应用工作者的经验和工作方法的基础上设计的,它收集和综合了各种实用处理方法,比通用的图像处理软件包更具有遥感应用的特色。     

我国摄影测量与遥感发展现状

随着摄影测量发展到数字摄影测量阶段及多传感器、多分辨率、多光谱、多时段遥感与其他边缘学科交叉渗透、相互融合,摄影测量与遥感学科已逐渐发展为一门新型的地球空间信息科学。近年来,我国摄影测量与遥感技术表现出许多新的特点,本文分别从十一个方面予以总结。     

遥感考古解读

遥感考古是一门社会科学、技术科学和自然科学相交叉的新兴综合学科。文章对遥感考古的发展历程进行了回顾,探讨了其关键技术,并展望了其发展前景。     

基于遥感技术的大气细颗粒物PM2.5监测研究进展

PM 2.5已经日渐成为大气中首要的污染物。同时越来越多的研究表明,PM 2.5污染对人们的正常生活会造成严重的影响,有效监测其空间分布对污染防治和健康影响等具有重要意义。利用遥感技术开展PM 2.5监测已经成为重要且有效的手段,遥感影像的空间分辨率不断提高、PM 2.5遥感反演模型的推陈出新,进一步助推和加深了遥感技术在PM 2.5监测领域中的应用。本文通过归纳总结用于PM 2.5反演的主要遥感数据源,并结合PM 2.5遥感反演模型的基本原理,从不同数据源角度综述了PM 2.5遥感监测技术的研究进展,最后展望了现有监测技术存在的问题以及发展趋势,为开展PM 2.5遥感监测和深化应用提供理论支撑。