遥感 其实就在我们身边

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在我国,遥感运用发展迅速。小到城市违章建筑的监测、名胜古迹的保护监管,大到农作物长势产量的预测、重大自然灾害的评估与分析,都与遥感技术有着密不可分的关系。

遥感是利用工作在不同电磁波范围、运行在不同高度和不同类型遥感平台上的技术,连续不断、夜以继日、周而复始地获取以地球表面为主体的遥感数据,对地球表面的各种物体进行探测,把握地球表面物体、现象和过程的变化及其演变过程。

遥感开辟了人类认知地球的崭新视角,为人类提供了从多维角度和宏观尺度上去认识宇宙世界的新方法和新手段,实现了历史性的跨越。目前,我国的遥感应用已取得了令人瞩目的成就,在经济建设和社会发展中发挥着越来越重要的技术支撑和服务作用。

受国家重视应用前景广

中国遥感技术起步于20世纪70年代末,30年来,国家非常重视遥感技术的发展,连续4个五年计划都把发展遥感技术列为国家重点科技攻关项目,把遥感技术作为国民经济建设35项关键技术之一。

在应用方面,遥感已在土地资源、土地利用及其动态监测,主要农作物的遥感估产,森林资源调查包括植树造林及退耕还林评估,重要自然灾害的遥感监测与评估,城市发展和规划的遥感监测等众多领域得到全面应用。

遥感应用为国家和各级政府提供了大量科学的宏观辅助决策信息,产生了巨大的社会经济效益。越来越多的部门,已经或正在将这些技术纳入部门业务化应用中,成为主管部门执法或制定产业政策、行业规范及行业技术改造的主要技术之一。

国家中长期规划把遥感对地观测列为重点项目,将遥感应用列为相关部门的重点应用内容。我国卫星发射有长期规划,保证了遥感应用的信息源,保证了我国的遥感应用持续发展。

各领域实践处处开花

1.土地资源调查和土地动态遥感监测

随着人口的增加,耕地的减少,我国面临着如何尽快查清国土资源的数量和分布的重大问题。

我国利用遥感技术先后完成了全国土地利用调查。在20世纪80年代初期采用陆地卫星MSS数据编制了全国818幅1∶25万土地利用图等。20世纪80年代中期我国又应用航空和卫星遥感技术与野外调绘相结合,完成全国的土地利用详查,查清了我国土地权属、类型、数量、质量、分布及利用状况。从此取得了全面、翔实、准确的全国土地利用现状的第一手资料,为编制国民经济和社会发展计划,制定有关政策和科学决策等提供了重要依据。我国应用陆地卫星TM数据、中巴卫星数据等完成了20世纪80年代中期、90年代中末期和2000年代中期1∶10万和1∶25万全国土地利用调查,并建立了业务运行系统,具有每年耕地数据动态更新和每五年土地利用数据全面更新的能力。现在我国正利用遥感数据进行第二次全国土地详查工作。

2.遥感在自然灾害监测评估中的应用

遥感技术为自然灾害的监测评价提供了强有力的技术手段。经过20多年的科技攻关和建设,我国已建立了重大自然灾害遥感监测评估运行系统,已经形成了对台风、暴雨、洪涝、旱灾、森林与草原火灾、雪灾、冰凌、赤潮、地震、沙尘暴以及典型区的虫害、滑坡、泥石流等灾害的监测能力,特别是快速图像处理和评估系统的建立,已经具有了对突发性灾害的快速应急反应能力,使该系统能在几个小时内获取灾情数据,1天内做出灾情的快速评估,1周内完成详细评估报告。

系统建成后已先后在1987年的大兴安岭特大森林火灾,1998年我国长江、嫩江特大洪水,2000年易贡大滑坡地质灾害,2003年淮河大洪水以及2008年“5•12”汶川特大地震等灾害监测中投入运行,为国家各级防灾减灾部门决策提供服务,产生巨大的社会和经济效益。

例如在1998年我国特大洪水监测中,运用了六颗卫星数据,出动三套航空遥感系统对灾情进行动态监测,并核实了上报受灾面积3 亿多亩为3000多亩的事实,体现了遥感的优势。遥感在汶川大地震灾情监测中发挥了其他手段不可替代的作用,是获取灾情信息的惟一手段。在四川汶川大地震发生后,全力启用了航空、航天遥感设备和专业技术人员,为抗震救灾监测获取、处理和分析数据,并紧急向政府部门、前线指挥部提供了大量快速、有效的灾情数据和信息。

3.农作物遥感估产系统

农业生产形势,特别是各级政府、农业生产管理部门、农产品购销与加工企业以及广大公众都关注的大事。农作物长势与产量是国家社会经济基础信息,对于制定国家和区域社会经济发展规划,制定农产品进出口计划,确保国家粮食安全,指导和调控宏观的种植业结构调整,提高相关企业与农民的经营管理水平均具有重要意义。遥感技术用于农情监测具有得天独厚的优势。近30年来,农作物遥感监测一直是遥感应用的一个重要主题。

中国科学院建成了“中国农情遥感速报系统”,该系统包括作物长势监测、主要作物产量预测、粮食产量预测、时空结构监测和粮食供需平衡预警等5个子系统,可实现全国范围主要农作物的长势监测、单产预测与估算、农作物种植面积提取、种植结构变化监测、粮食总产分析计算、耕地复种指数获取、农业气象分析、农作物旱情遥感监测等农情监测业务,并能获取全球主要农业国家的作物长势和重点产粮国的总产预测等信息。自运行以来,该系统每年监测和预测的信息被国家发改委、国家粮食局、农业部等部门及一些省市应用,现在已推广到期货市场应用。

农业部组织研发并投入业务运行的“国家农业遥感监测系统(CHARMS)”,可定期监测和评价全国大宗农作物面积、长势和产量、草地产草量和草地退化、农业土地资源、土壤墒情、农业灾害等主要农业动态信息,为农业结构调整、粮食安全预警和农业宏观决策提供可靠的技术支撑。

4.遥感在数字城市建设中的应用

遥感在城市建筑监测中发挥了重要作用。城市拆迁是城市建设中的难题,利用高分辨率图像,对拆迁进程一目了然,便于城市建设管理。北京市利用“北京一号”小卫星4米分辨率的图像对较大工程(如奥运工程)的拆迁和建设进行了监测。建设部已经建立了风景名胜保护监管信息系统,实现对风景名胜区环境生态和景观的及时、有效的监管,以迅速遏制国家级风景名胜区“城市化”、“人工化”、“商业化”的趋势恶性蔓延,保护国家风景名胜区的宝贵资源。该系统已纳入建设部日常监管业务。

城市发展已经成为遥感技术应用最具活力的领域之一。利用先进的遥感等空间信息技术可以对城市自然生态中的土地、生物(如绿地)、水、景观等,对社会生态中的环境(如大气污染)和人居环境(如绿化和热岛)等进行监测,为城市建设提供生态布局和治理方案。

对我国直辖市、省会城市和特别行政区的34个城市的中心建成区30年的城市扩展监测结果表明,到21世纪初期,各个城市中心建成区不同程度地增加了中心建成区的面积,城市的建设规模显著增大。实施监测的34个城市的中心建成区面积较监测起始期扩大了2.26倍。

5. 遥感在测绘中的应用

以遥感数据为核心的国家1:5万地形数据库建设已相继完成了数字栅格地图(DRG)、数字高程模型(DEM)、矢量核心要素数据库(DLG)、地名(GN)、土地覆盖(LC)、数字正射影像(DOM)、控制点(CP)、元数据库(MD)等专题数据库,并实现对各数据库的集成管理,为广大用户提供高精度的基础地理信息服务。1∶5万基础地理信息更新工程的实施,将大幅度地提高其现势性和改善内容完整性,有力地提升基础测绘成果为国民经济建设、社会发展和国家安全的服务保障能力与水平。

我国西部约 200万平方公里的国土曾经受恶劣自然环境和当时技术水平的制约,一直没有测制过1:5万比例尺地形图。如今,航天遥感、航空摄影、航空航天合成孔径雷达、卫星导航定位、地理信息系统等最新摄影测量与遥感技术,为西部测图工程的顺利实施提供了有力的技术支撑。西部测图工程的实施,对于满足西部重大基础设施建设、资源合理开发与利用、生态建设与环境保护以及国家安全具有十分重大的意义。

做好数据保障与应用业务结合

1. 遥感应用的数据保障问题

遥感应用进入业务化,首先要保证其时效性、数据的可靠性和实用性。这就要求遥感数据能及时提供用户所需要的不同时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率的各种数据,特别是突发性灾害的监测评估,要能在灾害发生后最短的时间内提供遥感数据。

2. 遥感信息与应用业务的结合问题

遥感提供的信息可能只是业务应用涉及的部分信息,要解决业务应用需要与实际应用模型、其他数据与信息等的结合,其难点是遥感信息与应用模型的同化、综合信息的挖掘等。

3. 遥感应用系统集成问题

遥感信息作为业务应用的重要空间信息,其优势是可以快速提供大范围地表的空间分布信息,这是常规方法不可比拟的,但是,遥感信息必须与数据库、模型和应用系统集成在一起才能发挥其应有的作用。目前应用比较好的领域都是这样做的。

“四化”加速遥感应用

1. 遥感应用数据的详细化

由于遥感应用的巨大需求,遥感数据获取技术的飞速发展,适应遥感应用的数据将是多样化的。空间分辨率将会有几公里- 1公里-几百米-几十米-几米-几十厘米级的数据,时间分辨率会有几天-几小时- 1小时-半小时甚至更高时频的数据,光谱间隔将达纳米级。

2. 遥感信息提取的智能化

遥感应用的重要环节是信息提取和挖掘。未来的遥感数据处理和信息提取技术会向自动化、智能化方向发展,关键要解决精度和速度问题,新的算法、模式识别和工作流技术等将会引入到遥感数据处理和信息提取中,大大提高自动化处理和智能化提取的能力,可以自动处理重复、费事的任务,提高操作效率,降低生产成本。

3. 遥感应用的外包服务化

由于遥感的数据-信息-知识-应用的技术环节复杂,因此遥感应用的门槛很高。目前,国际上已出现一些大的企业,承接政府和行业的遥感应用。将复杂的技术问题交给企业解决,从得到的遥感信息和知识中做好自身与专业的结合,从而降低应用的门槛。我国“北京一号”小卫星的应用就是由北京各委办局交给企业做的,取得很好的效果。这种外包服务化是未来遥感应用发展的趋势,也会推动遥感产业化。

4. 遥感应用的大众化

Google公司在2005年6月利用高空间分辨率遥感数据推出 Google Earth,给社会带来空前的震撼:用户可以根据自身的需要进行浏览、查询,并且能够自定义自己关心的点信息。Google Earth的推出,为实现遥感为公众服务提供了非常成功的经验和范例。我国在未来的高分辨率对地观测系统中也将建设功能强大的公众服务系统。未来的基于位置的导航服务(LBS)也会引入遥感信息,推进遥感应用的大众化。

遥感已成为国家经济建设、社会发展和政府科学决策的重要信息支撑,成为国家建设和人民生活不可或缺的信息产品。 我们要在未来加快遥感、地理信息系统、全球定位系统、网络通信技术的应用以及防灾减灾高技术成果转化和综合集成,建立国家综合减灾和风险管理信息共享平台,完善国家和地方灾情监测、预警、评估、应急救助指挥体系。