田國(guó)良

在我國(guó),遙感運(yùn)用發(fā)展迅速。小到城市違章建筑的監(jiān)測(cè)、名勝古跡的保護(hù)監(jiān)管,大到農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)產(chǎn)量的預(yù)測(cè)、重大自然災(zāi)害的評(píng)估與分析,都與遙感技術(shù)有著密不可分的關(guān)系。

遙感是利用工作在不同電磁波范圍、運(yùn)行在不同高度和不同類型遙感平臺(tái)上的技術(shù),連續(xù)不斷、夜以繼日、周而復(fù)始地獲取以地球表面為主體的遙感數(shù)據(jù),對(duì)地球表面的各種物體進(jìn)行探測(cè),把握地球表面物體、現(xiàn)象和過(guò)程的變化及其演變過(guò)程。

遙感開(kāi)辟了人類認(rèn)知地球的嶄新視角,為人類提供了從多維角度和宏觀尺度上去認(rèn)識(shí)宇宙世界的新方法和新手段,實(shí)現(xiàn)了歷史性的跨越。目前,我國(guó)的遙感應(yīng)用已取得了令人矚目的成就,在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的技術(shù)支撐和服務(wù)作用。

受?chē)?guó)家重視應(yīng)用前景廣

中國(guó)遙感技術(shù)起步于20世紀(jì)70年代末,30年來(lái),國(guó)家非常重視遙感技術(shù)的發(fā)展,連續(xù)4個(gè)五年計(jì)劃都把發(fā)展遙感技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目,把遙感技術(shù)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)35項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。

在應(yīng)用方面,遙感已在土地資源、土地利用及其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),主要農(nóng)作物的遙感估產(chǎn),森林資源調(diào)查包括植樹(shù)造林及退耕還林評(píng)估,重要自然災(zāi)害的遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)估,城市發(fā)展和規(guī)劃的遙感監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域得到全面應(yīng)用。

遙感應(yīng)用為國(guó)家和各級(jí)政府提供了大量科學(xué)的宏觀輔助決策信息,產(chǎn)生了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。越來(lái)越多的部門(mén),已經(jīng)或正在將這些技術(shù)納入部門(mén)業(yè)務(wù)化應(yīng)用中,成為主管部門(mén)執(zhí)法或制定產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)規(guī)范及行業(yè)技術(shù)改造的主要技術(shù)之一。

國(guó)家中長(zhǎng)期規(guī)劃把遙感對(duì)地觀測(cè)列為重點(diǎn)項(xiàng)目,將遙感應(yīng)用列為相關(guān)部門(mén)的重點(diǎn)應(yīng)用內(nèi)容。我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射有長(zhǎng)期規(guī)劃,保證了遙感應(yīng)用的信息源,保證了我國(guó)的遙感應(yīng)用持續(xù)發(fā)展。

各領(lǐng)域?qū)嵺`處處開(kāi)花

1.土地資源調(diào)查和土地動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)

隨著人口的增加,耕地的減少,我國(guó)面臨著如何盡快查清國(guó)土資源的數(shù)量和分布的重大問(wèn)題。

我國(guó)利用遙感技術(shù)先后完成了全國(guó)土地利用調(diào)查。在20世紀(jì)80年代初期采用陸地衛(wèi)星MSS數(shù)據(jù)編制了全國(guó)818幅1∶25萬(wàn)土地利用圖等。20世紀(jì)80年代中期我國(guó)又應(yīng)用航空和衛(wèi)星遙感技術(shù)與野外調(diào)繪相結(jié)合,完成全國(guó)的土地利用詳查,查清了我國(guó)土地權(quán)屬、類型、數(shù)量、質(zhì)量、分布及利用狀況。從此取得了全面、翔實(shí)、準(zhǔn)確的全國(guó)土地利用現(xiàn)狀的第一手資料,為編制國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃,制定有關(guān)政策和科學(xué)決策等提供了重要依據(jù)。我國(guó)應(yīng)用陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)、中巴衛(wèi)星數(shù)據(jù)等完成了20世紀(jì)80年代中期、90年代中末期和2000年代中期1∶10萬(wàn)和1∶25萬(wàn)全國(guó)土地利用調(diào)查,并建立了業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng),具有每年耕地?cái)?shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新和每五年土地利用數(shù)據(jù)全面更新的能力?，F(xiàn)在我國(guó)正利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行第二次全國(guó)土地詳查工作。

2.遙感在自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估中的應(yīng)用

遙感技術(shù)為自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段。經(jīng)過(guò)20多年的科技攻關(guān)和建設(shè),我國(guó)已建立了重大自然災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)評(píng)估運(yùn)行系統(tǒng),已經(jīng)形成了對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨、洪澇、旱災(zāi)、森林與草原火災(zāi)、雪災(zāi)、冰凌、赤潮、地震、沙塵暴以及典型區(qū)的蟲(chóng)害、滑坡、泥石流等災(zāi)害的監(jiān)測(cè)能力,特別是快速圖像處理和評(píng)估系統(tǒng)的建立,已經(jīng)具有了對(duì)突發(fā)性災(zāi)害的快速應(yīng)急反應(yīng)能力,使該系統(tǒng)能在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)獲取災(zāi)情數(shù)據(jù),1天內(nèi)做出災(zāi)情的快速評(píng)估,1周內(nèi)完成詳細(xì)評(píng)估報(bào)告。

系統(tǒng)建成后已先后在1987年的大興安嶺特大森林火災(zāi),1998年我國(guó)長(zhǎng)江、嫩江特大洪水,2000年西藏易貢大滑坡地質(zhì)災(zāi)害,2003年淮河大洪水以及2008年“5?12”汶川特大地震等災(zāi)害監(jiān)測(cè)中投入運(yùn)行,為國(guó)家各級(jí)防災(zāi)減災(zāi)部門(mén)決策提供服務(wù),產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

例如在1998年我國(guó)特大洪水監(jiān)測(cè)中,運(yùn)用了六顆衛(wèi)星數(shù)據(jù),出動(dòng)三套航空遙感系統(tǒng)對(duì)災(zāi)情進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),并核實(shí)了上報(bào)受災(zāi)面積3 億多畝為3000多畝的事實(shí),體現(xiàn)了遙感的優(yōu)勢(shì)。遙感在汶川大地震災(zāi)情監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了其他手段不可替代的作用,是獲取災(zāi)情信息的惟一手段。在四川汶川大地震發(fā)生后,全力啟用了航空、航天遙感設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員,為抗震救災(zāi)監(jiān)測(cè)獲取、處理和分析數(shù)據(jù),并緊急向政府部門(mén)、前線指揮部提供了大量快速、有效的災(zāi)情數(shù)據(jù)和信息。

3.農(nóng)作物遙感估產(chǎn)系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形勢(shì),特別是各級(jí)政府、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門(mén)、農(nóng)產(chǎn)品購(gòu)銷與加工企業(yè)以及廣大公眾都關(guān)注的大事。農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)與產(chǎn)量是國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)信息,對(duì)于制定國(guó)家和區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃,制定農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)出口計(jì)劃,確保國(guó)家糧食安全,指導(dǎo)和調(diào)控宏觀的種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,提高相關(guān)企業(yè)與農(nóng)民的經(jīng)營(yíng)管理水平均具有重要意義。遙感技術(shù)用于農(nóng)情監(jiān)測(cè)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。近30年來(lái),農(nóng)作物遙感監(jiān)測(cè)一直是遙感應(yīng)用的一個(gè)重要主題。

中國(guó)科學(xué)院建成了“中國(guó)農(nóng)情遙感速報(bào)系統(tǒng)”,該系統(tǒng)包括作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、主要作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)、時(shí)空結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和糧食供需平衡預(yù)警等5個(gè)子系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍主要農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、單產(chǎn)預(yù)測(cè)與估算、農(nóng)作物種植面積提取、種植結(jié)構(gòu)變化監(jiān)測(cè)、糧食總產(chǎn)分析計(jì)算、耕地復(fù)種指數(shù)獲取、農(nóng)業(yè)氣象分析、農(nóng)作物旱情遙感監(jiān)測(cè)等農(nóng)情監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù),并能獲取全球主要農(nóng)業(yè)國(guó)家的作物長(zhǎng)勢(shì)和重點(diǎn)產(chǎn)糧國(guó)的總產(chǎn)預(yù)測(cè)等信息。自運(yùn)行以來(lái),該系統(tǒng)每年監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)的信息被國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家糧食局、農(nóng)業(yè)部等部門(mén)及一些省市應(yīng)用,現(xiàn)在已推廣到期貨市場(chǎng)應(yīng)用。

農(nóng)業(yè)部組織研發(fā)并投入業(yè)務(wù)運(yùn)行的“國(guó)家農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CHARMS)”,可定期監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)全國(guó)大宗農(nóng)作物面積、長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量、草地產(chǎn)草量和草地退化、農(nóng)業(yè)土地資源、土壤墑情、農(nóng)業(yè)災(zāi)害等主要農(nóng)業(yè)動(dòng)態(tài)信息,為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、糧食安全預(yù)警和農(nóng)業(yè)宏觀決策提供可靠的技術(shù)支撐。

4.遙感在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

遙感在城市建筑監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用。城市拆遷是城市建設(shè)中的難題,利用高分辨率圖像,對(duì)拆遷進(jìn)程一目了然,便于城市建設(shè)管理。北京市利用“北京一號(hào)”小衛(wèi)星4米分辨率的圖像對(duì)較大工程(如奧運(yùn)工程)的拆遷和建設(shè)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。建設(shè)部已經(jīng)建立了風(fēng)景名勝保護(hù)監(jiān)管信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)景名勝區(qū)環(huán)境生態(tài)和景觀的及時(shí)、有效的監(jiān)管,以迅速遏制國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)“城市化”、“人工化”、“商業(yè)化”的趨勢(shì)惡性蔓延,保護(hù)國(guó)家風(fēng)景名勝區(qū)的寶貴資源。該系統(tǒng)已納入建設(shè)部日常監(jiān)管業(yè)務(wù)。

城市發(fā)展已經(jīng)成為遙感技術(shù)應(yīng)用最具活力的領(lǐng)域之一。利用先進(jìn)的遙感等空間信息技術(shù)可以對(duì)城市自然生態(tài)中的土地、生物(如綠地)、水、景觀等,對(duì)社會(huì)生態(tài)中的環(huán)境(如大氣污染)和人居環(huán)境(如綠化和熱島)等進(jìn)行監(jiān)測(cè),為城市建設(shè)提供生態(tài)布局和治理方案。

對(duì)我國(guó)直轄市、省會(huì)城市和特別行政區(qū)的34個(gè)城市的中心建成區(qū)30年的城市擴(kuò)展監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,到21世紀(jì)初期,各個(gè)城市中心建成區(qū)不同程度地增加了中心建成區(qū)的面積,城市的建設(shè)規(guī)模顯著增大。實(shí)施監(jiān)測(cè)的34個(gè)城市的中心建成區(qū)面積較監(jiān)測(cè)起始期擴(kuò)大了2.26倍。

5. 遙感在測(cè)繪中的應(yīng)用

以遙感數(shù)據(jù)為核心的國(guó)家1:5萬(wàn)地形數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)已相繼完成了數(shù)字柵格地圖(DRG)、數(shù)字高程模型(DEM)、矢量核心要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)(DLG)、地名(GN)、土地覆蓋(LC)、數(shù)字正射影像(DOM)、控制點(diǎn)(CP)、元數(shù)據(jù)庫(kù)(MD)等專題數(shù)據(jù)庫(kù),并實(shí)現(xiàn)對(duì)各數(shù)據(jù)庫(kù)的集成管理,為廣大用戶提供高精度的基礎(chǔ)地理信息服務(wù)。1∶5萬(wàn)基礎(chǔ)地理信息更新工程的實(shí)施,將大幅度地提高其現(xiàn)勢(shì)性和改善內(nèi)容完整性,有力地提升基礎(chǔ)測(cè)繪成果為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全的服務(wù)保障能力與水平。

我國(guó)西部約 200萬(wàn)平方公里的國(guó)土曾經(jīng)受惡劣自然環(huán)境和當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的制約,一直沒(méi)有測(cè)制過(guò)1:5萬(wàn)比例尺地形圖。如今,航天遙感、航空攝影、航空航天合成孔徑雷達(dá)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、地理信息系統(tǒng)等最新攝影測(cè)量與遙感技術(shù),為西部測(cè)圖工程的順利實(shí)施提供了有力的技術(shù)支撐。西部測(cè)圖工程的實(shí)施,對(duì)于滿足西部重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源合理開(kāi)發(fā)與利用、生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)以及國(guó)家安全具有十分重大的意義。

做好數(shù)據(jù)保障與應(yīng)用業(yè)務(wù)結(jié)合

1. 遙感應(yīng)用的數(shù)據(jù)保障問(wèn)題

遙感應(yīng)用進(jìn)入業(yè)務(wù)化,首先要保證其時(shí)效性、數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)用性。這就要求遙感數(shù)據(jù)能及時(shí)提供用戶所需要的不同時(shí)間分辨率、空間分辨率、光譜分辨率的各種數(shù)據(jù),特別是突發(fā)性災(zāi)害的監(jiān)測(cè)評(píng)估,要能在災(zāi)害發(fā)生后最短的時(shí)間內(nèi)提供遙感數(shù)據(jù)。

2. 遙感信息與應(yīng)用業(yè)務(wù)的結(jié)合問(wèn)題

遙感提供的信息可能只是業(yè)務(wù)應(yīng)用涉及的部分信息,要解決業(yè)務(wù)應(yīng)用需要與實(shí)際應(yīng)用模型、其他數(shù)據(jù)與信息等的結(jié)合,其難點(diǎn)是遙感信息與應(yīng)用模型的同化、綜合信息的挖掘等。

3. 遙感應(yīng)用系統(tǒng)集成問(wèn)題

遙感信息作為業(yè)務(wù)應(yīng)用的重要空間信息,其優(yōu)勢(shì)是可以快速提供大范圍地表的空間分布信息,這是常規(guī)方法不可比擬的,但是,遙感信息必須與數(shù)據(jù)庫(kù)、模型和應(yīng)用系統(tǒng)集成在一起才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。目前應(yīng)用比較好的領(lǐng)域都是這樣做的。

“四化”加速遙感應(yīng)用

1. 遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)的詳細(xì)化

由于遙感應(yīng)用的巨大需求,遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的飛速發(fā)展,適應(yīng)遙感應(yīng)用的數(shù)據(jù)將是多樣化的。空間分辨率將會(huì)有幾公里- 1公里-幾百米-幾十米-幾米-幾十厘米級(jí)的數(shù)據(jù),時(shí)間分辨率會(huì)有幾天-幾小時(shí)- 1小時(shí)-半小時(shí)甚至更高時(shí)頻的數(shù)據(jù),光譜間隔將達(dá)納米級(jí)。

2. 遙感信息提取的智能化

遙感應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)是信息提取和挖掘。未來(lái)的遙感數(shù)據(jù)處理和信息提取技術(shù)會(huì)向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展,關(guān)鍵要解決精度和速度問(wèn)題,新的算法、模式識(shí)別和工作流技術(shù)等將會(huì)引入到遙感數(shù)據(jù)處理和信息提取中,大大提高自動(dòng)化處理和智能化提取的能力,可以自動(dòng)處理重復(fù)、費(fèi)事的任務(wù),提高操作效率,降低生產(chǎn)成本。

3. 遙感應(yīng)用的外包服務(wù)化

由于遙感的數(shù)據(jù)-信息-知識(shí)-應(yīng)用的技術(shù)環(huán)節(jié)復(fù)雜,因此遙感應(yīng)用的門(mén)檻很高。目前,國(guó)際上已出現(xiàn)一些大的企業(yè),承接政府和行業(yè)的遙感應(yīng)用。將復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題交給企業(yè)解決,從得到的遙感信息和知識(shí)中做好自身與專業(yè)的結(jié)合,從而降低應(yīng)用的門(mén)檻。我國(guó)“北京一號(hào)”小衛(wèi)星的應(yīng)用就是由北京各委辦局交給企業(yè)做的,取得很好的效果。這種外包服務(wù)化是未來(lái)遙感應(yīng)用發(fā)展的趨勢(shì),也會(huì)推動(dòng)遙感產(chǎn)業(yè)化。

4. 遙感應(yīng)用的大眾化

Google公司在2005年6月利用高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)推出 Google Earth,給社會(huì)帶來(lái)空前的震撼:用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行瀏覽、查詢,并且能夠自定義自己關(guān)心的點(diǎn)信息。Google Earth的推出,為實(shí)現(xiàn)遙感為公眾服務(wù)提供了非常成功的經(jīng)驗(yàn)和范例。我國(guó)在未來(lái)的高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)中也將建設(shè)功能強(qiáng)大的公眾服務(wù)系統(tǒng)。未來(lái)的基于位置的導(dǎo)航服務(wù)(LBS)也會(huì)引入遙感信息,推進(jìn)遙感應(yīng)用的大眾化。

遙感已成為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和政府科學(xué)決策的重要信息支撐,成為國(guó)家建設(shè)和人民生活不可或缺的信息產(chǎn)品。 我們要在未來(lái)加快遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用以及防災(zāi)減災(zāi)高技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和綜合集成,建立國(guó)家綜合減災(zāi)和風(fēng)險(xiǎn)管理信息共享平臺(tái),完善國(guó)家和地方災(zāi)情監(jiān)測(cè)、預(yù)警、評(píng)估、應(yīng)急救助指揮體系。