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遙感科學(xué)與技術(shù)研究方向范文第1篇

關(guān)鍵詞：銅仁地區(qū)；大生態(tài)；林業(yè)遙感；研究動(dòng)向；區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：P237

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10020504

1 引言

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，其廣泛的地表分布與復(fù)雜的林間結(jié)構(gòu)，為多種生物棲息提供了良好的環(huán)境，維護(hù)著生態(tài)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。與森林有關(guān)的林木參數(shù)、環(huán)境要素、干擾等因子共同指向森林生態(tài)系統(tǒng)的演替、健康與安全，因此相關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)參數(shù)的獲取十分重要。遙感可以多時(shí)相、大尺度對(duì)地進(jìn)行觀(guān)測(cè)，海量數(shù)據(jù)的利用有助于對(duì)生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)行綜合分析。

銅仁地區(qū)森林資源十分豐富，在維護(hù)自然生態(tài)平衡中起著重要作用，良好的森林植被是銅仁地區(qū)的生態(tài)品牌、最突出的生態(tài)優(yōu)勢(shì)[1，2]。但銅仁地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)仍十分脆弱，需要加強(qiáng)保護(hù)[3，4]。豐富的資源與脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，亟需要獲取相關(guān)的森林生態(tài)系統(tǒng)參數(shù)，用以突顯地方特色和進(jìn)行生態(tài)保護(hù)。

筆者總結(jié)了遙感在林業(yè)環(huán)境信息化中可供應(yīng)用的技術(shù)范疇，分析了阻礙林業(yè)遙感快速發(fā)展的原因，提出了在大生態(tài)背景下，銅仁地區(qū)遙感技術(shù)應(yīng)用應(yīng)關(guān)注的研究方向與研究?jī)?nèi)容，用以深入開(kāi)展遙感研究，充分利用遙感技術(shù)，為生產(chǎn)實(shí)踐、區(qū)域吸引力提高提供科學(xué)支撐與方法，進(jìn)一步利用遙感大數(shù)據(jù)，分析森林資源響應(yīng)環(huán)境變化，為維護(hù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全與穩(wěn)定提供數(shù)據(jù)決策，促進(jìn)區(qū)域社會(huì)與環(huán)境協(xié)調(diào)健康發(fā)展。

2 林業(yè)遙感技術(shù)的應(yīng)用

2.1 技術(shù)產(chǎn)品

利用圖像處理技術(shù)，可獲取的林業(yè)遙感產(chǎn)品包括：二、三維電子影像產(chǎn)品，紙質(zhì)影像產(chǎn)品，地形圖產(chǎn)品，林相圖產(chǎn)品，郁閉度、密度、植被指數(shù)產(chǎn)品，地表反射率產(chǎn)品，溫度、濕度、負(fù)離子濃度反演產(chǎn)品，資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，災(zāi)害監(jiān)測(cè)產(chǎn)品等[5，6]。此外，還可研發(fā)可視化的林業(yè)遙感參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品[7]。

2.2 森林參數(shù)反演

利用影像與野外實(shí)測(cè)值建立關(guān)系模型，可對(duì)森林的溫度、濕度、空氣負(fù)離子含量、葉面積指數(shù)、冠幅、郁閉度、密度、胸徑、蓄積量、碳儲(chǔ)量等進(jìn)行反演[8～12]。在分類(lèi)基礎(chǔ)上，基于地理坐標(biāo)信息確定不同林地類(lèi)型的面積[13]。利用攝影測(cè)量方法測(cè)定個(gè)體樹(shù)高，利用影像光譜信息、紋理信息，結(jié)合常規(guī)分類(lèi)方法（最大似然、支持向量機(jī)、隨機(jī)森林等）確定森林類(lèi)型、樹(shù)種類(lèi)型，經(jīng)影像分類(lèi)或野外實(shí)測(cè)GPS坐標(biāo)等方法確定林木的位置分布等[14～16]。

2.3 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

采用不同時(shí)相的數(shù)據(jù)源，經(jīng)特定信息提取，對(duì)土地的石漠化、荒漠化、沙化程度M行監(jiān)測(cè)；影像對(duì)比分析，對(duì)土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)測(cè)[17]；提取濕地信息，經(jīng)過(guò)不同時(shí)相數(shù)據(jù)源的疊加分析，可對(duì)濕地資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)[18]；分析多時(shí)相影像，對(duì)林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)成效進(jìn)行監(jiān)測(cè)[19]；對(duì)災(zāi)害（雪災(zāi)、火災(zāi)、水災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害、病蟲(chóng)害）進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)中，根據(jù)遙感提供的技術(shù)方法，確定監(jiān)測(cè)對(duì)象的原貌、現(xiàn)狀、動(dòng)態(tài)過(guò)程及發(fā)展趨勢(shì)，為生態(tài)恢復(fù)或建設(shè)成效評(píng)價(jià)提供決策與分析依據(jù)[20]。

2.4 生物多樣性空間信息共享

利用不同時(shí)空尺度的遙感觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)定量反演等方法，可以獲取許多與生物多樣性有關(guān)的環(huán)境變量，例如：NDVI、地表溫度、大氣水分、土壤濕度等，這些環(huán)境變量可以為生態(tài)學(xué)家提供參考[21，22]。在對(duì)生物多樣性監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系模型中的環(huán)境變量進(jìn)行分析時(shí)，利用地理信息系統(tǒng)可以將這些因素根據(jù)時(shí)空的變化統(tǒng)一在一起，通過(guò)其強(qiáng)大的空間分析功能，從空間的維度，挖掘生物多樣性信息隱含的空間規(guī)律，為生物多樣性的信息共享提供新的途徑與技術(shù)支持，提高生物多樣性領(lǐng)域的空間信息共享和服務(wù)水平[23，24]。

3 阻礙林業(yè)信息化發(fā)展的原因

遙感技術(shù)在林業(yè)信息化進(jìn)程中具有廣闊的舞臺(tái)，但從目前的研究中可以看出，有許多需要通過(guò)遙感技術(shù)來(lái)解決的實(shí)際林業(yè)問(wèn)題容易被擱淺，導(dǎo)致遙感技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用與大眾的期望存在很大的差距。

3.1 數(shù)據(jù)價(jià)格問(wèn)題

阻礙遙感研究的其中一個(gè)壁壘是價(jià)格因素。來(lái)自中國(guó)遙感數(shù)據(jù)網(wǎng)的資料顯示，低分辨率的遙感衛(wèi)星影像每景的價(jià)格上千元，而1 m高分辨率的遙感衛(wèi)星影像每景的價(jià)格高達(dá)數(shù)萬(wàn)元，這樣昂貴的價(jià)位使龐大的民用市場(chǎng)潛力難以發(fā)揮。遙感數(shù)據(jù)價(jià)格較貴，針對(duì)大尺度、多時(shí)相的研究，投入成本太大，影響相關(guān)研究，因此，在我國(guó)，遙感應(yīng)用主要局限在公共事業(yè)部門(mén)和科研機(jī)構(gòu)，遙感數(shù)據(jù)利用率、共享率和商業(yè)化水平較低[25，26]。

3.2 圖像信息提取不易

由于遙感數(shù)據(jù)空間分辨率、光譜分辨率低及傳感器在光譜、空間分辨率方面二者不能兼顧的問(wèn)題，以及地物間同物異譜、異物同譜現(xiàn)象的存在，目前基于像元、基于對(duì)象的計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類(lèi)方法很難實(shí)現(xiàn)對(duì)森林樹(shù)種的識(shí)別。因此，在特定地物信息提取中，遙感技術(shù)還不能完全解決所有問(wèn)題，存在技術(shù)瓶頸問(wèn)題，為研究人員解決實(shí)際問(wèn)題帶來(lái)困擾，也提出了巨大挑戰(zhàn)，在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)制約著確切地物類(lèi)型的識(shí)別[27～29]，比如森林樹(shù)種分類(lèi)。

3.3 自然因素導(dǎo)致影像不可獲取

由于我國(guó)南方地區(qū)多云雨天氣，陰天數(shù)比例過(guò)高，衛(wèi)星過(guò)境掃描成像時(shí)會(huì)受到云層的干擾，想要獲取特定時(shí)相遙感數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)大大降低。研究中，特定森林參數(shù)提取可能需要多時(shí)相的影像數(shù)據(jù)，但由于某期影像被云全覆蓋或云的比例過(guò)高而不能使用，這樣特定的森林參數(shù)就無(wú)法被提取，好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不能被執(zhí)行，無(wú)法實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)，妨礙了專(zhuān)家學(xué)者通過(guò)遙感技術(shù)對(duì)森林環(huán)境進(jìn)行深入研究。

3.4 其他因素

地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平落后、研究人員的科研技術(shù)落后、創(chuàng)新理念薄弱、科研投入不足、科研管理等問(wèn)題與原因都會(huì)導(dǎo)致林業(yè)信息化進(jìn)程變緩，甚至停止不前。

4 森林環(huán)境遙感研究動(dòng)向

林業(yè)遙感研究一方面要注重生態(tài)功能，研究結(jié)果要有利于保持區(qū)域生態(tài)環(huán)境的平衡穩(wěn)定與安全；另一方面要突出特色，研究結(jié)果可展示區(qū)域環(huán)境魅力，增加旅游吸引力，促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；更重要的是通過(guò)整合多源大數(shù)據(jù)信息，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化的格局、過(guò)程、機(jī)理等進(jìn)行研究，建立多學(xué)科遙感指標(biāo)體系，通過(guò)模型預(yù)測(cè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的時(shí)空分布特征，為決策者利用自然資源、保護(hù)自然資源提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。

4.1 特定信息提取

樹(shù)種的識(shí)別是林業(yè)遙感尚未解決的科學(xué)難題之一，亟需深入研究。銅仁地區(qū)森林資源豐富，可采用高分辨影像進(jìn)行分類(lèi)試驗(yàn)；另外對(duì)于珍貴的古樹(shù)名木（古茶樹(shù)、菩提樹(shù)、楠木、紅豆杉等）、珍稀瀕危樹(shù)種（銀杏、珙桐等）、外來(lái)種等林木也要進(jìn)行遙感識(shí)別研究，建立檔案數(shù)據(jù)，實(shí)施長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，避免外來(lái)物種脅迫，致使當(dāng)?shù)匚锓N滅絕。

通過(guò)遙感手段識(shí)別樹(shù)種，確定特定樹(shù)種的空間分布，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，除了可以有力推進(jìn)解決遙感技術(shù)識(shí)別樹(shù)種的問(wèn)題，還可減輕森林資源調(diào)查的工作量，具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義[30，31]。

4.2 遙感監(jiān)測(cè)

我國(guó)南方較容易發(fā)生的災(zāi)害有雪災(zāi)、水災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害、病蟲(chóng)害等，這些災(zāi)害破壞森林環(huán)境，嚴(yán)重威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)遙感方法，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)災(zāi)害，實(shí)時(shí)監(jiān)控災(zāi)情發(fā)展，為災(zāi)害的防控提供強(qiáng)有力的支持，也是環(huán)境遙感需持續(xù)研究與解決的重大問(wèn)題?？蓮南旅嬉恍┓较蛘归_(kāi)研究：利用遙感圖像編制地質(zhì)災(zāi)害分布圖；研究識(shí)別不同遙感圖像下不同規(guī)模、不同亮度或?qū)Ρ榷鹊幕潞湍嗍鞯姆椒ǎ蝗S建模模擬分析、雷達(dá)數(shù)據(jù)分析，監(jiān)測(cè)水災(zāi)、滑坡活動(dòng)可能達(dá)到的程度；建立遙感快速辨別森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)的體系等。

4.3 環(huán)境要素遙感反演

對(duì)區(qū)域環(huán)境中的溫度、濕度、空氣負(fù)離子濃度等進(jìn)行遙感反演，分析其時(shí)空分布與動(dòng)態(tài)變化，生成遙感影像產(chǎn)品或動(dòng)畫(huà)影片。以科學(xué)研究結(jié)果為依據(jù)，分析確定最適宜于人體養(yǎng)生養(yǎng)心的溫度、濕度與負(fù)氧離子濃度分布區(qū)，通過(guò)媒體宣傳，增強(qiáng)科普力度，彰顯區(qū)域特色，提高旅游吸引力[32，33]，引導(dǎo)游客進(jìn)行養(yǎng)心養(yǎng)生旅游，有利于人們的身心健康，同時(shí)也有助力地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

4.4 多元數(shù)據(jù)的整合與應(yīng)用

應(yīng)用遙感機(jī)理結(jié)合環(huán)境變化的模型算法分析人類(lèi)活動(dòng)對(duì)區(qū)域氣候變化的影響；利用RS與GIS相結(jié)合的生態(tài)環(huán)境分析模型分析人類(lèi)活動(dòng)、氣候自然變化雙重因素對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響；應(yīng)用“3S”技術(shù)，對(duì)因大型環(huán)境工程而受損的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)和重建，模擬過(guò)程，評(píng)價(jià)結(jié)果。

通過(guò)對(duì)多源信息區(qū)域陸表生態(tài)過(guò)程響應(yīng)因子的多學(xué)科理解與知識(shí)發(fā)現(xiàn)，以遙感信息提取和模型建立為基礎(chǔ)，建立多學(xué)科的遙感指標(biāo)研究體系，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化的格局、過(guò)程、機(jī)理等進(jìn)行分析，研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境時(shí)空分布特征及其動(dòng)態(tài)變化。

研l(wèi)可視化的遙感產(chǎn)品，建立多時(shí)相區(qū)域林業(yè)遙感參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境動(dòng)態(tài)分析，預(yù)警環(huán)境變化。通過(guò)利用遙感的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與其他環(huán)境要素變化建立關(guān)系模型，開(kāi)發(fā)一些預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)未來(lái)的模型，利用強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)能力，巨大的數(shù)據(jù)的搜尋能力，幫助決策者評(píng)估各種人類(lèi)行動(dòng)方案所產(chǎn)生的生態(tài)后果及補(bǔ)償機(jī)制。

5 結(jié)語(yǔ)

在科學(xué)技術(shù)日益進(jìn)步的今天，生態(tài)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，生態(tài)觀(guān)測(cè)將迎來(lái)“數(shù)據(jù)洪流”，如何處理與有效利用這些數(shù)據(jù)已經(jīng)成為亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。林業(yè)遙感數(shù)據(jù)是生態(tài)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)中的一類(lèi)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可提取、凝練大量與生態(tài)系統(tǒng)有關(guān)的森林參數(shù)，用以具體刻度區(qū)域生態(tài)環(huán)境的時(shí)空特征變化。

銅仁地區(qū)森林資源豐富、物種多樣，擁有巨大的生態(tài)優(yōu)勢(shì)。在依托生態(tài)優(yōu)勢(shì)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)充分利用遙感（或“3S”技術(shù)）等技術(shù)手段，監(jiān)測(cè)環(huán)境變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的保護(hù)；確定珍稀瀕危樹(shù)種的遙感分布，繪制溫度、濕度、空氣負(fù)離子濃度時(shí)空?qǐng)D譜，彰顯區(qū)域生態(tài)特色，增強(qiáng)旅游吸引力，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)；整合多元數(shù)據(jù)，分析生態(tài)環(huán)境時(shí)空變化，維護(hù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全與穩(wěn)定，促進(jìn)區(qū)域社會(huì)與環(huán)境協(xié)調(diào)、友好、健康發(fā)展。

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遙感科學(xué)與技術(shù)研究方向范文第2篇

【關(guān)鍵詞】影像融合；正射校正；遙感影像

0.引言

數(shù)字正射影像圖是將航空影像數(shù)據(jù)或航天遙感數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)輻射校正幾何校正，并利用數(shù)字高程模型進(jìn)行投影差改正，附之以主要居民地、地名、境界等矢量數(shù)據(jù)，按國(guó)家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的正射影像數(shù)據(jù)集。為了滿(mǎn)足不同用戶(hù)對(duì)遙感數(shù)據(jù)的要求，利用高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)制作較大比例尺的數(shù)字正射影像圖就有了其研究、發(fā)展和應(yīng)用的空間。

1.正射遙感影像圖制作基本原理及方法

1.1 幾何糾正原理

數(shù)字圖像糾正的目的是改正原始圖像的幾何變形，產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影或圖形表達(dá)要求的新圖像。像素坐標(biāo)變換和像素亮度值重采樣是數(shù)字圖像糾正的兩個(gè)環(huán)節(jié)，并且它們?cè)诩m正過(guò)程中是同步進(jìn)行的。

（1）像素坐標(biāo)變換是通過(guò)建立糾正函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，多項(xiàng)式糾正方法是實(shí)踐中經(jīng)常使用的一種方法。該方法的基本思想是回避成像的空間幾何過(guò)程，而直接對(duì)圖像變形的本身進(jìn)行數(shù)字模擬，它認(rèn)為遙感圖像的總體變形可以看作是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、仿射、偏扭、彎曲以及更高次的基本變形的綜合作用結(jié)果，因而糾正前后圖像相應(yīng)點(diǎn)之間的坐標(biāo)關(guān)系可以用一個(gè)適當(dāng)?shù)亩囗?xiàng)式來(lái)表達(dá)，校正誤差可以通過(guò)對(duì)均方差估計(jì)求得。

（2）數(shù)字圖像亮度值的重采樣。由于位置計(jì)算后找到的對(duì)應(yīng)的x和y值，多數(shù)不在原來(lái)像元的中心，因而必須重新計(jì)算新位置的亮度值。做法是采用適當(dāng)?shù)姆椒ò言擖c(diǎn)位周?chē)徑麛?shù)點(diǎn)位上亮度值對(duì)該點(diǎn)的亮度貢獻(xiàn)積累起來(lái)，構(gòu)成該點(diǎn)位的新亮度值，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字圖像亮度值的重采樣。

1.2 正射校正原理

正射糾正的實(shí)質(zhì)就是將中心投影的影像通過(guò)數(shù)字元糾正形成正射投影的過(guò)程，其原理是將影像化為很多微小的區(qū)域，根據(jù)有關(guān)的參數(shù)利用相應(yīng)的構(gòu)像方程式，求得解算模型然后利用數(shù)字元高程模型對(duì)原始非正射影像進(jìn)行糾正，使其轉(zhuǎn)換為正射影像。正射糾正是一種高精度的幾何糾正，是利用數(shù)字高程模型對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行逐點(diǎn)數(shù)字微分糾正，用以消除衛(wèi)星遙感影像和航空遙感影像由于地形起伏等引起的像點(diǎn)位移。采用共線(xiàn)條件方程糾正法進(jìn)行正射糾正。

1.3 融合原理

分辨率融合是將不同空間分辨率遙感圖像按照一定的算法，在規(guī)定的坐標(biāo)系中，生成新圖像的過(guò)程。處理后的圖像既具有較高的空間分辨率，又具有較好的多光譜特征，從而達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。高分辨率影像與多光譜數(shù)據(jù)的融合是遙感影像進(jìn)行正射校正的基礎(chǔ)。融合方法的選擇，取決于被融合圖像的特征以及融合的目的，ERDAS IMAGINE 系統(tǒng)所提供的圖像融合方法有三種：主成分變換融合、乘積變換融合和比值變換融合。

1.4 數(shù)字高程模型

數(shù)字地面模型（DTM）是地形表面形態(tài)等多種信息的一個(gè)數(shù)字表示。嚴(yán)格地說(shuō)，DTM是，其向量的分量為地形、資源、環(huán)境、土地利用、人口分布等多種信息的定量或定性描述。DTM是一個(gè)地理數(shù)據(jù)庫(kù)的基本內(nèi)核，若只考慮DTM的地形分量，稱(chēng)其為數(shù)字高程模型DEM或DHM，其定義如下：

DEM是表示區(qū)域D上地形的三維向量有限序列，其中是平面坐標(biāo)，是對(duì)應(yīng)的高程。當(dāng)該序列中各向量的平面點(diǎn)位呈規(guī)則格網(wǎng)排列時(shí)，則其平面坐標(biāo)可省略，此時(shí)DEM就簡(jiǎn)化為一維向量序列，這也是DEM或DHM名稱(chēng)的原有。

2.正射遙感影像圖處理制作

2.1 ERDAS下遙感影像融合處理

這里選擇Brovey變換法，此融合結(jié)果一個(gè)明顯的表現(xiàn)就是色調(diào)非常良好，幾乎完整保持了原始影像的色調(diào)信息。

影像融合的具體操作步驟如下：

ERDAS圖標(biāo)面板工具條上，單擊Interpreter圖標(biāo)Spatial Enhancement，打開(kāi)Resolution Merge對(duì)話(huà)框，調(diào)入需要融合的全色影像數(shù)據(jù)和多光譜影像數(shù)據(jù)，選擇融合方式和重采樣方式，鍵入波段數(shù)，點(diǎn)擊OK即完成影像數(shù)據(jù)融合，如圖1。

圖1 影像數(shù)據(jù)融合對(duì)話(huà)框

2.2 應(yīng)用PCI軟件進(jìn)行遙感影像正射校正

經(jīng)過(guò)設(shè)置投影參數(shù)，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，加入DEM，采集控制點(diǎn)，模型計(jì)算，重采樣，完成對(duì)遙感影像的正射校正。

（1）工程設(shè)置

在PCI軟件中建立一個(gè)包含所有工程數(shù)據(jù)的工程文件，設(shè)置校正影像的輸出格式、輸出分辨率、輸出投影及坐標(biāo)系統(tǒng)等，如圖2。

圖2 設(shè)置工程投影與控制點(diǎn)投影對(duì)話(huà)框

（2）控制點(diǎn)采集

控制點(diǎn)采集為人工采集，根據(jù)提供的GPS點(diǎn)位，在衛(wèi)星影像上找到相應(yīng)的同名點(diǎn)。這些控制點(diǎn)用以構(gòu)成數(shù)學(xué)模型來(lái)對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行糾正，并將影像歸算到地面坐標(biāo)系，如圖3。

圖3 控制點(diǎn)采集

（3）重采樣生成正射影像

2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理

表1 遙感影像圖正射校正結(jié)果（單位：像素）

GCP X殘差 Y殘差 RMS

GCP 01 0.41 -0.74 0.80

GCP 02 0.64 0.67 0.11

GCP 03 0.02 -0.73 -0.71

GCP 04 0.96 0.37 0.89

GCP 05 0.70 -0.08 0.69

GCP 06 0.65 -0.64 0.08

GCP 07 0.62 -0.53 0.34

GCP 08 0.60 0.52 0.30

GCP 09 0.36 -0.01 -0.38

GCP 10 0.31 0.12 -0.28

GCP 11 0.28 0.09 -0.27

GCP 12 0.22 -0.16 0.14

根據(jù)上表計(jì)算總的控制點(diǎn)誤差為：

所以X方向總誤差為0.5427，Y方向總誤差0.4944；RMS（均方根中誤差）為0.7341，以上單位均為像素。

2.4、應(yīng)用ERDAS軟件進(jìn)行遙感影像的裁剪

由于正射糾正后的圖像不是規(guī)則的圖形，因此要通過(guò)左上角和右下角兩點(diǎn)的坐標(biāo)，對(duì)此影像進(jìn)行裁剪。

2.5、正射遙感影像圖和AutoCAD圖像的疊加

將在AutoCAD中生成的方格網(wǎng)與正射校正后的影像數(shù)據(jù)在ArcMap下進(jìn)行疊加，由于兩個(gè)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)是匹配的，所以可以疊加在一起，如圖4。

圖4 十字絲和影像疊加圖

2.6、地圖整飾

在Photoshop中將疊加后的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行整飾，使輸出影像圖更加美觀(guān)，成果如圖5。

圖5 正射遙感影像成果圖

3.結(jié)論

本文系統(tǒng)的闡述了正射遙感影像圖的制作流程、原理與方法，其中包括全色影像與多光譜影像融合，高分辨率遙感影像正射校正，正射影像數(shù)據(jù)重采樣以及圖像整飾。并結(jié)合某地區(qū)遙感影像圖的制作實(shí)例和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)本文所闡述的方法加以驗(yàn)證。隨著航攝技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)字正射影像的原始數(shù)據(jù)來(lái)源越來(lái)越廣，分辨率越來(lái)越高，同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和糾正算法的進(jìn)一步完善，數(shù)字正射影像圖這一產(chǎn)品會(huì)愈發(fā)完善，將會(huì)得到更多用戶(hù)的認(rèn)可和使用。

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遙感科學(xué)與技術(shù)研究方向范文第3篇

10多年來(lái)，岳建偉一直致力于國(guó)土資源信息化、智慧城市建設(shè)方面的研究，以實(shí)用為經(jīng)、以技術(shù)為緯編織信息化國(guó)土，以信息化國(guó)土為基石筑夢(mèng)智慧城市。

九年積累，十年砥礪

岳建偉從來(lái)沒(méi)想過(guò)，他現(xiàn)在會(huì)從事國(guó)土資源信息化方面的研究。

他本科就讀于桂林工學(xué)院，這是一所原國(guó)家部委直屬院校，蘊(yùn)藏了深厚的歷史和人文積淀。在這里，他認(rèn)真研讀各類(lèi)書(shū)籍，對(duì)數(shù)字地形測(cè)量、控制測(cè)量等工程測(cè)量專(zhuān)業(yè)的核心課程更是分外用心，掌握了扎實(shí)的測(cè)量基本理論和基本技能，成為了一名能夠從事各種工程測(cè)量、地籍測(cè)量生產(chǎn)、管理和服務(wù)第一線(xiàn)工作的高技能人才。

畢業(yè)后，他來(lái)到了鄭州的一家設(shè)計(jì)院工作。在這里的兩年時(shí)間，年輕的他“感覺(jué)沒(méi)意思”，因?yàn)椤吧弦荒臧嗑透扇齻€(gè)月的活”。工作雖然輕松，卻也讓他的才能無(wú)處施展。于是，他產(chǎn)生了考研的想法。

“讀完研究生，覺(jué)得自己水平還是不行。”從中國(guó)地質(zhì)大學(xué)研究生畢業(yè)后，對(duì)自己要求嚴(yán)苛的他選擇了繼續(xù)深造。讀博對(duì)他的研究方向而言是一個(gè)很大的轉(zhuǎn)變。這個(gè)轉(zhuǎn)變，他等了九年。

讀博時(shí)，他師從我國(guó)地理信息行業(yè)知名專(zhuān)家、超圖軟件的創(chuàng)始人鐘耳順研究員。鐘耳順長(zhǎng)期從事地理信息技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展工作，在我國(guó)率先開(kāi)展了多項(xiàng)目GIS技術(shù)研究并取得創(chuàng)新性成果，完成了多個(gè)大型地理信息工程建設(shè)?！耙?yàn)槲矣袦y(cè)繪背景，所以和地理信息以及國(guó)土資源信息化都比較接近?！痹澜▊セ貞?，“當(dāng)時(shí)，我分到了數(shù)字國(guó)土事業(yè)部?！睆倪@時(shí)起，他開(kāi)始從事國(guó)土資源信息化的研究工作，在此之前，從1993-2002年，九年的積累從此得到了施展的空間。

從工程測(cè)量到地理信息系統(tǒng)再到國(guó)土資源信息化研究，應(yīng)用一直是岳建偉研究工作的一條主線(xiàn)。在讀博期間，他負(fù)責(zé)了柳州國(guó)土資源局的一個(gè)項(xiàng)目，為其研制了一套軟件，“運(yùn)行得比較好，后來(lái)一直在升級(jí)當(dāng)中”。因?yàn)樗诿嫦蚓W(wǎng)絡(luò)一體化國(guó)土資源信息系統(tǒng)方面所做的努力，于2005年獲得了北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。于他而言，“做出來(lái)的東西有人相信，并且愿意應(yīng)用它”，就滿(mǎn)足了。

這之后，岳建偉又先后負(fù)責(zé)或參與了國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“村鎮(zhèn)土地監(jiān)察數(shù)字化管理技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)”、遼寧國(guó)土資源執(zhí)法監(jiān)察動(dòng)態(tài)巡查情況指揮系統(tǒng)、國(guó)家科技支撐項(xiàng)目“農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)過(guò)程的數(shù)字化監(jiān)管技術(shù)研究”子課題“農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)一站式透明交易技術(shù)”等的研究工作。作為技術(shù)骨干，他做了大量的研究工作，花費(fèi)了很多心血。然而辛苦的努力并沒(méi)有白費(fèi)，“村鎮(zhèn)土地監(jiān)察數(shù)字化管理技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目獲得了測(cè)繪科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)，“遼寧省基于遙感監(jiān)測(cè)成果的土地利用核查系統(tǒng)”也獲得了遼寧省國(guó)土資源廳科學(xué)技術(shù)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

“國(guó)土”奠基智慧城市

2013年1月29日，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部公布首批國(guó)家智慧城市試點(diǎn)名單，共有90個(gè)城市進(jìn)入名單，建設(shè)智慧城市的號(hào)角已然吹響，又一扇大門(mén)正在向他敞開(kāi)。而此前，多年從事國(guó)土資源信息化研究的岳建偉已經(jīng)開(kāi)始與多所高校和企業(yè)合作進(jìn)入智慧城市的研究領(lǐng)域。

“智慧城市內(nèi)涵豐富，它不僅僅是發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)，還包含了先進(jìn)的文化素養(yǎng)和生態(tài)文明等內(nèi)容。”岳建偉這樣理解智慧城市的內(nèi)涵。

岳建偉強(qiáng)調(diào)，智慧城市建設(shè)要注重發(fā)展“智慧管理”，在智慧城市建設(shè)中突出重點(diǎn)，關(guān)注民生。

“智慧城市是數(shù)字城市之后的必然發(fā)展階段，是未來(lái)各國(guó)城市建設(shè)的必然選擇。人類(lèi)構(gòu)建智慧城市的歷史征程已經(jīng)開(kāi)啟，并將持續(xù)向前?！痹澜▊フf(shuō)道。

單從智慧國(guó)土領(lǐng)域而言，他認(rèn)為，雖然“我國(guó)在智慧國(guó)土領(lǐng)域的工作做得比較好”，但是各個(gè)省與地區(qū)之間的差距依然較大，智慧國(guó)土還有很長(zhǎng)的路要走。建立在智慧國(guó)土之上的智慧城市要走的路更長(zhǎng)，“智慧城市作為我國(guó)新型城鎮(zhèn)化和信息化結(jié)合的最佳形式，涉及技術(shù)、法律、文化等多方面的建設(shè)，需要社會(huì)各階層共同參與。因此智慧城市建設(shè)并非一朝一夕的事情”。

如何建設(shè)智慧城市，岳建偉有自己的想法。在他看來(lái)，智慧城市要達(dá)到一個(gè)比較理想的狀態(tài)“可能得到幾十年以后”，目前整個(gè)國(guó)家對(duì)智慧城市的建設(shè)方面還“只是一個(gè)起步”，每個(gè)城市的發(fā)展要根據(jù)其自身的狀況制定一個(gè)長(zhǎng)期的發(fā)展規(guī)劃，短時(shí)間內(nèi)完成不現(xiàn)實(shí)。具體的講，智慧城市建設(shè)需要有一個(gè)長(zhǎng)期的、大的規(guī)劃引路，之后每幾年有一個(gè)小的規(guī)劃具體指導(dǎo)實(shí)施。他認(rèn)為：“智慧城市肯定要全面都發(fā)展，但不可能同時(shí)做到全面發(fā)展，要先發(fā)展某一方面，再發(fā)展另一方面?！?/p>

教學(xué)是我的第一要?jiǎng)?wù)

博士畢業(yè)后，岳建偉成為了北京師范大學(xué)資源學(xué)院的一名教師，“工作重點(diǎn)首先是教書(shū)，然后才是搞科研”。

岳建偉開(kāi)設(shè)了兩種課程，有針對(duì)研究生的《數(shù)字城鎮(zhèn)與城市地理信息系統(tǒng)》以及針對(duì)本科生的《GPS原理與應(yīng)用》《資源遙感與信息綜合野外實(shí)習(xí)》《數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與實(shí)踐》等課程。

他在教學(xué)中，非常注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。作為碩士生導(dǎo)師，他會(huì)“讓學(xué)生們學(xué)會(huì)怎么去學(xué)，讓學(xué)生們學(xué)會(huì)做研究的方法”。除了學(xué)習(xí)技術(shù)，他還盡自己最大的努力“給學(xué)生提供一切鍛煉的機(jī)會(huì)”，他說(shuō)：“出去要靠技術(shù)吃飯，有實(shí)力才能創(chuàng)造機(jī)遇?！?/p>

遙感科學(xué)與技術(shù)研究方向范文第4篇

關(guān)鍵詞：國(guó)土測(cè)繪；地理信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫(kù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)土測(cè)繪信息的精度度和信息整合受到了高度重視。傳統(tǒng)的國(guó)土測(cè)繪中的測(cè)繪方法和地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，不能滿(mǎn)足人們及時(shí)了解城市現(xiàn)狀的需要，對(duì)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)發(fā)展進(jìn)行必要的改革已經(jīng)成為必要。通過(guò)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的了解，結(jié)合當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用的新成果，對(duì)測(cè)繪活動(dòng)中的不足提出了建設(shè)性的建議和意見(jiàn)。

1 地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)與發(fā)展

1.1 內(nèi)容

地理信息可通過(guò)衛(wèi)星、航拍及各種地理地圖表現(xiàn)出來(lái)，表現(xiàn)形式多樣。地理信息的內(nèi)容包括與地理環(huán)境有關(guān)的數(shù)據(jù)、地質(zhì)、分布規(guī)律、形態(tài)和相關(guān)的圖片、文字，通過(guò)這些數(shù)據(jù)和特質(zhì)得到地區(qū)的具體地理信息。在國(guó)土測(cè)繪中，地理信息的精確性尤為重要，隨著各種地理信息探測(cè)的方法增多，均可有效測(cè)得當(dāng)?shù)氐牡乩硇畔?shù)據(jù)。

1.2 地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)是有多個(gè)不同層次和類(lèi)別的數(shù)據(jù)庫(kù)組成，通過(guò)分析衛(wèi)星、遙感等設(shè)備測(cè)得的地理信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行歸類(lèi)總結(jié)，放入不同的數(shù)據(jù)庫(kù)匯總。同時(shí)也分為面向政府機(jī)關(guān)、企業(yè)單位和公共民眾的數(shù)據(jù)庫(kù)，政府機(jī)關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)保密性較強(qiáng)，面向民眾的主要有圖片和數(shù)據(jù)形式。

1.3 地理信息數(shù)據(jù)的整合

對(duì)于國(guó)土測(cè)繪則需要將測(cè)得的各地的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匯總，并通過(guò)一定技術(shù)，對(duì)所收集的基礎(chǔ)地理信息生成的數(shù)據(jù)從地方坐標(biāo)向國(guó)家坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將多數(shù)據(jù)、多形式、多角度的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)的信息化加工處理、信息整合、網(wǎng)格化等處理，最終形成完整的國(guó)土基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，得到完整準(zhǔn)確的國(guó)土地理信息。為使普通民眾得到國(guó)土地理的相關(guān)信息，在遵循國(guó)家相關(guān)保密工作規(guī)定外，對(duì)所得國(guó)土地理信息進(jìn)行削減、數(shù)據(jù)處理，完成信息的保密工作，最終形成在公眾網(wǎng)絡(luò)中能正常瀏覽的公開(kāi)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展前景和技術(shù)應(yīng)用的新成果

2.1 發(fā)展前景

隨著科技的不斷進(jìn)步，許多先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都可以進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)的獲取，并且建立了地方范圍內(nèi)精確、高效的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，可為城市、企業(yè)、公眾提供可靠有效的地理信息數(shù)據(jù)，建立起地理信息網(wǎng)絡(luò)，為大眾提供了全面的地理信息。

2.2 技術(shù)應(yīng)用的新成果

GIS技術(shù)在地理信息數(shù)據(jù)整合中起到重要作用，GIS技術(shù)可以把視覺(jué)性效果和地理分析功能與一般地理信息的操作（如地理信息數(shù)據(jù)的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析等）集成到一起。隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，更多的地理信息可以在網(wǎng)絡(luò)上查詢(xún)到，GIS的發(fā)展也順應(yīng)時(shí)展，向著更加專(zhuān)業(yè)化、普遍化、智能化的方向發(fā)展，普遍化的發(fā)展，使得公眾可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者移動(dòng)終端了解地理信息數(shù)據(jù)，提高計(jì)算機(jī)的感知能力，使得社會(huì)聯(lián)系更加緊密。GIS技術(shù)的不斷發(fā)展為地理信息數(shù)據(jù)的共享提供更好的平臺(tái)，不斷的改進(jìn)和升級(jí)也會(huì)提供更高效科學(xué)的技術(shù)。

3 地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的完善建議

對(duì)國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的完善，是指在我國(guó)已建成的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，對(duì)各地理要素進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，對(duì)基礎(chǔ)地理信息的采集技術(shù)和方法進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)進(jìn)行改革，對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)的種類(lèi)和形式進(jìn)行豐富，對(duì)基礎(chǔ)地理信息的共享和查詢(xún)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)核心地形要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。針對(duì)當(dāng)前測(cè)繪活動(dòng)中的不足，完善測(cè)繪地理信息科技工作具體應(yīng)做到以下五點(diǎn)。

3.1 爭(zhēng)取一批重大科技專(zhuān)項(xiàng)的設(shè)立

為了改善目前國(guó)土測(cè)繪當(dāng)中出現(xiàn)的不足，要有足夠的技術(shù)和資金進(jìn)行技術(shù)上的改善和研究，積極關(guān)注國(guó)家測(cè)繪地理信息局的國(guó)土地理檢測(cè)、信息化處理技術(shù)、地理心理的公眾服務(wù)、測(cè)繪衛(wèi)星應(yīng)用、測(cè)繪設(shè)備的研究等方面，并充分了解有關(guān)項(xiàng)目的研究方向和內(nèi)容，爭(zhēng)取獲得重大科技專(zhuān)項(xiàng)的設(shè)立。

3.2 加強(qiáng)測(cè)繪地理信息基礎(chǔ)研究

對(duì)測(cè)繪地理信息的基礎(chǔ)加強(qiáng)了解和研究。深入了解地理信息測(cè)繪的方法和理論，進(jìn)行探討和研究，同時(shí)對(duì)測(cè)繪設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)和精度調(diào)節(jié)，引進(jìn)新型測(cè)繪設(shè)備，開(kāi)展設(shè)備學(xué)習(xí)講座。對(duì)測(cè)繪技術(shù)的方法和手段進(jìn)行分析和總結(jié)，研究出高效、準(zhǔn)確的方法來(lái)開(kāi)展測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)地理信息數(shù)據(jù)處理改善和提出新的方法，使信息處理速度更快、更加準(zhǔn)確。對(duì)所得出的地理信息數(shù)據(jù)的更新和網(wǎng)絡(luò)化深入研究，及時(shí)更新和網(wǎng)絡(luò)共享。

3.3 開(kāi)展測(cè)繪地理信息前沿和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

了解國(guó)際測(cè)繪地理技術(shù)和方法，進(jìn)行借鑒和學(xué)習(xí)。加強(qiáng)解決測(cè)繪基準(zhǔn)化、地理信息的實(shí)時(shí)獲取、信息的自動(dòng)化處理、信息的網(wǎng)絡(luò)共享等測(cè)繪系統(tǒng)的核心技術(shù)，建成初步的地理信息測(cè)繪系統(tǒng)，提高地理信息服務(wù)水平，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)加強(qiáng)研究。

3.4 重視科技成果轉(zhuǎn)化、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化

對(duì)已有的科技成果要及時(shí)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，同時(shí)加強(qiáng)測(cè)繪地理信息生產(chǎn)技術(shù)研究，為成果產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支持。充分了解市場(chǎng)需求，針對(duì)市場(chǎng)的兼容性做好產(chǎn)品推銷(xiāo)和宣傳。政府機(jī)構(gòu)出臺(tái)相關(guān)政策進(jìn)行科技成果的快速轉(zhuǎn)化，鼓勵(lì)相關(guān)地理信息技術(shù)的研究與市場(chǎng)應(yīng)用。對(duì)生產(chǎn)單位和企業(yè)積極推廣測(cè)繪地理技術(shù)，舉辦相關(guān)展覽會(huì)，加強(qiáng)宣傳。保護(hù)科技成果的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，策劃好產(chǎn)品的營(yíng)銷(xiāo)和管理模式，聯(lián)合高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研的綜合。

3.5 進(jìn)一步完善科技創(chuàng)新體系

鼓勵(lì)科技創(chuàng)新，聯(lián)合科研院所、高校的科技資源優(yōu)勢(shì)，大力開(kāi)發(fā)新科技和新產(chǎn)品，針對(duì)地理信息測(cè)繪相關(guān)企業(yè)的需求，有針對(duì)性的進(jìn)行課題研究，在保證滿(mǎn)足企業(yè)需求的情況下進(jìn)行科技創(chuàng)新，并且加強(qiáng)地理信息測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用和功能。對(duì)于各個(gè)研究院和實(shí)驗(yàn)中心，應(yīng)該加強(qiáng)交流與合作，形成專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、合作交流的科技創(chuàng)新體系。

4 結(jié)束語(yǔ)

從地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的角度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)國(guó)土測(cè)繪中不足，提出新的測(cè)繪方法。對(duì)測(cè)繪和地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展提出合理建議，高度認(rèn)可地理信息技術(shù)。了解目前地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展和信息數(shù)據(jù)的整合，并且運(yùn)用新技術(shù)更好的進(jìn)行地理信息的歸類(lèi)統(tǒng)計(jì)。通過(guò)對(duì)國(guó)土測(cè)繪信息整合流通的發(fā)展和內(nèi)容充分了解后，發(fā)現(xiàn)測(cè)繪活動(dòng)中存在的問(wèn)題，從而提出對(duì)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)信息的完善建議。通過(guò)爭(zhēng)取重大科技專(zhuān)項(xiàng)的設(shè)立、加強(qiáng)測(cè)繪地理信息基礎(chǔ)研究、開(kāi)展相關(guān)地理信息的核心技術(shù)研究、重視科技成果的轉(zhuǎn)換和產(chǎn)品化、完善科技創(chuàng)新體系等方法，來(lái)確定國(guó)土測(cè)繪信息整合流通的發(fā)展趨勢(shì)，可知其發(fā)展趨勢(shì)良好，前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]杜云芳.談數(shù)字城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（7）：47.

[2]數(shù)據(jù)建庫(kù)之我見(jiàn).3S世界[Z].2006.

遙感科學(xué)與技術(shù)研究方向范文第5篇

關(guān)鍵詞：對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星；衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃；星上自治

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）28-6666-03

對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星利用衛(wèi)星傳感器獲取地球表面和低層大氣的有關(guān)信息；由于具有覆蓋范圍廣、不受空域國(guó)界限制、不涉及人員安全等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、農(nóng)業(yè)、天氣、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域，在軍事領(lǐng)域更是得到了廣泛應(yīng)用[1]。

本文對(duì)國(guó)外對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，并分析這些研究的特點(diǎn)，指出的發(fā)展趨勢(shì)。

1 國(guó)外對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星應(yīng)用現(xiàn)狀

目前關(guān)于對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星分類(lèi)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，從不同角度有不同劃分準(zhǔn)則。如，依據(jù)傳感器類(lèi)型，可分為可見(jiàn)光、紅外、多光譜、高光譜、超廣譜、SAR、電子等類(lèi)型；依據(jù)使命任務(wù)，可分為成像、測(cè)繪、氣象、導(dǎo)彈預(yù)警和海洋監(jiān)視等種類(lèi)[2]。

從KH-1至KH-12，美國(guó)已發(fā)射了6代240多顆光學(xué)成像衛(wèi)星，目前最高分辨率為0.1米。法國(guó)與意大利、西班牙合作研制的第二代Helios-2衛(wèi)星，分辨率達(dá)到0.5米；第三代Helios衛(wèi)星裝載紅外遙感器和SAR，其可見(jiàn)光分辨率達(dá)到0.1米。前蘇聯(lián)的成像偵察衛(wèi)星至今已發(fā)展到了七代，目前的分辨率也達(dá)到了零點(diǎn)幾米。印度2001年10月發(fā)射的 “技術(shù)實(shí)驗(yàn)評(píng)估衛(wèi)星”（TES）分辨率為1米，并計(jì)劃發(fā)射分辨率0.5米的系列偵察衛(wèi)星。以色列的Offeq-3衛(wèi)星分辨率1.8米，德的5顆小型雷達(dá)衛(wèi)星SAR-Lupe，分辨率為0.5米[3-4]。

美國(guó)從20世紀(jì)60年代初開(kāi)始發(fā)展電子偵察衛(wèi)星，目前發(fā)展的第五代的低軌衛(wèi)星是“奧林皮亞”（SB-WASS），俄羅斯的電子偵察衛(wèi)星是“處女地”系列，目前也發(fā)展了五代。海洋監(jiān)視衛(wèi)星方面，美國(guó)的“白云”星座和前蘇聯(lián)＼俄羅斯的“EORSAT＼ RORSAT”外，其他國(guó)家的海洋監(jiān)視衛(wèi)星報(bào)道很少[3-5]。

對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星的經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段：六十年代早期階段，衛(wèi)星規(guī)模小，功能單一，重量相對(duì)較低；七十年代中期應(yīng)用階段，隨著大功率火箭的應(yīng)用和需求日增，衛(wèi)星質(zhì)量提高成為現(xiàn)實(shí)，衛(wèi)星技術(shù)也日趨復(fù)雜。針對(duì)七十年代衛(wèi)星存在的投資大、風(fēng)險(xiǎn)高、周期長(zhǎng)等弊端，八十年代末期開(kāi)始出現(xiàn)現(xiàn)代小衛(wèi)星，采用新的設(shè)計(jì)理念，并引入科學(xué)管理方法，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星的低成本、小質(zhì)量、高性能、短研制周期。因其成本低廉、部署靈活、反應(yīng)快捷、應(yīng)用效果好等因素，已成為多數(shù)國(guó)家發(fā)射衛(wèi)星所采用的理念[6-7]。

2 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃主要由操作者根據(jù)數(shù)據(jù)提出方的觀(guān)測(cè)需求，根據(jù)衛(wèi)星約束條件，進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，最終確定對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星的觀(guān)測(cè)動(dòng)作和數(shù)據(jù)傳輸動(dòng)作的行為，因此，某種意義上講，衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃是衛(wèi)星的實(shí)際“大腦”，是決定衛(wèi)星效益發(fā)揮的關(guān)鍵因素。研究任務(wù)規(guī)劃技術(shù)具有非常重要的意義。

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)任務(wù)規(guī)劃的研究應(yīng)用有專(zhuān)用和通用兩種。通用研究主要通過(guò)研發(fā)通用規(guī)劃調(diào)度軟件實(shí)現(xiàn)，具有適應(yīng)范圍廣、配置方便，但存在約束過(guò)于簡(jiǎn)化，不能適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用的不足；專(zhuān)用研究具有計(jì)算效率高，算法靈活多樣，適應(yīng)約束復(fù)雜等特點(diǎn)，但也存在針對(duì)性強(qiáng)，普適性和移植性差的不足。

通用規(guī)劃軟件系統(tǒng)主要有美國(guó)Veridian公司的GREAS[8]系統(tǒng)、美國(guó)AGI公司的STK軟件的調(diào)度模塊STK/Scheduler[9]、美國(guó)NASA開(kāi)發(fā)的ASPEN[10]系統(tǒng)等。其中，GREAS系統(tǒng)是用于構(gòu)建衛(wèi)星規(guī)劃和調(diào)度的專(zhuān)業(yè)化、通用性軟件平臺(tái)，該平臺(tái)基于CSP約束滿(mǎn)足問(wèn)題模型研發(fā)，建立資源、事件、活動(dòng)三者的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并基于約束規(guī)劃方法，通過(guò)創(chuàng)建相匹配的對(duì)象、集成ILOG商業(yè)軟件進(jìn)行規(guī)劃調(diào)度。該系統(tǒng)主要用于面向單星的任務(wù)規(guī)劃，對(duì)星座規(guī)劃或多星聯(lián)合規(guī)劃適應(yīng)性差[8]。

美國(guó)AGI公司的衛(wèi)星工具包軟件（STK）的調(diào)度模塊STK/Scheduler采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和貪婪算法，在全球很多國(guó)家的衛(wèi)星管理應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。但是，該系統(tǒng)對(duì)一個(gè)任務(wù)由多個(gè)衛(wèi)星完成的情況解決能力不足，無(wú)法得到很好的應(yīng)用；另外，它也對(duì)帶有數(shù)傳動(dòng)作的規(guī)劃能力也較弱[9]。NASA開(kāi)發(fā)的ASPEN軟件系統(tǒng)采用局部鄰域搜索（Local Search）的算法，結(jié)合約束描述、約束管理、搜索策略、時(shí)態(tài)推理等技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃，已成功解決EO-1和SAR成像等衛(wèi)星的規(guī)劃問(wèn)題[10]。

3 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃技術(shù)研究現(xiàn)狀

針對(duì)專(zhuān)用衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的研究中，根據(jù)研究中考慮衛(wèi)星數(shù)目多少和規(guī)劃在星上或者星下實(shí)現(xiàn)的不同，將衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題分為單星離線(xiàn)任務(wù)規(guī)劃、多星離線(xiàn)聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃和星上在線(xiàn)自主規(guī)劃。

3.1 單星離線(xiàn)任務(wù)規(guī)劃

單星離線(xiàn)規(guī)劃是指針對(duì)單顆衛(wèi)星在地面進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃的研究。針對(duì)單星規(guī)劃的研究主要見(jiàn)于早期的規(guī)劃應(yīng)用，以美國(guó)的研究最多，多采用將衛(wèi)星規(guī)劃問(wèn)題映射為研究較為成熟的某一經(jīng)典問(wèn)題，然后基于該問(wèn)題的經(jīng)典求解方法，進(jìn)行適應(yīng)性改造以適應(yīng)新問(wèn)題。如Hall[11]將空間任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題建模為機(jī)器調(diào)度問(wèn)題， Wolfe[12]等將NASA EOS中的單星成像問(wèn)題映射為帶時(shí)間窗約束的打包問(wèn)題等。歐洲的研究中，主要采用將問(wèn)題抽象建立數(shù)學(xué)模型，然后對(duì)模型進(jìn)行精確求解的方式，典型應(yīng)用如，Agnese[13]和Bensana[14]基于約束滿(mǎn)足方法對(duì)SPOT成像調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。

3.2 多星離線(xiàn)聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃

相對(duì)于單星離線(xiàn)規(guī)劃，多星離線(xiàn)任務(wù)規(guī)劃的研究相對(duì)較少，而且多是最近的研究。如美國(guó)NASA的Frank[15]等將多星離線(xiàn)規(guī)劃問(wèn)題描述為約束優(yōu)化問(wèn)題，基于CBI框架和GRASP算法求解。Globus[16]等將多星成像調(diào)度問(wèn)題表示成類(lèi)似于旅行商的排隊(duì)問(wèn)題，基于貪婪算子進(jìn)行可行解生成。意大利的Bianchessi[17]基于整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，分別研究了Pleiades星座和COSMO-SkyMed星座的成像調(diào)度問(wèn)題。德國(guó)的Florio[18]采用具有前看功能的任務(wù)優(yōu)化分配策略解決SAR衛(wèi)星星座任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題。

3.3 星上在線(xiàn)自主規(guī)劃

與前兩者相比，星上在線(xiàn)自主規(guī)劃的應(yīng)用難度更大，目前只有美國(guó)得到過(guò)探索應(yīng)用，其他國(guó)家尚處于探索階段，應(yīng)用并不廣泛。主要應(yīng)用有美國(guó)Chien[19]等研究的EO-1衛(wèi)星的成像調(diào)度系統(tǒng)ASE軟件，該軟件既可以在地面完成調(diào)度，也可在星上進(jìn)行簡(jiǎn)單的自主規(guī)劃。法國(guó)Damiani[20]也對(duì)星座自主規(guī)劃及星地之間的規(guī)劃?rùn)C(jī)制問(wèn)題進(jìn)行了研究。

面向多星的星上自主規(guī)劃可以看作衛(wèi)星傳感器網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，是未來(lái)衛(wèi)星規(guī)劃的主流趨勢(shì)。美國(guó)Sherwood總結(jié)分析了傳感器網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)的重要概念、研究方向和趨勢(shì)[21]。。

4 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)的對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星發(fā)展趨勢(shì)，總體來(lái)說(shuō)有以下幾個(gè)發(fā)展特點(diǎn)：

1） 隨著材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)以及人們對(duì)高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)需求的日益旺盛，衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)是空間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率更高，用途更廣[7]。

2） 衛(wèi)星的觀(guān)測(cè)應(yīng)用更加強(qiáng)多種類(lèi)型資源的協(xié)同配合觀(guān)測(cè)，通過(guò)多源數(shù)據(jù)的融合處理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)綜合效益。

3） 體系化、集成化的智能對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星傳感器網(wǎng)絡(luò)。

4.2 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃發(fā)展趨勢(shì)

以體系的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，建立天地一體衛(wèi)星和地面系統(tǒng)，提高系統(tǒng)快速響應(yīng)能力，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用，提供快速、高效、多元、可共享、可比較和可理解的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，是當(dāng)今國(guó)際對(duì)對(duì)地觀(guān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的共識(shí)[7]。未來(lái)對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的主要發(fā)展趨勢(shì)包括：

1） 發(fā)現(xiàn)和預(yù)警一體的規(guī)劃；

2） 面向不同類(lèi)型用戶(hù)需求的任務(wù)描述及處理機(jī)制；

3） 不同對(duì)地觀(guān)測(cè)系統(tǒng)之間的高效協(xié)同；

4） 星上自主協(xié)同規(guī)劃等。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)空間獲取信息、應(yīng)用信息的能力，是增強(qiáng)綜合國(guó)力、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要途徑，業(yè)已成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要指標(biāo)，更是現(xiàn)代化信息戰(zhàn)爭(zhēng)條件下決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的關(guān)鍵因素。衛(wèi)星對(duì)地觀(guān)測(cè)作為空間獲取信息的主要途徑，研究其現(xiàn)狀及處理特點(diǎn)對(duì)未來(lái)更好的獲得信息、應(yīng)用信息具有重大的啟發(fā)意義。本文首先對(duì)國(guó)外對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，對(duì)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃按照單星、多星和星上自主的順序進(jìn)行了現(xiàn)狀總結(jié)，然后分析這些研究的特點(diǎn)，指出了未來(lái)對(duì)地觀(guān)測(cè)衛(wèi)星和衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的發(fā)展趨勢(shì)。

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