劉順喜, 王忠武, 尤淑撐
(中國土地勘測規(guī)劃院, 北京 100035)
中國民用陸地資源衛(wèi)星在土地資源調(diào)查監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展建議
劉順喜, 王忠武, 尤淑撐
(中國土地勘測規(guī)劃院, 北京 100035)
研究目的:總結(jié)中國民用陸地資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)用于土地資源調(diào)查監(jiān)測的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題,提出發(fā)展建議。研究方法:分析中國中巴資源系列衛(wèi)星、北京一號小衛(wèi)星、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測小衛(wèi)星等主要民用資源衛(wèi)星的技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀,歸納面臨的主要問題,并從規(guī)?;瘧?yīng)用等角度指出發(fā)展建議。研究結(jié)果:中國民用資源衛(wèi)星在土地資源調(diào)查監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,但數(shù)據(jù)質(zhì)量問題影響了其應(yīng)用規(guī)模,急需在數(shù)據(jù)源保障能力、多要素觀測能力、多傳感器協(xié)同能力、多邊合作機制等方面全面發(fā)展。研究結(jié)論:只有提高中國民用資源衛(wèi)星載荷的各項技術(shù)指標(biāo),改進數(shù)據(jù)質(zhì)量問題,才能有效擴大其在土地資源調(diào)查監(jiān)測的應(yīng)用領(lǐng)域范圍并提升應(yīng)用規(guī)模。
土地遙感;民用陸地資源衛(wèi)星;調(diào)查監(jiān)測;應(yīng)用;發(fā)展建議
在陸地資源衛(wèi)星30多年的發(fā)展過程中,最具代表性的有美國的Landsat系列、IKONOS、QuickBird、GeoEye系列、WorldView系列,法國的SPOT系列,印度的IRS系列和加拿大的Radarsat雷達(dá)衛(wèi)星系列等。此外,歐共體、日本、以色列、俄羅斯亦都有性能很好的資源衛(wèi)星。從資源衛(wèi)星發(fā)展的歷史來看,幾個主要擁有資源衛(wèi)星的國家都非常注意衛(wèi)星的系列化,形成各自相對獨立且比較完善的對地觀測系統(tǒng)。各國系列衛(wèi)星的技術(shù)指標(biāo)循序漸進,不斷提高。空間分辨率從低到高,波譜分辨率從少到多,時間分辨率從長到短??臻g分辨率在20世紀(jì)末每10年提高一個數(shù)量級,0.5—5 m空間分辨率已經(jīng)成為21世紀(jì)前10年民用遙感衛(wèi)星空間分辨率的基本指標(biāo)。光譜分辨率也在加速提高,已經(jīng)從20世紀(jì)70年代的50—10納米發(fā)展到目前的5—10納米。時間分辨率(重訪周期)也迅速縮短,目前中等空間分辨率衛(wèi)星的時間分辨率已經(jīng)縮短到1天以內(nèi)。
中國民用遙感衛(wèi)星技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家之間存在較大差距,而且落后于印度等發(fā)展中國家。1999年10月14日、2003年10月21日,發(fā)射了中巴資源一號衛(wèi)星(CBERS-01/02),設(shè)計壽命為2年,在軌運行三年多。作為中國第一代傳輸型地球資源衛(wèi)星,衛(wèi)星遙感系統(tǒng)裝載19.5 m多光譜CCD相機、77.8/156 m兩種紅外掃描儀(IRMSS)和258 m寬視場成像儀(WFI),共有11個譜段,4種不同空間分辨率,以及26天、5天的重復(fù)觀測周期,通過CCD相機側(cè)擺鏡可3天對重點地區(qū)進行重復(fù)觀測。CBERS-02B星于2007年9月19日發(fā)射,增加了2.36 m全色CCD相機,2009年5月12日因陀螺故障,不能正常提供高分辨率數(shù)據(jù)產(chǎn)品。CBERS-03/04星正在研制之中,將裝載5 m全色和10 m多光譜的CCD相機。2005年10月27日,中國發(fā)射了北京一號小衛(wèi)星,是中國星地一體化自主經(jīng)營、可自行控制、快捷地執(zhí)行遙感任務(wù)的現(xiàn)代小衛(wèi)星,目前在軌運行良好。北京一號小衛(wèi)星具有多光譜中空間分辨率(32 m)及全色高空間分辨率(4 m)雙遙感器獨立運行,并有側(cè)擺能力,“北京二號”小衛(wèi)星正在研制之中,空間分辨率將大幅提升。2008年9月6日,環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測小衛(wèi)星(含A、B兩顆衛(wèi)星,簡稱HJ-1A/B)成功發(fā)射,并構(gòu)成星座,兩顆衛(wèi)星同時搭載30 m多光譜CCD載荷,單臺CCD具有4天重訪周期,兩臺CCD重訪周期達(dá)到2天,而且A星還具有100 m超光譜成像儀,B星還具有150/300 m紅外探測成像儀,設(shè)計壽命3年;C星為雷達(dá)星,于2012年11月19日成功發(fā)射,具有條帶與掃描兩種工作模式,最高分辨率為5 m,最大幅寬為500 km,設(shè)計壽命3年。CBERS系列衛(wèi)星、北京一號小衛(wèi)星和HJ-1A/B星座的成功發(fā)射為土地資源調(diào)查監(jiān)測提供了新的數(shù)據(jù)源,進一步改善了長期依賴于國外商用衛(wèi)星的狀況,推動了中國資源衛(wèi)星事業(yè)的發(fā)展。
自CBERS系列衛(wèi)星、北京一號小衛(wèi)星和HJ-1A/B星成功發(fā)射以來,其數(shù)據(jù)產(chǎn)品在土地資源調(diào)查監(jiān)測領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,取得了豐碩成果。
2.1 CBERS-01/02遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用
由于CBERS-01/02衛(wèi)星能提供19.5 m中分辨率、113 km大幅寬的多光譜數(shù)據(jù),因而其遙感數(shù)據(jù)在完整行政轄區(qū)的土地利用全覆蓋監(jiān)測方面具有較好的優(yōu)勢。許多學(xué)者也正是利用了這一優(yōu)點,開展了大區(qū)域范圍的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、更新調(diào)查、變化監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域研究,取得了較好的應(yīng)用效果。黃淑娥等[1]利用CBERS-01的CCD數(shù)據(jù)對貴溪市的土地利用現(xiàn)狀進行了調(diào)查,其分類精度達(dá)86.5%。劉文峰等[2]利用CBERS-01數(shù)據(jù),采用計算機自動分類與目視解譯相結(jié)合的方法,對尉犁縣的土地利用情況進行了1∶250000的更新調(diào)查。劉愛霞等[3]開展了基于CBERS-01數(shù)據(jù)的干旱半干旱區(qū)土地利用計算機自動分類方法研究,以新疆石河子地區(qū)為例,證明CBERS-01遙感數(shù)據(jù)在土地利用調(diào)查中的實用性。楊英蓮等[4]利用2000年和2001年兩期CBERS-01數(shù)據(jù),監(jiān)測了嗎多縣的土地利用變化情況。丁曉波等[5]進行了CBERS-02星CCD數(shù)據(jù)土地利用類型判讀和制圖試驗,表明了該數(shù)據(jù)可直接用于1 : 100000或更小比例尺的土地利用圖件的生產(chǎn)。李玉霞等[6以四川省2000—2004年生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測項目為基礎(chǔ),利用CBERS-02衛(wèi)星遙感圖像,查明了研究區(qū)2000—2004年期間土地利用/覆蓋狀況及其動態(tài)變化。結(jié)果表明,CBERS-02衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以在土地利用/覆蓋動態(tài)監(jiān)測中發(fā)揮重要作用,通過與其他遙感資料和實測數(shù)據(jù)相結(jié)合,可以縮短監(jiān)測周期,降低應(yīng)用成本。
國土資源部作為資源衛(wèi)星應(yīng)用大戶,非常重視中國資源衛(wèi)星的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。2001年開展了“資源衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)研究”,對CBERS-01的數(shù)據(jù)質(zhì)量進行了分析評價;提出了基本滿足國土資源管理需求的CBERS-03/04星傳感器性能指標(biāo)建議;開展了CBERS-01數(shù)據(jù)對土地利用一二級類別識別能力的試驗,結(jié)果表明,耕地、林地、建設(shè)用地和水域等一級地類的計算機自動分類總精度能夠到達(dá)91%,二級類計算機自動分類總精度能夠到達(dá)76%,經(jīng)過一定量的目視后處理,可滿足1∶50000和1∶100000土地利用分類制圖的要求。2002年開展了“資源衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)研究和開發(fā)”研究,系統(tǒng)分析了國際主流資源衛(wèi)星的發(fā)展策略和階段性戰(zhàn)略演變探討了影響中國資源衛(wèi)星發(fā)展的各種因素,面向國土資源管理的需求,以土地資源和礦產(chǎn)資源調(diào)查為主要應(yīng)用目標(biāo),首次系統(tǒng)地定量分析了國土資源調(diào)查對國產(chǎn)資源衛(wèi)星的技術(shù)需求;通過機載成像光譜飛行試驗、實地地面同步光譜測試、利用研發(fā)的資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)模擬方法,結(jié)合具體應(yīng)用試驗分析與評價,首次提出了基本滿足未來5—15年間國土資源應(yīng)用需求的中國后續(xù)資源衛(wèi)星有效載荷及主要技術(shù)指標(biāo);根據(jù)國際主流資源衛(wèi)星的發(fā)展策略和中國資源衛(wèi)星發(fā)展的特點,首次針對中國資源衛(wèi)星的整體發(fā)展策略和今后需要加強和開展的理論和技術(shù)基礎(chǔ)研究工作提出了合理化建議。2006年開展了“CBERS-02遙感數(shù)據(jù)在土地資源調(diào)查監(jiān)測中的應(yīng)用研究”,對CBERS-02的數(shù)據(jù)質(zhì)量進行了分析評價;開展了CBERS-02數(shù)據(jù)的預(yù)處理、信息提取方法和實證研究研究表明CBERS-02數(shù)據(jù)可滿足1∶100000土地利用調(diào)查監(jiān)測制圖的要求。2010年使用CBERS-02B星CCD數(shù)據(jù)開展全國高爾夫球場、新增機場等大宗用地監(jiān)測,取得了較好效果。
2.2 北京一號小衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用
北京一號小衛(wèi)星32 m多光譜數(shù)據(jù)的幅寬為600 km、60天之內(nèi)可覆蓋全國一次,一般可在半年內(nèi)獲取云量小于5%的全國數(shù)據(jù)。因此,北京一號小衛(wèi)星數(shù)據(jù)可作為全國尺度、區(qū)域尺度或流域尺度土地資源調(diào)查監(jiān)測的重要而穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源。李英成等[7]利用北京一號小衛(wèi)星32 m多光譜數(shù)據(jù)在山東省進行了土地利用信息提取能力評價研究,建立了土地利用分類指標(biāo),完成了山東全省的1 : 100000土地利用圖制作應(yīng)用示范。王茜等[8]利用2000年的TM數(shù)據(jù)和2005年的北京一號小衛(wèi)星數(shù)據(jù),對天津市2000—2005年的土地利用變化進行監(jiān)測,結(jié)果表明北京一號小衛(wèi)星影像光譜信息豐富、紋理結(jié)構(gòu)清晰,整體判讀情況良好,能夠滿足中等比例尺成圖要求。牟鳳云等[9]利用1984年的TM數(shù)據(jù)和2005年的北京一號小衛(wèi)星數(shù)據(jù),對北京市2000—2005年的土地利用變化進行監(jiān)測,結(jié)果表明北京一號小衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以較好地用來進行土地利用信息的提取,在土地利用動態(tài)監(jiān)測方面應(yīng)用潛力巨大。2007年,國土資源部開展了基于北京一號小衛(wèi)星數(shù)據(jù)的全國土地利用宏觀監(jiān)測統(tǒng)計指標(biāo)和土地利用信息提取方法研究。
2.3 HJ-1A/B遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用
HJ-1A/B衛(wèi)星通過雙星組網(wǎng)觀測,30 m空間分辨率、700 km幅寬的多光譜數(shù)據(jù)能實現(xiàn)1天重訪。理論上來說,相對于CBERS-01/02衛(wèi)星、北京一號小衛(wèi)星而言,更具有完整行政轄區(qū)甚至全國的快速全覆蓋能力,也引起的眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注。吳海平等[10]對HJ-1A/B CCD數(shù)據(jù)質(zhì)量進行分析,利用其數(shù)據(jù)進行了土地利用宏觀監(jiān)測實驗研究,結(jié)果表明,該數(shù)據(jù)能夠滿足制作1∶100000比例尺的正射影像圖的平面精度要求,可用于不大于1∶100000比例尺的土地利用宏觀遙感監(jiān)測。易玲[11]通過對影像目視質(zhì)量、光譜特性、噪聲特征和幾何糾正精度等數(shù)據(jù)質(zhì)量的分析,構(gòu)建最大似然、最小距離和馬氏距離3種分類器,對研究區(qū)域進行土地利用計算機自動分類,研究了小衛(wèi)星影像的數(shù)據(jù)質(zhì)量和土地利用分類精度。結(jié)果表明,HJ-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量較好,土地利用分類精度較高,可以在土地利用研究領(lǐng)域成為遙感數(shù)據(jù)更新的主體。
由于空間分辨率的限制,CBERS系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)、北京一號小衛(wèi)星數(shù)據(jù)和HJ-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)在土地利用調(diào)查監(jiān)測的規(guī)?;瘧?yīng)用,只能定位在宏觀尺度上。為了保證土地利用宏觀調(diào)查監(jiān)測的必要精度,一般要求制圖比例尺為1∶100000。從理論上講,空間分辨率為20 m的CBERS系列衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)、32 m的北京一號小衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù),以及30 m的HJ-1衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù),完全可以滿足1∶100000尺度的土地利用調(diào)查監(jiān)測制圖精度要求。土地利用調(diào)查監(jiān)測遙感應(yīng)用技術(shù)主要包括影像質(zhì)量評估與應(yīng)用技術(shù)研究、遙感正射影像圖制作、土地利用/覆被現(xiàn)狀信息提取、土地利用/覆被變化信息提取、外業(yè)調(diào)查驗證、專題圖件制作等環(huán)節(jié)。
3.1 影像質(zhì)量評估與應(yīng)用技術(shù)
通常情況下,從地面處理系統(tǒng)獲得的CBERS系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)、北京一號小衛(wèi)星數(shù)據(jù)和HJ-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)為經(jīng)過輻射校正、系統(tǒng)幾何校正的2級產(chǎn)品。為了全面了解該影像的質(zhì)量和特點,需開展幾何定位精度、輻射特定評價(噪聲水平、信息量與清晰度、條帶噪聲水平等)、波段匹配程度、內(nèi)部幾何畸變等質(zhì)量評估。同時,為了保證后期正射影像圖制作、專題信息提取等步驟的精度,還需開展不同尺度不同目標(biāo)識別的最佳波段選擇方法、不同類型圖件與不同分辨率圖像幾何校正方法、不同分辨率影像融合方法、多時相國產(chǎn)資源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)相對輻射校正方法、土地利用現(xiàn)狀/變化信息半自動提取方法等應(yīng)用技術(shù)研究。 建立衛(wèi)星影像質(zhì)量評估和土地調(diào)查監(jiān)測應(yīng)用潛力評價指標(biāo)體系、評價模型、評價方法和評價系統(tǒng),支撐新型衛(wèi)星在軌應(yīng)用測試評價、衛(wèi)星生命周期內(nèi)數(shù)據(jù)質(zhì)量退化狀況評價,以及衛(wèi)星數(shù)據(jù)進入土地調(diào)查監(jiān)測業(yè)務(wù)系統(tǒng)的前端質(zhì)量評估。
3.2 遙感正射影像圖制作技術(shù)
以大于正射影像成圖比例尺的地形圖或已有正射影像圖為基礎(chǔ)控制資料,輔以DEM數(shù)據(jù),先對CBERS系列衛(wèi)星CCD傳感器、北京一號小衛(wèi)星多光譜傳感器或HJ-1衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)的某一波段數(shù)據(jù)進行正射校正,再將其他波段的數(shù)據(jù)與校正后波段數(shù)據(jù)進行影像配準(zhǔn);按照生成模擬真彩色的原則,選擇波段進行彩色合成;對彩色合成影像進行鑲嵌、分割和整飾,形成標(biāo)準(zhǔn)分幅正射影像圖。
當(dāng)工作區(qū)涉及多景數(shù)據(jù)時,對重疊帶進行嚴(yán)格配準(zhǔn),鑲嵌誤差不低于配準(zhǔn)誤差。鑲嵌影像應(yīng)保證色調(diào)均勻、反差適中,接邊時應(yīng)保證有10—50個像素的重疊帶。接邊誤差,要求平原及丘陵地區(qū)不超過1個像素,山區(qū)不超過2個像素。鑲嵌時,在兩幅圖上選取多個控制點,利用已知控制點坐標(biāo)和最小二乘法求得坐標(biāo)變換方程的系數(shù),從而實現(xiàn)幾何重定位和灰度重采樣的方法;然后進行亮度和反差調(diào)整,以保證拼接后的圖像反差一致,色調(diào)相近,避免出現(xiàn)較明顯的視覺差異。業(yè)務(wù)化和規(guī)模化土地調(diào)查監(jiān)測正射影像圖制作技術(shù)系統(tǒng)要求具有大區(qū)域影像快速正射校正、高精度自動配準(zhǔn)、高保真融合與真彩色勻光、高效率自適應(yīng)鑲嵌、并行批量和協(xié)同處理等功能,能實現(xiàn)完整行政轄區(qū)土地利用遙感影像圖的快速制圖。
3.3 土地利用/覆被現(xiàn)狀信息提取技術(shù)
土地利用/覆被現(xiàn)狀信息提取技術(shù)可分為兩大類:基于像元的信息提取技術(shù)和面向?qū)ο蟮男畔⑻崛〖夹g(shù)。前者為傳統(tǒng)的方法,如最大似然法、最小距離法等,通常先建立地物遙感解譯標(biāo)志,然后采用自動分類、人機交互和野外驗證相結(jié)合的流程進行土地利用/覆被現(xiàn)狀信息提取。后者代表了遙感信息提取的發(fā)展方向。面向?qū)ο蠓椒ㄊ紫葘㈩A(yù)處理后的遙感圖像進行區(qū)域分割,使分割后的對象或基元滿足下一步分類或目標(biāo)地物提取的要求;再選擇目標(biāo)地物特征(一般為特征組合);然后結(jié)合專家知識及其他信息進行圖像分類或目標(biāo)地物提?。蛔詈髮⒎诸惤Y(jié)果或目標(biāo)地物提取結(jié)果成圖。土地利用/覆被現(xiàn)狀信息提取技術(shù)系統(tǒng)要求具有現(xiàn)狀信息高精度識別、高效率提取、識別精度自動評價等功能,主要識別精度優(yōu)于85%。
3.4 土地利用/覆被變化信息提取技術(shù)
基于兩期正射影像圖變化信息提取的常用方法主要有影像疊加分析法和多時相直接分類法。前者是使用同一地區(qū)不同年代的衛(wèi)星影像的疊加技術(shù),可在大范圍內(nèi)迅速發(fā)現(xiàn)土地利用變化區(qū)域。后者是先將多時相遙感數(shù)據(jù)組合成一幅單一圖像,然后再對包含了多時相信息的圖像進行監(jiān)督分類,以減少夸大變化的程度,獲取較為準(zhǔn)確可靠的變化探測結(jié)果。土地利用/覆被變化信息提取技術(shù)系統(tǒng)要求具有變化信息自動發(fā)現(xiàn)、高效率提取、提取精度自動評價等功能,主要變化信息自動發(fā)現(xiàn)正確率優(yōu)于80%,偽變化率小于20%。
3.5 外業(yè)調(diào)查驗證技術(shù)
通過外業(yè)調(diào)查確定提取的土地利用/覆被信息的真?zhèn)?、類型、范圍,并評價信息提取的相關(guān)精度。一般采用典型抽樣方法進行外業(yè)調(diào)查驗證。外業(yè)調(diào)查驗證技術(shù)系統(tǒng)要求具有內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)快速交換、外業(yè)信息高效采集成果質(zhì)量自動控制等功能。
3.6 專題圖件制作技術(shù)
在正射遙感影像圖上,疊加提取的土地利用/覆被信息,并加注行政界線、地名等信息,經(jīng)圖廓整飾形成專題遙感影像圖。圖件制作技術(shù)系統(tǒng)要求具有制圖模板定制、要素便捷修改、批量制圖處理等功能。
4.1 存在問題
近年的應(yīng)用研究表明,與國外成熟的資源衛(wèi)星相比,中國民用陸地資源衛(wèi)星在與應(yīng)用相關(guān)的有效載荷技術(shù)指標(biāo)和影像質(zhì)量等方面存在明顯不足,嚴(yán)重影響其在土地資源調(diào)查監(jiān)測中的規(guī)模化應(yīng)用。
(1)國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的質(zhì)量不高,衛(wèi)星的性能不強。中國遙感衛(wèi)星較發(fā)達(dá)國家起步較晚,加上西方國家在高技術(shù)領(lǐng)域的封鎖,致使中國衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量和衛(wèi)星性能較國際上同類衛(wèi)星相比存在較大差距。另外,國際上不論是美國、還是法國等其他國家,每研制一顆衛(wèi)星,均要結(jié)合應(yīng)用開展大量的地面模擬仿真工作,確保衛(wèi)星在軌的各項技術(shù)狀態(tài)指標(biāo)處于最佳狀態(tài),保證良好的圖像質(zhì)量。而中國在衛(wèi)星上天前,對地面的模擬仿真工作不夠重視或工作沒有做到位,致使衛(wèi)星數(shù)據(jù)的質(zhì)量不高,衛(wèi)星的性能不強。
(2)國產(chǎn)資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)與國外同類衛(wèi)星數(shù)據(jù)相比,在絕對定位精度、波段間匹配精度、內(nèi)部幾何畸變等幾何定位方面有很大差距。國外高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的絕對定位精度一般在3—10 m之間,波段間匹配誤差一般小于0.3個像元,內(nèi)部幾何畸變一般小于1個像元;而國產(chǎn)資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的絕對定位精度目前一般在30—500 m之間,波段間匹配誤差一般在1—3個像元,甚至10多個像元,內(nèi)部幾何畸變一般在2—3個像元。處理國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)簡單、效率高,精度很容易滿足土地調(diào)查監(jiān)測規(guī)程的要求;而處理國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù),需人工選取大量控制點效率很低,而且精度難以滿足土地調(diào)查監(jiān)測規(guī)程的要求。
(3)圖像清晰度不夠,地物信息量低,有模糊感,很難通過技術(shù)處理工藝有效解決,影響了其在地物識別和制圖方面的應(yīng)用效果。主要影響因素是一方面條帶和噪聲點太多,另一方面由于光學(xué)系統(tǒng)的MTF值偏低,導(dǎo)致影像的反差低而模糊、數(shù)據(jù)動態(tài)范圍過窄、影像層次較差,影像量化值普遍為8比特,無法滿足精細(xì)記錄土地利用/覆被要素信息的要求。
(4)缺乏攝影瞬時相機位置及各方向的角元素、采用的橢球投影參數(shù)、景中心點及四角點的經(jīng)緯度,太陽高度角、太陽方位角、攝影時間等必要參數(shù),以及嚴(yán)密的成像數(shù)學(xué)方程式,目前為止沒有推出與國產(chǎn)衛(wèi)星傳感器對應(yīng)的正射糾正模型與軟件模塊,無法實現(xiàn)國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)正射影像圖快速高精度生產(chǎn)。
4.2 發(fā)展建議
(1)加強影響圖像質(zhì)量及其應(yīng)用的衛(wèi)星技術(shù)指標(biāo)論證,提高國產(chǎn)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量和衛(wèi)星性能。開展衛(wèi)星平臺穩(wěn)定度對圖像質(zhì)量影響分析研究,從圖像質(zhì)量滿足土地資源調(diào)查監(jiān)測應(yīng)用需求出發(fā),論證確定衛(wèi)星平臺穩(wěn)定度的合理指標(biāo)。從區(qū)域數(shù)據(jù)覆蓋能力出發(fā),研究提出靈活機動的在軌成像工作模式。分析衛(wèi)星載荷的空間分辨率、光譜分辨率、輻射分辨率、波段間配準(zhǔn)誤差、內(nèi)部幾何畸變、圖像壓縮算法和壓縮比等技術(shù)指標(biāo)對土地資源調(diào)查監(jiān)測業(yè)務(wù)應(yīng)用的影響,研究提出合理的衛(wèi)星載荷技術(shù)指標(biāo)。
(2)研發(fā)針對國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)特點的土地資源調(diào)查監(jiān)測業(yè)務(wù)化技術(shù)系統(tǒng)。重點研發(fā)本文提及的影像質(zhì)量評估與應(yīng)用評估、遙感正射影像圖制作、土地利用/覆被現(xiàn)狀信息提取、土地利用/覆被變化信息提取、外業(yè)調(diào)查驗證和專題圖件制作等技術(shù)系統(tǒng),實現(xiàn)國產(chǎn)資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)在土地資源調(diào)查監(jiān)測工作中的規(guī)?;瘧?yīng)用。
(3)加強雷達(dá)遙感應(yīng)用研究。土地資源調(diào)查監(jiān)測工作涉及的領(lǐng)域眾多,任何單一類型的資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)都難以滿足規(guī)?;瘧?yīng)用的需求,綜合利用來自不同資源衛(wèi)星系列、不同傳感器類型的遙感數(shù)據(jù)是土地資源調(diào)查監(jiān)測衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用的長期策略和方針,可以有效地發(fā)揮各種遙感技術(shù)的優(yōu)勢、彌補單一數(shù)據(jù)信息量不足給實際應(yīng)用帶來的困難。雷達(dá)遙感不受天氣影響,具有全天候、全天時的觀測能力,可作為中國多云、多雨、多霧的西南等地區(qū)難以獲取光學(xué)影像的有效數(shù)據(jù)源。
(4)多邊合作,共同發(fā)展。除了國內(nèi)政府投資外,吸納企業(yè)和國際投資者的資金,通過多邊合作共同發(fā)展資源衛(wèi)星是一種可行模式。一方面除了政府應(yīng)增加對發(fā)展資源衛(wèi)星的投資外,應(yīng)鼓勵地方政府、部門和民營企業(yè)參與投資或從資本市場上籌集資金;另一方面加強國際合作,積極參與國際空間對地觀測系統(tǒng)發(fā)展計劃,盡可能利用國外技術(shù)和資金,提高中國資源衛(wèi)星研制水平和應(yīng)用水平。
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(本文責(zé)編:陳美景)
Status and Suggestions on Applying Domestic Civilian Satellites to Land Resource Survey and Monitoring
LIU Shun-xi, WANG Zhong-wu, YOU Shu-cheng
(China Land Surveying and Planning Institute, Beijing 100035, China)
The purpose is to summarize current status and problems of applying the domestic civilian satellites to land resource survey and monitoring and to suggest its future development. The contents include 1) an overview of the situation on applying the three main domestic civilian satellites (CBERS, BJ-1, and HJ-1); 2) analyzing the problems; and 3) providing suggestions for a broader-scale application. The results show that remote sensing data has been used more and more deeply in land survey; however the qualities affect its large-scale application. Therefore enhancing data support capability, multi-element observing capability, multi-sensor assimilation capability, and multi-lateral cooperation mechanism are needed. Conclusions are that the application field and scale of domestic civilian satellites use in land resources survey and monitoring can be effectively promoted by improving the technical indicators of all payloads and data quality.
land remote sensing; civilian satellite; survey and monitoring; application; suggestions
TP751
A
1001-8158(2013)04-0091-06
2011-08-16
2011-12-05
國土資源高分應(yīng)用示范系統(tǒng)先期攻關(guān)項目(E0202/1112);國家科技合作專項國家耕地資源功態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)核心技術(shù)引進與合作研究項目(2012DFA20930)。
劉順喜(1961-),男,甘肅天水人,博士,研究員。主要研究方向為土地遙感。E-mail: shunxiliu@163.com