高分遙感在自然資源調(diào)查中的應(yīng)用綜述

陳玲， 賈佳， 王海慶

(1.中國(guó)自然資源航空物探遙感中心，北京 100083； 2.河南測(cè)繪職業(yè)學(xué)院，鄭州 451464)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，研制、發(fā)射和運(yùn)行高分對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的國(guó)家和高分衛(wèi)星數(shù)量都日益增多?？梢哉f(shuō)，人類(lèi)對(duì)地觀測(cè)已進(jìn)入高分時(shí)代。

遙感探測(cè)器分辨率的提高，使得探測(cè)地物的精細(xì)特征成為可能，同時(shí)使得遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用從單純的定性向定量方向發(fā)展[1-2]。遙感對(duì)地物的探測(cè)主要包含3方面的內(nèi)容： 地物的幾何特征、物質(zhì)組成及演化特征。對(duì)這些特征的精細(xì)探測(cè)需要依靠高空間分辨率遙感、高時(shí)間分辨率遙感、高光譜分辨率遙感以及高輻射分辨率遙感(統(tǒng)稱高分遙感)數(shù)據(jù)。

高分遙感數(shù)據(jù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在自然資源調(diào)查、精細(xì)農(nóng)業(yè)和城市管理等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用[3-7]。在自然資源調(diào)查領(lǐng)域，高分遙感數(shù)據(jù)可大力支撐土地利用調(diào)查、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)地質(zhì)與資源能源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與應(yīng)急調(diào)查等重點(diǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用需求，同時(shí)也儲(chǔ)備了大量基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性資源，推動(dòng)了空間信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文在詳細(xì)介紹各類(lèi)光學(xué)高分遙感數(shù)據(jù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜述了高分遙感數(shù)據(jù)在自然資源調(diào)查中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)，為在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用高分?jǐn)?shù)據(jù)積累經(jīng)驗(yàn)，并可為自然資源戰(zhàn)略決策提供科學(xué)依據(jù)。

1 高分遙感數(shù)據(jù)概況

本文所指的高分?jǐn)?shù)據(jù)包括高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率以及高輻射分辨率遙感數(shù)據(jù)，但由于目前高輻射分辨率數(shù)據(jù)在自然資源調(diào)查中應(yīng)用的報(bào)道較少，大多數(shù)還停留在對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理等研究層面。因此，本文重點(diǎn)綜述高空間分辨率、高時(shí)間分辨率和高光譜分辨率遙感數(shù)據(jù)在自然資源調(diào)查中的應(yīng)用。

空間分辨率(spatial resolution)是遙感影像單個(gè)像素所能描述的最小地物尺寸，反映的是衛(wèi)星分辨目標(biāo)的能力。一般而言，空間分辨率優(yōu)于1 m的光學(xué)成像衛(wèi)星所獲取的數(shù)據(jù)稱為高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)空間分辨率的不斷提高，使地物的大小、形狀、空間特征及與其他地物的空間關(guān)系等在遙感圖像上一覽無(wú)余，可以和航空攝影相媲美。

時(shí)間分辨率(temporal resolution)是指重復(fù)觀測(cè)同一地區(qū)所需要的時(shí)間，是評(píng)價(jià)遙感系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力的重要指標(biāo)。依據(jù)觀測(cè)對(duì)象自然歷史演變和社會(huì)生產(chǎn)過(guò)程的周期可分為5種類(lèi)型： ①超短期的，如臺(tái)風(fēng)、地震、滑坡等，以分鐘、小時(shí)計(jì)； ②短期的，如洪水、旱澇、森林火災(zāi)、作物長(zhǎng)勢(shì)等，以日計(jì)； ③中期的，如土地利用、作物估產(chǎn)等，一般以月或季度計(jì)； ④長(zhǎng)期的，如自然保護(hù)、海岸變遷、沙化與綠化等，以年計(jì)； ⑤超長(zhǎng)期的，如新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、火山噴發(fā)等地質(zhì)現(xiàn)象，可長(zhǎng)達(dá)數(shù)10 a以上。在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)研究對(duì)象采用不同時(shí)間分辨率遙感數(shù)據(jù)。隨著遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)間分辨率的提高，遙感變化監(jiān)測(cè)將突破對(duì)地物空間特征變化的研究而發(fā)展到對(duì)事物或現(xiàn)象演化過(guò)程的動(dòng)態(tài)研究。目前中國(guó)發(fā)射的高分四號(hào)衛(wèi)星時(shí)間分辨率可達(dá)min級(jí)，使獲取目標(biāo)區(qū)域的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程數(shù)據(jù)成為可能。

光譜分辨率(spectral resolution)是指?jìng)鞲衅骺梢詸z測(cè)到的最小波段間隔，間隔越小，波段越多，光譜分辨率就越高。隨著光譜分辨率的提高，地物的快速和精細(xì)識(shí)別越來(lái)越依賴高光譜信息，且由傳統(tǒng)的圖像分析轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾嚫吖庾V信息對(duì)地物波譜進(jìn)行定量分析和理解。目前高光譜遙感能夠在可見(jiàn)光/近紅外/短波紅外波譜內(nèi)(350～2 500 nm)獲取數(shù)百幅電磁波段非常狹窄的遙感影像，因此高光譜遙感影像能夠提供每個(gè)像元的完整且連續(xù)的光譜曲線，是在二維遙感基礎(chǔ)上增加光譜維的獨(dú)特三維遙感。通過(guò)對(duì)地物光譜特征的分析，可快速準(zhǔn)確區(qū)分地物種類(lèi)，并對(duì)地表物質(zhì)成分進(jìn)行定量分析，從而識(shí)別出更豐富、更精細(xì)的信息。高光譜技術(shù)的最大特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)是可以獲得和重建像元光譜，從而依據(jù)光譜特征直接識(shí)別地物類(lèi)型、成分及組成，反演地物物理和化學(xué)參量。目前應(yīng)用效果較好的有澳大利亞HyMap、加拿大CASI等機(jī)載成像光譜儀，其光譜分辨率最高可達(dá)5 nm。

輻射分辨率(radiometric resolution)是指遙感器對(duì)光譜信號(hào)強(qiáng)弱的敏感程度、區(qū)分辨別能力，是各波段傳感器接收輻射數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)范圍，即最暗至最亮灰度值之間的分級(jí)數(shù)目——量化比特?cái)?shù)，一般用位深表示。按照編碼方式的不同，一般將位深≥10 bit的遙感影像定義為高輻射分辨率影像。高輻射分辨率遙感影像能更精細(xì)地獲得各類(lèi)地物細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)和光譜信息，增強(qiáng)影像的解譯能力和可靠性，提高遙感分析的準(zhǔn)確度。

1.1 高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)

常用的高空間分辨率、高時(shí)間分辨率和高輻射分辨率遙感數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，其中高分二號(hào)(GF-2)和WorldView-2是目前應(yīng)用較廣的國(guó)內(nèi)外高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)的代表。高分二號(hào)是2014年8月19日在太原衛(wèi)星發(fā)射中心由長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射的我國(guó)自主研制的首顆空間分辨率優(yōu)于1 m的民用光學(xué)遙感衛(wèi)星，幅寬達(dá)到45 km，在亞米級(jí)分辨率國(guó)際衛(wèi)星中幅寬達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，具備快速機(jī)動(dòng)側(cè)擺能力和較高的定位精度。WorldView-2是2009年10月16日由美國(guó)數(shù)字地球公司發(fā)射的，可提供0.5 m空間分辨率的全色影像和8波段多光譜影像，在礦產(chǎn)探測(cè)、海岸/海洋監(jiān)測(cè)等方面擁有廣闊的應(yīng)用前景。目前空間分辨率最高的商業(yè)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星是美國(guó)數(shù)字地球公司的WorldView-4衛(wèi)星，其全色波段空間分辨率達(dá)到0.3 m。

表1自然資源調(diào)查中常用高空間、高時(shí)間及高輻射分辨率遙感數(shù)據(jù)及參數(shù)

Tab.1Technicalindexofhighspatial,hightimeandhighradiometricresolutiondatainnaturalresourcessurvey

傳感器類(lèi)型波段號(hào)光譜范圍/nm空間分辨率/m重訪周期/d位深/bit快速響應(yīng)能力GF-2全色450^900 11450^52042520^59043630^69044770^8904510一般GF-41可見(jiàn)光502中波紅外400分鐘級(jí)別10可接受緊急任務(wù),應(yīng)急響應(yīng)高效WorldView-2全色450^8000.51400^4501.82450^5101.83510^5801.84585^6251.85630^6901.86705^7451.87770^8951.88860^1 0401.81.111具備快速響應(yīng)機(jī)制WorldView-3全色450^8000.311400^4501.242450^5101.243510^5801.244585^6251.245630^6901.246705^7451.247770^8951.248 860^1 0401.2491 195^1 2253.7101 550^1 5903.7111 640^1 6803.7121 710^1 7503.7132 145^2 1853.7142 185^2 2253.7152 235^2 2853.7162 295^2 3653.71^311具備快速響應(yīng)機(jī)制

(續(xù)表)

1.2 高時(shí)間分辨率遙感數(shù)據(jù)

高時(shí)間分辨率傳感器具備大區(qū)域、高頻次的快速監(jiān)測(cè)能力。其強(qiáng)實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)使遙感科學(xué)者可以借鑒視頻圖像處理技術(shù)，精確提取目標(biāo)變化信息，實(shí)現(xiàn)高頻次遙感時(shí)間序列分析應(yīng)用。由表1可知，在自然資源調(diào)查應(yīng)用中，目前應(yīng)用較多的，且時(shí)間分辨率最高的當(dāng)屬我國(guó)發(fā)射的能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域長(zhǎng)期“凝視”的距離地面約3.6萬(wàn)km的地球同步衛(wèi)星，即高分四號(hào)衛(wèi)星。

1.3 高光譜分辨率遙感數(shù)據(jù)

高光譜成像儀分為機(jī)載和星載高光譜儀(表2)。機(jī)載高光譜成像儀是高光譜遙感的起步，第一臺(tái)機(jī)載成像儀是20世紀(jì)80年代美國(guó)研制的AIS-1，其在礦物填圖、植被生化特征信息提取等方面取得了應(yīng)用。經(jīng)過(guò)20世紀(jì)90年代的發(fā)展，在國(guó)際上陸續(xù)有機(jī)載高光譜成像光譜儀研制成功并獲得廣泛的應(yīng)用。到20世紀(jì)90年代后期，高光譜遙感在解決了諸如高光譜成像信息的定標(biāo)和定量問(wèn)題、圖像-光譜變換和光譜信息提取、光譜匹配和光譜識(shí)別等一系列基本問(wèn)題后，逐漸轉(zhuǎn)向于機(jī)載和星載高光譜遙感系統(tǒng)相結(jié)合的階段。目前能夠獲取的民用星載高光譜數(shù)據(jù)不是很多，我國(guó)用得較多的有Hyperion，CHRIS、環(huán)境一號(hào)A(HJ-1A)及天宮一號(hào)數(shù)據(jù)等。需要指出的是我國(guó)2018年5月9日發(fā)射的世界首顆對(duì)大氣和陸地綜合觀測(cè)的全譜段高光譜衛(wèi)星——高分五號(hào),其波段覆蓋可見(jiàn)光—短波紅外,光譜分辨率高達(dá)0.5 nm，可實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)陸水體、陸表生態(tài)環(huán)境、蝕變礦物和巖礦類(lèi)別的高質(zhì)量探測(cè)。

表2 自然資源調(diào)查中常用高光譜分辨率遙感數(shù)據(jù)參數(shù)Tab.2 Technical index for hyperspectral remote sensing data in natural resources survey

2 高分遙感數(shù)據(jù)在自然資源調(diào)查中的應(yīng)用

高分遙感數(shù)據(jù)在自然資源調(diào)查中的應(yīng)用不勝枚舉，本文主要從土地利用調(diào)查、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)地質(zhì)與資源能源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境調(diào)查以及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與應(yīng)急調(diào)查5個(gè)方面進(jìn)行闡述。

2.1 土地利用調(diào)查

利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行土地利用調(diào)查由來(lái)已久，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，高分遙感數(shù)據(jù)在其中扮演著越來(lái)越重要的作用，并且已被證明是一種最直接有效的方法。該項(xiàng)工作主要以遙感技術(shù)為依托，將同一空間不同時(shí)相的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加對(duì)比分析，以發(fā)現(xiàn)地球表面變化，從時(shí)間、空間、數(shù)量及質(zhì)量方面分析土地利用動(dòng)態(tài)變化特征和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[8]。利用遙感技術(shù)主要開(kāi)展土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、土地利用更新調(diào)查、土地利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)和土地質(zhì)量調(diào)查等工作。

目前在土地利用調(diào)查方面，高空間、時(shí)間分辨率遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用較多，高光譜遙感數(shù)據(jù)次之。高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)的利用大大提高了土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度和精度； 高時(shí)間分辨率遙感數(shù)據(jù)能夠提高監(jiān)測(cè)的時(shí)效性； 高光譜遙感數(shù)據(jù)主要用于對(duì)土地質(zhì)量信息的挖掘。

利用高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)，采用像元間比較變化信息提取法、分類(lèi)后比較法以及與新技術(shù)的集成法等方法，通過(guò)內(nèi)業(yè)判讀、外業(yè)核查獲得土地利用變化信息，同時(shí)綜合運(yùn)用GIS和GPS數(shù)據(jù)，進(jìn)行土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，建設(shè)基于“一張圖”的土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，協(xié)同運(yùn)用3S技術(shù)大幅度提高了土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和執(zhí)法監(jiān)察的效率、精度和有效性。隨著土地資源的高效管理對(duì)土地生態(tài)環(huán)境提出的更高要求，利用高光譜進(jìn)行土地質(zhì)量調(diào)查應(yīng)運(yùn)而生。這一技術(shù)利用高光譜數(shù)據(jù)精細(xì)的光譜信息挖掘土地質(zhì)量指標(biāo)和相關(guān)信息，開(kāi)展土地質(zhì)量指標(biāo)(如土壤有機(jī)質(zhì)、含水量等)的定量反演，為進(jìn)行全國(guó)土地質(zhì)量調(diào)查提供了數(shù)據(jù)支持[9-11]。

2.2 礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境監(jiān)測(cè)

礦產(chǎn)資源是重要的不可再生的自然資源，是社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用與管理相對(duì)粗放，在造成了資源嚴(yán)重的浪費(fèi)的同時(shí)，還引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，制約了資源和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。為快速準(zhǔn)確獲取客觀基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，自2006年起，我國(guó)啟動(dòng)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)遙感監(jiān)測(cè)，維護(hù)礦產(chǎn)資源管理秩序，打擊無(wú)證、越界采礦，保護(hù)依法、科學(xué)辦礦，為礦政部門(mén)提供技術(shù)支持和決策依據(jù)，促進(jìn)自然資源管理向規(guī)范化、現(xiàn)代化和信息化轉(zhuǎn)變。

在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)方面高空間、高時(shí)間、高光譜遙感數(shù)據(jù)均被廣泛使用。高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)可以大大提高礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度和精度，高時(shí)間分辨率遙感數(shù)據(jù)主要用于提高監(jiān)測(cè)的時(shí)效性，高光譜數(shù)據(jù)主要用于礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)。

楊金中等[12]指出，采用高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確快速地查明我國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，從而為礦山地質(zhì)環(huán)境管理和礦山復(fù)綠行動(dòng)效果評(píng)估等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。國(guó)產(chǎn)高分一號(hào)及GeoEye遙感數(shù)據(jù)被用于開(kāi)展稀土礦山土地荒漠化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，結(jié)果認(rèn)為國(guó)產(chǎn)高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)能夠?yàn)殚_(kāi)展礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)保障[13]。王燕波等[14]采用QuickBird高分遙感數(shù)據(jù)開(kāi)展了磷礦區(qū)的礦山監(jiān)測(cè)，通過(guò)分析礦山開(kāi)發(fā)的標(biāo)志地物并建立解譯標(biāo)志，對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行的野外調(diào)查驗(yàn)證表明，高分辨率遙感影像能快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)出礦山開(kāi)發(fā)的基本情況，對(duì)提高礦政部門(mén)決策管理效率和礦山管理成本的降低起著重要的作用。

礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)中，采用高光譜遙感數(shù)據(jù)一方面可以快速地對(duì)礦山環(huán)境要素進(jìn)行識(shí)別，包括次生礦物識(shí)別、重金屬濃度反演、pH值定量估算、污染植被信息提取以及礦山污染邊界劃分等； 另一方面可以進(jìn)行礦山環(huán)境變化的分析，包括礦山開(kāi)發(fā)不同階段的環(huán)境監(jiān)測(cè)、氧化及脫水狀態(tài)過(guò)程分析以及礦山整治恢復(fù)的監(jiān)測(cè)等，進(jìn)而對(duì)礦山環(huán)境污染治理提出合理化建議。

2.3 基礎(chǔ)地質(zhì)與資源能源調(diào)查

基礎(chǔ)地質(zhì)與資源能源調(diào)查是高分遙感數(shù)據(jù)在自然資源調(diào)查領(lǐng)域中的重要應(yīng)用，已取得了大量的成果。基礎(chǔ)地質(zhì)及資源能源調(diào)查中主要用到的是高空間分辨率、高光譜分辨率以及高輻射分辨率數(shù)據(jù)。

利用高空間、高輻射分辨率遙感數(shù)據(jù)中能快速有效地判定各類(lèi)地質(zhì)體界線、空間展布、相互關(guān)系等基礎(chǔ)地質(zhì)特征信息，并從中分析成礦地質(zhì)背景、成礦地質(zhì)條件和成礦地質(zhì)形跡等與成礦作用有關(guān)的成礦/控礦信息。需要說(shuō)明的是高光譜分辨率和高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)對(duì)于礦化蝕變信息提取和礦體識(shí)別有著特別重要的作用[17-18]。

高光譜遙感數(shù)據(jù)在基礎(chǔ)地質(zhì)方面主要用于礦物識(shí)別和區(qū)域礦物填圖，并在詳細(xì)分析區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上開(kāi)展找礦預(yù)測(cè)工作，該方法已被證實(shí)是行之有效的[19-20]。其中礦物識(shí)別是高光譜地質(zhì)應(yīng)用的基礎(chǔ)和核心，目前可以識(shí)別綠泥石、綠簾石、高鋁白云母和低鋁白云母等數(shù)十種礦物信息。另外，基于烴類(lèi)微滲透原理，高光譜遙感數(shù)據(jù)在油氣勘探中亦取得了較大的進(jìn)展，證實(shí)了高光譜遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用于油氣勘探的可行性和實(shí)用性。目前應(yīng)用較成功的是AVIRIS,HyMap機(jī)載高光譜數(shù)據(jù)和Hyperion星載高光譜數(shù)據(jù)[21-23]。

2.4 生態(tài)環(huán)境調(diào)查

生態(tài)環(huán)境是人類(lèi)生存和發(fā)展的基本條件，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著人類(lèi)社會(huì)的飛速發(fā)展，環(huán)境污染、植被退化和水土流失等生態(tài)問(wèn)題不斷出現(xiàn)，遙感與GIS技術(shù)越來(lái)越成為生態(tài)環(huán)境調(diào)查的重要手段。在生態(tài)環(huán)境調(diào)查中用到的高分遙感數(shù)據(jù)主要有高空間、高光譜以及高時(shí)間分辨率遙感數(shù)據(jù)。

利用高分遙感數(shù)據(jù)可開(kāi)展大型水體環(huán)境、宏觀生態(tài)環(huán)境、重大環(huán)境污染事故、核安全和生物多樣性等生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)[24]。騰明君等[25]曾研究了三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境變化，其采用的高分?jǐn)?shù)據(jù)主要有2類(lèi)： ①具有較高時(shí)間分辨率MODIS和SPOT數(shù)據(jù)，主要用于庫(kù)區(qū)生態(tài)過(guò)程連續(xù)觀測(cè)，為宏觀生態(tài)結(jié)構(gòu)、過(guò)程和連續(xù)監(jiān)測(cè)評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持； ②較高空間分辨率的QuickBird和GeoEye等遙感數(shù)據(jù)，主要用于對(duì)小流域或縣域尺度開(kāi)展地物類(lèi)型的精細(xì)解譯。此外采用高分遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境定量遙感研究，獲取生態(tài)環(huán)境遙感參量(如植被覆蓋度反演、土壤侵蝕評(píng)估等)，在生態(tài)環(huán)境調(diào)查中也發(fā)揮了重要的作用[26-27]。

2.5 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與應(yīng)急調(diào)查

采用遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與應(yīng)急調(diào)查可快速查明地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量及分布特征，為災(zāi)害監(jiān)測(cè)治理提供依據(jù)，為防災(zāi)減災(zāi)快速應(yīng)急響應(yīng)工作提供技術(shù)服務(wù)，為災(zāi)后恢復(fù)重建及實(shí)施提出建議[28-29]。

目前在該項(xiàng)工作中主要用到的是高空間、高時(shí)間及高光譜分辨率遙感數(shù)據(jù)。高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)用于快速查清地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量和空間分布特征； 高時(shí)間分辨率遙感數(shù)據(jù)主要用于災(zāi)前和災(zāi)后變化信息檢測(cè)，快速評(píng)估災(zāi)害損失，為災(zāi)后救援和重建提供依據(jù)； 高光譜遙感數(shù)據(jù)常用來(lái)進(jìn)行區(qū)域孕災(zāi)環(huán)境如植被類(lèi)型、巖性等的識(shí)別。2008年汶川特大地震和2010年玉樹(shù)大地震的抗震救災(zāi)過(guò)程中高分遙感都發(fā)揮了重要的信息源作用[30-31]。

3 發(fā)展趨勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)以及人工智能的飛速發(fā)展，海量遙感數(shù)據(jù)將在自然資源調(diào)查應(yīng)用中大有作為。但機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，高分遙感數(shù)據(jù)怎樣更全面精準(zhǔn)地服務(wù)于自然資源調(diào)查將面臨更大的挑戰(zhàn)。另外，由于衛(wèi)星遙感技術(shù)宏觀、高效、不受?chē)?guó)界限制，高分遙感技術(shù)也能為全球資源、能源、環(huán)境等工作提供信息服務(wù)，甚至在外星探索中也具有無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。還需要指出的是，高分遙感數(shù)據(jù)之間不是孤立的，需要協(xié)同應(yīng)用，才能促進(jìn)高分遙感的發(fā)展。

3.1 高空間分辨率遙感

隨著我國(guó)高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專(zhuān)項(xiàng)的部署和實(shí)施，高分遙感技術(shù)將得到有力的持續(xù)推進(jìn)，也將進(jìn)一步夯實(shí)高分遙感數(shù)據(jù)在自然資源調(diào)查中的應(yīng)用。但目前高空間分辨率衛(wèi)星譜段的設(shè)置主要為藍(lán)光、綠光、紅光以及近紅外波段，缺少可用于地質(zhì)礦產(chǎn)等調(diào)查的短波紅外波段。因此在提高遙感數(shù)據(jù)空間分辨率的同時(shí)，設(shè)計(jì)、發(fā)射和利用適合自然資源調(diào)查的多波段多光譜衛(wèi)星非常重要。

3.2 高時(shí)間分辨率遙感

隨著遙感數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率和空間分辨率的同步提升，遙感數(shù)據(jù)時(shí)空融合技術(shù)將大大發(fā)展，序列圖像分析方法也將逐漸成為新的研究熱點(diǎn)，為建立特定對(duì)象變化自動(dòng)識(shí)別的模型提供基礎(chǔ)資源，促進(jìn)遙感技術(shù)人工智能的發(fā)展。

3.3 高光譜分辨率遙感

目前高光譜數(shù)據(jù)處理及其在自然資源領(lǐng)域的應(yīng)用方法日趨成熟，而數(shù)據(jù)獲取難度和高成本是制約該技術(shù)廣泛應(yīng)用的主要瓶頸。從高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展水平和應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，未來(lái)高光譜遙感一方面需要提高空間分辨率至m級(jí)水平； 另一方面，在擴(kuò)大遙感傳感器的光譜覆蓋范圍的同時(shí)需要注意提高信噪比。隨著高光譜遙感地質(zhì)應(yīng)用的不斷擴(kuò)展和日益深入，基于高光譜數(shù)據(jù)的礦物精細(xì)識(shí)別、地質(zhì)環(huán)境信息反演以及行星地質(zhì)探測(cè)方面也將大有潛力。

3.4 高輻射分辨率遙感

目前高輻射分辨率遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用較局限，大多集中在數(shù)據(jù)分析處理等研究層面，以提高影像數(shù)據(jù)信息保真度等目標(biāo)為主。隨著遙感技術(shù)的進(jìn)步及實(shí)際應(yīng)用需求的提升，高輻射分辨率遙感影像和其他高分遙感數(shù)據(jù)協(xié)同應(yīng)用，將在識(shí)別目標(biāo)地物細(xì)節(jié)信息、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)重要目標(biāo)等方面具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)論

高分遙感數(shù)據(jù)包括“四高”，即高空間、高時(shí)間、高光譜及高輻射，在介紹各類(lèi)高分遙感數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，本文綜述了目前常用的高分遙感數(shù)據(jù)在土地利用調(diào)查、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)地質(zhì)與資源能源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境調(diào)查以及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與應(yīng)急調(diào)查中的應(yīng)用。

1)隨著遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的不斷發(fā)展與提高，高分遙感數(shù)據(jù)在自然資源調(diào)查中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用; 另一方面，隨著衛(wèi)星傳感器的發(fā)展，遙感影像分辨率不斷提高，衛(wèi)星定位精度和測(cè)量功能也日益提高，可以為遙感提供及時(shí)、有效的數(shù)據(jù)信息。

2)多源多尺度高分遙感信息的復(fù)合協(xié)同應(yīng)用的日益廣泛，3S技術(shù)一體化集成技術(shù)發(fā)展以及人工智能、大數(shù)據(jù)集成分析能力的提高，將加快高分衛(wèi)星遙感技術(shù)在自然資源調(diào)查應(yīng)用中的縱深發(fā)展。