遙感 其實就在我們身邊

田國良

在我國,遙感運用發(fā)展迅速。小到城市違章建筑的監(jiān)測、名勝古跡的保護監(jiān)管,大到農作物長勢產量的預測、重大自然災害的評估與分析,都與遙感技術有著密不可分的關系。

遙感是利用工作在不同電磁波范圍、運行在不同高度和不同類型遙感平臺上的技術,連續(xù)不斷、夜以繼日、周而復始地獲取以地球表面為主體的遙感數據,對地球表面的各種物體進行探測,把握地球表面物體、現象和過程的變化及其演變過程。

遙感開辟了人類認知地球的嶄新視角,為人類提供了從多維角度和宏觀尺度上去認識宇宙世界的新方法和新手段,實現了歷史性的跨越。目前,我國的遙感應用已取得了令人矚目的成就,在經濟建設和社會發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的技術支撐和服務作用。

受國家重視應用前景廣

中國遙感技術起步于20世紀70年代末,30年來,國家非常重視遙感技術的發(fā)展,連續(xù)4個五年計劃都把發(fā)展遙感技術列為國家重點科技攻關項目,把遙感技術作為國民經濟建設35項關鍵技術之一。

在應用方面,遙感已在土地資源、土地利用及其動態(tài)監(jiān)測,主要農作物的遙感估產,森林資源調查包括植樹造林及退耕還林評估,重要自然災害的遙感監(jiān)測與評估,城市發(fā)展和規(guī)劃的遙感監(jiān)測等眾多領域得到全面應用。

遙感應用為國家和各級政府提供了大量科學的宏觀輔助決策信息,產生了巨大的社會經濟效益。越來越多的部門,已經或正在將這些技術納入部門業(yè)務化應用中,成為主管部門執(zhí)法或制定產業(yè)政策、行業(yè)規(guī)范及行業(yè)技術改造的主要技術之一。

國家中長期規(guī)劃把遙感對地觀測列為重點項目,將遙感應用列為相關部門的重點應用內容。我國衛(wèi)星發(fā)射有長期規(guī)劃,保證了遙感應用的信息源,保證了我國的遙感應用持續(xù)發(fā)展。

各領域實踐處處開花

1.土地資源調查和土地動態(tài)遙感監(jiān)測

隨著人口的增加,耕地的減少,我國面臨著如何盡快查清國土資源的數量和分布的重大問題。

我國利用遙感技術先后完成了全國土地利用調查。在20世紀80年代初期采用陸地衛(wèi)星MSS數據編制了全國818幅1∶25萬土地利用圖等。20世紀80年代中期我國又應用航空和衛(wèi)星遙感技術與野外調繪相結合,完成全國的土地利用詳查,查清了我國土地權屬、類型、數量、質量、分布及利用狀況。從此取得了全面、翔實、準確的全國土地利用現狀的第一手資料,為編制國民經濟和社會發(fā)展計劃,制定有關政策和科學決策等提供了重要依據。我國應用陸地衛(wèi)星TM數據、中巴衛(wèi)星數據等完成了20世紀80年代中期、90年代中末期和2000年代中期1∶10萬和1∶25萬全國土地利用調查,并建立了業(yè)務運行系統,具有每年耕地數據動態(tài)更新和每五年土地利用數據全面更新的能力?，F在我國正利用遙感數據進行第二次全國土地詳查工作。

2.遙感在自然災害監(jiān)測評估中的應用

遙感技術為自然災害的監(jiān)測評價提供了強有力的技術手段。經過20多年的科技攻關和建設,我國已建立了重大自然災害遙感監(jiān)測評估運行系統,已經形成了對臺風、暴雨、洪澇、旱災、森林與草原火災、雪災、冰凌、赤潮、地震、沙塵暴以及典型區(qū)的蟲害、滑坡、泥石流等災害的監(jiān)測能力,特別是快速圖像處理和評估系統的建立,已經具有了對突發(fā)性災害的快速應急反應能力,使該系統能在幾個小時內獲取災情數據,1天內做出災情的快速評估,1周內完成詳細評估報告。

系統建成后已先后在1987年的大興安嶺特大森林火災,1998年我國長江、嫩江特大洪水,2000年西藏易貢大滑坡地質災害,2003年淮河大洪水以及2008年“5?12”汶川特大地震等災害監(jiān)測中投入運行,為國家各級防災減災部門決策提供服務,產生巨大的社會和經濟效益。

例如在1998年我國特大洪水監(jiān)測中,運用了六顆衛(wèi)星數據,出動三套航空遙感系統對災情進行動態(tài)監(jiān)測,并核實了上報受災面積3 億多畝為3000多畝的事實,體現了遙感的優(yōu)勢。遙感在汶川大地震災情監(jiān)測中發(fā)揮了其他手段不可替代的作用,是獲取災情信息的惟一手段。在四川汶川大地震發(fā)生后,全力啟用了航空、航天遙感設備和專業(yè)技術人員,為抗震救災監(jiān)測獲取、處理和分析數據,并緊急向政府部門、前線指揮部提供了大量快速、有效的災情數據和信息。

3.農作物遙感估產系統

農業(yè)生產形勢,特別是各級政府、農業(yè)生產管理部門、農產品購銷與加工企業(yè)以及廣大公眾都關注的大事。農作物長勢與產量是國家社會經濟基礎信息,對于制定國家和區(qū)域社會經濟發(fā)展規(guī)劃,制定農產品進出口計劃,確保國家糧食安全,指導和調控宏觀的種植業(yè)結構調整,提高相關企業(yè)與農民的經營管理水平均具有重要意義。遙感技術用于農情監(jiān)測具有得天獨厚的優(yōu)勢。近30年來,農作物遙感監(jiān)測一直是遙感應用的一個重要主題。

中國科學院建成了“中國農情遙感速報系統”,該系統包括作物長勢監(jiān)測、主要作物產量預測、糧食產量預測、時空結構監(jiān)測和糧食供需平衡預警等5個子系統,可實現全國范圍主要農作物的長勢監(jiān)測、單產預測與估算、農作物種植面積提取、種植結構變化監(jiān)測、糧食總產分析計算、耕地復種指數獲取、農業(yè)氣象分析、農作物旱情遙感監(jiān)測等農情監(jiān)測業(yè)務,并能獲取全球主要農業(yè)國家的作物長勢和重點產糧國的總產預測等信息。自運行以來,該系統每年監(jiān)測和預測的信息被國家發(fā)改委、國家糧食局、農業(yè)部等部門及一些省市應用,現在已推廣到期貨市場應用。

農業(yè)部組織研發(fā)并投入業(yè)務運行的“國家農業(yè)遙感監(jiān)測系統(CHARMS)”,可定期監(jiān)測和評價全國大宗農作物面積、長勢和產量、草地產草量和草地退化、農業(yè)土地資源、土壤墑情、農業(yè)災害等主要農業(yè)動態(tài)信息,為農業(yè)結構調整、糧食安全預警和農業(yè)宏觀決策提供可靠的技術支撐。

4.遙感在數字城市建設中的應用

遙感在城市建筑監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用。城市拆遷是城市建設中的難題,利用高分辨率圖像,對拆遷進程一目了然,便于城市建設管理。北京市利用“北京一號”小衛(wèi)星4米分辨率的圖像對較大工程(如奧運工程)的拆遷和建設進行了監(jiān)測。建設部已經建立了風景名勝保護監(jiān)管信息系統,實現對風景名勝區(qū)環(huán)境生態(tài)和景觀的及時、有效的監(jiān)管,以迅速遏制國家級風景名勝區(qū)“城市化”、“人工化”、“商業(yè)化”的趨勢惡性蔓延,保護國家風景名勝區(qū)的寶貴資源。該系統已納入建設部日常監(jiān)管業(yè)務。

城市發(fā)展已經成為遙感技術應用最具活力的領域之一。利用先進的遙感等空間信息技術可以對城市自然生態(tài)中的土地、生物(如綠地)、水、景觀等,對社會生態(tài)中的環(huán)境(如大氣污染)和人居環(huán)境(如綠化和熱島)等進行監(jiān)測,為城市建設提供生態(tài)布局和治理方案。

對我國直轄市、省會城市和特別行政區(qū)的34個城市的中心建成區(qū)30年的城市擴展監(jiān)測結果表明,到21世紀初期,各個城市中心建成區(qū)不同程度地增加了中心建成區(qū)的面積,城市的建設規(guī)模顯著增大。實施監(jiān)測的34個城市的中心建成區(qū)面積較監(jiān)測起始期擴大了2.26倍。

5. 遙感在測繪中的應用

以遙感數據為核心的國家1:5萬地形數據庫建設已相繼完成了數字柵格地圖(DRG)、數字高程模型(DEM)、矢量核心要素數據庫(DLG)、地名(GN)、土地覆蓋(LC)、數字正射影像(DOM)、控制點(CP)、元數據庫(MD)等專題數據庫,并實現對各數據庫的集成管理,為廣大用戶提供高精度的基礎地理信息服務。1∶5萬基礎地理信息更新工程的實施,將大幅度地提高其現勢性和改善內容完整性,有力地提升基礎測繪成果為國民經濟建設、社會發(fā)展和國家安全的服務保障能力與水平。

我國西部約 200萬平方公里的國土曾經受惡劣自然環(huán)境和當時技術水平的制約,一直沒有測制過1:5萬比例尺地形圖。如今,航天遙感、航空攝影、航空航天合成孔徑雷達、衛(wèi)星導航定位、地理信息系統等最新攝影測量與遙感技術,為西部測圖工程的順利實施提供了有力的技術支撐。西部測圖工程的實施,對于滿足西部重大基礎設施建設、資源合理開發(fā)與利用、生態(tài)建設與環(huán)境保護以及國家安全具有十分重大的意義。

做好數據保障與應用業(yè)務結合

1. 遙感應用的數據保障問題

遙感應用進入業(yè)務化,首先要保證其時效性、數據的可靠性和實用性。這就要求遙感數據能及時提供用戶所需要的不同時間分辨率、空間分辨率、光譜分辨率的各種數據,特別是突發(fā)性災害的監(jiān)測評估,要能在災害發(fā)生后最短的時間內提供遙感數據。

2. 遙感信息與應用業(yè)務的結合問題

遙感提供的信息可能只是業(yè)務應用涉及的部分信息,要解決業(yè)務應用需要與實際應用模型、其他數據與信息等的結合,其難點是遙感信息與應用模型的同化、綜合信息的挖掘等。

3. 遙感應用系統集成問題

遙感信息作為業(yè)務應用的重要空間信息,其優(yōu)勢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,遙感信息必須與數據庫、模型和應用系統集成在一起才能發(fā)揮其應有的作用。目前應用比較好的領域都是這樣做的。

“四化”加速遙感應用

1. 遙感應用數據的詳細化

由于遙感應用的巨大需求,遙感數據獲取技術的飛速發(fā)展,適應遙感應用的數據將是多樣化的。空間分辨率將會有幾公里- 1公里-幾百米-幾十米-幾米-幾十厘米級的數據,時間分辨率會有幾天-幾小時- 1小時-半小時甚至更高時頻的數據,光譜間隔將達納米級。

2. 遙感信息提取的智能化

遙感應用的重要環(huán)節(jié)是信息提取和挖掘。未來的遙感數據處理和信息提取技術會向自動化、智能化方向發(fā)展,關鍵要解決精度和速度問題,新的算法、模式識別和工作流技術等將會引入到遙感數據處理和信息提取中,大大提高自動化處理和智能化提取的能力,可以自動處理重復、費事的任務,提高操作效率,降低生產成本。

3. 遙感應用的外包服務化

由于遙感的數據-信息-知識-應用的技術環(huán)節(jié)復雜,因此遙感應用的門檻很高。目前,國際上已出現一些大的企業(yè),承接政府和行業(yè)的遙感應用。將復雜的技術問題交給企業(yè)解決,從得到的遙感信息和知識中做好自身與專業(yè)的結合,從而降低應用的門檻。我國“北京一號”小衛(wèi)星的應用就是由北京各委辦局交給企業(yè)做的,取得很好的效果。這種外包服務化是未來遙感應用發(fā)展的趨勢,也會推動遙感產業(yè)化。

4. 遙感應用的大眾化

Google公司在2005年6月利用高空間分辨率遙感數據推出 Google Earth,給社會帶來空前的震撼:用戶可以根據自身的需要進行瀏覽、查詢,并且能夠自定義自己關心的點信息。Google Earth的推出,為實現遙感為公眾服務提供了非常成功的經驗和范例。我國在未來的高分辨率對地觀測系統中也將建設功能強大的公眾服務系統。未來的基于位置的導航服務(LBS)也會引入遙感信息,推進遙感應用的大眾化。

遙感已成為國家經濟建設、社會發(fā)展和政府科學決策的重要信息支撐,成為國家建設和人民生活不可或缺的信息產品。 我們要在未來加快遙感、地理信息系統、全球定位系統、網絡通信技術的應用以及防災減災高技術成果轉化和綜合集成,建立國家綜合減災和風險管理信息共享平臺,完善國家和地方災情監(jiān)測、預警、評估、應急救助指揮體系。