對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)空間信息地學(xué)知識(shí)的轉(zhuǎn)化機(jī)理

1、項(xiàng)目名稱：對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)-空間信息-地學(xué)知識(shí)的轉(zhuǎn)化機(jī)理首席科學(xué)家：龔健雅 武漢大學(xué)起止年限：2006.1至2010.12依托部門：教育部 中國科學(xué)院一、研究?jī)?nèi)容圍繞對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)空間信息地學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化過程中的關(guān)鍵科學(xué)問題展開研究。通過研究統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)的對(duì)地觀測(cè)遙感影像成像機(jī)理，提出對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的高精度定位理論以及遙感成像幾何物理模型一體化求解方法；通過深入研究基于地理要素及其關(guān)系的空間信息反演模型，提出遙感信息解譯和目標(biāo)識(shí)別的智能化方法、多源空間信息整合與動(dòng)態(tài)更新的理論和方法；通過探討從對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)和空間信息中發(fā)現(xiàn)地學(xué)知識(shí)的機(jī)制，提出空間數(shù)據(jù)挖掘與地學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)理論以及網(wǎng)格環(huán)境下空間信息智能服務(wù)模式。

2、本項(xiàng)目研究涉及基礎(chǔ)科學(xué)問題，包括地學(xué)時(shí)空數(shù)據(jù)認(rèn)知、各種衛(wèi)星遙感影像成像機(jī)理、對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)與地學(xué)知識(shí)的轉(zhuǎn)換理論、地學(xué)知識(shí)的表達(dá)規(guī)則等；關(guān)鍵算法，包括遙感衛(wèi)星精確定軌定姿算法、多傳感器時(shí)間精密同步算法、衛(wèi)星遙感影像RPC參數(shù)整體求解算法等；應(yīng)用示范，城市空間信息應(yīng)急反應(yīng)輔助決策系統(tǒng)。項(xiàng)目的研究涉及六個(gè)方面：2.1 對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的時(shí)空基準(zhǔn)與高精度空間定位面向?qū)Φ赜^測(cè)數(shù)據(jù)精確處理的重大需求，研究對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)中天地一體化、靜動(dòng)態(tài)一體化的優(yōu)化參考框架，建立完善的對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)定軌定姿的理論、方法與技術(shù)，為滿足對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的認(rèn)知、空間信息反演和地學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)，提供精密、連續(xù)和統(tǒng)一的基準(zhǔn)保障，為深入、細(xì)致地研究和

3、理解復(fù)雜的“地球”解釋提供可靠的數(shù)值依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容為：1）對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的時(shí)空基準(zhǔn)分析不同空間大地測(cè)量技術(shù)手段的觀測(cè)模型、解算參數(shù)類型及基準(zhǔn)定義等特性，研究不同技術(shù)在原始觀測(cè)量、法方程及最終結(jié)果等不同層面進(jìn)行組合的優(yōu)越性和可行性；分析不同觀測(cè)系統(tǒng)間的系統(tǒng)性誤差，推導(dǎo)相應(yīng)的平差模型，確定優(yōu)化組合模式。研究建立統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)所需要的描述參數(shù)、公式和模型的協(xié)議，以及協(xié)議所涉及的相關(guān)理論和方法，建立基于我國自主北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的國家地基空基-天基一體的時(shí)空參考基準(zhǔn)的基礎(chǔ)理論和方法，并研究相應(yīng)的算法和軟件。2）中低軌遙感衛(wèi)星精確定軌研究不同高度、不同類型衛(wèi)星的精化攝動(dòng)力模型；分析我國北斗二代、GPS、

4、GLONASS、Galileo和SLR定位的觀測(cè)值模型，研究對(duì)多系統(tǒng)組合定軌方法，形成多數(shù)據(jù)源融合的可行性方案及相應(yīng)的質(zhì)量控制措施；建立可用于實(shí)時(shí)和事后處理的中低軌衛(wèi)星精密定軌處理系統(tǒng)。3）中低軌遙感衛(wèi)星精密定姿利用星敏感器攝取的星像圖，研究星敏感器觀測(cè)視場(chǎng)里的有效觀測(cè)星與導(dǎo)航星表中恒星的自動(dòng)匹配方法，快速提取與之唯一匹配的天體；根據(jù)星圖獲取時(shí)刻計(jì)算匹配天區(qū)的坐標(biāo)，建立計(jì)算星敏感器姿態(tài)以及衛(wèi)星姿態(tài)的算法；開發(fā)可用于實(shí)時(shí)處理的中低軌衛(wèi)星精密定姿軟件平臺(tái)。2.2 遙感幾何物理成像模型與一體化求解方法衛(wèi)星遙感所獲取的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)主要是數(shù)字影像，而影像是由地物輻射經(jīng)過大氣層后被傳感器接收所形成，由于遙

5、感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)、地球的轉(zhuǎn)動(dòng)等一系列因素的影響使影像在幾何上產(chǎn)生變形，在灰度上產(chǎn)生衰減。為了能從對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)中精確提取所需要的地理空間信息，必須對(duì)所獲取的遙感影像進(jìn)行精確幾何糾正和輻射校正。重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容如下：1）衛(wèi)星遙感成像幾何物理模型以線陣推掃式高分辨率遙感影像為對(duì)象，研究衛(wèi)星影像成像機(jī)理，利用衛(wèi)星系統(tǒng)參數(shù)建立影像與對(duì)應(yīng)地物的嚴(yán)格幾何關(guān)系模型；定量研究地球大氣對(duì)電磁波信號(hào)和光信號(hào)的吸收及散射引起的信號(hào)衰減幾何與物理成像模型，建立影像輻射校正模型。2）衛(wèi)星遙感影像幾何與物理參數(shù)一體化求解研究將遙感影像幾何關(guān)系模型與輻射校正模型進(jìn)行組合的理論和方法，根據(jù)影像坐標(biāo)及其灰度建立有理多項(xiàng)式模型（RPC），

6、并用RPC取代嚴(yán)格成像模型。根據(jù)地面控制場(chǎng)、輻射定標(biāo)場(chǎng)、遙感平臺(tái)及大氣等關(guān)聯(lián)條件，研究RPC參數(shù)的整體解法和優(yōu)化算法，以及利用地面控制點(diǎn)提高RPC參數(shù)精度的算法。3）RPC參數(shù)分離與遙感影像輻射校正研究RPC參數(shù)的物理意義，將其嚴(yán)格區(qū)分為幾何改正與輻射校正兩部分；研究利用輻射校正參數(shù)對(duì)遙感影像實(shí)施輻射校正的理論與方法，以及將分離出的幾何改正參數(shù)隨影像提供最終用戶的標(biāo)準(zhǔn)。4）利用RPC參數(shù)從遙感影像提取空間信息研究利用RPC幾何改正參數(shù)直接從遙感影像（單幅影像、立體影像）提取空間信息的理論和方法以及質(zhì)量控制措施；探索利用影像位置及其灰度所構(gòu)建的一體化方程反演地物目標(biāo)的幾何與物理特性，為利用對(duì)地觀

7、測(cè)技術(shù)解決地物目標(biāo)的地點(diǎn)、性質(zhì)、變化三大任務(wù)奠定理論基礎(chǔ)。2.3 高性能遙感影像網(wǎng)格計(jì)算與智能處理對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)多傳感器的集成平臺(tái)，所獲取的數(shù)據(jù)源自不同的傳感器，為提取所需要的信息，需要研究各種傳感器影像數(shù)據(jù)的幾何物理特征，提取地理要素及其空間關(guān)系。本項(xiàng)內(nèi)容的研究重點(diǎn)是：1）空間信息認(rèn)知模型和遙感影像智能解譯與識(shí)別模擬地學(xué)專家對(duì)遙感影像的生理視覺和邏輯心理等多層次的認(rèn)知過程，探求其內(nèi)在規(guī)律和認(rèn)知模型，研究基于智能計(jì)算的遙感影像解譯與識(shí)別的系統(tǒng)理論；以空間信息認(rèn)知理論和空間要素關(guān)系模型為基礎(chǔ)，分析遙感影像的顏色、形狀、空間方位、紋理、光譜、頻譜等特征以及對(duì)應(yīng)地物的非遙感屬性信息，研究特征綁定

8、下遙感信息解譯的模型；通過定量分析遙感影像智能解譯和目標(biāo)識(shí)別過程中的信息流，研究遙感影像智能解譯和目標(biāo)識(shí)別的不確定性模型；利用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)智能計(jì)算模型研究分布式知識(shí)表達(dá)、并行聯(lián)想推理等知識(shí)處理方法。2）遙感影像信息智能提取與目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別模型基于遙感信息認(rèn)知模型和智能解譯與識(shí)別理論的研究，綜合多學(xué)科相關(guān)交叉知識(shí)，包括智能計(jì)算理論、知識(shí)工程、專家系統(tǒng)等，研究多信息源（紋理、光譜、SAR、三維等）綜合的遙感信息智能提取和目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別方法的共性關(guān)鍵技術(shù)，研究新型遙感傳感器的信息智能解譯與目標(biāo)識(shí)別方法，包括高光譜信息智能解譯與目標(biāo)識(shí)別方法、SAR影像信息解譯與目標(biāo)識(shí)別方法、高分辨率影像解譯與目標(biāo)自動(dòng)提

9、取方法。建立針對(duì)高光譜、高分辨率、雷達(dá)和三維信息的智能化、自動(dòng)化信息解譯與識(shí)別技術(shù)框架，形成柵格特征矢量一體化的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立智能化遙感影像信息解譯與識(shí)別軟件原型系統(tǒng)。3）高性能遙感影像網(wǎng)格計(jì)算為滿足從TB到PB量級(jí)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、實(shí)時(shí)分析處理的需求，開展遙感影像網(wǎng)格計(jì)算研究，包括遙感影像網(wǎng)格計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)框架、應(yīng)用模式；解決遙感影像網(wǎng)格計(jì)算若干關(guān)鍵技術(shù)，包括并行分布式處理算法、遙感影像大型矩陣分布式數(shù)值計(jì)算、多元信息協(xié)同網(wǎng)格計(jì)算方法等。4）土地利用與地表覆蓋自動(dòng)提取與應(yīng)用示范以土地覆被/土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用為示范內(nèi)容，集成遙感影像信息智能提取與目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別方法和高性能遙感

10、影像網(wǎng)格計(jì)算方法相關(guān)研究成果，開展應(yīng)用示范研究，建立能夠穩(wěn)定運(yùn)行的自動(dòng)化、智能化程度較高的區(qū)域土地利用遙感監(jiān)測(cè)運(yùn)行系統(tǒng)。2.4 多源空間信息集成融合理論與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新充分利用不同傳感器、不同分辨率、不同時(shí)相的空間信息在紋理、光譜和幾何等方面的特征，把多種空間信息在空間和時(shí)間上的冗余或互補(bǔ)信息，依據(jù)某種規(guī)則進(jìn)行整合，以獲得對(duì)地球空間信息及地學(xué)知識(shí)的一致性解釋或描述。1）多源空間信息集成與融合機(jī)理多源空間信息融合機(jī)理是研究空間信息整合各個(gè)環(huán)節(jié)中的理論、方法及規(guī)則。研究?jī)?nèi)容包括多源空間信息的空間基準(zhǔn)、時(shí)間基準(zhǔn)的一致性，多源空間信息的尺度轉(zhuǎn)換規(guī)律，多源空間信息整合的精度相融性與誤差傳遞規(guī)律，多源空間信

11、息語義描述的一致性及語義轉(zhuǎn)換方法。2）多源空間信息的多維動(dòng)態(tài)時(shí)空模型研究時(shí)空拓?fù)潢P(guān)系，探討空間物體歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)的組織和存儲(chǔ)方式；研究基于時(shí)間基礎(chǔ)上空間對(duì)象層和片的動(dòng)態(tài)組成和結(jié)構(gòu)，定義與時(shí)間和空間相關(guān)的時(shí)空對(duì)象，形成一個(gè)完備、高效、時(shí)空無縫及尺度依賴的時(shí)空數(shù)據(jù)模型；研究基于多源時(shí)空數(shù)據(jù)模型的建模方法與建模語言，以及容納歷史和現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)在內(nèi)的空間和屬性查詢語言，探索這些時(shí)空數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)圖形及屬性表現(xiàn)方式。3）分布式環(huán)境下海量空間信息的集成方法研究分布式環(huán)境下多源空間數(shù)據(jù)的注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)與綁定方法，多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成與互操作，廣域數(shù)據(jù)無縫拼接，多比例尺空間數(shù)據(jù)管理，多時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)的組織，大規(guī)?？臻g數(shù)

12、據(jù)的分布式計(jì)算與管理，多源多維空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)可視化方法等。4）多源空間信息的智能融合理論與方法利用小波多尺度分析、模糊數(shù)學(xué)及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等方法研究多源、多時(shí)相、多傳感器遙感影像數(shù)據(jù)的融合理論與方法；研究多源時(shí)空數(shù)據(jù)的特征信息提取、特征空間的構(gòu)建方法以及基于特征的空間信息的融合理論與方法；引入決策支持系統(tǒng)理論、專家系統(tǒng)理論，研究不確定性推理機(jī)制以及在決策層融合中的應(yīng)用，研究普適性的決策層融合方法與原則；研究數(shù)據(jù)層融合、特征層融合、決策層融合結(jié)果的相容性，為遙感信息的綜合利用提供最佳結(jié)果。5）多時(shí)態(tài)空間信息的變化檢測(cè)理論與方法運(yùn)用拓?fù)鋵W(xué)、集合論（包括偏序和格）和一般幾何學(xué)等數(shù)學(xué)方法研究空間物體的變化

13、，用數(shù)學(xué)語言描述空間物體的各種變化，進(jìn)而總結(jié)變化的類型，研究空間要素的變化特征和規(guī)律，揭示這些地理要素變化的實(shí)質(zhì)；研究多源空間信息時(shí)空變化檢測(cè)的理論以及自動(dòng)發(fā)現(xiàn)變化的方法，包括多源多時(shí)相遙感信息之間的自動(dòng)變化檢測(cè)以及多源遙感信息與地理要素信息之間的自動(dòng)變化檢測(cè)方法。6）多源空間信息的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制研究多時(shí)相空間信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制與方法，包括多時(shí)相遙感信息及地理要素特征信息局部更新方法，變化要素與事件在數(shù)據(jù)庫中的表示，變化要素的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的增量備份機(jī)制，變化要素與事件前后狀態(tài)之間的聯(lián)接，變化要素前后狀態(tài)的拓?fù)湟恢滦詸z驗(yàn)，為多源時(shí)空數(shù)據(jù)庫自動(dòng)更新奠定基礎(chǔ)。2.5 空間數(shù)據(jù)認(rèn)知模式與海量空間數(shù)據(jù)庫知

14、識(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)具有海量、多類型及空間關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理與信息提取方法難以適應(yīng)其目前和將來的發(fā)展需要，發(fā)展適合于從紛繁復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)知識(shí)的理論和方法迫在眉睫。本項(xiàng)內(nèi)容將重點(diǎn)研究：1）空間數(shù)據(jù)認(rèn)知理論研究時(shí)空數(shù)據(jù)特征的形成、表達(dá)、識(shí)別與分類，建立地學(xué)知識(shí)表達(dá)與分析系統(tǒng)的理論框架；研究地學(xué)專家有關(guān)時(shí)空數(shù)據(jù)的綜合表達(dá)與決策分析過程的機(jī)制，建立地理空間圖元語義關(guān)系模型與空間推理圖式符號(hào)系統(tǒng)。2）地學(xué)信息圖譜分析方法從結(jié)構(gòu)描述、符號(hào)定義、指標(biāo)體系建立、圖形參數(shù)計(jì)算、時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等地學(xué)信息圖譜出發(fā)，研究地學(xué)信息圖譜各尺度結(jié)構(gòu)單元層的多維圖解、可視化分析方法，建立基于空間形象思維精確模式識(shí)

15、別計(jì)算定性與定量綜合集成的海量空間數(shù)據(jù)分析與知識(shí)挖掘的方法。3）時(shí)空叢聚異常模式與空間關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘研究區(qū)分空間噪聲和空間模式的密度界限、劃分模式與離群值之間的界限，尋找剔除時(shí)空噪聲的各種譜分析方法；針對(duì)遙感影像的智能化分類，研究基于EM和MC理論的空間混合模式分解的知識(shí)發(fā)現(xiàn)方法；針對(duì)高分辨率影像的目標(biāo)識(shí)別，研究基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論支持下的空間基元層次組合及目標(biāo)發(fā)現(xiàn)方法；針對(duì)多時(shí)相數(shù)據(jù)中的時(shí)空遷移規(guī)律分析，研究時(shí)空耦合條件下的異常模式發(fā)現(xiàn)方法；針對(duì)地理要素之間的關(guān)系，研究基于蒙特卡羅方法的叢集異常模式發(fā)現(xiàn)方法;研究地學(xué)時(shí)空事件與過程的物理性質(zhì)、完成事件與過程的形式化描述；研究顧及過程時(shí)空邏輯關(guān)系的關(guān)

16、聯(lián)規(guī)則的形式化定義、數(shù)學(xué)性質(zhì)、發(fā)掘模型與算法。4）數(shù)據(jù)挖掘和地學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)的不確定性分析空間、非空間多源數(shù)據(jù)的不確定性來源、度量模型及其在空間運(yùn)算中的不確定性傳播，研究空間數(shù)據(jù)挖掘不確定性傳播模型帶可信度因子的模糊邏輯傳播模型，用知識(shí)表示中的不確定性來描述知識(shí)本身隱含隨機(jī)性、模糊性和未確知性。2.6 網(wǎng)格環(huán)境下空間信息智能服務(wù)及應(yīng)用示范1）空間信息網(wǎng)格計(jì)算的理論與方法針對(duì)新一代的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以網(wǎng)格技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，融合Semantic Web、Web Services、中間件、Agent等技術(shù)，從方法學(xué)的角度，對(duì)各類分布式計(jì)算技術(shù)進(jìn)行合理的集成和抽象，為空間信息處理大型復(fù)雜計(jì)算提供統(tǒng)一的分布式協(xié)同（交

17、互）計(jì)算環(huán)境及其安全、可靠的運(yùn)行支撐平臺(tái)，在普適意義下支持開放、動(dòng)態(tài)和多變網(wǎng)絡(luò)上的分布計(jì)算。2）空間信息智能服務(wù)機(jī)制與空間智能體研究空間信息和地學(xué)知識(shí)的智能服務(wù)機(jī)制，包括空間信息智能服務(wù)模型、服務(wù)規(guī)范和服務(wù)質(zhì)量評(píng)估方法；探索基于網(wǎng)格的空間信息智能服務(wù)框架和體系結(jié)構(gòu)；研究空間智能體的基本功能和空間智能體的連接與嵌入方法；為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格環(huán)境下空間信息與地學(xué)知識(shí)的一體化服務(wù)提供理論與方法基礎(chǔ)，解決如何將信息優(yōu)勢(shì)快速轉(zhuǎn)化為知識(shí)優(yōu)勢(shì)和決策優(yōu)勢(shì)的問題。3）空間信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)語義模型與智能搜索方法研究基于Ontology的空間信息服務(wù)方法，將空間信息與地學(xué)知識(shí)組織成具有語義的、自適應(yīng)的空間信息網(wǎng)格。在空間信息網(wǎng)格

18、基礎(chǔ)上，深入剖析空間信息服務(wù)的共有和獨(dú)有的特征，定義空間信息共享服務(wù)與互操作協(xié)議，設(shè)計(jì)空間信息網(wǎng)格服務(wù)語義模型；根據(jù)空間服務(wù)所共有的特征抽象出一系列基礎(chǔ)性的元服務(wù)，組成服務(wù)框架。在服務(wù)框架的基礎(chǔ)上，研究空間信息服務(wù)任務(wù)流程建模理論與服務(wù)匯集，基于各種應(yīng)用需求和服務(wù)的獨(dú)有特征來創(chuàng)建新的空間信息服務(wù)。此外，還需要研究空間信息與地學(xué)知識(shí)的智能搜索方法，保證用戶能夠及時(shí)準(zhǔn)確地得到所需要的空間信息和地學(xué)知識(shí)。4）空間信息智能服務(wù)示范應(yīng)用系統(tǒng)研究空間信息智能服務(wù)方法與關(guān)鍵技術(shù)在城市突發(fā)公共危機(jī)事件中的監(jiān)測(cè)、預(yù)警、事件信息采集、報(bào)送，基于專業(yè)模型的分析與處理、輔助決策與指揮調(diào)度等方面的應(yīng)用機(jī)制，構(gòu)建面向城市

19、突發(fā)公共危機(jī)事件的相對(duì)完整的應(yīng)急反應(yīng)輔助決策示范系統(tǒng)，驗(yàn)證空間信息智能化、自動(dòng)化處理和地學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)以及智能搜索方法的有效性。二、預(yù)期目標(biāo)1、總體目標(biāo)在天空地一體化時(shí)空基準(zhǔn)框架下，建立嚴(yán)密的遙感成像幾何物理模型；提出從遙感數(shù)據(jù)中自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化提取空間信息以及轉(zhuǎn)化為地學(xué)知識(shí)的理論和方法；為空間信息和地學(xué)知識(shí)的網(wǎng)格化服務(wù)提供理論支持。經(jīng)過若干年的研究，在上述方面取得突破性進(jìn)展，達(dá)到同期國際先進(jìn)水平，在若干研究點(diǎn)上居國際領(lǐng)先地位。為形成我國獨(dú)立自主的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取、信息處理與分發(fā)服務(wù)奠定理論基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)天空地?cái)?shù)據(jù)獲取的一體化、空間信息處理的定量化、自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化，空間信息分發(fā)與應(yīng)用的網(wǎng)格化，空間信息

20、服務(wù)的大眾化與智能化。2、五年目標(biāo)² 提出適合我國對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的精密定軌定姿理論，為我國對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)遙感影像的幾何糾正和輻射校正提供基于有理多項(xiàng)式的遙感成像理論模型和方法。在缺少地面控制點(diǎn)情況下，將我國衛(wèi)星遙感的對(duì)地目標(biāo)定位精度從目前的500-800m提高到50m，利用地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫自動(dòng)定位精度達(dá)到米級(jí)，使我國遙感影像幾何定位水平擠身于國際先進(jìn)行列。² 建立集知識(shí)工程、智能計(jì)算等多種方法于一體的智能遙感信息解譯和目標(biāo)識(shí)別的理論與方法體系，初步形成新型傳感器遙感影像智能化處理的理論框架，提出適應(yīng)海量遙感數(shù)據(jù)快速處理的高性能遙感影像網(wǎng)格計(jì)算方法。² 建立可以覆蓋全球

21、的多源時(shí)空數(shù)據(jù)模型，提出多時(shí)相空間信息變化自動(dòng)檢測(cè)與動(dòng)態(tài)更新的方法。² 建立從海量圖形圖像數(shù)據(jù)庫挖掘空間信息和發(fā)現(xiàn)地學(xué)知識(shí)的理論與方法，針對(duì)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)在自然災(zāi)害與突發(fā)事件應(yīng)急反應(yīng)等重大問題提出空間知識(shí)輔助決策的機(jī)制，初步形成從空間信息到地學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化的理論與技術(shù)體系。² 提出一套基于本體論的空間信息服務(wù)語義模型與智能體，通過城市空間信息應(yīng)急反應(yīng)輔助決策示范系統(tǒng)，建立較為完整的空間信息與地學(xué)知識(shí)網(wǎng)格服務(wù)的理論框架和應(yīng)用模式。² 發(fā)表高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文150篇以上、出版著作6部，申報(bào)專利10項(xiàng)以上。培養(yǎng)和造就一支具有一定規(guī)模的、以中青年科學(xué)家為骨干、多學(xué)科結(jié)合的遙感數(shù)據(jù)

22、獲取與信息處理的高水平人才隊(duì)伍。三、研究方案四、年度計(jì)劃研究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)第一年1、資料收集、整合與分析，包括各類對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)，多時(shí)相、多尺度、多傳感器數(shù)據(jù)，災(zāi)害發(fā)生數(shù)據(jù)、水熱數(shù)據(jù)等，以及在對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)、空間信息和地學(xué)知識(shí)等方面的研究成果2、對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的研究 (1) 分析各類對(duì)地觀測(cè)技術(shù)手段的數(shù)據(jù)特點(diǎn)、參數(shù)類型、模型及使用的參考基準(zhǔn)(2) 研究不同技術(shù)手段獲取的空間數(shù)據(jù)的組合模型及參數(shù)估計(jì)方法(3) 研究衛(wèi)星精密定姿的基本算法3、衛(wèi)星遙感成像機(jī)理(1) 研究高分辨率衛(wèi)星遙感影像的成像機(jī)理(2) 建立影像與對(duì)應(yīng)地物的嚴(yán)格幾何關(guān)系模型(3) 建立影像輻射校正模型(4) 建立通用的RPC參數(shù)模型4、

23、遙感影像解譯和目標(biāo)提取(1) 研究基于對(duì)象的遙感信息抽取和描述的基本方法(2) 基于知識(shí)庫的遙感影像的智能化信息提取方法研究(3) 建立遙感影像目標(biāo)顯著性圖(4) 研究高分辨率影像解譯與目標(biāo)自動(dòng)提取的總體技術(shù)框架(5) 研究面向海量遙感數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)格計(jì)算模型5、多源、多尺度、多時(shí)相空間信息整合集合和數(shù)據(jù)模型以及可視化方法(1) 研究多源、多尺度、多時(shí)相空間信息的時(shí)、空基準(zhǔn)的一致性(2) 研究空間信息整合的精度相融性與誤差傳遞規(guī)律(3) 研究空間信息語義描述的一致性及語義轉(zhuǎn)換方法(4) 研究時(shí)空對(duì)象特征和多源、多尺度、多時(shí)相時(shí)空數(shù)據(jù)模型(5) 研究時(shí)空拓?fù)潢P(guān)系和時(shí)空數(shù)據(jù)的組織和存儲(chǔ)方式(6) 基

24、于多源時(shí)空數(shù)據(jù)模型的建模方法與建模語言，以及時(shí)空屬性查詢語言(7) 多源多維時(shí)空數(shù)據(jù)的可視化方法6、空間叢聚模式的提取方法及其在叢聚地震時(shí)空模式提取中的應(yīng)用7、研究空間數(shù)據(jù)的模糊表達(dá)方法8、空間信息網(wǎng)絡(luò)模型與空間信息服務(wù)(1) 分析國內(nèi)外在空間信息服務(wù)研究現(xiàn)狀。 (2) 研究空間信息網(wǎng)格模型和空間信息服務(wù)網(wǎng)格模型1、 研制多種大地測(cè)量基準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)組合方法與軟件系統(tǒng)2、 建立衛(wèi)星精密定軌標(biāo)準(zhǔn)子程序庫。3、 建立適合國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星遙感影像的有理多項(xiàng)式模型（RPC）4、 提出遙感影像目標(biāo)顯著性圖生成方法5、 提出高分辨率影像解譯與目標(biāo)自動(dòng)提取的具體解決方案6、 形成滿足海量遙感影像處理的高性能網(wǎng)格

25、計(jì)算平臺(tái)總體框架7、 在提出精度和效率最優(yōu)的區(qū)域統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出多源空間信息整合的尺度相融性、精度相融性和語義相融性指標(biāo)8、 建立無縫的多源、多尺度、多時(shí)相的時(shí)空數(shù)據(jù)模型9、 建立一套能有效進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)查詢與可視化方法10、 初步建立空間信息網(wǎng)格模型和空間信息服務(wù)網(wǎng)格模型理論11、 研究空間數(shù)據(jù)挖掘算法56個(gè)并軟件實(shí)現(xiàn)，12、 發(fā)表高水平論文30余篇第二年1、遙感衛(wèi)星定軌、定姿(1) 研究基于北斗二代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的高軌、中軌衛(wèi)星定軌的數(shù)據(jù)處理算法(2) 建立導(dǎo)航星象表，研究恒星敏感器攝取的星象圖與星象表的匹配方法及定姿模型2、衛(wèi)星遙感影像幾何與物理參數(shù)一體化求解(1) 幾何關(guān)系模型與

26、輻射校正模型的組合理論和方法(2) RPC參數(shù)的整體解法和優(yōu)化算法(3) 利用地面控制點(diǎn)提高RPC參數(shù)解算精度的算法(4) 研究RPC參數(shù)的物理意義，利用輻射校正參數(shù)對(duì)遙感影像實(shí)施輻射校正3、影像自動(dòng)分類、智能解譯和網(wǎng)格計(jì)算(1) 遙感影像特定目標(biāo)搜索與定位方法(2) 高分辨率影像樣本庫與知識(shí)庫的建立與表達(dá)方法(3) 全極化SAR影像的自動(dòng)分類與目標(biāo)識(shí)別方法(4) 高光譜數(shù)據(jù)信息解譯智能化模型(5) 高性能網(wǎng)格環(huán)境下的遙感數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)框架和協(xié)同機(jī)制4、時(shí)空數(shù)據(jù)管理與可視化，以及分布式環(huán)境多源數(shù)據(jù)的管理與操作(1) 分布式環(huán)境下多源空間數(shù)據(jù)的注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)與綁定方法(2) 多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)

27、集成與互操作，大規(guī)模空間數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算等5、開展基于遙感影像的空間數(shù)據(jù)融合和變化檢測(cè)的研究6、地理現(xiàn)象變化模式和空間分布規(guī)律(1) 災(zāi)害模式以及水熱異常模式的圖譜表達(dá)方法(2) 地震序列時(shí)空變化模式與強(qiáng)震時(shí)空遷移模式的研究，旱澇災(zāi)害的時(shí)空分布模式(3) 基于網(wǎng)格分析方法的水熱數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性分析(4) 基于遙感圖像的云區(qū)提取及其時(shí)空分布規(guī)律研究(5) 強(qiáng)震叢聚模式的不確定分析，旱澇災(zāi)害時(shí)空模糊分布的不確定性評(píng)價(jià)7、空間信息網(wǎng)格模型和空間信息服務(wù)網(wǎng)格模型理論8、空間信息智能服務(wù)框架模型和空間信息智能服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)1、 初步利用北斗二代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行地面動(dòng)態(tài)目標(biāo)和空中目標(biāo)定位；2、 研制衛(wèi)

28、星定姿軟件系統(tǒng)3、 形成一套求解RPC參數(shù)的算法4、 研制可用于求解各種高分辨率衛(wèi)星遙感影像RPC參數(shù)的試驗(yàn)系統(tǒng)軟件5、 完成特定目標(biāo)搜索系統(tǒng)模塊6、 初步形成極化SAR影像的自動(dòng)分類與目標(biāo)識(shí)別方法7、 建立面向領(lǐng)域的推理機(jī)及其知識(shí)庫8、 提出基于Web Sevice 和GRID Service的異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成與互操作的方法與協(xié)議9、 實(shí)現(xiàn)多源、多尺度、多時(shí)相、異構(gòu)空間信息的分布式管理與集成，其中，分布的結(jié)點(diǎn)十個(gè)以上，管理數(shù)據(jù)的能力達(dá)到TB級(jí)10、 將已有算法應(yīng)用地震時(shí)空模式、旱澇分布模式、水熱相關(guān)性以及云區(qū)時(shí)空分布等研究11、 實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息服務(wù)屬性的抽象描述，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息服務(wù)進(jìn)行快速靈

29、活部署。12、 發(fā)表高水平論文30余篇，出版專著1部第三年1、衛(wèi)星定軌、定姿(1) 探索和建立基于多種技術(shù)組合的全球綜合對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的理論和方法(2) 研究Galileo導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理算法(3) 研究組合星載導(dǎo)航系統(tǒng)的算法，提高中低軌道遙感衛(wèi)星的定軌精度。(4) 研究并形成利用恒星敏感器進(jìn)行衛(wèi)星定姿的優(yōu)化算法。2、研究基于RPC模型的區(qū)域網(wǎng)平差、目標(biāo)三維重建等理論和方法3、遙感信息提取與解譯(1) 研究遙感信息視覺特征的學(xué)習(xí)、歸納與推理，建立遙感信息認(rèn)知模型(2) 研究遙感信息理解和解譯的不確定性模型。(3) 研究基于圖譜特征的信息提取及識(shí)別方法(4) 研究遙感信息獲取與處理中的并行計(jì)

30、算理論，以及遙感信息分布式處理算法4、基于遙感影像的空間數(shù)據(jù)融合(1) 研究多源、多時(shí)相、多傳感器遙感影像數(shù)據(jù)的融合理論與方法(2) 研究基于多源、多時(shí)相遙感影像數(shù)據(jù)的超分辨處理方法(3) 研究基于特征的空間信息的融合理論與方法；(4) 研究不確定性推理機(jī)制及其在決策層融合中的應(yīng)用，進(jìn)而研究普適性的決策層融合方法與原則(5) 研究數(shù)據(jù)層融合、特征層融合、決策層融合結(jié)果的相容性5、地理現(xiàn)象空間相關(guān)性的分析與研究(1) 災(zāi)害鏈相關(guān)性以及水熱異常相關(guān)性的圖譜表達(dá)方法(2) 近500年來中國強(qiáng)震與旱澇災(zāi)害的空間分布的相關(guān)性分析(3) 近50年來中國生態(tài)環(huán)境的變化模式研究(4) 基于中國水熱數(shù)據(jù)的氣象因

31、子的空間分布模式研究(5) 近50年來中國生態(tài)環(huán)境變化以及云區(qū)表達(dá)的模糊性分析6、空間信息智能服務(wù)框架模型和空間信息智能服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)7、數(shù)據(jù)語義解析和服務(wù)1、 完成多種大地基準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)組合軟件平臺(tái)2、 利用Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行地面和空中定位、定軌數(shù)據(jù)處理3、 對(duì)國外中低軌道遙感衛(wèi)星的定軌精度達(dá)到34cm，對(duì)我國遙感衛(wèi)星定軌精度達(dá)到10cm左右4、 研制利用RPC參數(shù)直接從衛(wèi)星遙感影像提取地物空間信息的試驗(yàn)系統(tǒng)軟件5、 形成極化SAR影像的自動(dòng)分類與目標(biāo)識(shí)別方法和基于光譜特征的信息提取及識(shí)別方法6、 解決遙感處理的分布式超級(jí)計(jì)算問題7、 提出空間數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策

32、層融合的理論框架與具體方法8、 對(duì)數(shù)據(jù)融合結(jié)果提出評(píng)價(jià)指標(biāo)體系9、 力爭(zhēng)總結(jié)出區(qū)域上強(qiáng)震發(fā)生與洪澇災(zāi)害發(fā)生的空間相關(guān)模式，水熱數(shù)據(jù)與氣象因子分布之間的時(shí)空相關(guān)性模式，同時(shí)采用圖譜的方法進(jìn)行表達(dá)，并對(duì)這些模式進(jìn)行模糊性分析10、 解決空間信息服務(wù)能力的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)問題11、 解決動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建、終止、管理和激活互網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的問題12、 解決空間信息服務(wù)執(zhí)行環(huán)境的高可用性、可伸縮性和自組織性問題13、 解決如何通過業(yè)務(wù)協(xié)同層來解決資源同步管理問題14、 發(fā)表論文高水平的30余篇第四年1、衛(wèi)星定軌、定姿(1) 研究深空大地控制網(wǎng)的建立和維持方法(2) 完成星載GNSS整周模糊度算法(3) 研究在統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)下

33、，利用定位與定姿的結(jié)果提高遙感衛(wèi)星影像精度的實(shí)現(xiàn)方法2、探索利用影像位置及其灰度所構(gòu)建的一體化方程反演地物目標(biāo)的幾何與物理特性的理論與方法3、遙感影像智能分類與自動(dòng)識(shí)別(1) 特征綁定與遙感信息理解和解譯的計(jì)算模型研究(2) 基于特征與知識(shí)的高分辨率光學(xué)及SAR影像智能分類與自動(dòng)識(shí)別方法(3) 研究基于地物波譜庫的目標(biāo)定量識(shí)別方法4、研究遙感影像大型距陣分布式數(shù)值計(jì)算、多元信息協(xié)同網(wǎng)格計(jì)算方法等5、地理要素空間信息的變換檢測(cè)(1) 研究遙感影像受季節(jié)，天氣和傳感器影響的各種因素(2) 研究不同時(shí)相，不同傳感器遙感影像的同化方法(3) 研究地理要素的空間變化，總結(jié)變化的類型、特征和規(guī)律，揭示這些地理要素變化的實(shí)質(zhì)(4) 研究多源空間信息時(shí)空變化檢測(cè)的理論以及自動(dòng)發(fā)現(xiàn)變化的方法6、地理現(xiàn)象之間時(shí)空相關(guān)性的分析與研究(1) 云區(qū)與氣象因子之間相關(guān)性的圖譜表達(dá)方法(2) 近500年來強(qiáng)震與旱澇災(zāi)害的時(shí)空相關(guān)模式研究(3) 近50年來水熱數(shù)據(jù)與中國生態(tài)環(huán)境的時(shí)空變化模式研究(4) 云區(qū)分布與氣象因子之間的時(shí)空相關(guān)模式分析(5) 上述模式的不確定分析，并對(duì)挖掘方法和挖掘結(jié)果進(jìn)行有效性評(píng)價(jià)7、空間信息智能服務(wù)(1) 數(shù)據(jù)語義解析和服務(wù)(2) 空間信息智能服務(wù)框