中國衛(wèi)星遙感與定位技術應用的現狀和發(fā)展

1、.：.；中國衛(wèi)星遙感與定位技術運用的現狀和開展2002-3-19經過三十多年來的開展，衛(wèi)星遙感技術運用的范疇曾經從當初的單一遙感技術開展到今天包括遙感RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)，全球定位系統(tǒng)(GPS)等技術在內的空間信息技術，逐漸深化到國民經濟、社會生活與國家平安的各個方面，使社會可繼續(xù)開展和經濟增長方式發(fā)生了深化的變化，其開展與運用程度業(yè)已成為綜合國力評價的重要標志之一。1998年美國副總統(tǒng)戈爾從戰(zhàn)略高度提出了空間信息技術綜合運用的艱苦目的之“數字地球的想象，將空間信息技術向全民化、產業(yè)化開展的目的推進了一步。隨著國家和地域空間信息根底設備的建立和完善，分布式數據庫的開展與成熟，以及高性

2、能計算、聯(lián)網處置才干的提高，美國和西方七國集團已把空間信息技術列為從工業(yè)化向信息化過渡，實現全球信息社會(Global Information Society，GIS)的一個重要高新技術運用產業(yè)。我國經過“八五，“九五的攻關研討，RS、GIS和GPS的綜合配套開展才干開場構成，為3S走向適用奠定了根底。在運用方面， 3S技術已在國家的經濟建立中，尤其在艱苦自然災禍監(jiān)測與評價和資源調查等方面，為國家指點人和各級政府部門提供了大量科學的宏觀輔助決策信息，產生了宏大的社會效益。在技術運用逐漸由國家行為向產業(yè)行業(yè)的轉化過程中，有力地推進了國土、農業(yè)、林業(yè)等部門對這些新技術的認同和采用，越來越多的部門，

3、曾經正在將這些技術擺上部門業(yè)務化運用的日程，成為主管部門執(zhí)法或制定產業(yè)政策、規(guī)范及行業(yè)技術改造的重要根據之一。中國衛(wèi)星遙感運用的開展遙感技術集中了空間、電子、光學、計算機通訊和地學等學科的最新成就，是當代高新技術的一個重要組成部分。國際上遙感技術的開展，將在未來15年將人類帶入一個多層。立體。多角度，全方位和全天候對地觀測的新時代。各種高、中、低軌道相結合，大、中、小衛(wèi)星相互協(xié)同，高、中、低分辯率互補的全球對地觀測系統(tǒng)，將能快速、及時地提供多種空間分辯率、時間分辯率和光譜分辯率的對地觀測海量數據。自70年代以來，我國高度注重遙感技術開展與運用，跟蹤國際技術前沿并努力創(chuàng)新，在“六五、“七五、“八

4、五、“九五延續(xù)四個五年方案中，給予重點支持，在遙感技術系統(tǒng)，遙感運用系統(tǒng)、GIS等方面均獲得突出進展。建立了國家級資源環(huán)境宏觀信息效力體系該效力體系包括以中國1：25萬土地利用數據為中心的國家資源環(huán)境空間數據庫，二個部級效力系統(tǒng)，三個省級示范系統(tǒng)及五個縣級效力系統(tǒng)，珠江三角洲地域“4D(數字高程模型DEM，數字正射影像庫 DOQ，數字專題地圖庫DRG和數字專題信息DTI)技術系統(tǒng)以及全國資源環(huán)境信息技術系統(tǒng)。以1：10萬土地利用數據為中心的國家資源環(huán)境數據庫包括30多種主要資源環(huán)境要素，且具有統(tǒng)計的數據規(guī)范、參數、數據格式與數據精度。該庫將每五年實現全面更新，東部主要地域每年更新。兩個部級效力

5、系統(tǒng)是面向農業(yè)部和國家林業(yè)局開發(fā)的。其中農業(yè)部以上述本底數據庫為根底，針對華北地域有關短少耕地的農情進展分析，直接支持了農業(yè)部的決策任務。國家林業(yè)局的系統(tǒng)在本底數據庫根底上，直接支持了國家生態(tài)環(huán)境的建立任務。三個省級示范系統(tǒng)，那么是專為江蘇、福建和安徽開發(fā)的，它們都包括資源與環(huán)境數據庫、根底地理數據庫、資源環(huán)境專題數據、社會經濟統(tǒng)計數據庫及1：10萬(江蘇、福建)和1：5萬(安徽)土地利用數據庫?，F三個省級示范系統(tǒng)曾經開場為三省的國民經濟建立提供效力。在珠江三角洲示范區(qū)建立的1：10萬資源與環(huán)境“4D遙打動態(tài)信息效力體系，具有一年一度更新才干。對珠江三角洲城市擴展、耕地減少和海岸帶變化等資源熱

6、點問題提供年際動態(tài)數據及專題分析報告。該技術已勝利的運用到國家土地利用變化監(jiān)測。該效力體系自建立起來就得到了廣泛的運用。據不完全統(tǒng)計，國家資源環(huán)境數據庫用戶數現已到達 200余個，用戶涉及包括國家計委、農業(yè)部，水利部。國家環(huán)?？偩?、國家林業(yè)局、國家統(tǒng)計局、國家航天局以及總參等多個政府部門。推行運用的省份包括江西、安徽、福建、湖北。湖南、江西、貴州，山東，內蒙、新疆等。特別是水利部在數據庫的根底上，在九個月的時間內，完成了全國1：10萬比例尺的土壤侵蝕遙感調查任務，成果得到了水利部指點的一致好評。國家環(huán)保總局擬在數據庫的根底上，建立國家生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。此外，數據庫直接支持了對1998年特大洪澇

7、災禍的監(jiān)測任務。國家有關部門已要求全面移植本底數據庫的主要數據類型，作為國家指點人的決策參考數據。建立了災禍遙感監(jiān)測評價業(yè)務運轉系統(tǒng)該系統(tǒng)由三部分組成：災禍宏觀動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、機載SAR數據實時傳輸系統(tǒng)、洪澇災禍測評價系統(tǒng)。洪澇、干旱。林火和雪災的宏觀動態(tài)監(jiān)測與評價系統(tǒng)，已具備針對中國范圍內發(fā)生的洪澇、干旱、林火和雪災等多種自然災禍的宏觀動態(tài)監(jiān)測和成災區(qū)的區(qū)域覆蓋評價的才干；系統(tǒng)經過網絡通訊同其它子系統(tǒng)實現產品傳送和數據共享，并以VSAT和INTERNET網絡通訊方式向運用部門提供防災減災信息效力。機載SAR數據實時傳輸系統(tǒng)，實現了3米SAR圖像的實時網絡遠程傳輸、地面接納和處置；它可以針對3米

8、SAR圖像進展7種功能的實時處置。迄今為止，該業(yè)務運轉系統(tǒng)曾經在對中國發(fā)生的洪澇、干旱、林火和雪災等各種艱苦自然災禍的監(jiān)測評價中發(fā)揚了重要作用，及時并準確地向國務院辦公廳及國家防汛抗旱總指揮部提供了有關災禍發(fā)生情況的大量數據。對突發(fā)性水災，實現 2天之內提供受淹范圍及各類受淹土地面積等信息，一周之內提供包括受災人口，受淹房屋等信息的詳細評價報告。全國旱情監(jiān)測實現每 10天上報一次旱情數據。在1998年長江特大洪水期間，中國主要遙感單位利用6顆衛(wèi)星和3套航空遙感系統(tǒng)，對災區(qū)進展5-7次覆蓋，獲得100多幅災情圖像，為災情監(jiān)測評價和災后重建提供了科學數據。該系統(tǒng)曾經被納入國家防汛指揮系統(tǒng)。國產GI

9、S軟件產品的開發(fā)與運用從引進，消化、吸收起步，根據“引入競爭機制，堅持流動開展，加強科技攻關，落實產業(yè)開展的方針，我國經過科研攻關工程支持和軟件測評，鼓勵開發(fā)了一批具有自主版權的GIS軟件，某些軟件在技術程度上接近國際先進程度，帶動了一批新興高新技術企業(yè)，實現了科技成果產業(yè)化，促進了我國GIS在各行各業(yè)的運用，并獲得了一定的經濟效益和構成初步的產業(yè)規(guī)模。經過“九五期間的開展，目前國產GIS軟件占據國內市場已到達近30。在行業(yè)運用領域不斷開展的同時，國產軟件也在許多國家重要的政治?？萍蓟顒又型宫F本人，并產生了重要的社會效益。例如，利用國產軟件制造的香港、澳門兩座城市的電子地圖、在解放軍進駐兩地的

10、過程中發(fā)揚了重要作用，遭到軍方的一致好評；號發(fā)射過程中，國產軟件成為航天飛行的一個固定控制軟件被勝利地用于飛行器態(tài)勢的控制；國產軟件在昆明世博會上運用勝利，并打入了2000年悉尼奧運會?！熬盼迤陂g，在科技部的大力推進下，國外軟件壟斷的局面曾經不復存在，中國的地理信息系統(tǒng)軟件產業(yè)曾經初步構成；“十五期間，中國的地理信息系統(tǒng)軟件產業(yè)必將迎來又一個高速開展的階段。國家空間數據根底設備建立開展地理信息系統(tǒng)運用的必要條件是建立國家空間數據根底設備。中國有關部門已建立了10個根底地理信息數字化消費基地，開展了信息共享與規(guī)范化研討，實現了地理信息產品的規(guī)?；M。目前已建成中國1：400萬、1：100萬、1

11、：25萬根底地理數據集。七大江河流域重點防備區(qū)1：1萬和1：5萬根底地理數據集。在科技部的支持下，以推進空間信息技術及其產業(yè)開展為目的的國家級空間信息共享和效力平臺中國空間信息網于1999年開場建立，現已具雛形。開展遙感前沿技術及運用系統(tǒng)針對目前高光譜遙感、雷達遙感，大數據量遙感圖像并行處置，多種數據交融和快速更新等遙感的前沿技術，嚴密結合遙感的詳細運用，開展了高光譜農作物精細分類模型，構成了水稻信息提取和分類的雷達遙感成套技術，研制了微機大數據量遙感圖像并行處置技術及系統(tǒng)，開展了遙感與地理系統(tǒng)交融處置技術以及地理空間數據的快速生成和更新技術。構成了一套獨具特征的技術系統(tǒng)，并在國際協(xié)作中得到了

12、運用和檢驗。建立了海洋環(huán)境立體監(jiān)測體系作為一個海洋大國，我國天然海域達485萬平方公里，海岸線長達 18000公里。海洋及海岸帶擁有豐富的資源，有12個省(市、自治區(qū))處于沿海地帶，全國50的大城市，40的中小城市也在這個地帶，國民經濟總值的60沿海地域。因此，建立海洋環(huán)境立體監(jiān)測體系是我國一項戰(zhàn)略目的。在“九五國家高技術開展方案(863方案)支持下建立的海洋環(huán)境立體監(jiān)測體系主要包括：近海環(huán)境自動監(jiān)測技術、高頻地波雷達海洋環(huán)境監(jiān)測技術。海洋環(huán)境遙感監(jiān)測運用技術、系統(tǒng)集成技術以及示范實驗等。中國衛(wèi)星定位技術運用的開展衛(wèi)星定位技術的開展，因其可提供全天候實時，高精度三維位置，速度以及精細的時間信息

13、，90年代以來，已被廣泛運用于陸地、海洋，空間和航天領域內務類軍用和民用目的的定位、導航與精細丈量，并已初步構成一個新興的高科技產業(yè)。世界上一些國家和地域，從本身的技術、經濟和國家平安利益出發(fā)，紛紛建立或規(guī)劃建立全球或區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，如俄羅斯的GLONASS，美國的GPS。歐洲的 GALILEO方案等。我國已于2000年 10月31日和12月21日先后發(fā)射了第一顆和第二顆“北斗導航實驗衛(wèi)星，構成了我國第一代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)即“北斗導航系統(tǒng)。隨著美國SA政策的終止和其他國家新的空間定位系統(tǒng)的投入運轉，衛(wèi)星定位系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)定位精度、運轉的可靠性曾經大幅度提高。國際上 GPS接納機，GPS

14、導航系統(tǒng)，GPS航空。航海、公路、鐵路導航控制系統(tǒng)， GPS接納機與其它電器結合的通用設備如GPS照相機。GPS收音機，GPS手表等已構成相當規(guī)模的產業(yè)群體，成為空間信息技術中首先進入大規(guī)模產業(yè)化開展的領域之一。據結合國1999年的資料，雖然前幾年世界經濟并不景氣，但全球航天產業(yè)的平均年增長率超越9%，其中衛(wèi)星導航定位領域的增長平均每年超越 30：6，而這兩年的實踐增長那么遠超越上述數字。未來的開展趨勢是導航定位產品將與挪動等群眾消費品融為一體，市場前景極為可觀。我國從七十年代中期開場引進子午衛(wèi)星導航定位技術，這是美國第一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)，采用多普勒定位技術，主要用于大地丈量。海島聯(lián)測及石油勘探

15、。八十年代中期開場引進GPS衛(wèi)星定位儀。隨著GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)日益完善和衛(wèi)星定位技術的不斷提高，衛(wèi)星導航定位技術已進入到國民經濟多個領域中并發(fā)揚了重要作用。地球板塊運動監(jiān)測和地球動力學研討GPS在地球動力學研討方面運用，主要用于對全球性板塊運動、地殼運動監(jiān)測。地震預告監(jiān)測和對極移的測定。測定板塊間運動參數相對挪動速度和方向)、大陸和海洋板塊內部變形，板塊邊境是與地震有關的區(qū)域形變和應變積累。研討地下斷層活動方式、應力場變化，從而進展地震危險值估計和預告。目前利用GPS程度方向形變監(jiān)測精度曾經到達1-2mm年，垂直方向為2-4mm年，基線相對精度過110-9。我國積極參與國際大地丈量協(xié)會組織的國

16、際地球動力學效力網(International GPS Service for Geodynamics，簡稱IGS網)的建立，已有長春、烏魯木齊、拉薩、昆明、西安，武漢，上海、北京等八個站參與了該網。目前世界上已有200多個永久跟蹤站。其目的是為從事高精度的地球動力學研討的單位和個人提供準確的GPS衛(wèi)星軌道、地球自轉參數和測繪坐標。經過國家“九五艱苦科學工程工程的支持，“中國地殼運動監(jiān)測網絡工程已于2000年建成，在我國建立了25個延續(xù)運轉GPS跟蹤站，54個根本站，1000個地震監(jiān)測點?！笆迤陂g將陸續(xù)建成約100個左右延續(xù)跟蹤站。這一科學工程的建立將為地球板塊運動監(jiān)測，區(qū)域地殼形變監(jiān)測地震

17、預告監(jiān)測，起著重要作用。1995年中德協(xié)作在西藏測定由 8個GPS點組成的網，從格爾木到珠穆郎瑪峰南麓戎布寺，橫跨四個斷裂帶。中美在龍門山建立了13個GPS監(jiān)測站的監(jiān)測網，橫跨四川、云南兩省，基線反復精度到達110-8，坐標優(yōu)于5cm。為監(jiān)測首都圈地震，1994年利用的GPS建立了57個GPS地震監(jiān)測點，點距50-100km，控制面積15萬km2。每年復測一次。利用GPS監(jiān)測海平面及冰蓋、冰川的變化為了監(jiān)測由于溫室效應產生的影響，人們利用GPS、測高雷達，結合傳統(tǒng)的水準丈量和驗潮技術監(jiān)測海平面變化。美國、德國、西班牙在大西洋沿岸建立16個GPS監(jiān)測站對海平面變化進展監(jiān)測：美國在南阿拉斯加建立1

18、0個GPS監(jiān)測站監(jiān)測冰川變化。在南極、格陵蘭人們用GPS結合衛(wèi)星測高，合成孔徑雷達干涉丈量技術監(jiān)測冰蓋變化。1994年我國參與了由個幾個國家的二十多個在南極的臺站參與的“國際南極GPS會議研討南極板塊運動及南極地形變化。我國也將在沿海建立多個GPS監(jiān)測站，結合衛(wèi)星測高和驗潮站，監(jiān)測沿海海平面變化。GPS在測繪中的運用GPS技術以其定位精度高、速度快、費用省、儀器輕便等特點被廣泛運用于測繪的各個方面，并已完全取代常規(guī)測距、測角技術建立大地控制網。我國于1992年利用GPS在全國建立了由28個點組成的國家A級GPS控制網，平差后地心坐標精度優(yōu)于01m。邊長相對精度優(yōu)于110-8，后又經過兩次復測，

19、精度到達310-9。1996年完成了由730個點組成的國家B級GPS網，平差后地心坐標精度01m?；€邊長相對精度210-8，高程為310-8。新布設的A、B級網將成為我國現代大地丈量和根底測繪的根本框架。此外，還利用GPS建立城市和工程控制網，大型構造物變形監(jiān)測，航空攝影丈量。地形、地籍、房地產測繪及地理信息更新丈量，海洋測繪等方面。GPS在智能交通系統(tǒng)中的運用GPS導航定位系統(tǒng)在智能交通管理系統(tǒng)中起著重要作用，特別是進入九個年代后期，隨著信息技術和通訊技術的開展，以GPS導航和電子地圖為根底的各種電子導航產品和運輸工具的管理系統(tǒng)已成為重要市場，成為一個新興的高科技產業(yè)。目前國際上汽車導航市

20、場以日本開展最快。它從80年代末開場研制到90年代中期構成產品，每年以30增長率開展，到1999年銷售量已到達155萬套。歐洲和美國雖然比日本開展慢，但是近兩年開展很迅速，2000年北美和歐洲車載導航儀銷售量到達100萬套，每年以翻一番的速度增長，到2005年將到達600萬套。我國民用汽車保有量約1500萬輛，年產約150萬輛，其中轎車1999年產為56萬輛。假設按10年增長率及國外安裝GPS導航系統(tǒng)的比例，保守估算，到2006年原裝和選配GPS自主導航系統(tǒng)將累計到達37萬套和12萬套。據不完全統(tǒng)計，我國有貨運車430萬輛，客運車170萬輛，特殊車輛7萬輛(如運鈔車、救火車、郵政車、巡警車、工

21、程車、危險品運輸車等)。這是GPS在物流運輸管理上發(fā)揚艱苦作用的領域，市場潛力很大。國際海洋組織于1997年制定了關于海上船雖然理的規(guī)程，要求中大型輪船(500噸位以上的貨輪和60人以上的客輪)都要安裝“船只航行數據記錄器(VDI)并建立“船只航行自動管理系統(tǒng)(AIS)，該系統(tǒng)將船只航行位置的數據傳到沿海航行監(jiān)控站上，實現全部航行的監(jiān)控管理。我國沿海共有大小船只32萬艘，將有11萬艘裝有上述設備。假設含沿海需建通訊網(不含電子海圖建立)需投資100億人民幣。我國現有民航飛機200多架，到2021年將開展到約550架(不包括通訊航空小飛機)。飛機導航按航路飛行階段劃分為：海洋空域航路，內陸空域航

22、路、終端區(qū)導引、進場著陸。GPS的運用還包括機場局面監(jiān)視、管理和特殊區(qū)域導航，如農業(yè)飛防、林業(yè)飛播、護林、滅火、救援、巡查、航拍等。中國衛(wèi)星遙感與定位技術運用開展趨勢與重點按照我國科技開展“十五方案的規(guī)劃，今后5-15年空間信息技術開展的根本思緒是：強化各項科技工程之間的協(xié)調與結合，發(fā)揚學科與技術綜合的優(yōu)勢和實力，在綜合運用方面下功夫；面向運用，面向部門與地方，真實處理實踐運用中面臨的關鍵技術問題，推進部門與地方對空間信息的實踐運用；探求新型工程實施與管理方式，結合我國國情與現實科技體制，結合各部門機制改革進程，營造一種高效，有活力的科技研討與開展環(huán)境；大力推進科技與產業(yè)開展的結合，經過科技促

23、產業(yè)，經過產業(yè)支持空間信息運用與效力的長久開展?？傮w目的是：以社會可繼續(xù)開展。國家宏觀決策，國家平安，部門和地方艱苦運用及工業(yè)領域產業(yè)化開展中對空間信息技術的需求為主導，全面促進我國空間信息技術的開展和產業(yè)化進程。未來我國衛(wèi)星遙感與定位技術運用的開展擬應優(yōu)先思索如下領域。進一步開展衛(wèi)星遙感技術，建立繼續(xù)。穩(wěn)定的空間觀測數據源繼續(xù)開展衛(wèi)星遙感技術，在開辟新數據源同時，采取有效措施盤活已有數據源，構成不同時間和不同空間分辯率的空間觀測數據的獲取才干，繼續(xù)不斷而穩(wěn)定地提供不同運用領域所需求的空間觀測數據。在開展衛(wèi)星遙感技術中應留意不同類型衛(wèi)星的結合，其中高性能對地觀測微型衛(wèi)星技術及運用研討是在小衛(wèi)星平臺上將中等空間分辯率寬帶場高重訪周期多光譜成像與高空間分辯率光學成像的優(yōu)勢結合起來