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如何“玩轉(zhuǎn)”高分辨率遙感技術(shù)?

時(shí)間:2015年07月31日 信息來(lái)源:高分辨率遙感技術(shù) 點(diǎn)擊:3014 字體:


核心提示

曾幾何時(shí),提起遙感,人們多將其定位為“高大上”的科學(xué)技術(shù)。如今,隨著遙感技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的普及,“舊時(shí)王謝堂前燕”正越來(lái)越多地“飛入尋常百姓家”,改變著人們的生產(chǎn)和生活。

日前,高分二號(hào)衛(wèi)星精確入軌并穩(wěn)定運(yùn)行。該衛(wèi)星投入使用后,將協(xié)同在軌運(yùn)行的高分一號(hào)衛(wèi)星,進(jìn)一步完善我國(guó)高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的建設(shè),推動(dòng)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的大規(guī)模應(yīng)用。

那么,高分辨率的遙感衛(wèi)星到底能做些什么呢?

各行各業(yè):越來(lái)越離不開(kāi)“天之眼”

高分辨率衛(wèi)星精準(zhǔn)、及時(shí)的優(yōu)勢(shì),使去年發(fā)射的高分一號(hào)衛(wèi)星在應(yīng)急救災(zāi)方面立下赫赫“戰(zhàn)功”。在去年的四川雅安地震、甘肅岷縣地震和東北特大洪澇災(zāi)害中,高分一號(hào)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)和專(zhuān)題解譯產(chǎn)品被及時(shí)地提供給有關(guān)部門(mén),獲得用戶(hù)單位的一致好評(píng)。本月初,高分一號(hào)衛(wèi)星在云南魯?shù)榈卣鹂拐鹁葹?zāi)中,攜手國(guó)內(nèi)外其他17顆遙感衛(wèi)星,為國(guó)家搜救中心及時(shí)了解災(zāi)情、疏通終端道路、消除堰塞湖等提供了技術(shù)支持。

國(guó)土資源部是高分一號(hào)衛(wèi)星和高分二號(hào)衛(wèi)星的主要用戶(hù)。據(jù)國(guó)土資源部中國(guó)航空物探遙感中心研究員甘甫平介紹,該部門(mén)曾利用高分一號(hào)衛(wèi)星等遙感衛(wèi)星,獲取礦區(qū)開(kāi)采面、洞口車(chē)輛運(yùn)輸?shù)男l(wèi)星數(shù)據(jù),再配合其他信息,判斷某礦區(qū)是否進(jìn)行非法開(kāi)采。

而高分二號(hào)衛(wèi)星1米的空間分辨率和180秒內(nèi)側(cè)擺35度的快速機(jī)動(dòng)能力,將進(jìn)一步提高國(guó)土資源監(jiān)測(cè)與調(diào)查的質(zhì)量與效率,可以在監(jiān)測(cè)退耕還林、查出鄉(xiāng)鎮(zhèn)是否有建設(shè)“小產(chǎn)權(quán)房”等方面大顯身手。

高分系列衛(wèi)星還在環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域取得了很好的應(yīng)用效果?!疤A暴發(fā)面積動(dòng)輒上百平方公里,最佳選擇就是利用衛(wèi)星遙感手段大范圍快速監(jiān)測(cè)。”常年從事地面監(jiān)測(cè)工作的王兵對(duì)高分一號(hào)衛(wèi)星的水環(huán)境監(jiān)測(cè)能力感觸極深。他說(shuō),在藍(lán)藻集中監(jiān)測(cè)的幾個(gè)月里,衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)每天都會(huì)傳送到環(huán)保部。工作人員可根據(jù)幾個(gè)月到幾年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),比較不同區(qū)域藍(lán)藻首次暴發(fā)時(shí)間、頻率、頻度等因素,反推出藍(lán)藻的形成條件、變化趨勢(shì)。而在國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2013年河北等五省秋糧和新疆棉花種植面積統(tǒng)計(jì)工作中,高分一號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)替代國(guó)外數(shù)據(jù)的使用率達(dá)70%。

未來(lái),高分二號(hào)衛(wèi)星也將為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部等十多個(gè)部門(mén)提供城鄉(xiāng)規(guī)劃管理、風(fēng)景名勝區(qū)資源保護(hù)、城市建筑節(jié)能,以及交通運(yùn)輸管理、道路監(jiān)測(cè)等方面的示范應(yīng)用服務(wù),在北京等地開(kāi)展交通路網(wǎng)規(guī)劃、交通路網(wǎng)監(jiān)控與交通出行服務(wù),以滿(mǎn)足城市精細(xì)化管理需求。

此外,高分系列衛(wèi)星的圖像數(shù)據(jù)在測(cè)繪、水利、林業(yè)、國(guó)防、公安等行業(yè)也有著廣泛應(yīng)用。

“從技術(shù)上講,高分一號(hào)衛(wèi)星是可以實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)罌粟和越境通道的。”武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院教授賈永紅認(rèn)為。中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所創(chuàng)新研究員孟慶巖接受媒體采訪時(shí)也表示,罌粟等非法種植物通常不會(huì)種植在農(nóng)田周?chē)?,而是在荒地里,并且其種植形狀規(guī)整,與周?chē)h(huán)境反差較大,因此可以借助衛(wèi)星圖像,用肉眼或人機(jī)交互等方式識(shí)別出來(lái)。

高分影像:開(kāi)始邁向“私人訂制”

與以前數(shù)據(jù)多局限于政府、大專(zhuān)院校范圍內(nèi)使用的境況不同,目前,遙感技術(shù)逐漸滲透各行各業(yè),正實(shí)現(xiàn)著大眾普及。

中國(guó)航天科技集團(tuán)公司北京航天世景信息技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)航天世景)是國(guó)內(nèi)的高分辨率衛(wèi)星影像供應(yīng)商。公司總經(jīng)理徐麗萍在工作中發(fā)現(xiàn),律師事務(wù)所、房地產(chǎn)公司近年來(lái)對(duì)遙感數(shù)據(jù)的需求呈上漲趨勢(shì)?!斑@說(shuō)明律師們已經(jīng)開(kāi)始將遙感數(shù)據(jù)作為法律依據(jù)了,尤其是在土地確權(quán)這樣的領(lǐng)域。”徐麗萍說(shuō),如果遙感衛(wèi)星的分辨率足夠高,房地產(chǎn)商也可以利用它對(duì)整個(gè)小區(qū)進(jìn)行規(guī)劃和監(jiān)測(cè)。

當(dāng)向客戶(hù)提供戰(zhàn)略決策分析時(shí),航天世景提供的不再是影像本身,而是基于影像提取的信息服務(wù)。以涉及拆遷補(bǔ)償?shù)捻?xiàng)目為例,航天世景工作團(tuán)隊(duì)會(huì)將拆遷規(guī)定補(bǔ)償年限之前和之后的影像調(diào)取出來(lái),進(jìn)行對(duì)比,為客戶(hù)提供拆遷補(bǔ)償依據(jù)。

航天世景有一款“世景圖庫(kù)”的產(chǎn)品,包含了城市高分、省域中分、全國(guó)低分以及大經(jīng)濟(jì)圈高分影像庫(kù)。企業(yè)可以在操作層面和生產(chǎn)層面通過(guò)其自有云接入、調(diào)用該產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)自己的影像分析、規(guī)劃設(shè)計(jì),甚至可以制作導(dǎo)航地圖等。

航天世景還推出了基于位置服務(wù)的“沃圖”平臺(tái)。根據(jù)這種理念,該公司打造了“圖說(shuō)天下”欄目,與國(guó)內(nèi)主流媒體合作,將新聞熱點(diǎn)事件和位置結(jié)合起來(lái)針對(duì)新媒體服務(wù),開(kāi)創(chuàng)了全新的媒體展示方式。該平臺(tái)還可以提供影像商城、高爾夫園地等在線服務(wù),客戶(hù)只需輕點(diǎn)鼠標(biāo),就可以得到所需的高分辨率衛(wèi)星影像,完成“私人訂制”。

本月中旬,美國(guó)worldview-3衛(wèi)星發(fā)射成功,該衛(wèi)星具有0.3米分辨率的成像能力。從這樣的遙感衛(wèi)星上俯瞰地球,透過(guò)高分辨率相機(jī)鏡頭,陸地、海洋、山脈、河流界限分明,城市和鄉(xiāng)村的每一棟建筑清晰可見(jiàn)。因此,有人把自己家附近的高清衛(wèi)星影像永久珍藏,也有人在婚禮時(shí)讓衛(wèi)星從空中為自己俯拍人生最幸福的瞬間,這些在未來(lái)都將不再是“天方夜譚”。

自2005年google earth面世、2011年百度推出衛(wèi)星地圖以來(lái),涵蓋大量真實(shí)信息的世景衛(wèi)星影像地圖越來(lái)越多地走入人們的工作和生活中。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)通過(guò)高分辨率衛(wèi)星對(duì)道路交通流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí),其對(duì)圖像的更新率要求很高,國(guó)外衛(wèi)星遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了它的當(dāng)下需求。我國(guó)高分辨率對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的持續(xù)發(fā)展將有效改善這一狀況。

看來(lái),當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)與高分辨率衛(wèi)星“碰撞”,似乎一切“火花”都有可能擦出。因此,有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合,將使高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的增值應(yīng)用空間廣闊,未來(lái)甚至出現(xiàn)“井噴”效應(yīng)。

效仿動(dòng)作:掀起衛(wèi)星應(yīng)用革命

美國(guó)skysat-1衛(wèi)星拍攝的高清地球視頻所帶來(lái)的視覺(jué)沖擊,曾引起全球宇航領(lǐng)域和大眾消費(fèi)領(lǐng)域的極大關(guān)注。其研制方美國(guó)skybox公司在衛(wèi)星影像應(yīng)用方面的創(chuàng)新理念,或許值得國(guó)內(nèi)高分辨率衛(wèi)星研制和應(yīng)用等各方借鑒。

skybox公司對(duì)衛(wèi)星圖像未來(lái)應(yīng)用有著獨(dú)到的理解。他們認(rèn)為,世界本身就是一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)庫(kù),公司通過(guò)設(shè)計(jì)和制造衛(wèi)星,提供快捷、穩(wěn)定、及時(shí)更新的高分辨率地球影像,幫助用戶(hù)發(fā)掘衛(wèi)星影像中的數(shù)據(jù)信息,用以研究全球經(jīng)濟(jì)活動(dòng),尋求世界最重要的地理空間問(wèn)題的答案,從而為商業(yè)組織和政府機(jī)構(gòu)的決策提供可靠依據(jù)。

該公司創(chuàng)始人之一dan berkenstock博士在攻讀博士學(xué)位期間,就曾希望借助高分辨率衛(wèi)星影像來(lái)開(kāi)展走私活動(dòng)分析工作。公司另一名創(chuàng)始人ching yu hu在接受美國(guó)《大西洋月刊》采訪時(shí)這樣描述公司發(fā)展愿景:像谷歌的互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎一樣,提供全球經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影像搜索。

skybox公司給出的應(yīng)用示例包括:大型農(nóng)場(chǎng)通過(guò)獲得的影像,分析農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì),開(kāi)展精細(xì)化耕作并進(jìn)行估產(chǎn);保險(xiǎn)公司利用實(shí)時(shí)更新的衛(wèi)星影像,查看房屋及災(zāi)害區(qū)域受損情況,以核實(shí)客戶(hù)的索賠申請(qǐng);石油出口企業(yè)通過(guò)分析用戶(hù)的油罐儲(chǔ)量,制定出口價(jià)格;倉(cāng)儲(chǔ)超市通過(guò)分析競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手停車(chē)場(chǎng)停車(chē)情況,了解對(duì)方客流并制定競(jìng)爭(zhēng)策略……

2013年,《麻省理工學(xué)院技術(shù)評(píng)論》評(píng)價(jià)skybox公司“為衛(wèi)星影像的大眾應(yīng)用帶來(lái)革命性創(chuàng)新”。該公司本著“夠用就好”的原則對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行研制。他們通過(guò)分析認(rèn)為,1米分辨率是最小的、可行的選擇。因?yàn)樵摲直媛始饶芸吹饺蚪?jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)因素,包括船只、車(chē)輛、集裝箱,又能使用現(xiàn)有成熟產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。雖然1米分辨率還無(wú)法看清人物,但卻可以找到研制投入與市場(chǎng)回報(bào)的最佳平衡點(diǎn)。

“現(xiàn)在對(duì)衛(wèi)星的分辨率追求越來(lái)越高,但并不是所有衛(wèi)星都要追求高分辨率,而應(yīng)根據(jù)需求來(lái)定?!备叻侄?hào)衛(wèi)星總指揮兼總設(shè)計(jì)師潘騰介紹。比如,農(nóng)業(yè)部門(mén)需要觀察莊稼長(zhǎng)勢(shì)對(duì)農(nóng)作物估產(chǎn),國(guó)土部門(mén)要查看礦產(chǎn)資源,只要達(dá)到一定的分辨率能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)目標(biāo)就可以了。“根據(jù)用戶(hù)需求,高分辨率衛(wèi)星要發(fā)展,中低分辨率的衛(wèi)星也要發(fā)展?!保ù薅骰郏?/span>

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