1.2 国内外遥感发展现状和趋势

遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新成就，是当代高新技术的一个重要组成部分。国际上遥感技术的发展，在未来15年将把人类带入一个多层、立体、多角度、全方位和全天候对地观测的新时代。各种高、中、低轨道相结合，大、中、小卫星相互协同，高、中、低分辨率互补的全球对地观测系统，将能快速、及时地提供多种空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的对地观测海量数据。经过几十年来的高速发展，卫星遥感技术应用的范畴已经从当初的单一遥感技术发展到今天包括遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）等技术在内的空间信息技术，逐渐深入到国民经济、社会生活与国家安全的各个方面，使社会可持续发展和经济增长方式发生了深刻的变化，其发展与应用水平也已成为综合国力评价的重要标志之一。

1.2.1 国内遥感发展的现状

我国自20世纪70年代以来高度重视遥感技术发展与应用，跟踪国际技术前沿并努力创新，国家给予重点支持，在遥感技术系统、遥感应用系统、地理信息系统等方面均取得突出进展，比如2014年8月我国首颗亚米级高分辨率影像——高分二号发射，该卫星观测宽幅达45km，在亚米级分辨率国际卫星中幅宽达到最高水平。近年来国内遥感的发展可概括为以下四个方面。

（1）建立了国家级资源环境宏观信息服务体系。该服务体系包括以1∶25万土地利用数据为核心的国家资源环境空间数据库，两个部级服务系统，三个省级示范系统及五个县级服务系统，珠江三角洲地区“4D”（数字高程模型DEM、数字正射影像库DOQ、数字专题地图库DRG和数字专题信息DTI）技术系统以及全国资源环境信息技术系统。以1∶10万土地利用数据为核心的国家资源环境数据库包括30多种主要资源环境要素，且具有统计的数据标准、参数、数据格式与数据精度。该库将每五年实现全面更新，东部主要地区每年更新。两个部级服务系统是面向农业部和国家林业局开发的。

该服务体系自建立起来就得到了广泛的应用。据不完全统计，国家资源环境数据库用户数现已达到200余个，涉及用户包括国家发展和改革委员会、农业部、水利部、环境保护部、国家林业局、国家统计局、国家航天局以及中国人民解放军总参谋部等多个政府部门。推广应用的省份包括江西、安徽、福建、湖北、湖南、江西、贵州、山东、内蒙古、新疆等。特别是水利部在数据库的基础上，在九个月的时间内，完成了全国1∶10万比例尺的土壤侵蚀遥感调查工作，成果得到了水利部领导的一致好评。环境保护部拟在数据库的基础上，建设国家生态环境监测系统。此外，数据库直接支持了对1998年特大洪涝灾害的监测工作。国家有关部门已要求全面移植本底数据库的主要数据类型，作为国家领导人的决策参考数据。

（2）建立了灾害遥感监测评估业务运行系统。该系统由三部分组成：灾害宏观动态监测系统、机载SAR数据实时传输系统、洪涝灾害评估系统。洪涝、干旱、林火和雪灾的宏观动态监测与评估系统，已具备针对全国范围内发生的洪涝、干旱、林火和雪灾等多种自然灾害的宏观动态监测和成灾区的区域覆盖评估能力。灾害宏观动态监测系统通过网络通信同其他子系统实现产品传送和数据共享，并以VSAT和INTERNET网络通信方式向应用部门提供防灾减灾信息服务。机载SAR数据实时传输系统，实现了3mSAR图像的实时网络远程传输、地面接收和处理。它可以针对3mSAR图像进行7种功能的实时处理。迄今为止，该业务运行系统已经对我国发生的洪涝、干旱、林火和雪灾等各种重大自然灾害的监测评估发挥了重要作用，及时准确地向国务院办公厅及国家防汛抗旱总指挥部提供了有关灾害发生情况的大量数据。对突发性水灾，实现两天之内提供受淹范围及各类受淹土地面积等信息，一周之内提供包括受灾人口、受淹房屋等信息的详细评估报告。全国旱情监测实现每10天上报一次旱情数据。在1998年长江特大洪水期间，我国主要遥感单位利用6颗卫星和3套航空遥感系统，对灾区进行5～7次覆盖，取得100多幅灾情图像，为灾情监测评估和灾后重建提供了科学数据。该系统已经被纳入国家防汛指挥系统。

（3）国家空间数据基础设施建设。开展地理信息系统应用的必要条件是建设国家空间数据基础设施。我国有关部门已建立了多个基础地理信息数字化生产基地，开展了信息共享与标准化研究，实现了地理信息产品的规模化生产。发展遥感前沿技术及应用系统，针对目前高光谱遥感、雷达遥感、大数据量遥感图像并行处理、多种数据融合和快速更新等遥感的前沿技术，紧密结合遥感的具体应用，发展了高光谱农作物精细分类模型，形成了水稻信息提取和分类的雷达遥感成套技术，研制了微机大数据量遥感图像并行处理技术及系统，发展了遥感与地理系统融合处理技术以及地理空间数据的快速生成和更新技术。形成了一套独具特色的技术系统，在国际合作中得到了应用和检验。

（4）框定了一系列亟待解决的重大科技任务。“十二五”时期，我国经济社会快速发展对测绘地理信息保障服务的需求呈现出新的趋势。在服务范围上，除了城市规划、工程建设、勘测设计等传统保障服务领域外，科学管理决策、公共应急救急、资源环境管理、低碳经济发展等新型领域对测绘地理信息服务又提出了新的需求。在服务内容和服务方式上，要求地理信息数据覆盖范围更广、现势性更强、要素内容更丰富、服务方式更便捷，对地理国情监测信息的需求空前强烈。根据经济社会和测绘地理信息发展的实际需要，从实现各类资源的充分利用和全面提升测绘地理信息科技自主创新能力角度出发，国家测绘地理信息局框定了10项重大科技任务，包括地理国情监测关键技术研究与应用示范、国产测绘卫星应用关键技术研究与示范、“天地图”地理信息公共服务关键技术研究、测绘基准现代化关键技术研究、面向对象的高可信SAR处理系统研发、应急测绘遥感监测技术研究、智慧城市与地理信息智能感知关键技术研究、测绘装备国产化关键技术研究、导航定位与位置服务网构建关键技术研究、全球环境变化监测关键技术研究。

1.2.2 国外遥感发展的现状

目前发达国家在遥感技术、遥感影像处理等各个方面走在世界的前列，以以下几个国家为例，简单介绍一下国外遥感发展的现状。

1.美国

美国是世界上遥感技术发展最早、技术最先进的国家。其为国土调查、地质找矿所拍摄的彩红外航片已覆盖整个国土面积的85%左右。20世纪60年代初，继航空黑白和彩色摄像、航空扫描技术之后，研制出一批技术先进的遥感传感器，应用范围也相应扩大。20世纪70年代以来，机载传感器技术发生重要革命，相继推出航空传感器——成像光谱仪，成像光谱仪不但具有连续光谱（陆地MSS卫星、TM卫星、SPOT卫星的光谱是离散的）成像的特性，而且还能描绘单个岩矿石的光谱曲线。

在海洋、陆地资源勘查方面已发射一系列遥感卫星，其遥感传感器的发展是增加了应用波谱段（如TM7，2.08～2.35μm），提高了地面（空间）分辨率，具体体现在以下几个方面。

（1）具有获得立体像对的功能，打破了只有航空相片才能有立体像对的能力。

（2）改进了探测器性能或探测器器件，即线阵CCD器件、面阵CCD器件。

（3）提高了图像数据精度。

（4）应用领域纵向发展，如用TM图像数据直接可以识别赤铁矿、针铁矿等矿物。

在过去的40年里，Landsat系列卫星对启蒙和推动遥感应用技术的发展起到了重要的作用，Landsat-8卫星，于2013年2月发射，目标是延续Landsat系列卫星的连续性。LDCM（landsat data continuity mission）计划是美国国家航空航天局（NASA）陆地卫星系列的第8个计划，是由NASA和美国地质调查局联合运行的计划，旨在长期对地进行观测。该计划主要对资源、水、森林、环境和城市规划等提供可靠数据。Landsat-8卫星上携带有两个主要载荷：运营性陆地成像仪（operational land imager，OLI）和热红外传感器（thermal infrared sensor，TIRS）。其中运营性陆地成像仪由科罗拉多州的鲍尔航天技术公司研制；热红外传感器由NASA的戈达德太空飞行中心研制。TIRS负责人说，Landsat-8卫星上携带的TIRS载荷，是有史以来最先进、性能最好的TIRS。TIRS将收集地球两个热区地带的热量流失，目标是了解所观测地带的水分消耗，特别是美国西部干旱地区。OLI传感器有9个光谱波段，与ETM+相比增加两个波段，波段范围有所变化，其中尤以近红外和全色波段的波长范围变化最明显。空间分辨率为15m（全色波段）和30m（多光谱波段），成像幅宽为185km。TIRS有两个热红外波段，空间分辨率为100m。

2.法国

1986年法国发射第一颗卫星（SPOT1）以来，制定了SPOT系列卫星发射计划。SPOT卫星是世界上首先具有立体成像能力的遥感卫星。在地质学应用领域，它可对岩性、构造等作更精细的解译，而且可同时重复观测目标，成像周期短。法国于2012年9月9日当地时间6点23分成功发射SPOT6遥感卫星。9月22日，SPOT6卫星顺利进入695km高的轨道，与已发射的Pleiades 1A卫星在同一轨道平面上。2012年9月13日Astrium Services发布了SPOT6卫星首次获取的影像，SPOT6卫星保证了始于1986年的SPOT卫星家族的连续性以及很多技术的创新性。它独特的反应和获取能力适用于多种应用。首批获取的影像代表了多样的地表景观，包括南太平洋大溪地的波拉波拉岛、马来西亚的默拉皮火山、印度尼西亚的三宝垄港口和直布罗陀海峡等多种地形、地貌，展现了SPOT6卫星在诸如城市和自然资源制图、农业和环境监测等各种应用方面的潜力。与其他SPOT卫星一样60km的大幅宽使其成为覆盖大疆域的完美工具，而其1.5m的分辨率（SPOT5卫星分辨率为2.5m）使它能够识别更小的目标物。

3.加拿大

加拿大在1995年11月4日发射世界上第一颗主动遥感卫星加拿大雷达卫星，星载合成孔径雷达工作在C波段和HH极化方向，雷达波束向右侧视，其入射角为20°～49°，扫描带宽为500km。有以下4种工作方式。

（1）具有7个标准的高灵敏度回视向波束，每一波束的扫描带宽为100km，其中有一部分重叠，可获取地面分辨率为28m×25m的图像。

（2）两个宽扫描带，回视向，不重叠的波束。多个波束的扫描带宽为150km，扫描带在波束的近侧，其地面分辨率为28m×35m。

（3）5个高分辨率单视向波束，每一个波束扫描带宽为45km，扫描在远侧，波束间稍有重叠，可获取地面分辨率为9m×10m的图像。

（4）两个宽扫描带、单视向、低分辨率的波束，扫描带宽分别为399km和500km，对应的地面分辨率分别为30m×35m和55m×32m。最后一种工作方式每天能覆盖北纬75°以上地区或每三天能覆盖北纬50°以上地区一次。

4.日本

日本已成为重要的空间遥感国家之一，它的第一颗海洋卫星（MOS-1）已于1987年发射，共携带3台传感器：第1台是可见光—近红外多光谱电子自动扫描辐射仪，共有4个通道，波谱范围分别为0.51～0.59μm、0.61～0.69μm、0.72～0.8μm及0.80～1.1μm；第2台是可见光—热红外辐射仪，有4个通道，波谱范围分别为0.5～0.7μm、6～7μm、10.5～11.5μm和11.5～12.5μm；第3台是微波扫描辐射计。MOS-1卫星重量为740kg，寿命大于2年。于1992年7月11日发射的另一颗卫星是地球资源卫星（ERS-1）。其主要用于地质、地形测量及海洋、植被、环境污染研究等。ERS-1卫星携带合成孔径雷达、可见光—近红外辐射仪、短波红外辐射仪3台传感器。它的重量为1400kg，寿命为2年。