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如何“玩轉”高分辨率遙感技術?

時間:2015年07月31日 信息來源:高分辨率遙感技術 點擊:2883 字體:


核心提示

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

日前,高分二號衛(wèi)星精確入軌并穩(wěn)定運行。該衛(wèi)星投入使用后,將協同在軌運行的高分一號衛(wèi)星,進一步完善我國高分辨率對地觀測系統的建設,推動高分辨率衛(wèi)星數據的大規(guī)模應用。

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):越來越離不開“天之眼”

高分辨率衛(wèi)星精準、及時的優(yōu)勢,使去年發(fā)射的高分一號衛(wèi)星在應急救災方面立下赫赫“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害中,高分一號衛(wèi)星的數據和專題解譯產品被及時地提供給有關部門,獲得用戶單位的一致好評。本月初,高分一號衛(wèi)星在云南魯甸地震抗震救災中,攜手國內外其他17顆遙感衛(wèi)星,為國家搜救中心及時了解災情、疏通終端道路、消除堰塞湖等提供了技術支持。

國土資源部是高分一號衛(wèi)星和高分二號衛(wèi)星的主要用戶。據國土資源部中國航空物探遙感中心研究員甘甫平介紹,該部門曾利用高分一號衛(wèi)星等遙感衛(wèi)星,獲取礦區(qū)開采面、洞口車輛運輸的衛(wèi)星數據,再配合其他信息,判斷某礦區(qū)是否進行非法開采。

而高分二號衛(wèi)星1米的空間分辨率和180秒內側擺35度的快速機動能力,將進一步提高國土資源監(jiān)測與調查的質量與效率,可以在監(jiān)測退耕還林、查出鄉(xiāng)鎮(zhèn)是否有建設“小產權房”等方面大顯身手。

高分系列衛(wèi)星還在環(huán)境、農業(yè)等領域取得了很好的應用效果。“太湖水華暴發(fā)面積動輒上百平方公里,最佳選擇就是利用衛(wèi)星遙感手段大范圍快速監(jiān)測?!背D陱氖碌孛姹O(jiān)測工作的王兵對高分一號衛(wèi)星的水環(huán)境監(jiān)測能力感觸極深。他說,在藍藻集中監(jiān)測的幾個月里,衛(wèi)星監(jiān)測數據每天都會傳送到環(huán)保部。工作人員可根據幾個月到幾年的監(jiān)測數據,比較不同區(qū)域藍藻首次暴發(fā)時間、頻率、頻度等因素,反推出藍藻的形成條件、變化趨勢。而在國家統計局2013年河北等五省秋糧和新疆棉花種植面積統計工作中,高分一號衛(wèi)星數據替代國外數據的使用率達70%。

未來,高分二號衛(wèi)星也將為住房和城鄉(xiāng)建設部、交通運輸部等十多個部門提供城鄉(xiāng)規(guī)劃管理、風景名勝區(qū)資源保護、城市建筑節(jié)能,以及交通運輸管理、道路監(jiān)測等方面的示范應用服務,在北京等地開展交通路網規(guī)劃、交通路網監(jiān)控與交通出行服務,以滿足城市精細化管理需求。

此外,高分系列衛(wèi)星的圖像數據在測繪、水利、林業(yè)、國防、公安等行業(yè)也有著廣泛應用。

“從技術上講,高分一號衛(wèi)星是可以實現發(fā)現罌粟和越境通道的。”武漢大學遙感信息工程學院教授賈永紅認為。中國科學院遙感與數字地球研究所創(chuàng)新研究員孟慶巖接受媒體采訪時也表示,罌粟等非法種植物通常不會種植在農田周圍,而是在荒地里,并且其種植形狀規(guī)整,與周圍環(huán)境反差較大,因此可以借助衛(wèi)星圖像,用肉眼或人機交互等方式識別出來。

高分影像:開始邁向“私人訂制”

與以前數據多局限于政府、大專院校范圍內使用的境況不同,目前,遙感技術逐漸滲透各行各業(yè),正實現著大眾普及。

中國航天科技集團公司北京航天世景信息技術有限公司(簡稱航天世景)是國內的高分辨率衛(wèi)星影像供應商。公司總經理徐麗萍在工作中發(fā)現,律師事務所、房地產公司近年來對遙感數據的需求呈上漲趨勢?!斑@說明律師們已經開始將遙感數據作為法律依據了,尤其是在土地確權這樣的領域?!毙禧惼颊f,如果遙感衛(wèi)星的分辨率足夠高,房地產商也可以利用它對整個小區(qū)進行規(guī)劃和監(jiān)測。

當向客戶提供戰(zhàn)略決策分析時,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。以涉及拆遷補償的項目為例,航天世景工作團隊會將拆遷規(guī)定補償年限之前和之后的影像調取出來,進行對比,為客戶提供拆遷補償依據。

航天世景有一款“世景圖庫”的產品,包含了城市高分、省域中分、全國低分以及大經濟圈高分影像庫。企業(yè)可以在操作層面和生產層面通過其自有云接入、調用該產品,實現自己的影像分析、規(guī)劃設計,甚至可以制作導航地圖等。

航天世景還推出了基于位置服務的“沃圖”平臺。根據這種理念,該公司打造了“圖說天下”欄目,與國內主流媒體合作,將新聞熱點事件和位置結合起來針對新媒體服務,開創(chuàng)了全新的媒體展示方式。該平臺還可以提供影像商城、高爾夫園地等在線服務,客戶只需輕點鼠標,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,透過高分辨率相機鏡頭,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。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,涵蓋大量真實信息的世景衛(wèi)星影像地圖越來越多地走入人們的工作和生活中。當互聯網企業(yè)通過高分辨率衛(wèi)星對道路交通流量進行監(jiān)測時,其對圖像的更新率要求很高,國外衛(wèi)星遠遠滿足不了它的當下需求。我國高分辨率對地觀測衛(wèi)星的持續(xù)發(fā)展將有效改善這一狀況。

看來,當互聯網與高分辨率衛(wèi)星“碰撞”,似乎一切“火花”都有可能擦出。因此,有業(yè)內人士認為,與互聯網結合,將使高分辨率衛(wèi)星數據的增值應用空間廣闊,未來甚至出現“井噴”效應。

效仿動作:掀起衛(wèi)星應用革命

美國skysat-1衛(wèi)星拍攝的高清地球視頻所帶來的視覺沖擊,曾引起全球宇航領域和大眾消費領域的極大關注。其研制方美國skybox公司在衛(wèi)星影像應用方面的創(chuàng)新理念,或許值得國內高分辨率衛(wèi)星研制和應用等各方借鑒。

skybox公司對衛(wèi)星圖像未來應用有著獨到的理解。他們認為,世界本身就是一個巨大的數據庫,公司通過設計和制造衛(wèi)星,提供快捷、穩(wěn)定、及時更新的高分辨率地球影像,幫助用戶發(fā)掘衛(wèi)星影像中的數據信息,用以研究全球經濟活動,尋求世界最重要的地理空間問題的答案,從而為商業(yè)組織和政府機構的決策提供可靠依據。

該公司創(chuàng)始人之一dan berkenstock博士在攻讀博士學位期間,就曾希望借助高分辨率衛(wèi)星影像來開展走私活動分析工作。公司另一名創(chuàng)始人ching yu hu在接受美國《大西洋月刊》采訪時這樣描述公司發(fā)展愿景:像谷歌的互聯網搜索引擎一樣,提供全球經濟活動影像搜索。

skybox公司給出的應用示例包括:大型農場通過獲得的影像,分析農作物長勢,開展精細化耕作并進行估產;保險公司利用實時更新的衛(wèi)星影像,查看房屋及災害區(qū)域受損情況,以核實客戶的索賠申請;石油出口企業(yè)通過分析用戶的油罐儲量,制定出口價格;倉儲超市通過分析競爭對手停車場停車情況,了解對方客流并制定競爭策略……

2013年,《麻省理工學院技術評論》評價skybox公司“為衛(wèi)星影像的大眾應用帶來革命性創(chuàng)新”。該公司本著“夠用就好”的原則對衛(wèi)星進行研制。他們通過分析認為,1米分辨率是最小的、可行的選擇。因為該分辨率既能看到全球經濟的驅動因素,包括船只、車輛、集裝箱,又能使用現有成熟產品實現。雖然1米分辨率還無法看清人物,但卻可以找到研制投入與市場回報的最佳平衡點。

“現在對衛(wèi)星的分辨率追求越來越高,但并不是所有衛(wèi)星都要追求高分辨率,而應根據需求來定?!备叻侄栃l(wèi)星總指揮兼總設計師潘騰介紹。比如,農業(yè)部門需要觀察莊稼長勢對農作物估產,國土部門要查看礦產資源,只要達到一定的分辨率能夠實現任務目標就可以了?!案鶕脩粜枨?,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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