我国遥感应用的现状与技术发展对策

我国遥感应用的现状与技术发展对策


一、需求总体分析
　　21世纪以来，我国区域产业结构、城乡结构不断调整，基础设施建设速度加快，国土资源整治全面展开，经济体制与增长方式正在发生重大转变。在这种新的形势下，区域协调发展问题日趋突出，为进一步缩小地区和城乡之间的发展差异，发挥地区资源优势，改变目前我国区域资源开发与环境决策滞后，城市管理手段落后，多部门、多领域、多项目的整体决策缺乏协调等局面，各级政府管理部门迫切需要通过遥感等手段及时获取区域时空变化信息，并应用空间信息综合分析技术，进行区域与城市发展辅助决策。
以下是“十五”期间国家有关部门的重点遥感技术应用任务及其目标。
（略）

二、当前遥感技术与应用的基本现状
　　遥感科学是一门综合学科，遥感基础研究本身就有很强的多学科综合性，而遥感技术又是应用性很强的学科。目前，大量的遥感应用需求，对遥感技术提出了很高的要求，一是对遥感信息的精度要求越来越高，二是对遥感获取的数据量处理越来越大——海量遥感数据。因此，遥感科学发展和应用需求都需要遥感从定性过渡到定量。
经过“六五”以来的发展，我国已经成为遥感应用的大国，我国的遥感应用体系已经初步形成。在这个体系中，主要包括：
　　初具规模的国家对地观测系统；
　　具有较高运行水平的国家级资源环境遥感信息服务；
　　具有一定服务能力的重大自然灾害遥感监测评估系统；
　　具有良好实效的农作物遥感估产系统；
　　已见效益的全国土地资源遥感监测业务运行系统；
　　初步的国民经济辅助决策系统；
　　稳定运行的卫星气象应用系统；
　　比较完善的海洋遥感立体监测系统；
　　以及其它应用系统等。
　　虽然说我们已经是遥感应用的大国，但应用主要是范围外延，项目扩大，技术方法不成熟，精度不足，遥感技术突破不多。主要原因是基础研究薄弱，缺乏多学科人才的共同研究。
　　从应用、技术研究两个层面和技术与应用之间的联结来分析，我们可以进一步研究当前存在的问题。
应用层面：
（1）已建立不同规模的卫星数据接收和处理系统，业务运行系统基本上都是基于RS和GIS的集成应用系统，但应用模型开发还很不够。缺少面向评估和决策的专业应用模型。
（2）缺乏强有力的基础理论和运行性工具的支撑，不能很好地满足应用需求。
（3）在网络应用环境下各种软件、工具和数据库不能很好地集成。
（4）自主的高精度数据资源缺乏，需要更高分辨率数据的应用技术，但必须考虑业务化运行系统的运行成本的可承受性。
（5）遥感业务运行系统建设的规范化和标准化还不够。在不同部门和不同应用领域中数据缺少连续性和一致性。新的数据源和技术难以嵌入应用于原有应用系统。
（6）数据资源是共同面临的大问题，包括遥感数据的稳定性和连续性问题及对基础地理、地质等数据存在公共需求问题。必须在管理层面上走数据邦联的道路，相互自愿，形成机制，共同受益。
（7）针对不同的业务，应由权威部门牵头，多家参与。当前存在重复投入和重复建设问题，加重了投资的浪费，加剧了数据来源间的不一致性。
技术研究层面：
（1）不同的遥感业务、不同的数据源都需采用不同的技术路线。
（2）目视解译仍是遥感图像解译的主要手段，必须发展专家系统技术
（3）基于多时相、多源遥感数据的变化检测、估计与分类是遥感应用处理中的共性关键技术，目前存在变化信息提取方法单一、与人工目视水平有较大差异、自动化程度低等问题。
（4）定量遥感基础理论与方法不足，表现为：实用的遥感模型不足，模型参数提取困难，反演理论与方法的实用化不够，基于先验知识的参数估计的实现中的数据源问题等。从定性、半定性半定量到定量，有一个必然的过渡过程。定量重要，但国内刚刚起步，基础技术突破力度与规模化应用还非常不够。波谱特征分析和面向专业应用的波谱特性库是提高遥感定量应用能力的重要基础。
（5）缺乏数据平台和数据验证结果，影响遥感技术的研究和应用水平。
（6）没有很好的国产遥感图像处理与应用软件，缺乏网络应用环境下各种软件、工具和数据库的一体化集成研究。
　　技术研究与应用之间：
　　研究系统和运行系统间的差别太大，已有的技术成果不完善，大量的基于数据驱动的信息生产技术研究和面向应用的领域知识与模型开发难以有机结合，没有好的交钥匙的方法，缺乏定位明确、责任清晰和高效协同的技术研发与成果转移机制。这一现状不但限制了遥感信息生产技术研究成果的合格性，而且限制了对地观测和信息技术的推广应用。

三、遥感应用领域关键技术分析
　　关键技术必须服务于应用系统与业务运行系统。关键技术的内容、功能及技术指标的确定取决于相关应用部门运行系统的需求。关键技术的成果应当能方便地嵌入相关的信息处理、应用模型与业务运行系统。
　　关键技术的研究与开发分为三个层次。一是总体性技术，包括共性应用基础技术、遥感信息服务系统建设的总体方案、信息共享与系统设计、数据标准与规范等；二是服务于多个部门应用系统的共性技术。例如，针对各应用部门共同面临的土地类型识别与变化监测技术，着重解决土地利用二级分类调查与变化检测中涉及的利用多源、多层次、多时相遥感数据，及基于先验知识（波谱特征库与其他知识）的识别分类技术，高精度定位与配准技术，空间抽样技术，变化检测技术，研制具有一定智能化、并基于统一标准与规范的高效率信息处理平台。本平台（软件）可嵌入各个部门的数据处理与分析应用系统；三是服务于某个部门应用系统的应用关键技术。例如：
（1）面向城市建设用地动态监测的遥感识别、分类与变化检测技术；
（2）面向全国土地资源库（1：10000）动态监测与更新的遥感识别、分类与变化检测技术；
（3）面向森林资源一类调查（森林覆盖率、森林蓄积量）的遥感分类制图技术；
（4）面向森林资源二类调查（林相图）的遥感分类制图技术；
（5）草场资源与草场生产力的遥感监测与评估技术；
（6）针对主要农作物（小麦、玉米、棉花、大豆、水稻）全国与全球主要产粮国的遥感农情监测技术；
（7）定量化遥感旱情监测与灾害评估技术；
（8）基于机载、卫星遥感与地面环境监测站信息获取、处理与分析的区域和城市环境（污染）遥感监测技术系统等。

四、遥感应用技术发展的基本对策
　　纵观需求与现状，遥感应用领域技术发展的基本原则应是：必须按需发展，必须重视技术与服务的结合，必须实现与其它信息资源的结合与协同，必须立足整体性的技术实现框架，必须提高遥感信息应用的效费比。具体对策是：
（1）提高目前与将来各类数据获取系统所产生的数据之间的一致性，提高我国在遥感应用领域信息处理与应用服务过程的整体一致性和效率。
（2）在应用驱动的基础上，按信息生成链揭示出实际问题（用户需求、应用模型方面的差距、数据融合变化检测等技术的需求与技术指标、数据政策障碍等）并在应用系统框架下取得各项技术及系统集成的整体性突破。
（3）在基本数据共享方面形成基本机制及相关的运行策略。逐步形成从分布式多源、多层次、多时相遥感数据的共享，到技术方法、处理软件资源、专题信息、波谱模型等资源的（不同程度与方式）共享机制。
（4）合理地建立技术研究和应用、技术方和用户方的链路，探索并解决信息生成链中数据采集、信息生产和信息使用之间的缝隙。
（5）通过专业化技术推动，联动建立可靠、高质量、具有应用特色的重大领域遥感业务运行系统。专业化技术产品应易于产业推广，运行系统应易于技术和应用的扩展。
　　同时，必须考虑、重视和加强：
（1）随着新型探测手段的发展，高分辨率（空间、时间、频谱）遥感数据的处理方法研究；
（2）多学科的结合（计算机科学、光电工程、模式识别、信号与信息处理、网络技术等），以提高遥感技术的研究与应用水平；
（3）遥感应用需求分析、需求工程研究与遥感应用流程规范化及应用的简易性，形成易于推广的应用模式；
（4）数据标准研究，提供数据开放服务；
（5）企业的技术创新主体地位，加大遥感信息产业的发展；
（6）地方遥感应用领域技术力量的辐射作用；
（7）遥感领域研究与开发的创新群体培养。

　　这个材料是经过大量调研的基础上形成的，不当之处请批评指正。要感谢遥感领域的众多专家和前辈、各应用部门、地方等方面的专家对我们工作的支持。感谢遥感应用示范技术总体组专家为此付出的辛勤工作。