卫星遥感论文题目怎么写

森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨　　王照利、黄生、张敏中、马胜利　　（国家林业局西北林业规划设计院，遥感计算中心，西安710048）　　本文发表于＜陕西林业科技＞2005 N1 P27-29,55　　摘要：　　目前，多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点，根据森林资源调查的需要，从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。　　关键词：SPOT5 遥感数据，森林资源调查、数据处理　　DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORY　　Wang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli　　(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048)　　Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in C Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data The complete steps of image processing for forest inventory are 　　Key words: SPOT5 image data，forest inventory, data processing　　前言　　卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率（光谱和空间）、多时相、周期性、信息量丰富等特点，所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。　　2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星（即SPOT5星）发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米（短波红外空间分辨率为20米），但全色波段空间分辨率达到5米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析，在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下，SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查，可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中，尤其，是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践，结合SPOT5遥感数据的特点，根据森林资源调查的需要，从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。　　1．SPOT5卫星遥感数据特点　　SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术，具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道，轨道高度约832Km，轨道倾角7o ，每天绕地球14圈多，重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能，使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪（HRG）、1台高分辨率立体成像装置（HRS）和1台宽视域植被探测仪（VGT）。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果，认为HRG的波段设置（见表1）足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。　　2．SPOT5数据的处理方法和过程　　SPOT5数据处理工作流程：　　1 遥感数据的订购　　订购数据时，用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号（PATH/ROW）。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差，间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据，比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察，用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据，但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。　　根据我们对SPOT5遥感数据的使用，对于森林资源调查，北方9，10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品，在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品，用户可根据自己的工作需要进行处理，同时也可减少费用。　　2 基础数据准备　　大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1：10000地形图和1：25000数字高程模型（DEM）。　　将1：1万地形图扫描，扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正，纠正精度控制在3毫米内。从测绘部门购买的1：1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影，而1：5万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时，将校正好的1：1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。　　对于没有1：1万地形图的地区，建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。　　3几何正射校正　　正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数，这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括：卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。　　以校正好的1：1万地形图为基准，在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时，应先进行全色波段数据校正，然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正，且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀，影像的边缘部分布要有控制点分布，同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定，根据我们的经验，一景60KmX60Km的SPOT5数据，一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果，在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。　　4 辐射校正　　用户购买的SPOT5的各级数据，数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正，即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况，用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响，清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa，g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像；f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。　　5 波段组合　　根据SPOT5数据波谱特征（表1），各波段分别记录反映了植被的不同特征方面：B4（SWIR）短波红外反映植物和土壤的含水量，利于植被水分状况和长势分析；B3（NIR）近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感；B2（RED）红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感；B1（VIS）可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米，使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰，例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。　　6 影像数据融合　　对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户，进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据（层）的特征，融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段，影像融合分为：像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息，应进行像元级的数据融合，将5米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。　　像元级数据融合的方法多种多样，根据数据融合的目的，即最大限度的突显森林植被信息，应选取B4、B3、B2和PAN波段，根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想：　　7遥感影像地图　　将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合，叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息，按1：1万地形图分幅生成1：1万纸质图作为外业手图。　　 结果和讨论　　1 几何精度　　利用SPOT5物理模型，采用1：1万地形图和5万DEM ，经过正射校正处理，可使影像的几何精度控制在2个像元内（<10米）,达到1：1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。　　2 波段选择　　对于没有全色波段的情况，SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中，林分类型信息提取是最为重要的环节，所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。　　3 融合效果　　融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率，丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性，提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。　　参考文献　　1．周成虎，杨晓梅，骆剑承等《遥感影像地学理解与分析》，科学出版社，北京，2001，3-　　2．赵英时《遥感应用分析原理与方法》，科学出版社，北京，88-90　　3．北京视宝卫星图像有限公司《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》，2004，68-　　4．Christine P Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,51-　　21世纪遥感与GIS的发展　　来源： 李德仁 时间： 2005-08-11-23:09 浏览次数: 79　　21世纪遥感与GIS的发展　　李德仁　　（武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉市珞瑜路129号，430079）　　摘要：在20世纪，人类的一大进步是实现了太空对地观测，即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测，并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上，为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中，遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。　　关键词：发展趋势；航空航天遥感；地理信息系统；对地观测　　中图法分类号：P208；P9　　随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展，人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想，并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通，为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶，遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术，迅速地成长起来。　　1 遥感技术的主要发展趋势　　1 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率）　　从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一，短短几十年，遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000km）、太阳同步卫星（600—1000km）、太空飞船（200—300km）、航天飞机（240—350km）、探空火箭（200—1000km），并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等；传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像，EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。　　卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m，进一步提高到Quckbird（快鸟）的62m，高光谱分辨率已达到5—6nm，500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星，具有220个波段，EOS AM-1（Terra）和EOS PM-1（Aqua）卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展，通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座，以及传感器的大角度倾斜，可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点，以及用INSAR和D-INSAR，特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如，美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR，实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d，空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间，我国将全方位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。　　2 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制　　确定影像目标的实地位置（三维坐标），解决影像目标在哪儿（Where）是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGPS和INS惯性导航系统的组合，可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置（POS），从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级，在卫星遥感的条件下，其精度可达到m级。该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量（LIDAR），自动生成数字表面模型（DSM），并可推算出数字高程模型（DEM）。　　美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪（SLA）安装在航天飞机上，企图建立基于SLA的全球控制点数据库，激光点大小为100m，间隔为750m，每秒10个脉冲；随后又提出了地学激光测高系统（GLAS）计划，已于2002年12月19日将该卫星IICESat（cloud and land elevation satellite）发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光（1064nm）和可见绿光（532nm）的短脉冲（4ns）。激光脉冲频率为40次/s，激光点大小实地为70m，间隔为170m，其高程精度要明显高于SRTM，可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。　　法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号，通过测定多普勒频移，以精确解求卫星的空间坐标，具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度，精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道，3个坐标方向达到±5cm精度，对于SPOT 5和Envisat，可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素，直接进行无地面控制的正射像片制作，精度可达到±15m，完全可以满足国家安全和西部开发的需求。　　3 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化　　从影像数据中自动提取地物目标，解决它的属性和语义（What）是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术，基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高分辨率影像，也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大，数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。　　4 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化　　利用遥感影像自动进行变化监测（What change）关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大，周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现，实时自动化监测已成为研究的一个热点。　　自动变化监测研究包括利用新旧影像（DOM）的对比、新影像与旧数字地图（DLS）的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像（或数字地图）进行配准，然后再提取变化目标，这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行，实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器，将数据处理在轨完成，发送回来的直接为信息，而不一定为影像数据。　　5 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用　　“数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后，我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设，2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上，2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设DOM（数字正射影像）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划图）和CP（控制点数据库）。如果要建立全国1m分辨率影像数据库，其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率，其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。　　“数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题，涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面，有室内各种三维激光扫描与成像仪器，还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后，可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真，而且可以按照时间序列，将历史文化在时间隧道中再现，对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。　　6 全定量化遥感方法将走向实用　　从遥感科学的本质讲，通过对地球表层（包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层）的遥感，其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程，而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累，多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相信在21世纪，估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化，遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实时化。　　2 GIS技术的主要发展趋势　　1 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2]　　GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段，目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求，形成了面向对象的数据模型和三库（图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库）一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化，更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台，以大型关系数据库（Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理，成为当前GIS技术的主流趋势。　　2 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化　　在传统的GIS中，空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前，空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD（level of detail）技术的多比例尺空间数据库，在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据，多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大，在显示不同比例尺数据时，可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用，真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛，已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等，基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外，可以同时拥有一个Cyber空间。　　3 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识　　GIS是以应用导向的空间信息技术，空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用，它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立，从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译，以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来，从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段，但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究，其应用前景是不可估量的。　　4 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业　　随着计算机通讯网络（包括有线和无线网）的大容量和高速化，GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库，将可提供全社会各行各业的应用需要。因此，联邦数据库和互操作（federal databases & interoperability）问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享，GIS规律功能模块的互操作与共享，以及多点之间的相同工作，这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费，而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件，这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。　　目前已兴起的LBS和MLS，即基于位置的服务和移动定位服务，突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关，成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户，若每人每月为MLS支付10元费用，全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来，地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务（geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime）。　　5 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系　　笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]：（1）地球空间信息的基准，包括几何基准、物理基准和时间基准；（2）地球空间信息标准，包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全

国家卫星气象中心现有职工405人,其中研究员、正研级高级工程师30人，副研究员、高级工程师98人。许健民董超华 蔡 斌 卢乃锰 黄 签钱建梅 师春香 施进明 杨 军 杨忠东张凤英 张其松 赵立成 赵风生许健民，正研级高级工程师，中国工程院院士，博士生导师,风云二号静止气象卫星地面应用系统总设计师1965年毕业于南京气象学院。自参加工作以来，一直从事气象科研、业务及卫星气象的应用服务工作。他非常重视气象事业现代化建设中的基础工作。许健民院士在长期工作中，为了解决大量的气象资料存储难的问题，提出并实施完成了 “实时气象数据库”和“气象专用程序库”。为此，他撰写出版了“用磁带交换资料的技术”一书，对气象人员使用国外资料起了积极作用；为适应我国远程导弹试验的气象保障任务，他提出在常规气象资料十分匮乏的热带太平洋地区利用非常规资料进行天气分析，并在中央气象台创建了我国热带天气分析业务系统；在1987年东北大兴安岭森林火灾期间，他主持了森林火灾实时监测服务，及时提出并采取一系列有效的技术和服务措施，及时准确地为中央领导和公众提供了大量有用的火情信息，为灭火做出了重要贡献，受到国务院的表扬；1991年夏季江淮流域发生严重洪涝灾害，他提出了用气象卫星资料客观有效地监测洪涝，得出了87个县淹没情况和受灾严重程度的比较表，为国务院和民政部提供了准确的水情信息，受到国家防洪指挥部表扬；在风云一号极轨气象卫星和风云二号静止气象卫星应用系统工程建设中，解决了风云二号气象卫星云图高精度定位的难题，使风云二号气象卫星图像的定位精度达到了像元级，全面实现了实时、全自动、高精度，为风云二号卫星观测资料的应用做出了贡献。在2001年10月召开的国际气象卫星协调组织第29届会议上，该项工作受到高度评价；他提出了卫星云导风产品快速算法和云高度指定中区分薄卷云和低云的新算法，分别受到了气象卫星协调组织会议和国际云导风会议的高度评价。许健民院士被世界气象组织聘任为卫星专家工作组成员，在促进气象科技的国际合作与交流，扩大我国卫星气象工作在国际上的影响做出了贡献。在国际会议上发表论文18篇；国家级学术刊物上发表论文10篇；在国内重要科技刊物上发表论文11篇；撰写出版著作2本；翻译出版和审核出版译著5本。研究方向：气象卫星产品的应用董超华 研究员,硕士生导师,风云三号气象卫星地面应用系统总设计师。1969年毕业于南京气象学院，曾任国家卫星气象中心副主任、主任，现任国家卫星气象中心科技委主任。主要从事卫星大气探测遥感理论、反演方法和应用研究。曾主持国家卫星应用技术重点项目：云对卫星原始资料质量的影响、国家“八五”台风暴雨攻关和国家“863”项目有关遥感资料处理和应用等方面的课题。在科技刊物上发表论文50余篇，主编气象卫星业务产品释用手册一本，译文十多篇。获国家科技进步奖一等1项，部级科技进步奖二等2项，司局级自然科学奖一等1项和科技进步奖三等1项；被国家人事部授予“国家有突出贡献的中青年科技专家”称号，享受政府特殊津贴。目前承担的项目和课题：FY-3气象卫星地面应用系统工程建设技术负责；国防科工委民用航天重点科研项目“风云三号(FY-3)卫星高光谱分辨率红外大气探测仪性能指标和模拟试验研究”等。研究方向：气象卫星遥感反演理论、反演方法和资料应用研究。蔡斌，正研级高级工程师，风云三号应用系统工程副总设计师1970年于南京工学院无线电系。自工作以来一直从事我国卫星气象的业务、科研技术工作。曾在北京大学、北京工学院进修，作为访问学者曾赴美国NOAA工作。70年代，气象卫星、卫星遥感是国际前沿课题。急国家所需，广泛调研，深入探索，为我国第一颗气象卫星、卫星遥感仪器确定技术方案进行了开创性工作。提出、落实卫星技术要求，进行仪器机载飞行试验，多次参加气象卫星发射，提出地面系统总体方案，参加地面应用系统的总体设计和工程建设。先后担任极轨卫星总体室主任，FY-1卫星应用系统总体主任设计师，2001年被中国气象局任命为气象卫星应用系统副总设计师。目前正从事我国第二代极轨气象卫星FY-3卫星及遥感仪器的需求分析与技术评估工作；紫外、可见、红外、微波星载仪器的定标工作;FY-3应用系统的总体设计工作。涉及的领域和专业包括卫星总体技术、卫星遥感、遥感仪器及定标、应用系统总体设计、卫星数据接收与地面系统运行控制。曾参加过多次国际会议，发表科学技术论文十多篇，联合撰写出版著作二本。卢乃锰，正研级高工，硕士生导师南京气象学院毕业,学士学位。1993-1994年在美国国家环境卫星资料和信息服务局工作，2001年被中国气象局正研级专业技术职务评审委员会评为正研级高级工程师。现任国家卫星气象中心副主任，国家卫星气象中心科技委副主任，中国气象局沙尘暴专家委员会委员，国际降水工作组（IPWG）成员。独立提出了“多通道协和降水反演”和“风云一号气象卫星蓝通道植被指数”的概念。开发了国家卫星气象中心降水估计业务系统和静止气象卫星沙尘暴业务系统；在国内外刊物和会议上发表论文20余篇；主持了“中国遥感卫星微波辐射校正场预先研究”、“利用微波和光学遥感数据共同反演云系内部微物理结构和降水场参数”等一系列国家级、省部级项目和课题的研究工作。目前在研的课题包括国家自然科学基金西部专项“西部生态环境20年要素演变的卫星遥感研究”、国家973项目中“新型卫星遥感资料的红外和微波降水估计方法研究”专题等。研究方向：大气参数反演，微波辐射校正黄 签 研究员，硕士生导师1982年华中师范大学地理系毕业,同年进入中科院研究生院/中科院遥感所攻读硕士研究生，1985年研究生毕业，获中科院理学硕士学位。1985-1994年在中国地质大学（武汉）遥感研究室工作，现在中国气象局国家卫星气象中心工作，任学科负责人。曾主持完成两项国家自然科学基金项目，其中“NOAA卫星中国小比例尺假彩色影像地图的制图试验”课题成功研制完成了中国第一幅结合数字影像处理和地图制图学、符合国家地图规范的中国小比例尺卫星影像地图，作为国家地图产品由测绘出版社发行。分别获国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)最佳展示成果奖和地矿部科技成果三等奖，为该产品著作权人。1996年承担科技部九五攻关重中之重项目(3S技术综合应用)第一课题，负责“国家级基本资源环境与遥感动态服务体系”中极轨气象卫星深加工产品运行子系统的研制和运行，提供以季度为周期的全国最低云量影像数据基底和植被指数系列产品。1999年参加海洋863-818-11-02“大洋渔业遥感”项目，负责多种气象卫星海表温度反演产品系统的设计和建设。主要代表性论著和作品有：“A Photomap of China with NOAA AVHRR Data”和“Small Scale Cartography from Space – Application of NOAA Satellite to map China”（英文、国际会议文献）、“中国卫星影像地图”（测绘出版社、著作权人）、《风云纵览 -- 风云一号C星图集》（气象出版社、编委、图像美工处理）、《神舟三号中分辨率成像光谱仪影像图》（北京科技周）等。目前主要从事遥感图像处理，制图应用和环境遥感应用分析工作。现阶段承担的研究项目主要包括：国家十五863信息技术领域-信息获取与处理技术主题“EOS/MODIS中国1/100万影像地图系列产品化”课题、国家十五863资源与环境领域-海洋监测主题“大洋渔场环境信息获取和应用技术”子课题、国家自然科学基金重大研究计划-中国西部环境和生态科学，“西部生态环境20年要素演变卫星遥感研究”项目子课题。钱建梅 正研级高级工程师1978年毕业于南京工学院。一直从事气象卫星地面应用系统工程建设和应用软件研发工作。先后参与多个气象卫星地面系统的应用工程设计和实施，包括国家重点引进项目NOAA系列气象卫星资料接收处理系统、国家重点工程风云二号、风云二号（02）批、风云一号（02）批、风云三号应用系统，主要负责数据存档管理、实时业务调度与控制、数据分发、卫星高速数据接收与图象处理等多个应用软件系统的设计开发。在FY-1（02）批气象卫星存档管理系统建设中，在国内首次使用大型自动磁带库实现气象卫星数据自动存档和下载服务业务系统，并提出结构化数据和非结构化数据分层管理方法，提出以数据库为纽带，元数据为核心，从主机到存储进行端到端数据管理的设计思路，解决此前卫星资料存取的老大难问题，大大提高了卫星数据的使用效率。曾在国内重要科技刊物上发表论文7篇；主持编写或参加编写30多篇/册气象卫星应用系统项目建议书、工程设计技术报告。研究方向：数据存档与管理、系统集成。师春香，研究员 1990年于中国气象科学研究院大气探测专业硕士毕业，之后在国家卫星气象中心研究所工作，主要从事静止和极轨卫星资料处理和应用相关的研究工作。主要成就和从事的领域包括：在国家重点基础研究973“中国之暴雨”项目中担任子课题负责人；参加了GEWEX/GAME/ HUBEX项目、国家863项目、国家重点自然科学基金项目。主持开发了FY-1C/D和FY-1C/1D全球SST、FY-2C大气可降水业务产品、云湿度廓线、高云检测业务产品。研究了卫星云图神经网络客观云分类方法、卫星云图云系自动提取方法，卫星云图面降水估计神经网络方法等。利用卫星数据对98年夏季青藏高原中小尺度系统进行了研究；对98年夏季长江流域中小尺度对流云团活动规律进行了研究;对98年武汉特大暴雨进行了研究；用MODIS和GMS5云分类数据分析2001年上海特大暴雨等。在FY3地面应用系统中任“产品质量检验系统主任设计师”，负责“应用示范系统”陆面数据同化系统的初步设计。参加了三部论著的翻译和编写，发表论文20余篇。作为“暴雨系统的卫星遥感理论和方法”课题的主要参加人员获得2005年中国气象局科技进步一等奖。施进明 正研级高级工程师,硕士生导师现担任全国气象行业标准化技术委员会委员，中国电子学会委员，气象电子学会委员，气象百科全书分编委，国家卫星气象中心高科技企业星地通公司总经理。1978年毕业于成都电讯工程学院计算机科学专业，同年分配到航天部17所，从事软件研发工作。1985年因建设我国第一颗气象卫星地面应用系统的需要，调到中国气象局卫星气象中心至今。多年来担任我国风云系列气象卫星地面应用系统计算机网络系统主任设计师，负责设计国家级遥感卫星地面应用计算机、网络和数据存储系统，并主持软件工程实施工作。主要成就：主持完成“总装备部卫星资料存档与检索”等多个科研课题，负责编写《航天遥感数据编目检索方法》国家军用标准，担任科技部国家MODIS共享平台建设技术组成员，目前负责嫦娥工程运行控制系统建设。曾获国家科技进步二等奖一次，中国气象局科技进步一等奖和国家卫星气象中心科技进步一等奖、二等奖、三等奖多次，曾获中国气象局通令嘉奖、立功、全国气象先进工作者多次。论文论著：《气象卫星资料处理软件再工程的战略规划及实施》气象通信与信息技术09（第一作者）；《气象卫星资料处理业务中的并行计算技术》气象通信与信息技术09（独著）；《高可用业务系统的设计和实现》气象仪器装备3（第一作者）;《新一代静止气象卫星微机接收处理系统-开发应用与发展》气象仪器装备3（第一作者）;《航天遥感数据编目检索方法》总装军标出版社2002/4/24（主编著）;《Internet气象卫星资料服务中的应用》计算机科学2002V29N8 (第二作者)等。工作领域：气象通信与信息技术；构建大型计算机、网络和存储系统。杨军 正研级高工，硕士生导师1988年中国气象科学研究院大气探测专业硕士生毕业，并获硕士学位，现任国家卫星气象中心主任。从事气象卫星资料的接收处理工作，在计算机软、硬件开发、通讯、图形图象处理、遥感资料处理等方面有一定科研工作基础。参加了我国FY-1、FY-2气象卫星地面系统的科研及建设工作，任运行控制系统主任设计师。参与日本GMS展宽资料微机处理系统研制、一体化气象卫星数据摄入卡研制、静止气象卫星中规模利用站系统研制等工作。参与中国辐射校正场科研工作以及95重点攻关项目35课题。此外还参与多个业务系统开发研制工作。在国内外学术刊物上发表论文十余篇，曾获得省部级二等奖一次、三等奖二次及司局级一、二等奖多次。国家高技术项目：“863-308-20-02星载对地观测轻小型传感器及卫星数据处理技术”项目负责人之一。中国辐射校正场：“数据库检索与存档系统研制”子专题负责人。研究方向：卫星遥感信息处理技术。杨忠东，研究员，理学博士，硕士生导师，风云三号气象卫星应用系统副总设计师，国家卫星气象中心系统发展室副主任。从事气象卫星遥感数据处理和信息产品开发方面的科研和应用系统工程建设工作，曾参加和主持完成多项国家科研课题。国家高技术研究发展计划“863-308-14-05”课题（1999年-2001年）“MODIS资料处理及其环境和灾害应用技术研究”的负责人之一。财政部项目（Y0101）“西北地区土壤水分、沙尘暴监测预测研究”下属专题（Y0101-01-03）（2001年-2003年）“利用新型遥感卫星资料监测西部地区地表参数和动态变化”负责人，项目专家组成员。国家高技术研究发展计划(863计划)2001AA135060课题（2001年11月-2003年12月）“气象卫星对地观测数据综合处理原型系统”负责人。2000年9月至2001年9月期间在美国威斯康星大学空间科学工程中心下属的气象卫星合作研究所做访问学者，从事MODIS数据处理与遥感信息产品开发研究工作。参加IMAPP软件包开发研制工作，合作完成MODIS云分类研究工作，独立完成“应用小波变换方法剔除MODIS数据条带噪声”研究工作。近年来，在国内外学术期刊上发表了20余篇科研论文，完成专著一本、工程技术报告3份。国家卫星气象中心地址：中关村南大街46号国家卫星气象中心邮政编码：1000812011年10月8日， 北京 ——微软(中国)有限公司与中国气象局国家卫星气象中心正式签署战略合作备忘录，宣布将建立联合实验室，携手研发基于云计算平台的大数据、高性能并发处理技术，从而为全国各级气象卫星机构和用户提供更先进的卫星数据与产品应用和服务。作为承担国家级气象卫星资料在天气预报、气候变化、生态环境监测等应用的权威机构，中国气象局国家气象卫星中心一直致力于拓展气象卫星数据的应用服务领域。通过建立“中国气象局国家卫星气象中心—微软公司联合实验室“，微软中国云计算创新中心将协同微软亚太研发集团的相关团队与国家卫星气象中心携手，共同在云计算、大数据(Big Data)、高性能计算(High-Performance Computing)、海量并行处理(Massively Parallel Processing)等前沿领域开展合作研究，为国家气象卫星中心未来的技术方向、总体系统架构规划和设计提供具有前瞻性、建设性的技术平台、解决方案及参考数据，为下一代卫星数据处理系统构建坚实的IT基础架构。“云计算正在深刻改变所有行业。“执掌商用平台云服务部门的微软全球副总裁Tom Casey在其演讲中表示，”随着气象卫星数据观测技术的进步，海量卫星数据的处理、存储与利用给IT带来了全新需求与挑战。与此同时，微软一直在云平台上对高性能并行处理及非结构化数据的管理应用进行重点投入，我们已为帮助中国气象局建立未来的IT技术储备做好准备。”微软和中国气象局的合作肇始于2005年的风云三号气象卫星工程建设，双方在海量空间数据库应用、大规模并行运算等领域深入合作，进一步提高了气象卫星工程系统的技术水平和卫星应用效益。微软全球资深副总裁、微软亚太研发集团主席张亚勤表示：“中国正在成为全球云计算、高性能计算的研发中心和重要新兴市场，很高兴看到我们与伙伴们共同致力于中国公共服务事业的长期可持续性发展，这也是我们多年来成长的重要动力。“中国气象局国家卫星气象中心副主任魏彩英女士出席了战略合作备忘录签约仪式，对国家卫星气象中心与微软联合打造战略合作研发平台表示祝贺，”在过去的六年里，我们与微软亚太研发集团在研究海量数据存储、并行处理等方面开展了卓有成效的工作。通过共建联合实验室，我们将共同推进气象卫星大规模并行计算、海量数据管理、空间数据发布和服务等领域的先进IT架构和技术发展，使气象卫星在国家气象防灾减灾、应对全球气候变化等方面更好地发挥效益。 “至此，微软与中国政府在云计算领域的协作已全面扎实地展开，其中包括：超过70%的微软亚太研发集团工程师参与全球云计算产品、技术和服务开发；2010年9月在上海成立了助力中国政府、客户和合作伙伴实现云计算潜力的微软云计算创新中心；与上海、成都、无锡、济南等地方政府和企业在云计算领域紧密合作以提升信息化水平、实现产业升级；以及今天助力中国气象卫星事业发展的 “中国气象局国家卫星气象中心—微软公司联合实验室”。

森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨王照利、黄生、张敏中、马胜利（国家林业局西北林业规划设计院，遥感计算中心，西安710048）本文发表于＜陕西林业科技＞2005 N1 P27-29,55 摘要： 目前，多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点，根据森林资源调查的需要，从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。 关键词：SPOT5 遥感数据，森林资源调查、数据处理DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORYWang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048) Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in C Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data The complete steps of image processing for forest inventory are Key words: SPOT5 image data，forest inventory, data processing 前言 卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率（光谱和空间）、多时相、周期性、信息量丰富等特点，所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星（即SPOT5星）发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米（短波红外空间分辨率为20米），但全色波段空间分辨率达到5米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析，在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下，SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查，可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中，尤其，是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践，结合SPOT5遥感数据的特点，根据森林资源调查的需要，从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。 1．SPOT5卫星遥感数据特点 SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术，具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道，轨道高度约832Km，轨道倾角7o ，每天绕地球14圈多，重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能，使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪（HRG）、1台高分辨率立体成像装置（HRS）和1台宽视域植被探测仪（VGT）。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果，认为HRG的波段设置（见表1）足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。 2．SPOT5数据的处理方法和过程 SPOT5数据处理工作流程： 1 遥感数据的订购 订购数据时，用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号（PATH/ROW）。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差，间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据，比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察，用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据，但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。 根据我们对SPOT5遥感数据的使用，对于森林资源调查，北方9，10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品，在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品，用户可根据自己的工作需要进行处理，同时也可减少费用。 2 基础数据准备 大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1：10000地形图和1：25000数字高程模型（DEM）。 将1：1万地形图扫描，扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正，纠正精度控制在3毫米内。从测绘部门购买的1：1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影，而1：5万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时，将校正好的1：1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。 对于没有1：1万地形图的地区，建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。 3几何正射校正 正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数，这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括：卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。 以校正好的1：1万地形图为基准，在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时，应先进行全色波段数据校正，然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正，且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀，影像的边缘部分布要有控制点分布，同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定，根据我们的经验，一景60KmX60Km的SPOT5数据，一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果，在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。 4 辐射校正 用户购买的SPOT5的各级数据，数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正，即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况，用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响，清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa，g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像；f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。 5 波段组合 根据SPOT5数据波谱特征（表1），各波段分别记录反映了植被的不同特征方面：B4（SWIR）短波红外反映植物和土壤的含水量，利于植被水分状况和长势分析；B3（NIR）近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感；B2（RED）红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感；B1（VIS）可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米，使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰，例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。 6 影像数据融合 对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户，进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据（层）的特征，融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段，影像融合分为：像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息，应进行像元级的数据融合，将5米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像元级数据融合的方法多种多样，根据数据融合的目的，即最大限度的突显森林植被信息，应选取B4、B3、B2和PAN波段，根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想： 7遥感影像地图 将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合，叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息，按1：1万地形图分幅生成1：1万纸质图作为外业手图。 结果和讨论 1 几何精度 利用SPOT5物理模型，采用1：1万地形图和5万DEM ，经过正射校正处理，可使影像的几何精度控制在2个像元内（<10米）,达到1：1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。 2 波段选择 对于没有全色波段的情况，SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中，林分类型信息提取是最为重要的环节，所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。 3 融合效果 融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率，丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性，提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。 参考文献 1．周成虎，杨晓梅，骆剑承等《遥感影像地学理解与分析》，科学出版社，北京，2001，3- 2．赵英时《遥感应用分析原理与方法》，科学出版社，北京，88-90 3．北京视宝卫星图像有限公司《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》，2004，68- 4．Christine P Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,51-21世纪遥感与GIS的发展 来源： 李德仁 时间： 2005-08-11-23:09 浏览次数: 79 21世纪遥感与GIS的发展李德仁 （武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉市珞瑜路129号，430079） 摘要：在20世纪，人类的一大进步是实现了太空对地观测，即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测，并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上，为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中，遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。 关键词：发展趋势；航空航天遥感；地理信息系统；对地观测 中图法分类号：P208；P9 随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展，人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想，并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通，为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶，遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术，迅速地成长起来。 1 遥感技术的主要发展趋势 1 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多（多平台、多传感器、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率） 从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一，短短几十年，遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星（35000km）、太阳同步卫星（600—1000km）、太空飞船（200—300km）、航天飞机（240—350km）、探空火箭（200—1000km），并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等；传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像，EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。 卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m，进一步提高到Quckbird（快鸟）的62m，高光谱分辨率已达到5—6nm，500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星，具有220个波段，EOS AM-1（Terra）和EOS PM-1（Aqua）卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展，通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座，以及传感器的大角度倾斜，可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点，以及用INSAR和D-INSAR，特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性，SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如，美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR，实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d，空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间，我国将全方位地推进遥感数据获取的手段，形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 2 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制 确定影像目标的实地位置（三维坐标），解决影像目标在哪儿（Where）是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，利用DGPS和INS惯性导航系统的组合，可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置（POS），从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级，在卫星遥感的条件下，其精度可达到m级。该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成，可实现实时三维测量（LIDAR），自动生成数字表面模型（DSM），并可推算出数字高程模型（DEM）。 美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪（SLA）安装在航天飞机上，企图建立基于SLA的全球控制点数据库，激光点大小为100m，间隔为750m，每秒10个脉冲；随后又提出了地学激光测高系统（GLAS）计划，已于2002年12月19日将该卫星IICESat（cloud and land elevation satellite）发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光（1064nm）和可见绿光（532nm）的短脉冲（4ns）。激光脉冲频率为40次/s，激光点大小实地为70m，间隔为170m，其高程精度要明显高于SRTM，可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。 法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号，通过测定多普勒频移，以精确解求卫星的空间坐标，具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度，精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道，3个坐标方向达到±5cm精度，对于SPOT 5和Envisat，可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素，直接进行无地面控制的正射像片制作，精度可达到±15m，完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 3 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化 从影像数据中自动提取地物目标，解决它的属性和语义（What）是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术，基于统计和基于结构的目标识别与分类，处理的对象既包括高分辨率影像，也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大，数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。 4 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化 利用遥感影像自动进行变化监测（What change）关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大，周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现，实时自动化监测已成为研究的一个热点。 自动变化监测研究包括利用新旧影像（DOM）的对比、新影像与旧数字地图（DLS）的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像（或数字地图）进行配准，然后再提取变化目标，这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行，实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器，将数据处理在轨完成，发送回来的直接为信息，而不一定为影像数据。 5 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用 “数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后，我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设，2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上，2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中，摄影测量与遥感将用来建设DOM（数字正射影像）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划图）和CP（控制点数据库）。如果要建立全国1m分辨率影像数据库，其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率，其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。 “数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题，涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面，有室内各种三维激光扫描与成像仪器，还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后，可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真，而且可以按照时间序列，将历史文化在时间隧道中再现，对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。 6 全定量化遥感方法将走向实用 从遥感科学的本质讲，通过对地球表层（包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层）的遥感，其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性，所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程，而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演，而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累，多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟，相信在21世纪，估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化，遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化，才可能真正实现自动化和实时化。 2 GIS技术的主要发展趋势 1 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2] GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段，目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求，形成了面向对象的数据模型和三库（图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库）一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化，更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台，以大型关系数据库（Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理，成为当前GIS技术的主流趋势。 2 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化 在传统的GIS中，空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前，空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD（level of detail）技术的多比例尺空间数据库，在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据，多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大，在显示不同比例尺数据时，可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用，真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛，已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等，基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外，可以同时拥有一个Cyber空间。 3 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识 GIS是以应用导向的空间信息技术，空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用，它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立，从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译，以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来，从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段，但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究，其应用前景是不可估量的。 4 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业 随着计算机通讯网络（包括有线和无线网）的大容量和高速化，GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库，将可提供全社会各行各业的应用需要。因此，联邦数据库和互操作（federal databases & interoperability）问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享，GIS规律功能模块的互操作与共享，以及多点之间的相同工作，这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费，而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件，这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。 目前已兴起的LBS和MLS，即基于位置的服务和移动定位服务，突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关，成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户，若每人每月为MLS支付10元费用，全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来，地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务（geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime）。 5 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系 笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]：（1）地球空间信息的基准，包括几何基准、物理基准和时间基准；（2）地球空间信息标准，包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全

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遥感图像信息处理的主要目的是：①消除各种辐射畸变和几何畸变，使经过处理后的图像能更真实地表现原景物真实面貌；②利用增强技术突出景物的某些光谱和空间特征，使之易于与其它地物的区分和判释；③进一步理解、分析和判别经过处理后的图像，提取所需要的专题信息。遥感信息处理分为模拟处理和数字处理两类（见数据采集和处理）。模拟处理方法是首先把图像信息转换成电信号，然后进行图像化处理。用模拟方法能对图像信息作快速处理。数字处理是对遥感图像信息作数字离散化后，利用数字计算机进行处理。数字图像处理的功能好而且灵活，已成为遥感信息处理的主要方式，但要求有高速度大容量的计算机，不易达到实时处理的要求。