现代遥感技术：演进趋势与未来展望

柯音仪

       遥感技术正进入一个能够快速准确地提供多种对地观测海量数据及应用研究的新阶段，它在近 20 年内得到了飞速发展，目前又将达到一个新的高潮。这种发展主要表现在以下几个方面。
　　一、多分辨率多遥感平台并存，空间分辨率、时间分辨率及光谱分辨率普遍提高
　　目前，国际上已拥有十几种不同用途的地球观测卫星系统，并拥有全色 0.8～5m、多光谱 3.3～30m 的多种空间分辨率。遥感平台和传感器已从过去的单一型向多样化发展，并能在不同遥感平台上获得不同空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的遥感影像。民用遥感影像的空间分辨率达到米级，光谱分辨率达到纳米级，波段数已增加到数十甚至数百个，回归周期达到几天甚至十几个小时。例如，美国的商业卫星 ORBVIEW 可获取 1m 空间分辨率的图像，通过任意方向旋转可获得同轨和异轨的高分辨率立体图像；美国 EOS 卫星上的 MODIS-N 传感器具有 35 个波段；美国 NOAA 的一颗卫星每天可对地面同一地区进行两次观测。随着遥感应用领域对高分辨率遥感数据需求的增加及本身发展的可能性，各类遥感分辨率的提高成为普遍发展趋势。
　　二、新型传感器不断涌现，微波遥感、高光谱遥感迅速发展
　　在短短不到 40 年的时间里，遥感无论在理论、技术和应用方面均得到了迅猛发展。20 世纪的后半叶，不断研制出新型传感器，而在未来，诸多领域将倾向于合成孔径雷达、成像光谱仪的广泛应用。
　　微波遥感技术是近几十年发展起来的具有美好应用前景的主动式探测方法。微波具有穿透性强、不受天气影响的特性，可全天时、全天候工作。微波遥感采用多极化、多波段及多工作模式，形成多级分辨率影响序列，以提供从粗到细的对地观测数据源。成像雷达、激光雷达等的发展，越来越引起人们的关注。例如，美国实施的航天飞机雷达地形测绘使命即采用雷达干涉测量技术，在一架航天飞机上安装了两个雷达天线，对同一地区一次获取两幅图像，然后通过影像精匹配、相位差解算、高程计算等步骤得到被观测地区的高程数据。
　　高光谱遥感的出现和发展是遥感技术的一场革命。它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱遥感中能被探测。高光谱遥感的发展，从研制代航空成像光谱仪算起已有 20 多年的历史，并受到世界各国遥感科学家的普遍关注。但长期以来，高光谱遥感一直处在以航空为基础的研究发展阶段，且主要集中在一些技术发达国家，对其数据的研究和应用还十分有限。近年来情况出现了转机，1999 年末台中分辨率成像光谱仪（MODIS）随美国 EOS AM-г 平台进入轨道，「新千年计划」星 EO-1 携带两种高光谱仪随后进入了太空。此外，欧洲太空局的中分辨率成像光谱仪（MERIS）、日本 ADEOS-2 卫星的成像仪（GL1）以及美国轨道图像公司的轨道观察者 4 号（ORBVIEW-4）均相继升空。一个高光谱群星灿烂的局面将展现在我们面前，对它的深入研究正处在突破的前夕。
　　总之，不断提高传感器的性能指标，研制出新型传感器，开拓新的工作波段，从而获得更高质量和精度的遥感数据是今后要遥感发展的一个必然趋势。
　　三、遥感的综合应用不断深化
　　目前，遥感技术正经历着一场质的变化，综合应用的深度和广度不断扩展，表现为从单一信息源向包含非遥感数据的多源信息的复合分析方向发展，从定性判读向信息系统应用模型及专家系统支持下的定量分析发展，从静态研究向多时相的动态研究发展。地理信息系统为遥感提供了各种有用的辅助信息和分析手段，提高遥感信息的识别精度。另外，通过遥感的定量分析，从区域专题研究向综合研究发展，实现从室内的近景摄影测量到大范围的陆地、海洋信息的采集乃至范围内的环境变化监测。多时相遥感的动态监测，可获取我国当前城市化过程、耕地面积减少和生态环境变化的基本资料。与此同时，国际上相继推出了一批高水平的遥感图像处理商务软件包，用以实现遥感的上述综合应用。其主要功能包括影像几何纠正与辐射校正、影像处理与分析、遥感制图、地理信息分析、可视化空间建模等。
　　四、商业遥感时代的来临
　　随着卫星遥感的兴起，计算机与通信技术的进步以及冷战时期军事情报部门的需要，数字成像技术有了极大的提高。世界各主要航天大国相继研制出各种以对地观测为目的的遥感卫星，并逐步向商用化转移。因此，在国际上，商业遥感卫星系统得到了迅速发展，产业界特别是私营企业直接参与或独立进行遥感卫星的研制、发射和运行，甚至提供端对端的服务，也是目前遥感发展的一大趋势。
　　制定的有关政策，在一定程度上鼓励了卫星公司制造商用高分辨率地球观测卫星的计划，这类卫星多为私营公司拥有，其地面分辨率为 1～5m，如美国的 IKONOS 系列、ORB-VIEW 系列和以色列的 EROS 系列等。商业卫星遥感系统的特点是以应用为导向，强调采用实用技术系统和市场运行机制，注重配套服务和经济效益，是非常重要的遥感信息的补充。
　　此外，商用小型地球观测卫星计划正在实施之中，这种小卫星具有灵活的指向能力，可以获取高空间分辨率的图像并快速回传到地面，它投资小、研制周期短，备受重视。
　　五、遥感地质学发展前景
　　（1）地质解译标志：提高解译标志，深部构造，浅层与深层构造关系。
　　（2）重大地质现象与巨大构造之间的相互关系，新的构造形式（构造理论），促进地球科学的发展和宇宙地质学的发展。
　　六、遥感技术亟待解决的问题
　　目前的遥感技术仍处在由定性向定量过渡的阶段，其精度还不能满足不同用户的要求，有以下几方面的问题亟待解决。
　　（1）在浩瀚的图像和数字的资料中，如何有效地存储、管理和使用它们。
　　（2）遥感数据的融合与压缩、遥感信息的自动识别、遥感影像的理解和应用。
　　（3）定量遥感、新型数据处理、相关技术的结合，与生产实际的应用。
　　（4）国际间的合作有待进一步探索，高分辨率影像为维护世界安全、保护环境和提高的生活水平带来了机遇，但同时也应防范它可能带来的负面影响。

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