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航天遥感的航天遥感应用的畅想

发布时间:2019-09-10 18:28 来源:未知 编辑:admin

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  神话故事可以看做是人们基于现实的一种向往。四川广汉三星堆古蜀文化遗址挖掘出许许多多神傩面具,双目突显,两耳竖张,有人解释是千里眼、顺风耳,可以登高望远、明察秋毫,可以空谷传声、万籁俱闻。作家吴承恩为唐僧取经配备了火眼金睛的孙悟空,为他探路,去征服高山荒漠、雪域火山和各种妖魔;从虚幻的神话故事到火箭发射各种人造卫星、人造飞船,人类就这样超越时空,走进了全球化、网络化的信息时代。神话与现实越来越接近了!何以见得?请看:西部开发的863-318项目不是叫做“金睛行动”计划吗?我国的载人宇宙飞船不是叫做“神舟”么?

  近年来,我们加强了对国土意识、环境意识、海洋意识的普及教育,但对太空意识还没有引起足够的重视。王希季、闵桂荣、庄逢甘、张履谦4位院士为此发出了呼吁。

  太空又称外层空间。一个现代化强国,必须在太空建设自己的基础设施和安全保障,有能力利用太空资源和外层生存空间和权益,例如必要的卫星轨道、位置和通信频率等。通过综合信息网络,能将地球观测系统所获取的海、陆、空数据加以融合、处理和提升,以满足国民经济建设和国家安全的需要。太空基础设施应该列入国家可持续发展长远规划和建设计划,这是具有长远战略意义的。美国的国家导弹防御计划(NMD)就公然鼓吹太空霸权主义,向联合国1967年“外层空间为全人类所共有”的公约提出挑战,受到世界爱好和平国家的强烈反对。俄罗斯为此组建了“天军”,保卫“天疆”。

  我国是世界上成功发射和回收卫星和飞船的三个国家之一,同时也积极投入和平利用。例如,利用卫星和飞船在空间飞行时的微重力、高真空并受宇宙高能粒子辐射的特殊条件,筛选出人类需要的、能优质高产的生物和材料。1996年返回卫星搭载的96-1黄瓜种子,亩产达到3000kg,单果长达40~52cm,重1~1.8kg,已在北京、四川、江苏和江西扩大种植。

  在遥感卫星应用领域,我国于1999年召开了“数字地球”国际研讨会,发表了“北京宣言”,呼吁世界所有爱好和平的国家共建共享,为拥护世界和平和地区可待续发展服务,反对发达国家的技术垄断和霸权主义,呼吁发达国家和技术先进的国家支援第三世界国家。国内积极开展了“数字城市”、“数字省区”等地理信息系统建设,努力提高信息化、现代化水平;加强国际共享与合作,迎接加入世界贸易组织(WTO)的机遇与挑战,承诺世界气象组织(WMO) l ×1 km格网的数据交换,公开1∶100万地形数字模型;积极参加全球制图计划、南北极考察、大陆深钻、世界自然与文化遗产保护等国际合作计划。所有这些都赢得了全世界的支持,为全球化网络经济作出了积极贡献。 2000年11月22日,国务院新闻办公室发布了“中国的航天”白皮书,展示了我国21世纪的航天特点:第一,全面发展空间技术、空间科学与空间应用;第二,在继续开发新型遥感卫星的同时,强调开发卫星应用;第三,建设卫星发射基地的同时,重视测控系统的上下行指令与地面接收台站的协调,强化卫星应用系统的建设。这些观点的转换和进步,反映出航天事业面向应用、面向用户、寻求社会经济效益以及面向市场经济的新理念。就是说,航天事业将更加开放,更加接近人民生活和社会需求,力图与国际市场接轨,增强国际竞争能力。

  就遥感卫星平台而论,可以说是初步构成了“天罗地网”,但还不能说是疏而不漏。因为我们与国际遥感卫星相比,还有比较大的差距。应该知己知彼,取长补短,继续积累和利用国际遥感卫星的数据并为我所用。进入WTO以后,我国除原来承诺的WMO气象卫星 l x 1 km数据还要继续交换外,“数字地球”的共建共享更需要加强。我们不能固步自封、画地为牢,要密切关注经济全球化的发展和数字地球的和平利用,必须以高质量、高效率而自立于世界民族之林,满怀信心去加入网络化的全球竞争。

  展望21世纪的卫星遥感应用,必将形成天地一体化的快速信息流,满足社会高速信息公路的需求。具体体现在:一是航天、航空与地面台站形成多级平台的互联网络系统;二是实现海量数据的全数字流程,图像图形的宽带网络传输;三是地球各圈层的动态监测,从地表植被指数、作物长势、土地覆盖与生态、环境变迁、荒漠化、城市化过程的动态监测到地壳内部的地磁、地热、地震、地气、地球重力场的异常以及外层空间的辐射、磁暴、臭氧变化,都是卫星对地观测的新内容。这些数据,对于无线电信号、导航定位以及卫星寿命、国家安全都有一定的影响,成为新一代环境遥感卫星应用的增长点,也是空间科学探索的主题。 遥感技术的巨大成就,首先在于对电磁波谱全波段的不断发掘和充分利用。遥感仪器不断从可见光波段向两端延伸,特别是向远红外和微波波段的拓展,远远超越了人类视觉的极限,看到许多原来看不见的“东西”,发现许多新的时间或空间的现象和规律。

  以单项工程技术而言,我国卫星遥感应用在20世纪末已经奠定了相当扎实的基础,达到了相当高的水平,开拓了相当广阔的应用领域。但是,由于工程系统建设的综合集成程度不高,产业化规模和投入太小,还没有达到可以统一协调光谱分辨率与时、空分辨率之间的矛盾的新阶段,当务之急是加速遥感应用系统工程的高度综合与集成。这是实现天地一体化的前提,也是对迎接全球化与网络化挑战的准备。具体地说,首先是要接受以下新的理念:

  ● 树立全球化、网络化的开放观念。遥感应用系统需要与国际接轨,兼容并充分利用国际卫星信息资源,支持“数字地球”的共建共享。

  ● 明确遥感应用现阶段的新目标,由静态识别进入动态监测,加强影像数据库和地理信息系统的建设,实现点目标侦察与面扫描普查功能的集成,军用、民用优势互补。

  ● 改变传统作业方式,摒弃从大比例尺地图逐级浓缩到小比例地图的旧模式,寻找分布式保存、无级缩放、压缩存储、图像思维等新的技术解决方案,实现功能的飘移。

  ● 简化目前图像处理与分析的复杂过程,提高自动化作业水平,采用并行处理和地学信息图谱等方法,缩短从信息获取到决策的全过程,以便赢得预测预报的时间。力图将我国遥感观测的信息反馈时间由现在的几天、几小时压缩到几分钟,逐步接近准实时的水平。

  美国根据航天飞机所收集的数据绘制的全球高精度3维地图将陆续公布,JPL项目负责人汤姆·法尔说:第一部分将是科罗拉多州,2002年2月可能给出整个北美,只有得到五角大楼批准的研究人员才能看到清晰度最高的版本。大约用2年的时间,就能完成北纬65°~南纬50°之间(约占地球水陆表面80%)的地图。这是美国集中国防部等制图机构的优势、重组国家影像地图局(NIMA,Natonal Imagery Mapping Agency)的结果,其海量信息处理能力和制图速度都是空前的。从政治、军事上来看,毫无疑问这是一个为霸权主义服务的全球垄断计划。但是从科学技术来看,同时也是一个高投入、高产出、抢占制高点、体现全球化网络经济的先进生产方式,实现了天地一体化的有效模式,很值得我们深思! 卫星遥感只是信息社会的一个成员,它不是孤立的,更不是万能的。科学技术的进步,本来就是相辅相成的。卫星遥感应用不应拘泥于技术层次上的分工,而应该树立多学科交叉的新理念,即由多学科(multidiscipline)走向学科交叉(Interdiscipline)。改变以学科和专业划分职能的观念,转变为针对现实问题寻求解决方案的观念。航空与航天、红外与微波、主动与被动遥感方式的比较分析不仅是为了优选,更重要的是优势互补、取长补短。

  科学分类本来就是人为的,是随着科学技术的进步而不断发展的。21世纪的卫星遥感应用,在继续深入到空间科学和地球科学的同时,还要紧密依托信息科学,也应积极开拓与生命科学和生物技术的联系,相互交叉渗透。无论农林、生态、环境与海洋领域的遥感应用,都需要生命科学与生物技术的介入。

  我国城镇化指数将由2000年的26.7%增加到2015年36%。同时,卫星遥感数据的地面分辨率达到米级,航空遥感已实现了3维成像,数字城市蓬勃兴起,高分辨率、多光谱遥感在城市建设中的应用方兴未艾。

  遥感在人文、社会经济方面的应用也逐步提到日程。首先是对土地覆盖与土地利用的调查研究。中科院已经进行了大量工作,建成了全国1∶25万数据库,解决了更新问题,特别是对城镇化的监测,包括城市扩张和耕地占用。国土资源部组织了近100个大中城市的遥感监测,成效卓著。在天津、广州、上海、北京、哈尔滨、沈阳、香港、澳门、济南等城市,还对城市热岛、绿地、地价、生态环境、历史文化等不同领域做过试验性的城市遥感调查研究。

  总之,20世纪的卫星遥感应用比较侧重于自然、无机环境、资源以及静态观测与识别,而21世纪的卫星遥感应用必将更多地关注人文、生态和环境以及动态监测与评估。在调查研究方法上,也将从单项的侦察、识别逐步走向定量化的综合集成,由单纯的遥感仪器观测数据逐步走向多种数据源的融合。不问哪种方法、哪门学科的贡献多少,但求能够高速、高效地解决实际问题。

  21世纪的卫星遥感应用的将是铁人运动式的接力赛。通过遥感手段的优选、多平台的组合乃至多源信息的融合,集成一条快速的生产流水线。加拿大国家遥感中心的作业流水线万比例尺的土地覆盖利用图。美国重组的NIMA预计以2年的时间完成全球海陆面积80%的3维专题制图。“速度”是我国卫星遥感应用的当前最明显的差距。如前所述,必须把信息处理流程的全部时间压缩到自然或社会演化过程之内,才能赢得预测预报的时间。能否及时做出科学、准确的预测和预报,是科学技术现代化、实用化最重要的标志。

  目前,我国服务于卫星测控的“空间信息系统”是非常先进的,而服务于卫星遥感应用的“空间信息系统”却相对滞后,还停留在低级、复杂的阶段,远没有形成高级、简单、聪明、智能的“傻瓜式”作业流程。逼近到准实时或实时处理的水平,赢得预警或预报的“前置量”,这就是21世纪我国卫星遥感应用系统的总体奋斗目标。

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