卫星遥感技术的应用

面对新的世纪、新的形势，世界各国政府都在认真思考和积极部署新的经济与社会发展战略。尽管各国在历史文化、现实国情和发展水平方面存在着种种差异，但在关注和重视科技进步上却是完全一致的。这是因为，我们面对的是一个以科技创新为主导的世纪，是以科技实力和创新能力决定兴衰的国际格局。一个在科学技术上无所作为的国家，将不可避免地在经济、社会和文化发展上受到极大制约。

卫星遥感技术集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的最新成就，是当代高新技术的一个重要组成部分。我国卫星遥感技术的发展和应用已经走过了多年艰苦探索与攀登的道路。如今，我们欣喜地看到卫星遥感应用技术已经起步并正在走向成熟和辉煌。

众所周知，近十年来全球空间对地观测技术的发展和应用已经表明，卫星遥感技术是一项应用广泛的高科技，是衡量一个国家科技发展水平的重要尺度。现在不论是西方发达国家还是亚太地区的发展中国家，都十分重视发展这项技术，无论在政策、资金，还是在人力、物力上都给予卫星遥感以特别的重视和倾斜，寄希望于卫星遥感技术能够给国家经济建设的飞跃提供强大的推动力和可靠的战略决策依据。这种希望给卫星遥感技术的发展带来新的机遇。面对这种形势，我国卫星遥感技术如何发展，如何使卫星遥感技术真正成为实用化、产业化的技术，直接为国民经济建设做好先行，是值得我们认真思考而且必须做出正确回答的问题，同样它也是当前业界人士关注的热门焦点。

卫星遥感技术应用

1、卫星遥感技术应用现状

首先，到目前为止，我国已经成功发射了十六颗返回式卫星，为资源、环境研究和国民经济建设提供了宝贵的空间图像数据，在我国国防建设中也起到了不可替代的作用。我国自行研制和发射了包括太阳和地球同步轨道在内的六颗气象卫星。气象卫星数据已在气象研究、天气形势分析和天气预报中广为使用，实现了业务化运行。1999年10月我国第一颗以陆地资源和环境为主要观测目标的中巴地球资源卫星发射成功，结束了我国没有较高空间分辨率传输型资源卫星的历史，已在资源调查和环境监测方面实际应用，逐步发挥效益。我国还发射了第一颗海洋卫星，为我国海洋环境和海洋资源的研究提供了及时可靠的数据。

其次，除了上述已发射的遥感卫星外，我国还先后建立了国家遥感中心、国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收站等部级遥感应用机构。同时，国务院各部委及省市地方纷纷建立了一百六十多个省市级遥感应用机构。这些遥感应用机构广泛的开展气象预报、国土普查、作物估产、森林调查、地质找矿、海洋预报、环境保护、灾害监测、城市规划和地图测绘等遥感业务，并且与全球遥感卫星、通信卫星和定位导航卫星相配合，为国家经济建设和社会主义现代化提供多方面的信息服务。这也为迎接21世纪空间时代和信息社会的挑战，打下了坚实的基础。

最后，非常关键，必须要重点指出的是两大系统的建立完成。一是部级基本资源与环境遥感动态信息服务体系的完成，标志着我国第一个资源环境领域的大型空间信息系统，也是全球最大规模的一个空间信息系统的成功建立；二是部级遥感、地理信息系统及全球定位系统的建立，使我国成为世界上少数具有部级遥感信息服务体系的国家之一。我国遥感监测的主要内容为以下三方面；

（1） 对全国土地资源进行概查和详查；

（2） 对全国农作物的长势及其产量监测和估产；

（3） 对全国森林覆盖率的统计调查。

2、卫星遥感技术应用前景

国际上卫星遥感技术的迅猛发展，将在未来十五年内把人类带入一个多层、立体、多角度、全方位和全天候对地观测的新时代。由各种高、中、低轨道相结合，大、中、小卫星相协同，高、中、低分辨率相弥补而组成的全球对地观测系统，能够准确有效、快速及时地提供多种空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的对地观测数据。

随着对地观测技术的进步以及人们对地球资源和环境的认识不断深化，用户对高分辨率遥感数据的质量和数量的要求也不断提高，从而促进了高光谱分辨率遥感的发展。高分辨率的空间信息能够较好的满足诸多用户的需求，它们的重要特征就是具有商业化前景。

在国家经济建设中，对空间遥感信息以及空间地理信息的需求将日益增长。为使我国现代化经济建设得以持续稳固发展，空间遥感信息技术和应用必须相适应的发展。我们可以从我国对遥感信息和技术的应用需求来看卫星遥感应用前景，这主要表现在社会公益需求方面和遥感图片的商业应用需求两个方面：

（1）社会公益需求。

主要有以下几种类型：

①土地利用、城市化及荒漠化监测；

②农作物、森林等可再生资源的监测和评估；

③灾害监测和环境监测。

此外，对道路、建筑工程的设计、选址等方面也有着广阔的前景。这方面的需求主要靠政府扶持。

（2）商业应用需求。

遥感技术的应用是极其广泛的，凡是涉及地球科学的各门类的学科和技术种类，遥感技术都能为它们提供信息。这种广泛性必然会使对遥感数据的需求用户范围变广，因此除了社会公益型用户外，还存在部分商业应用型用户。虽然这些商业应用型用户由于遥感卫星正处于产业化初期，市场尚未形成规模的原因，目前数量较少，但随着将来技术的进步，商业化的发展，这部分的用户肯定会逐渐增多，最终成为用户群体中的主要成员。

高空间分辨率图像数据和地理信息系统紧密结合，在未来的城市规划、地籍管理、工程评估等方面将有广阔的市场，预计每年会有14%左右的增长率；近年来，由于卫星数据的增加和小型廉价的工作站、图像处理系统、软件的发展，与此相关的空间信息服务公司大大增加，由此形成的增值收益是卫星图像销售收益的六倍。由此可见，卫星遥感的商业化是卫星遥感应用产业化发展的推动力之一。

卫星遥感技术的产业化发展

1、卫星遥感技术蕴藏巨大的产业化前景

遥感技术应用的基础是遥感信息的获取。地面物体在遥感图像上形成各种信息是一个复杂的过程，这个复杂过程是由人类生活的真实地表空间的复杂性、千变万化性和成像过程的复杂性共同决定的。具体地说，人类生存的地表空间是复杂的,是宏观有序、微观混乱的地理综合体,成像获取的遥感图像的光谱值是混合光谱,受多种因素的影响。从信息论角度来讲，遥感成像过程是信息从多到少的映射,是个确定过程,是把一个千变万化、形形的地球表面高度概括、总结、选择、压缩的过程。正是这个过程，使得遥感影像中包含的信息具有宏观性、多样性、综合性、周期性、量化等特点。这些特点决定了遥感影像中包含着人类生产活动各个研究和应用领域所需要和感兴趣的信息，各个研究和应用部门均可以从不同的遥感影像中提取和挖掘出所需的信息，为本部门的发展和应用服务，为国民经济建设服务。这也就是遥感信息具有跨部门、跨学科的特点。遥感信息的上述特点决定了遥感技术从起源就蕴藏着巨大的产业化前景。

2、卫星遥感技术发展的不平衡性需要加速产业化

卫星遥感信息的获取技术得到了惊人的发展，空间分辨率和光谱分辨率已经达到相当高的程度。空间分辨率由千米级、百米级，到米级、分米级，光谱分辨率由几百个纳米、几十个纳米，到几个纳米。多空间尺度、多光谱尺度以及多时间尺度的海量卫星遥感数据的获取技术已经形成，但卫星遥感信息的应用则相对发展滞后，出现了卫星遥感获取技术的快速发展与信息应用滞后的矛盾。这个矛盾使得人们在欣喜地获得大量可用数据的同时，却在解决实际问题时仍然对知识万分饥渴，深感信息的短缺。这主要是因为卫星遥感影像信息的应用过程远比获取过程要复杂得多。遥感图像的解译和应用过程是信息从少到多的映射 ,是个不确定过程,无法从数学上直接求得确定解。从信息论来说，是因为遥感成像过程在保留了总体信息的同时，压缩了细节信息，同时还附加有噪音，减少了信息量，从而使遥感影像上所包含的信息量不足以表达人们所希望求解的诸多地理对象的内在的不确定度。这种不确定性程度因对象不同而不同。可以把遥感信息应用过程看成是一个信息传递系统，一个将遥感数据转换为可用信息的过程。而遥感数据到信息的转换，是由业务用户的信息需求所驱动的，选择什么样的模型以及最终达到什么样的目的完全因应用部门而异。由于支持“数据到信息”过程的基础知识很少和短缺，限制了遥感数据直接产生的经济和社会效益，从而影响了遥感数据的应用广度和深度。因此，要加强卫星遥感技术向国民经济和社会发展诸多行业和领域的渗透、辐射，与各行业、领域的传统方法相结合，而不是排斥和完全代替，以提升传统行业、发展新兴行业，加速卫星遥感技术产业化的进程。

卫星遥感技术的产业化发展历程

1、实用化是产业化的前提

卫星遥感技术具有其他技术不可替代的优势，但也有它的局限性，主要表现在：

（1）遥感技术在电磁波谱中仅反映地物从可见光到微波段电磁波谱的辐射特性，而不反映地物的其它波谱段特性。因此，它不能代替地球物理、地球化学等方法，但它可与其集成，发挥信息互补效应。

（2）卫星遥感信息主要反映是近地表的现象、区域和运动状态等。这一局限性与人类在地球科学和其他科学研究中不断向地下深处发展之间产生了矛盾。这一矛盾使得遥感技术在不同行业和领域的应用程度可能会因应用领域的深入而受到影响。

（3）卫星遥感信息获取过程的确定性与信息应用反演时的不确定性产生了明显的矛盾。该矛盾使卫星遥感技术在各行业、领域深入应用的效果受各种因素影响大，效果好坏不定。

之所以强调这些局限性是因为只有正确地认识到卫星遥感技术的优势和局限性，才能扬其所长，补其所短，使它更加实用化。

显然，卫星遥感数据的深入应用仅靠遥感技术和遥感知识是完全不够的。实现遥感数据良好和深入的应用需要三方面的信息和知识：一是遥感信息和相关的处理技术；二是应用领域的专业信息和相关技术及知识；三是借鉴其他领域先进的信息技术。只有这三方面知识和技术的共同支持，应用部门才能更加准确地提取和理解赋存于卫星遥感数据中的专门信息，有效地服务于生产和研究。这三个方面的信息和技术可归纳为两个结合，即遥感技术与各应用领域的专业技术相结合，遥感技术与其他现代信息技术相结合。这两方面的结合方式和结合的紧密程度与应用部门或个人感兴趣的目标地物赋存的地理空间及复杂性有密切关系。正是由于这种赋存地理空间的差异和对象属性、运动状态的复杂性差异，不同部门在进行遥感信息应用时，采用上述两个结合的程度也不同，遥感信息的应用广度和深度也有差异。无论对哪个应用部门、哪个学科或个人，不断深入地应用遥感信息来有效地解决问题，上述这两个结合都是必要的。换句话说，发挥快速发展的遥感技术的强大优势，结合各行业和领域的传统有效的方法技术，整合现代信息技术，发展交叉技术，从多学科、广视角来解决各行业和领域遇到的实际问题，有利于卫星遥感技术的实用化，从而有利于推动卫星遥感技术的产业化。

2、商业化是产业化的催化剂

在市场经济的大背景下，实用化商业化产业化是产业化的必由之路。没有实用化，就谈不上商业化，没有商业化就形成不了产业，没有产业化的推动，任何一项高新技术，包括卫星遥感技术就不可能持续地发展下去。

所谓商业化就是要将卫星遥感技术作为商品在市场经济大环境下进行竞争，形成卫星遥感技术的规范化、规模化市场。要想促进卫星遥感技术的商业化，那就必须要转变观念，树立竞争意识，进行技术创新，研制开发新一代高水平的遥感卫星，提供高质量、具有优势的产品。同时，采用成熟技术，商业现货产品和发射小型卫星的办法降低生产成本。扩大市场需求，提供不同档次级别的图像产品和增益产品，培养个体用户，大力发展个人图像服务。改变传统作业方式，实行商业运作，加强数字提供商与信息增值服务商之间的合作，逐步增大纯商业化系统的比例。采取符合市场经济规律的正确方针和有力措施，进行综合经营，实行薄利多销。遥感卫星产业包括卫星制造业、发射服务业、地面应用服务业和地面设备制造业等。地面应用服务业包括代销或经销其他公司或非商业化的民用遥感产品等。

3、产业化的主要模式以及发展趋势

（1）卫星遥感技术产业化的主要模式。

①混合模式；

②政府政策促进商业遥感卫星产业化的模式。

（2）卫星遥感技术产业化的发展趋势。

①跨国公司合并，形成规模开发能力；

②既竞争又合作，军民商遥感卫星同时出击；

③开发通用卫星平台；

④1米高分辨率遥感卫星市场成为焦点；

⑤以创新技术优势开拓市场；

⑥国家和私营公司采用高新技术合作开发；

⑦以卫星品牌和标准产品占领市场。

我国卫星遥感技术的产业化发展

1、我国卫星遥感技术产业发展现状

目前，我国1000多家3S（GPS，RS，GIS）单位的十多万名从业人员构成了我国遥感市场的主体，他们直接或间接从事卫星遥感技术的软硬件研制、应用和开发工作。资料显示，遥感已成为我国地理空间信息产业的一个重要组成部分，发挥的作用越来越明显，并成为有关行业的主导技术，如在城市土地动态监测、违章用地处罚、水土流失调查、生态环境评价、大型工程选线选址等方面。

（1）卫星遥感的产业链

①卫星遥感基础设施的制造与发射，持续稳定的数据源是遥感产业发展的基础。

②卫星数据加工以及增值服务，是遥感应用的前提；离开了不同种类、不同级别的数据加工，遥感的产品将非常单一，应用的范围将缩小。

③地理信息产业为主的信息应用，是遥感产业扩展与延伸的主要方面和新的增长点。

④工程建设应用始终是遥感应用的重点之一。

⑤政府的公益事业、政府的政策导向是遥感生命力所在。

（2）卫星遥感市场的特点

①多极化的市场已经出现，发展势头强劲，并且不断加快，但公益服务仍占据主导地位。这是从经济总量对比得出的结果，但需求是多渠道的；多极化市场的出现将逐步改变政府的主导地位。

②产业链和市场细分逐渐形成。遥感需求层次已形成，不同分辨率的数据为不同用户服务，同时遥感需求的网络正在逐步有序化。

③产业规模扩大，遥感数据市场竞争激烈，市场需求不断增强。

④遥感软件产业发展平缓，起伏不大。

⑤市场准入制和竞争机制正在建立。

2、我国卫星遥感技术产业发展途径

每个国家遥感卫星的发展战略各不相同，没有哪个国家的遥感卫星发展道路和战略是最好的，适用于一切国家的。世界上有许多国家如美国、法国、印度等都已走出了一条适合自己发展的道路。我国也很有必要根据自身的应用需求、经济实力和技术基础等条件，并借鉴其他国家的发展经验制定遥感卫星发展战略。总结和分析其它国家遥感卫星发展战略及其特点，有助于我们把握好方向、正确定位和制定合理的遥感卫星发展计划。纵观美国及其它国家遥感卫星发展所走过的历程，广大专家、学者整理归纳出以下四点适合我国卫星遥感技术产业发展的有效实现途径。

（1）商业化。

商业化是一条值得探索的道路。我国财力有限，采用商业运作模式可以充分利用卫星资源。如果遥感卫星产品能够打开国内市场、打入国际市场，并在市场上占据一定份额，遥感卫星将能自负盈亏，政府不必投资，便可使其处于一个良好的循环状态，如果政府少量投资，将使其更有竞争力。由于遥感卫星数据本身的社会性和公益性，以及市场的特殊性，要在短期内实现商业化是很困难的，不可急于求成，要充分借鉴别国成功的经验，避免它们曾经出现过的问题，在商业化的过程中政府的扶持和调控是必不可少的。

（2）国际合作。

卫星是一项投资巨大的产业，可以通过国际合作来共同承担风险和投资成本。走国际合作的道路，通过技术引进、消化、发展，一可减轻国内经济负担，二可分散风险。国际合作这种运作模式也是当前的一个发展方向。

（3）重视应用。

发展遥感卫星的目的是为了应用，应强调系统的应用效益，切实改变重技术、轻应用的倾向，技术发展要与应用效益挂钩。我国资源一号卫星，应用还很有潜力可挖，应加大宣传力度，综合管理遥感卫星数据的应用，以发展推动应用，以应用促进发展。

（4）军民合用。

捍卫领土完整和维护国家安全是我国面临的重大任务。我国不是经济大国，航天投入及军费都有限，不可能全面发展各种军用和民用卫星，必须充分发挥现有卫星的作用，为国防建设和经济建设服务。

综上所述，遥感卫星经过几十年的发展和应用，尤其是近几年的突飞猛进，已经为其未来朝着商业化方向迈进奠定了坚强稳固基础―――包括可靠的技术基础以及广阔的应用基础。只要国家在政策方面给予大力支持，使商业化发展在经营理念的指引下保证正确的方向，加上科技工作人员的勤奋努力使技术不断创新，再加上遥感应用产品开发经销商有效的市场运作，以及广大遥感用户的热情捧场四个方面的共同努力，那么就能极大地促进遥感卫星的市场化、商业化和产业化发展。相信今后遥感卫星商业化的步伐会逐渐加快，使之早日进入产业发展的新时代。