关于遥感在中国发展的综述研究

关于遥感在中国的研究进展综述
一前言
我国遥感事业起步在20世纪30年代，20世纪70年代后我国的遥感事业有了长足进步。

经过近80多年的发展，我国遥感技术已经涉及各行各业，特别在环境监测，气象，测绘事业以及灾害防治取得了重大成就。

学者针对于遥感的基本理论、图像处理及信息处理做了相关的调查研究。

二主题
1、遥感理论
A．基本概念
遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。

它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。

任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。

航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。

把遥感器放在高空气球、飞机等航空器上进行遥感，称为航空遥感。

把遥感器装在航天器上进行遥感，称为航天遥感。

完成遥感任务的整套仪器设备称为遥感系统。

航空和航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测，获取大量信息。

航天遥感还能周期性地得到实时地物信息。

因此航空和航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获得广泛的应用。

例如应用于气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦察等。

B．基本定义
遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光红外线，对目标进行探测和识别的技术。

例如航空摄影就是一种遥感技术。

人造地球卫星发射成功，大大推动了遥感技术的发展。

现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。

完成上述功能的全套系统称为遥感系统，其核心组成部分是获取信息的遥感器。

遥感器的种类很多，主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成象光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。

传输设备用于将遥感信息从远距离平台(如卫星)传回地面站。

信息处理设备包括彩色合成仪、图像判读仪和数字图像处理机等。

C．基本原理
任何物体都具有光谱特性，具体地说，它们都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的性能。

在同一光谱区各种物体反映的情况不同，同一物体对不同光谱的反映也有明显差别。

即使是同一物体，在不同的时间和地点，由于太阳光照射角度不同，它们反射和吸收的光谱也各不相同。

遥感技术就是根据这些原理，对物体作出判断。

遥感技术通常是使用绿光、红光和红外光三种光谱波段进行探测。

绿光段一般用来探测地下水、岩石和土壤的特性；红光段探测植物生长、变化及水污染等；红外段探测土地、矿产及资源。

此外，还有微波段，用来探测气象云层及海底鱼群的游弋。

D．遥感技术的系统组成
遥感技术是由遥感器、遥感平台、信息传输设备、接收装置以及图像处理设备等组成。

遥感器装在遥感平台上，它是遥感系统的重要设备，它可以是照相机、多光谱扫描仪、微波辐射计或合成孔径雷达等。

信息传输设备是飞行器和地面间传递信息的工具。

图像处理设备（见遥感信息处理）对地面接收到的遥感图像信息进行处理（几何校正、滤波等）以获取反映地物性质和状态的信息。

图像处理设备可分为模拟图像处理设备和数字图像处理设备两类，现代常用的是后一类。

判读和成图设备是把经过处理的图像信息提供给判释人员直接判释，或进一步用光学仪器或计算机进行分析，找出特征，与典型地物特征进行比较，以识别目标。

地面目标特征测试设备测试典型地物的波谱特征，为判释目标提供依据
2、我国遥感发展
A．中国遥感技术应用现状
1957年第一颗人造地球卫星升空标志着人类进入了太空时代，
从此人类以崭新的角度开始重新认识自己赖以生存的地球。

空间信息技术是本世纪60年代发展起来的一门新兴的科学技术，遥感技术，包括地理信息系统和全球定位系统，则是对地观测的重要手段。

中国的遥感技术从70年代起步，经过十几年的艰苦努力，已发展到目前的实用化和国际化阶段，具体表现在具备了为国民经济建设服务的实用化能力和全方位地开展国际合作使其走向世界的国际化能力。

为国民经济可持续发展提供科学的决策依据
中国目前经济发展和人口增长对国家资源环境的影响程度超过
了历史上的任何时期。

对国土资源进行动态监测是我国政府一贯重视的问题。

我国国土资源面积大、类型多，遥感技术在国土资源动态监测上具有相当大的优势和潜在的市常如，在1980～1985年期间，我国曾利用陆地卫星MSS数据进行了全国范围的土地资源调查，并按1∶50万比例尺成图，宏观地反映了我国大地资源的基本状况；1984年开始由国家土地局主持开展了全国范围的土地资源详查工作，采用了航片和地面实地测量的方法，对农地采用1∶1万比例尺成图、林地
及草地采用1∶5万比例尺成图、在西部地区利用航片与陆地卫星数
据结合按1∶10万比例尺成图。

但是由于区域范围大，使项目实施历时长达10年，可见实施全国的土地资源调查迫切需要高空间分辨率
的卫星遥感图像。

据估计覆盖我国整个国土面积需要600景TM图像，而斯波特图像则需要6000多景，可见遥感技术在我国具有相当大的市场，因而尽快发射我国自己的资源卫星是摆在我们面前的十分迫切的任务。

“八五”期间中国科学院和农业部“国家资源环境遥感宏观调
查与动态研究”小组在1992～1995年的3年时间里完成了全国资源环境调查，建立了一个完整的资源环境数据库，较过去开展一项单项专题的全国资源环境调查需5～10年的时间是一个很大进步。

在项目实施中全部采用了90年代接收的最新陆地卫星TM图像作为主要的信
息源，同时也使用了我国近年内发射的多颗返回式资源调查卫星的高分辨率图像，在大兴安岭、秦岭、横断山脉一线以东选用1∶25万比例尺，此线以西采用1∶50万比例尺进行遥感图像判读、制图及数据
库建立工作。

为此，须完成全国陆地部分国际标准分幅地图近500幅幅面的调查、制图与数据分析工作。

除全国范围的国土资源调查外，各主要省市，如北京、天津、浙江、陕西、内蒙等许多省市自治区也开展了国土资源调查工作。

此以外，80年代后期的“三北”防护林带综合遥感调查和“黄土高原水土流失遥感调查”以及“遥感技术在西藏自治区土地利用现状调
查中的应用”等项目都是比较重大的遥感工程。

但是，从国民经济建设的需要来看，类似于全国土地资源调查等大型工程项目应该增加动态监测的能力，如在我国东部地区应该每年调查一次，西部地区每5年一次。

可见，我们面临的任务是十分艰巨的，遥感应用的市场是非常广泛的。

有对重大自然灾害灾情进行动态监测和评估的能力。

中国是自然灾害频繁且严重的国家，每年因灾害所造成的损失高达上千亿元人民币。

对重大灾害进行动态监测和灾情评估，减轻自然灾害所造成的损失是遥感技术应用的重要领域。

我国在“八五”期间建立了重大自然灾害（洪水、林火、干旱、地震、雪灾等）遥感监测评估系统。

针对洪涝灾害采用了包括陆地卫星、气象卫星和具有全天候观测能力和应急反应能力的机载合成孔径雷达遥感等多高度的立体监测手段，不仅具有监测的宏观性、动态观测能力，而且通过机-星-地实时传输系统能够实时地将灾情图像及时地传送到中央指挥部门。

自1987年以来，我国先后在永定河、黄河、长江、淮河等地区开展了大规模的防汛遥感综合试验。

尤其是1994年在福建闽江、广东的西江和北江，1995年在鄱阳湖、洞庭湖和辽
河的洪水监测评估工作中，已分别将洪水灾害的初评估与精评估的时间压缩至2天和2周。

整个技术方法与流程已达到实用化水平。

如在1991年太湖流域洪涝灾害遥感监测中，采用了多个时相的诺阿卫星影像、陆地卫星TM影像和侧视雷达图像，通过多时相的遥感信息复合得到了准确的灾情数据。

1987年5月发生在我国东北大兴安岭的特大森林火灾，第一个发现火灾的是诺阿气象卫星图像。

在火灾发生期间连续接收了过境的气象卫星和陆地卫星图像，每天提供火区范围、火势变化、火头位置移动、新火点出现以及扑火措施效果等方面的信息。

火灾后的1988 年和1989年利用陆地卫星TM图像还进行了火烧迹地恢复的遥感调查，实现了森林火灾早期预警、灾中的动态监测、灾后损失评估以及后期的生态恢复调查的遥感动态观测，得到了国家领导人很高的评价。

此外，我们还利用气象卫星遥感数据与地面气象数据相结合的方法，在黄淮海平原建立了旱情遥感动态监测评估系统，为农业管理、合理灌溉等提供了决策依据。

总之，中国的自然灾害之多、危害之大是惊人的，应用遥感技术进行减灾的效果是显著的，同时应用的潜力也是巨大的。

利用遥感技术进行农作物估产和林业资源调查
我国是农业大国，粮食问题是我国政府非常重视的问题。

早在80年代中期，在国家经委的支持下，以中国气象局为主组织开展了北方10省市冬小麦估产试验。

这标志着气象卫星非气象领域工程化应用的开始，也是我国首次开展大规模遥感估产工作。

目前利用气象
卫星进行农作物估产的应用已得到了普及和深化，并形成了一种业务化的手段，估产对象也从冬小麦扩展到玉米、水稻等其他作物。

“八五”期间我国建立了主要产粮区主要农作物（小麦、水稻、
玉米）估产信息系统。

其中大面积冬小麦遥感估产运行系统是遥感技术和地理信息系统技术相结合的产物，它将整个遥感估产的各个作业环节纳入计算机系统运行，使其整体具有数字化作业能力，并能输出各种估产结果。

1992～1995年近3年在黄淮海地区进行冬小麦遥感
估产试验的结果表明，利用遥感技术对大面积农作物估产的精度能够达到95％以上，无论是大区域还是分省（区）估算，均能达到规定
的精度指标。

随着系统运行年限的累积，估产精度将会逐渐提高，运行费用也会逐年减少。

同时针对国家急需了解农业种植结构变化和进行种植面积测算、长势监测和单产模型建立等的要求，对我国主要农作物进行了遥感估产，在地理信息系统技术的支持下，构成了农作物估产的实用运行系统。

此外，其他农作物如水稻、玉米等也都分别在江南的太湖平原和东北的三江平原建立了估产信息系统，并取得了很好的效果。

1995年国家遥感中心组织力量完成了《中国农业状况图集》，采用图表相结合的方式，形象直观地反映了我国农业发展的综合水平，以及粮食、棉花、油料等方面的状况及变化，揭示了农业发展中面临的耕地减少等问题，为中央和地方政府进行宏观决策提供了科学依据。

该项工作受到了中央领导同志的肯定。

地质矿产资源遥感调查
中国的矿产资源丰富，遥感技术的应用前景十分广阔，遥感技术在区域地质填图方面的应用已比较成熟，并取得了很好的效果。

如在内蒙古、山东、江西、四川等省区开展的32 项1∶5万图幅的地
质填图工作中，采用遥感技术不仅提高了工作效率和填图的质量，而且节省了填图的费用，每幅图的实际费用仅占常规方法所需费用的三分之二；在承德地区采用TM图像进行1∶25万比例尺的区域地质填图工作中，除建立的遥感地层单元符合1∶25 万区域地质填图单元技术要求外，在地质构造和矿产研究方面也有更多的发现，并且大大地缩短了周期、节省了经费。

这必将为我国在本世纪内实施并完成200万平方公里1∶5万区域地质填图和全国范围的l∶25万区域地质填图项目起到重要作用。

在地质矿产资源调查方面，遥感技术在我国已经从间接探测发展到了直接探测阶段，如在新疆准葛尔利用细分红外和多光谱扫描技术直接探测到了岩金矿的蚀变带，取得了利用遥感技术直接寻找金矿的重大进展。

我国还利用短波红外成像光谱扫描仪在新疆进行了石油天然气资源的遥感直接探测试验。

利用该遥感图像数据通过信息增强和提取，捕捉到了油气藏在地表的微渗漏所造成的烃异常，进而达到直接探测的目的。

该项目在新疆塔里木盆地的多次生产试验中得到了证实。

这些技术的成功应用为加快我国西部的开发发挥了积极的作用。

此外，近年来发展起来的干涉测量雷达技术已经在三峡大坝等大型工程的环境监测和油气区地面沉降等应用领域显示出巨大的应
用潜力。

中国遥感技术应用展望
“九五”期间，中国国家科委已经把“遥感、地理信息系统及全球定位系统技术综合应用研究”列为“九五”国家科技攻关重中之重项目，至此遥感信息技术已连续四个五年计划被列入国家优先项目，说明了国家对遥感事业的重视。

可以预见，该项目的实施，可以有效地将这一高新技术广泛地应用于国民经济建设的各个方面，使其走上产业化发展的道路。

推动业务性遥感信息综合服务体系的形成
“九五”期间遥感科技攻关的重点是在以农业资源为主体的资源
与环境动态信息服务方面。

届时将建立一个国家级的宏观信息服务体系，同时使对水旱灾害为主的遥感监测与评估系统走向业务化运行。

（1）国家级基本资源与环境遥感动态信息服务体系的建立
我们将针对全国范围内的基本土地资源与生态环境状况，建立空间型信息系统，形成每年动态更新一次的能力，并在此基础上向国家高层次部门提供以国家农业土地资源、城市化发展及其动态变化为主的数字图件，其中包括1∶25万全国分及分重点区域的土地资源及其生态环境背景图件和数据；重点开发地带和大城市周边地区的1∶10万图件和相应的数据库；每年一次1∶25万比例尺的中国东部耕
地与城镇动态变化图件和数据库；较为完整的全国基本土地资源和生态环境背景数据库；对国家资源热点问题，如耕地动态变化、城市化等每年提供一次专题报告等。

按计划，1999年以前我们将建立网络
型国家级信息服务体系，提供相应的资源环境信息及辅助决策信息，保证系统连续稳定地运行。

（2）重大自然灾害监测与评估运行系统的完善
以水旱灾害监测与评估为重点的运行性综合监测与评估业务系统将于1999年建成并投入相关业务部门使用，使之具备定期发布全国旱情、随时监测评估洪涝灾害和重大自然灾害的应急反应能力。

该系统具有以下功能：对突发性水灾，在系统进入状态后2天内提供受淹范围、各类土地面积等信息，一周之内提供包括受灾人口、受淹房屋等信息的详细报告；对重点地区，实施每天一报淹没地区及面积的信息服务；在危机时刻，提供实时灾害现场图像显示和注记；从1998年开始，每10天报一次全国的旱情数据，成灾地区对农田干旱状况每5 天上报一次灾情数据；对重大森林火灾和地震等自然灾害进行监测并及时提供相关信息，从而最大限度地减轻自然灾害所造成的损失。

继续赶超世界遥感科技前沿
在“九五”期间按照863计划将加大向对地观测系统建设的倾斜力度，除继续强化支持星载合成孔径雷达样机的研制外，还要研制开发先进机载对地观测系统。

目前海洋监测已经列入了863计划，海洋资源的遥感监测已经得到了我国政府的高度重视，它是对地观测的重要组成部分。

我们将发展预警海洋灾害、监测海洋环境所急需的高技术，为建立我国海洋立体监测系统提供技术支撑，提高海洋可持续发展的环境保障能力，
加速与全球海洋观测系统的接轨，力争本世纪末在海洋自动观测系统、水声遥测和海洋遥感技术应用的主要方面达到90年代中期的国际先进水平。

“九五”期间我国还将支持如下四个方面的新技术研究：以高光谱分辨率遥感为主的高分辨率遥感信息对水稻的识别，小块种植面积的测定以及农作物长势监测技术研究；雷达遥感新技术在有云天气条件下对水稻和棉花的识别以及农业土地面积测算技术研究；新型遥感技术大数据量信息的快速处理、分析以及提取技术研究；以新型遥感信息为基础的遥感和地理信息系统的融合处理技术以及基于遥感信息提取的地理信息系统快速生成、更新技术研究
3．遥感图像的处理
在遥感图像信息处理方面，已开始从普遍采用国际先进的商品化软件向软件国产化迈进。

ERDAS、INTERGRAPH、ER—MAPPER、ENVI、PCI等软件已被我国有关研究部门、大学、公司及生产单位所采用，IDRISI已经汉化并为许多教学单位采用。

20世纪90年代后期，在科技部，信息产业部的倡导下，国产图像处理软件已从研制走向商品化，推出了较为成熟的商品化软件，如PHOTOMAPPER等，并已占据了一定的市场份额。

与此同时，对图像处理的新方法也进行了广泛的探索，这种探索分为三种方式：1.新算法的完善和发展，如分形几何学、人工神经元网络、小波变换等进行了分类和信息提取；2.结合不同的应用发展了各种专题信息提取方法并加入人的知识，许多已在实际应用中取得了好的效果；3.随着新传感器的出现，我国也研制了专用图像
处理软件，如SAR图像处理的专用软件等。

4、信息处理
遥感信息处理是对遥感器获得的信息进行加工处理的技术。

遥感信息通常以图像的形式出现，故这种处理也称遥感图像信息处理。

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。

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代表原景物；②利用增强技术突出景物的某些特征，使之易于区分和判释；③进一步分析、理解和识别处理后的图像，提取可用性更高的信息。

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）。

多谱段遥感信息（见遥感技术）的处理过程是：
①数据管理：地面台站接收的原始信息经过摄影处理、变换、数字化后被转换成为正片或计算机兼容的磁带，将得到的照片装订成册，并编目提供用户选用。

②预处理：利用处理设备对遥感图像的几何形状和位置误差、图像辐射强度信息误差等系统误差进行几何校正和辐射校正。

③精处理：消除遥感平台随机姿态误差和扫描速度误差引起的几何畸变，称为几何精校正；消除因不同谱段的光线通过大气层时受到不同
散射而引起的畸变，称为大气校正。

④信息提取：按用户要求进行多谱段分类、相关掩模、假彩色合成、图像增强、密度分割等。

⑤信息综合：将地面实况调查与不同高度、不同谱段遥感获得的信息综合编辑，并绘制成各种专题图。

三总结
总之，中国的遥感事业，经历了20世纪70年代至80年代中期的起步阶段，80年代后期至90年达前期的试验应用阶段，至90年代进入实用化和产业化阶段。

在遥感理论，遥感平台，传感器研制，系统集成，应用研究，学术交流，人才培养等方面都取得了瞩目的成就，为遥感科学的发展和国家经济建设、国防建设作出了巨大贡献。

四参考文献
宫鹏《遥感科学与技术中的一些前沿问题》；
田国良《基础研究的范畴及其在遥感应用发展中的意义》；
努尔比亚艾尼瓦《遥感技术及其应用》；。