遥感技术发展的新趋势分析

遥感技术发展的新趋势分析（ENVI）

­­­­实现遥感地物定量化识别的高级工具ENVI李静（适普软件有限公司，北京，100044）

摘要：本文阐述了遥感技术在近些年以至今后应用发展的新趋势，阐述了遥感地物定量化的意义和内涵， 介绍了实现遥感地物定量化分析的高级工具ENVI， 分析了应用遥感影像处理软件ENVI的高光谱分析工具 进行地物识别和遥感地物定量化分析的流程。

关键词：遥感信息，定量化，多光谱，高光谱，分类，地物识别

一、当前遥感技术发展态势

遥感技术在八十年代由于陆地卫星的上天，出现了第一次发展高潮，它不仅使遥感技术成为很多行业 跨入高新技术门槛的有力手段，而且也大大促进了遥感学科的研究工作。二十年来，广大遥感工作者不仅 对遥感理论进行了深入研究，同时对遥感应用技术也进行了广泛探讨并进行了实践和应用，为遥感技术的 进一步发展准备了足够的技术诸备。但是由于遥感数据源限制等多种原因，实用化一直受到人们的怀疑。 90年代以来，随着遥感传感器以及小卫星技术的发展，人类生存环境的恶化以及全球一体化的需求，遥感 技术再次迎来一个发展高峰。这一次高峰具有以下特点：

1、遥感数据源的突飞猛进：

现代遥感史以20世纪60年代末人类首次登上月球为重要里程碑，随后美国宇航局（NASA）、欧空局 （ESA）和其他一些国家，如加拿大、日本、印度和中国先后建立了各自的遥感系统。所有这些系统已提 供了大量从太空向地球观测而获取得有价值的数据和图片。随着信息技术和传感器技术的飞速发展，卫星 遥感影像分辨率有了很大提高，包括空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。1972年美国发射了第一颗地 球资源技术卫星（ERTS­1）(后更名为陆地卫星1号（Landsat­1）,标志着地球遥感新时代的开始)。1972年 以后，美国发射了一系列陆地卫星，包括陆地卫星 1 号至 7 号，所携带的传感器由四波段的多光谱扫描仪 （MSS,分辨率为 80m）发展到80年代初投入使用的专题制图仪（TM,7 个波段，分辨率除第 6波段的 120 米外，其余皆为30m），再到 1999 年 4月发射升空的陆地卫星 7 号所搭载的增强型专题制图仪 ETM+（增 加了分辨率为15米的全色波段）。到80年代后期至90年代初，法国发射的SPOT卫星上载有20m（10m） 的高分辨率传感器（HRV分辨率为20m,全色波段为10m）。印度发射的IRS卫星上载有6.25m分辨率的全 色波段。1999年9月，美国空间成像公司（Space Imaging Inc.）发射成功的小卫星上载有IKONOS传感器， 能够提供1m的全色波段和4m的多光谱波段，是世界上第一颗商用1米分辨率的遥感卫星。此外，SPIN­2 卫星数据由俄国返回式卫星从80年代至今获得， 它提供2米和10m分辨率全色影像数据及DEM和立体像 对。 由韩国太空研究院所有的KOMPSA T卫星数据从2000年开始可以提供6.6米分辨率的全色波段数据和 13 米多光谱（四个波段）数据。适普公司代理上述 IKONOS 和 SPIN­2 卫星数据的国内销售业务，因此可 以将应用与研究良好的有机结合起来,并提供数据增值服务。

另一方面，低空间高时相频率的 A VHRR（气象卫星 NOAA系统系列，星下点分辨率为1km）以及其 他各种航空航天多光谱传感器亦相继投入运行，形成现代遥感技术高速发展的盛期。除了常规遥感技术迅 猛发展外，开拓性的成像光谱仪的研制已在80年代开始，并逐渐形成了高光谱分辨率的新遥感时代。

由于高光谱数据能以足够的光谱分辨率区分出那些具有诊断性光谱特征的地表物质，而这是传统宽波 段遥感数据所不能探测的，使得成像光谱仪的波谱分辨率得到不断提高。从 20 世纪 80 年代初研制的第一

代成像光谱仪­­航空成像光谱仪（AIS）的 32 个连续波段，到第二代高光谱成像仪­­航空可见光/红外光成 像光谱仪（A VIRIS），A VIRIS是首次测量全部太阳辐射覆盖的波长范围（0.4 ~ 2.5μm）的成像光谱仪。美 国宇航局于 1999 年底发射的中等分辨率成像光谱仪（MODIS）和即将送入地球轨道的高分辨率成像光谱 仪（HIRIS）将为人类提供更多信息。MODIS 是 EOS 计划（又称 Terra 计划）中用于观测全球生物和物理 过程的仪器，每天可完成一次全球观测。MODIS 提供 0.4~2.5μm 之间的 36 个离散波段的图像，星下点空 间分辨率可为250m、500m、1km。MODIS每两天可连续提供地球上任何地方的白天反射图像和白天/昼夜 的发射光谱图像。

HIRIS将有30m的空间分辨率， 获取0.4~2.5μm波长范围的10nm宽的192个连续光谱波段。 它是A VIRIS 的继承者。HIRIS将获取沿飞行方向 前后＋60°～－30°及横向±24°的图像。虽然它的周期为16天，但由于 它的指向能力，对于一些特殊区域，其覆盖频率将会更高。HIRIS 数据将用于识别表面物质、测量小目标

物的二向性反射分布函数（BRDF）及执行小空间范围的生态学过程的详细研究。

2001年即将发射的OrbView卫星将能同时提供更高空间分辨率和光谱分辨率的数据。它提供1m全色 波段影像和4m或5m的多光谱波段及空间分辨率为8m的200个波段的高光谱数据。

此外，许多具有更高空间分辨率和更高波谱分辨率的商用及军事应用卫星也已发射或即将发射，如下 表所示。

传感器 机构 波段数 分辨率

A VIRIS NASA/JPL 224 20 m

SEBASS DoD 128 .6­3.8 m

HYDICE DoD 210 .75­4.0 m

LASH Navy 48 .73­.91 m

ASRP DARPA / DARO 384 5.0 m

总之，信息技术和传感器技术的飞速发展带来了遥感数据源的极大丰富，每天都有数量庞大的不同分 辨率的遥感信息，从各种传感器上接收下来。这些高分辨率、高光谱的遥感数据为遥感定量化、动态化、 网络化、实用化和产业化及利用遥感数据进行地物特征的提取，提供了丰富的数据源。

2、定量化：空间位置定量化和空间地物识别定量化

遥感信息定量化是指通过实验的或物理的模型将遥感信息与观测目标参量联系起来，将遥感信息定量 地反演或推算为某些地学、生物学及大气等观测目标参量。遥感信息定量化研究将涉及到遥感器性能指标 的分析与评价、大气参量的计算与大气订正方法和技术、对地定位和地形校正方法与技术、计算机图像处 理与算法实现、地面辐射和几何定标场的设置以及各种遥感应用模型和方法、观测目标物理量的反演和推 算等多种学科及领域。其中，遥感器定标、大气订正和目标信息的定量反演是遥感信息定量化的三个主要 研究方面。遥感信息的定量化研究，主要目标是实现空间位置定量化和空间地物识别定量化，即利用数字 摄影测量技术和遥感地物波谱技术和模式识别技术来定位地物并判别地物特征。