空间信息智能感知国家测绘地理信息局工程技术研究中心科技

空间信息智能感知

国家测绘地理信息局工程技术研究中心

科技发展年度综述

一、所属学科及研究领域发展概述

空间信息智能感知工程技术中心围绕空间信息获取技术与装备领域开展人才培养、科学研究和社会服务工作，在室内环境空间位置传感、激光测量、交通领域空间尺寸检测、航空航天探测设备测试和光电测绘仪器等方面取得进展，其中开发的相机测试设备在航空航天及空间探测领域得到来了应用，交通安全监测与预警系统在公路管理领域得到应用，影像识别方法实现了成果转化并在金融行业得到了推广应用。

在研发平台方面，获批建立了湖北省“视觉感知与智能交通技术研发中心”；自筹经费200万元完成了“适应国家低空开放的高速无线通信与多源实时信息处理平台”建设，建立了高速无线传感数据传输平台。

深化了与国内主要测绘仪器厂家的合作，分别与北京博飞公司、苏州一光仪器有限公司、武汉际上空间公司、武汉滨湖电子、武汉经纬视通科技有限公司、中海达公司等单位开展了实质性产学研合作工作。

本年度已到账科研经费1800万元，其中，纵向经费800万元，含国家子午工程1项，973计划3项，基础测绘2项，测绘公益专项1项，国家自然科学基金项目3项，国家重大

科学仪器专项1项，高科技发展专项资金1项；国防经费700万元；横向科技开发经费300万元。

本年度中心新进教师4人，有4人出国交流；毕业博士生5人，毕业硕士研究生13人。

获2014年测绘科技进步二等奖1项；发表SCI论文28篇，EI论文48篇；获批发明专利5项，获实用新型专利5项；主办了“第六届中部六省光子科技发展论坛”，参会人数超过120人。

二、国内外发展现状及趋势

中心研究工作属于空间信息采集方法与装备领域。三维空间信息的获取呈现出实时化﹑数字化﹑动态化和广域化的特点，且应用领域拓广很快。随着航空航天技术、光电技术和计算机技术的迅速发展，空间信息数据采集呈现星载测量、航空测量、地面测量一体化的趋势, 空间数据获取已从单一的野外测量发展到内外业综合以内业为主的采集方式。

在卫星影像遥感方面，高分二号卫星成功发射，这是我国自主研制的首颗空间分辨优于1米的民用光学遥感卫星，观测幅宽达到45公里，在亚米级分辨率国际卫星中幅宽达到先进水平，同时具备快速机动侧摆能力和较高的定位精度，有效地提升了卫星综合观测效能。

2014年8月14日美国数字地球公司成功发射了WorldView-3卫星，该卫星具有0.31米的超高分辨率，还是7.25年的设计寿命（预期寿命12年），或是8个多光谱波段、8个短波红外波段和12个CAVIS波段的多光谱成像能力。WorldView-3卫星还可以在12秒内快速侧摆到18度，下行传输速度也达到了1200Mbps，至于无地面控制点条件下小于3.5米的定位精度，以及1米全色分辨率下小于1天的重访周期。由于中国在高质量光学和电子系统，以及图像后处理技术上的相对落后，高分二号F数20的相机号称焦距最长的民用卫星遥感相机，已经是很大的进步，而F数20的相机还有待进一步的研究。至于基于分光原理的超分辨率焦平面技术，目前中国尚未进行在轨验证。高分二号卫星的大幅宽是一个特色，美国刚刚发射的WorldView-3卫星幅宽只有13.1千米，以前发射的WorldView-1/2等卫星幅宽也只有17.7千米和16.4千米，法国的Pleiades卫星幅宽为20千米，而高分二号卫星的幅宽达到了45千米以上，是同类遥感卫星中幅宽最大的。法国的Pleiades-1卫星轨道高度694千米，全色分辨率最高可达0.5米，使用0.65米的主镜口径，和高分一号卫星相差不多，但它不仅相机光学系统F数高达20，而且使用了一体化超分辨率焦平面设计，最终Pleiades的星载相机体积质量远小于高分二号的相机。

在航空摄影数据获取方面，无人机测绘技术尤其是机载遥感设备,如高分辨率CCD数码相机、轻型光学相机、红外扫描仪，激光扫描仪、磁测仪等得到迅速发展，为各行业提供最新、最完整的地形地物资料和科学决策发挥了重要作用。“无人机正在逐步接管那些传统测绘装置无法得以使用的领域。”

2014年斯图加特飞机设计研究所(IFB)在联邦教育与研究部（BMBF）的资助下，研发出一款纯电动的无人机。他们针对哪一种无人机能够在自然灾害过后有效地开展侦查与救援工作，进行了调研。在联邦经济事务与能源部（BMWi）资助的LIDAR项目中，斯图加特大学的科学家们正在对无人机如何为风力发电机选址进行调研。一旦无人机飞到某地点，携带了高分辨率单镜头反光数码相机、多谱相机或者激光扫描仪的测绘仪器装置将会开始记录与时间

同步和地理信息相关的数据。同时，机载测绘装置在能源行业以及灾害管理领域的应用也日益成熟起来。这些测绘飞行器能够带回照片、视频、正射影像或是电子3D模型。

在地基测绘装备方面，中海达发布了三款高端海洋探测装备：iBeam浅水多波束测深系统、iTrack水声定位系统、iSafe-LD100次声波管道泄漏监测系统3款高端海洋新品。推出了3款小型化RTK和3款小型化全站仪，分别是中海达V90、华星A12、海星达iRTK2、中海达ZTS-121M、华星HTS-221M、海星达ATS-320M。这些新品采用小型化机身设计，与传统RTK和全站仪相比，体积减小40%，重量减少30%，小巧的机身更适用于繁重的外业测量，减轻作业人员负担，加上倾斜测量、NFC连接、电子气泡、WiFi通讯等智能、发烧的配置，让测绘作业从此进入“小时代”。

2014年，北斗系统有关关键技术攻关取得重要突破，北斗核心芯片已实现自主可控，北斗地基增强系统将实现米级、厘米级乃至毫米级的高精度服务。北斗系统正式取得国际海事应用的合法地位，成为继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后，第三个被国际海事组织认可的全球卫星导航系统。国家测绘地理信息局大力推进北斗产业化应用。出台了北斗卫星导航系统推广应用政策，积极推进全国北斗地基增强系统的建设和社会化应用。中国位置网服务联盟启动北斗“百城百联百用行动计划”，选定了100个城市开展位置网互联互通和100个位置服务应用示范工作。过去一年，中国加速推进渤海湾北斗地基增强系统和北斗沿海差分播发系统的研究工作。目前，差分北斗系统船载终端样机已研制成功，并顺利完成测试。

导航设备已成为车辆、舰船、飞机、导弹以及太空飞行器上必不可少的组成，它们为各种军民需求提供了方向和路径，然而，无论是卫星导航还是惯性导航系统，都存在不少缺陷，因此，新的技术革命再度风起云涌。为摆脱对GPS的依赖和卫星导航系统面临的巨大威胁，美欧等西方国家决心大力研发更小巧、更精确、抗干扰性更强的导航系统。据中国国防科技信息网报道，美国国防部高级研究计划局正在同时开展5个项目的研究，全部或部分聚焦于定位授时导航技术的开发，以使军事人员和设备摆脱对GPS的依赖。美国《防务新闻》网站称，其中一种新型导航定位设备通过集成在微型芯片上的三个原子陀螺仪、加速器和原子钟，利用牛顿运动定律自动计算出载体平台的瞬时速度、位置信息并为运载体提供精确的授时服务。美国国防部高级研究计划局近期的目标是研发出一种只有1美分硬币大小的超小型导航晶片，该导航晶片不仅能够提供3分钟左右(据称，美军现役70%的导弹需要定位导航系统制导飞行的总时间不会超过3分钟)的精确定位、导航服务，而且其生产成本还将严格控制在1000美元以内。

英国国防部也正在研发一种“量子罗盘”，该技术最大的特点是运用超冷原子技术，准确感知地球磁场和重力场的变化，从而换算出精确的位置信息。

英国航太系统公司高级技术中心还正在研究一种“借助机会信号导航”(Navsop)技术，Navsop能够利用几百个已有信号进行准确定位，这些信号包括Wi-Fi信号、电视信号、无线电信号、手机信号、无线通讯发射器信号以及空中交通管制信号。Navsop最大的优势在于使它发挥功效的基础设备已经是现成的了，不用花费巨资搭建发射机网络。

在室内空间定位方面，不论是传统企业，还是互联网行业，都越来越清晰地认识到室内定位导航能够带来的便利，提出的需求也愈发明确。过去，他们只是觉得这是一项很好的技术，但是用在哪儿，怎么用，完全没有概念。现在则不同，比如希望通过位置数据的统计分析来获取消费者的行为习惯;通过设定地理围栏为消费者推送有价值的商业信息和广告;为