航空方向-高分辨率对地观测学术年会

高分辨率相机对安装底板微振动幅值的要求分析刘涌;王巧霞;孙欣;高征【摘要】相机安装底板作为卫星和相机的接口,其微振动量级对卫星、相机都很重要.总体设计经常把相机视为刚体,忽略了相机弹性和扰振频谱的耦合,使得计算出现误差.文章将相机视为弹性体,利用有限元软件和CODEV建立了结构、光学模型,分析了安装底板1μm平动位移以及0.1″转动位移对相机像移的全谱段影响,并反推得到了相机对安装底板微振动的频域要求.结果显示,以像移不超过0.35个像元(像元大小7μm)为指标,某分辨率1m的相机的安装底板在敏感频率处的平动位移幅值不应超过0.01μm,角位移幅值不应超过0.003″,该分析可以为总体设计初期提供参考.%As the interface between satellite and camera, the micro-vibration amplitude of mounting flange is very important. At present, the micro-vibration requirement is put forward with the camera regarded as a rigid body, which ignores the coupling of inherent characteristic mode and micro-vibration spectrum, and then leads to the calculation error. In the article, the camera is regarded as an elastic body and the structural-optical model has been created by the finite element software and CODEVsoft ware. The influence on imaging quality of 1μm translation displacement and 0.1″ rotational displacement on mounting flange in whole frequency do-main is analyzed, and the frequency requirement of micro-vibration on mounting flange is acquired. The result shows that the pixel displacement indicator is no more than 0.35 pixel(size of 7μm), so for a 1m camera the amplitude of the translational displacement on mounting flange should be no more than 0.01μm and the rota-tional displacementshould be no more than 0.003″ at the sensitivity frequency. The analysis can provides ref-erence for overall preliminary design.【期刊名称】《航天返回与遥感》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】7页(P27-33)【关键词】微振动;安装底板;位移要求;空间相机【作者】刘涌;王巧霞;孙欣;高征【作者单位】北京空间机电研究所,北京 100094;北京空间机电研究所,北京100094;北京空间机电研究所,北京 100094;北京空间机电研究所,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】V19星上活动部件在正常工作时会产生微小的扰振力和扰振力矩，并经由安装底板传递到相机，最终影响成像品质[1-2]。

No.l Mar.20212021年3月第1期焦作大学学报JOURNAL OF JIAOZUO UNIVERSITY高分辨率对地观测系统在智慧城市中的应用杨龙(三门峡职业技术学院建筑工程学院，河南三门峡472000)摘要：智慧城市建设是我国城市化进程的新阶段，其智慧性涉及到城市建设和管理运营的各个方面。

高分辨率对地观测系统以其能够通过相对低成本的方式实时获取目标区域高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率、高观测精度遥感影像的技术优势，为智慧城市建设和管理运营等不同阶段的发展需要提供相应 的数据信息支持。

关键词：高分辨率；系统；发展；智慧城市；应用中图分类号：P208文献标志码：A文章编号：1008-7257(2021)01-0085-0420世纪中后期，遥感技术的产生使得地面信息的 高效收集成为可能。

初始阶段的遥感影像分辨率最大只有几十米，数据可用性较低。

近年来，我国在航空航天领域取得了巨大进步，遥感影像分辨率逐步提 高，地面扫描范围逐渐扩大，影像中的数据信息越来越丰富。

2014年发射的高分二号遥感卫星全色分辨率 达到0.8 m,其1景影像可覆盖地面面积约500 km',信 息量十分丰富。

遥感技术的飞速发展，为我国城市化推进和众多民生行业工作模式的转变提供了良好的数 据支持。

“十二五”时期，我国全面进入城市时代， 城市成为真正意义上的经济社会主导叫越来越多的城市将准确、便捷、高效的综合管理视为城市管理的 最终目标，用富有创新意义的新手段，更加“智慧”地管理城市。

信息技术是支撑城市发展的重要因素之一，卫星遥感技术是基于现代空间技术、通信技术而 发展起来的，是研究区域发展的重要信息源。

将先进的科技力量用于解决城市发展问题是至关重要的。

本文通过对高分辨率对地观测系统的发展现状以及在智 慧城市中的信息优势进行讨论和实践，对高分辨率对 地观测系统的应用价值进行拓展。

1.高分辨率对地观测系统发展及现状高分辨率遥感卫星是一个国家高技术水平的标志，也是促进经济社会发展和维护国家安全的重要手 段％所谓高分辨率图像，是指那些地面分辨率优于5 m 或者5磁右的陆地遥感图像数据，它在军用和民用方面都有广阔的应用前景冋。

“高分二号”卫星遥感技术潘腾;关晖;贺玮【摘要】“高分二号”（GF-2）卫星是高分辨率对地观测系统重大专项中为满足应用亟需和替代进口而规划的遥感卫星，也是中国第一颗目标定位精度要求达到50m、寿命要求达到5~8年、迄今为止中国研制的空间分辨率最高的民用低轨遥感卫星。

文章分析了 GF-2卫星高分辨率、高定位精度等任务的特点，以及高精度图像保障、扰振抑制设计、长寿命设计等技术创新点，并介绍了其在轨评价及应用情况，为后续高分辨率对地观测卫星提供了参考。

%GF-2 satellite is the first satellite of Chinese importance special project for high resolution earth observation system, in order to meet the pressing need and substitute for imported remote data. It is the first remote sensing satellite of China with 50m positioning accuracy and 5~8 years lifetime by design, especially, it has the highest resolution in China’s civil remote sensing satellite at present. This paper introduces the characteristic of GF-2, include high resolution, high positioning accuracy and the innovations in high quality image design and vibration control design, long life design. Based on the on-orbit data, the primary accuracy and application of GF-2 are evaluated. This paper can be as a reference for other HR imaging satellite design.【期刊名称】《航天返回与遥感》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】9页(P16-24)【关键词】技术特点;应用;“高分二号”卫星;航天遥感【作者】潘腾;关晖;贺玮【作者单位】中国空间技术研究院总体部，北京 100094;中国空间技术研究院总体部，北京 100094;中国空间技术研究院总体部，北京 100094【正文语种】中文【中图分类】TP790 引言“高分二号”（GF-2）卫星采用资源卫星CS-L3000A平台[1]，装载2台1m全色/4m多光谱相机，整星质量为2 100kg。

第三届高分辨率对地观测学术年会在上海举办第三届高分辨率
对地观测学术年会在上海举办
孙忆鸿
【期刊名称】《卫星应用》
【年(卷),期】2016(0)12
【摘要】2016年11月25-26日,第三届高分辨率对地观测学术年会在上海交通大学隆重召开。

为期两天的年会以“融合、创新、智能”为主题,旨在交流先进理念、分享研究成果、推动成果转化,从而营造良好学术氛围,促进产学研用合作,助推高分辨率对地观测系统创新发展。

中国科学院张杰院士、吴一戎院士,中国工程院王任享院士、何友声院士、龚惠兴院士、周志鑫院士、樊邦奎院士、宋君强院士,以及对地观测领域专家、学者和政府、军队有关部门代表,共400余人参加会议。

【总页数】1页(P72-72)
【关键词】对地观测系统;上海交通大学;学术年会;高分辨率;中国科学院;中国工程院;研究成果;成果转化
【作者】孙忆鸿
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TP731
【相关文献】
1.第三届高分辨率对地观测学术年会在上海举办 [J],
2.聚焦高分数据政策促进卫星遥感产业发展--第三届高分辨率对地观测学术年会管理与政策分会召开 [J], 靳颖
3.高分十年·智融空天
—第七届高分辨率对地观测学术年会在长沙举行 [J], 陈飚
4.第三届高分辨率对地观测学术年会 [J],
5.第三届高分辨率对地观测学术年会征文 [J],
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《高分辨率遥感卫星应用》学习心得说到高分辨率遥感卫星，我想起了前不久我国发射的“高分一号”卫星，或许这样的新闻很多人看到，然后知道，就过去了；或许会认为中国作为一个航空大国，发射一颗卫星没什么大不了的。

也许这真的是“外行看热闹，内行看门道”的区别。

我说自己是“内行”，或许有自卖自夸之嫌，但是作为一个航测专业的学员，“门道”还是懂点的。

我们先说说：“高分一号”。

中国重大科技项目高分辨率对地观测卫星（简称“高分卫星”）系统，与2013年4月26日12时13分在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭，将“高分一号”卫星成功送入预定轨道。

“高分一号”卫星是我国高分辨率对地观测系统的首颗星，突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术，设计寿命5至8年。

“高分一号”发射成功的新闻一登上报刊，便在国内外引起一阵波澜。

我平时特别喜欢看军事论坛，看看国内外的军事动态和军工科技发展。

有媒体渲染高分一号成功发射，将弥补我国北斗导航系统的缺陷；有媒体称中国发展高分辨率，未来可成为反隐形利器。

看到这些报道，当时我就笑了。

且不论这些报道的真实性，高分一号发射成功的消息公布后，我便特别激动的上网找了相关资料，我最想知道的无非是“高分一号”的分辨率、工作模式。

可是，并没有找到有关分辨率和工作模式的相关资料。

后来在一些网站上了解到，高分一号的分辨率约为2米，突然间有种失落感。

目前国际上在遥感卫星技术方面走在前头的是美俄德法以及日本和印度。

虽然他们中有些国家的发射能力不如我们，但在卫星技术方面却做得比我们好。

我国在2012年初发射了迄今为止分辨率最高的遥感卫星“资源三号01星”，其分辨率为2.1米，而日本和印度在数年之前就已经发射了具备相同分辨率的CartoSat-1和ALOS卫星。

我不太相信我们的高分一号分辨率只有2米，不然怎么能叫“突破”呢，要说是突破，分辨率至少要高于0.5米！！随着空间技术的不断发展，空间遥感活动中所使用的遥感器的工作波段已得到充分扩展，遥感成像的分辨率也在迅速提升。

高分辨率对地观测的若干前沿科学问题高分辨率对地观测研究的前沿科学问题有：
1、能源资源的勘探、开发和利用：高分辨率对地观测技术可以帮助勘探更加复杂的能源资源，并更好地加以开发和利用。

2、气候变化监测：通过高分辨率对地观测技术，可以更加准确地观测气候变化，并通过综合分析研究不同地区的气候变化特征，进一步预测全球气候变化趋势。

3、环境监测：高分辨率对地观测可以用于获取环境质量的实时变化和大范围的变化特征，以综合分析研究不同地方的环境质量变化特征，进一步提出有针对性的治理建议。

4、城市环境管理：高分辨率对地观测可以用于监测城市建设、城市更新、灾害防治、土地利用及空间组织的变化，以提供针对性的城市管理意见。

5、资源管理：高分辨率对地观测可以用于监测土地利用、森林草场管理和水资源保护的变化，以提供有针对性的环境保护建议。

“我得赶快回国”“爱我中华、兴我家邦、少小勤学……”在江苏省泰州市姜堰区溱潼古镇的一所旧居堂屋，挂着用毛笔书写的“李氏家训”，家训里的80个字，影响了李德仁的一生。

1957年，李德仁从江苏省泰州中学毕业，进入武汉测绘学院（后更名为武汉测绘科技大学，现属于武汉大学信息学部）航空摄影测量系攻读本科。

1963年，当他以两科满分、一科99分的优异成绩报考研究生时，因为档案中一份“莫须有”的材料，政审未能通过，随后被分配到地方水泥厂工作。

在长达15年的逆境岁月中，他未曾气馁，坚持学习，还钻研出了特种水泥制作技术，和同事们成功研制了“新型铝酸水泥系列”，这项技术在改革开放后获得了第一届国家发明二等奖。

1978年，科学的春天来临，国家恢复研究生招生。

李德仁得以回归校园继续学业，并师从中国科学院院士王之卓。

1981年，就在李德仁完成硕士学业时，王之卓“迫不及待”地将他送出国深造。

1982年，李德仁进入德国波恩大学进修，短短半年时间，他就在国际学术期刊连发两篇高质量论文，针对西方学者发现和消除粗差的倾向性方法，推导出比丹麦法更具优势的新方法，被国际测量学界称为“李德仁方法”。

次年，他又进入德国斯图加特大学攻读博士学位，师从摄影测量领域世界著名领军学者弗里兹·阿克曼。

为了将更多的知识早日带回祖国，他每天工作14个小时以上，常在凌晨后最后一个锁门，又在清晨第一个打开实验室的大门。

在此期间，李德仁首次创立了误差可区分性理论和系统误差与粗差探测方法，为现代测量学奠定了数据处理的理论基础。

李德仁也因此获得1988年“汉莎航空测量奖”，围绕该理论编写的《空间数据挖掘理论与应用》英文专著也被选为2016年业内最具影响力著作之首。

“回国是必然的，是自觉的。

改革开放以后，国家好不容易让我们出去学习，我们与外国有很大差距，我得赶快回国。

”为此，李德仁用两年 “爱我中华”，这是李德仁的曾祖父留下的家训首句。

作为我国高精度、高分辨率对地观测技术体系的开创者，2021年“最美科技工作者”、中国科学院院士、中国工程院院士李德仁将这种爱国精神根植于心，力践于行。

高分智绘中国—第六届高分辨率对地观测学术年会在成都召
开
佚名
【期刊名称】《《卫星应用》》
【年(卷),期】2019(000)010
【总页数】1页(P67)
【正文语种】中文
2019年9月20-22日，第六届高分辨率对地观测学术年会在成都召开。

年会由高分辨率对地观测学术联盟主办，以“高分·智绘中国”为主题，围绕服务高分辨率
对地观测国家科技重大专项建设，瞄准高分数据资源共享与成果推广应用，聚焦对地观测领域新挑战、新技术和产业化发展等，邀请国内高分辨率对地观测领域院士、资深专家，以及科研机构、产业界代表等，集思广益，共谋我国高分辨率对地观测事业发展大计。

年会设置学术交流与产业论坛、成果发布、展览展示、科普活动、科技竞赛等5
大板块，邀请中国科学院空天信息创新研究院吴一戎院士、中国科学院上海分院王建宇院士、武汉大学龚健雅院士以及11位资深专家作大会报告，围绕航空遥感系统、地面系统等发布重要成果，设立对地观测新概念与前沿技术、系统平台与总体技术、先进载荷技术、高性能处理技术4个学术交流分会，举办商业航天背景下
的高分产业应用与发展、遥感导航应用技术、知识产权与标准化3个具有特色的
产业论坛，共同交流高分辨率对地观测领域取得的最新研究成果，就后续发展建言献策。

自2012年以来，年会已成功举办五届，有效带动了高分辨率对地观测技术融合发展，增进了高分辨率对地观测最新技术成果在各领域的快速转化应用。

年会聚焦融合创新技术热点，充分研讨交流对地观测领域新思想、新技术、新方法和新发展，持续推动我国高分辨率对地观测技术创新及产业升级，成为我国高分辨率对地观测学术交流的国家品牌。

精确感知创新应用——第二届高分辨率对地观测学术年会召开葛榜军【期刊名称】《卫星应用》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】1页(P65)【作者】葛榜军【作者单位】【正文语种】中文2013年12月20—21日，第二届高分辨率对地观测学术年会在北京召开。

会议由高分辨率对地观测系统重大专项管理办公室、中国科学院重大科技任务局、中国航天科技集团公司宇航部、中国航天科工集团公司空间工程部、中国电子科技集团公司科技部联合主办，中国科学院高分重大专项管理办公室、中国科学院电子学研究所、北京空间科技信息研究所、中国宇航学会、中国遥感应用协会承办。

大会学术委员会主席由王礼恒院士担任，栾恩杰院士、王希季院士、童庆禧院士为名誉主席。

会议主题为“精确感知创新应用”。

领域内知名院士、专家、领导和代表共600余人出席会议。

围绕“精确感知创新应用”主题，大会邀请国内高分辨率对地观测领域知名专家进行大会报告，系统论述了国内外高分辨率对地观测领域技术和应用进展；分设对地观测天基、临近空间、航空、地面及应用技术等四个专题，探讨高分辨率对地观测各领域面临的挑战、技术创新和应用产业的发展。

会议共收到论文375篇，经评审入选会议论文集207篇。

其中由学术委员会评选出25篇青年创新基金论文和30篇优秀论文。

大会为获奖者颁发了证书，对于评选出的青年创新基金论文，有关单位将提供经费支持开展深入研究。

本届学术年会表现出如下特点：一是研讨范围拓展，从首届年会的卫星遥感与应用拓展为天基、临近空间、航空、地面多平台、多领域；二是创新氛围浓厚，不仅关注技术创新，而且关注对地观测领域的平台创新、体系创新和体制创新；三是直面机遇与挑战，紧密结合高分专项实施三年来提出的重大瓶颈和核心难题，研讨更加聚焦。

首届高分辨率对地观测学术年会于2012年12月20—21日在北京成功举办。

2013年4月26日，高分对地观测系统工程首发星——高分一号卫星成功发射，高分工程进入边建设、边运行、边应用的阶段，并已取得初步应用成果。

中国科学: 地球科学 2012年 第42卷 第6期: 805 ~ 813 英文引用格式: Li D R, Tong Q X, Li R X, et al. Current issues in high-resolution Earth observation technology. Sci China Earth Sci, 2012, 55: 1043–1051, doi:10.1007/s11430-012-4445-9《中国科学》杂志社SCIENCE CHINA PRESS评 述中国科学院学部 科学与技术前沿论坛 对地观测与导航专题高分辨率对地观测的若干前沿科学问题李德仁①, 童庆禧②, 李荣兴③, 龚健雅①*, 张良培①① 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 武汉 430079; ② 中国科学院遥感应用研究所, 北京 100101;③ 同济大学空间信息与可持续发展研究中心, 上海 200092 * 联系人, E-mail: geogjy@收稿日期: 2012-01-28; 接受日期: 2012-05-11国家重点基础研究发展计划(编号: 2012CB719906)资助摘要 简要回顾了国际高分辨率对地观测领域近十年来的发展, 介绍了我国高分辨率对地观测领域发展的现状与规划, 系统论述了从观测数据到空间信息和地学知识自动转化的机理与过程, 归纳凝练出对地观测传感网、高精度自主定位、影像理解与信息提取和聚焦服务等方面急需解决的关键科学技术问题, 为我国高分辨率对地观测系统从“量”到“质”、从面向中国到面向全球、从提供产品到提供服务的转变提出了思路.关键词高分辨率对地观测 传感网遥感影像精确处理 影像自动解译 空间信息聚焦服务目前, 航空航天遥感正向高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率、多极化、多角度的方向迅猛发展. 国际商业遥感卫星GeoEye 的空间分辨率已达到0.41 m, 美国光学侦察卫星KH-12空间分辨率达0.1 m; 美国NASA 发射的EO-1对地观测卫星搭载的HYPERION 超光谱成像仪共有220个谱段, 光谱分辨率为10 nm, Proba 小卫星携带的CHRIS 超光谱成像仪光谱分辨率最高达1.2 nm; 微波遥感实现了全天时、全天候的对地观测, 星载SAR 的分辨率也达到1 m 的水平, 差分雷达干涉测量测定相对位移量的精度可达厘米至毫米级; 先进的卫星系统都具备大角度侧摆观测的能力, 使得重访周期大幅缩短.我国已成功发射了近百颗卫星, 初步形成了资源环境、气象、海洋三个系列的遥感卫星体系. 正在运行的资源卫星, 如中巴地球资源卫星系列、“北京一号”卫星、环境与灾害监测预报小卫星星座等. 2012年1月9日, 我国又成功发射了首颗民用立体测绘卫星“资源三号”. 在气象卫星方面, 发射了太阳同步轨道FY 卫星系列, 最新发射的FY-3卫星的气象监测能力已达到世界先进水平, 我国计划发射的下一代极轨气象卫星, 将具备全球、全天候大气探测的能力. 海洋卫星方面, 已发射了海洋探测卫星系列HY-1A, HY-1B 等. 正在实施的国家重大专项“高分辨率对地观测系统”提出, 要建立天基、临近空间、空基对地观测系统, 具备准实时、全天候获取各种空间数据的能力, 形成集高空间、高光谱、高时间分辨率和宽地面覆盖于一体的对地观测系统.面临国内外高分辨率遥感对地观测技术蓬勃发展的热潮[1~5], 各国所关心的问题是: 什么是高分辨率对地观测领域的前沿科学问题? 要准确回答这一问题是非常困难的, 其原因在于遥感科学技术是电子、计算机、地学、航空航天、制造等几十个学科所李德仁等: 高分辨率对地观测的若干前沿科学问题806综合形成的交叉学科, 在一篇论文中很难面面俱到地对高分辨率对地观测领域的所有前沿科学问题进行论述. 受中国科学院地学部的委托, 近期笔者主持和参加了“对地观测与导航”前沿科学与技术研讨会. 借此机会, 本文试图以满足地球科学的重大应用需求为驱动, 着眼于如何充分发挥已有的高分辨率对地观测系统的效能为主线[6~8], 特别撰文讨论高分辨率光学遥感领域相关的前沿科学问题.1 若干前沿科学问题1.1 高分辨遥感影像的精确处理高分辨率遥感影像的精确处理包含辐射精确处理和几何精确处理.1.1.1 高分辨率遥感影像的辐射精确处理 高分辨率遥感影像的辐射处理包括辐射质量改善与辐射质量提升. 质量改善的含义是处理不同因素引起的影像降质, 从而达到或接近理想条件下传感器的观测指标; 质量提升则是指要超越传感器的硬件限制, 获得更高质量的影像数据.1.1.1.1 传感器因素的辐射质量改善任何影像传感器都会存在一定的观测误差, 在外空环境对地球进行连续观测的遥感传感器更是如此, 获取的影像经常出现噪声、模糊、死像元等现象. 虽然这些问题广受研究, 但仍然存在一些尚未解决的难题:(1) 保持物理特性的遥感影像去噪对遥感影像进行去噪, 在满足人眼视觉需求的同时, 为了避免对后续的地物识别与定量应用产生影响, 必须保持影像固有的物理特性[9]. 例如, 对多/高光谱遥感影像进行去噪, 需要尽量保持目标的光谱曲线形状, 对SAR 影像去噪, 应该有效地保持其原有的散射与极化信息, 这些都是当前亟待深入研究的方向.(2) 传感器MTF 的自动测量与快速精确补偿 调制传递函数(MTF)是光学传感器的重要性能指标之一. 通过铺设地面靶标的方式一般可实现较为精确的量测, 然而, 在无地面靶标的条件下则需要人工选取用于MTF 测量的刃边区域, 不仅费时费力还受到人为因素的影响. 因此, 通过对影像自身的统计计算, 自动确定最优的刃边区域将会成为新的研究热点[10~12]. 另外, 在MTF 补偿方面, 如何解决复原算法的精确性与运行效率之间的矛盾仍然值得进一步研究.(3) 大面积坏死像元的修复探测元件损坏问题在遥感传感器中较为常见, 而且一旦损坏将很难从硬件上进行修复, 导致影像中出现死像元现象[13]. 常规的基于内插的像元修复方法, 仅适合小面积丢失区域的修复, 对大面积的坏死像元无能为力. 近年来出现的一些信号处理新技术如压缩感知、Bandlet 变换等, 在坏死像元的修复方面展现出强大的应用潜力. 另外, 要实现连续、大面积死像元的高精度修复, 一般还需借助不同谱段、不同时相数据的互补信息[14].1.1.1.2 非传感器因素的辐射质量改善除了传感器本身以外, 光照、大气、地形等因素都可能在一定程度上影响高分遥感影像的质量, 当前亟待解决的问题包括:(1) 阴影的自动检测与去除在高分辨率遥感影像中, 大量的阴影不仅影响了影像的视觉效果, 也加大了地物识别的难度. 当前, 无论是基于光谱信息还是基于空间信息的阴影检测方法, 都还不能实现阴影区域的全自动、高精度提取. 在阴影去除方面, 如何消除阴影去处带来的“边缘效应”、保持原有的纹理与色彩、提高处理效率等, 仍然需要进行进一步的深入研究. 实现阴影的快速自动检测与有效去除, 是提升高分遥感影像视觉效果和可辨识度的一个重要方向[15,16].(2) 高保真云雾去除云和雾是影响遥感影像辐射质量的重要因素. 对于厚云的处理, 一般需借助多源、多时相影像数据进行信息的修补, 在处理过程中如何实现云区与非云区亮度和色彩的自然过渡是一个难题. 对于薄云、雾的处理一般通过影像自身的统计计算就可以实现, 但现有的处理方法仍然存在一定的局限性, 如不能实现自动的云雾区域检测、处理后云雾区的色彩出现偏差、非云雾区的辐射特性难以保持等, 这些都是值得关注的前沿问题[17,18].1.1.1.3 超越传感器限制的辐射质量提升为了超越传感器的硬件限制实现影像质量的提中国科学: 地球科学 2012年 第42卷 第6期807升, 一般需要融合多个影像中的互补信息, 例如, 全色-多光谱影像融合技术已在遥感领域进行了广泛应用. 实现遥感影像辐射质量提升的前沿技术包括:(1) 影像超分辨率重建影像超分辨率重建是通过对多幅具有互补信息的低分辨率影像进行处理, 重构一幅高分辨率影像的技术. 该技术的产生最早来源于处理多时相遥感影像的设想, 但由于时空不一致与场景多变等问题, 其在遥感领域一度发展较为缓慢. 近几年国内外学者已经证明了实现多时相影像超分辨率的可行性[19]. 另外, 随着三线阵、多角度观测平台的出现, 充分挖掘不同角度观测影像中的互补信息并实现分辨率的提升, 也是一个颇具潜力的研究方向.(2) 时空信息融合高空间分辨率的卫星观测系统往往时间分辨率较低, 为地球陆表的动态监测带来一定的限制. 为了缓解此矛盾, 遥感时空信息融合技术逐渐受到遥感学者的关注[20], 即通过对高空间分辨率、低时间分辨的遥感传感器影像与高时间分辨率、低空间分辨率的传感器影像进行处理, 生成时间相对连续的高空间分辨率影像序列. 该技术可以在不改变现有观测系统的条件下提高遥感影像的空间分辨率和时间分辨率, 在诸多领域具有重要的应用价值.(3) 多时-空-谱遥感影像的一体化融合除了全色-多光谱影像融合、影像超分辨率重建、时空信息融合技术以外, 高光谱-多光谱影像融合、多尺度影像融合也逐渐被应用于遥感影像. 然而, 由于各项技术的相对独立发展并缺乏统一的理论框架, 使得现有的融合方法只能处理某些特定类型的观测序列, 不能适应当前多传感器组网对地观测的发展趋势. 因此, 一个重要的发展方向是多时-空-谱遥感影像的一体化融合, 即同时顾及影像序列的多波段、多时相、多角度、多尺度等特点, 建立一体化的计算框架实现对多种观测数据的共同描述与信息融合.1.1.2 高分辨率遥感影像的几何精确处理 由于传感器畸变、轨道姿态变化、地球曲率及旋转、地形起伏、大气折射等多种因素的影响, 遥感观测系统获取的影像中不可避免地存在几何畸变, 因此在数据应用之前需要进行影像的几何校正.1.1.2.1 高精度的传感器几何检校传感器自身的成像变形, 特别是光学相机的镜头畸变、CCD 器件的几何变形等对最终的影像几何精度影响甚大. 此外, 在遥感数据获取过程中, 气压、温度、湿度等条件都会对传感器性能产生影响, 初始内方位元素等几何参数会发生改变. 尽管如此, 由于长期以来缺少高分辨率对地观测系统几何定标场支持, 在对遥感影像进行几何校正时很少考虑传感器本身误差对成像几何精度的影响, 这些误差包括: 内方位元素的误差、成像比例尺不一致系数和坐标轴间的不正交系数等. 为了提高高分辨率遥感影像几何校正的精度, 应该重视传感器几何参数的检校, 基于几何定标场进行严密成像模型和误差模型的构建, 这是实现遥感影像精密几何定位不可忽略的前提. 我们的试验研究表明, 基于几何定标场的严密标定, 我国高分辨率卫星遥感影像也能达到0.5像元的几何精度[21,22].1.1.2.2 地形复杂地区的几何校正常规的多项式几何校正方法在地形平坦地区能够有效消除影像的几何变形, 但由于没有考虑地形起伏对影像几何形变的影响, 在地面高度变化较大的复杂地区经常会产生严重的误差. 顾及地形起伏的多项式几何校正方法, 主要思路是结合影像地区的数字高程模型, 利用多项式或有理函数模型建立像点与真实三维地理坐标之间的函数关系[23,24], 从而进行高精度的几何校正, 当前在最优函数模型的选择方面仍需要进行深入研究.对于高分传感器常用的星载推扫式光学传感器, 影像系统校正产品的几何模型基本是用仿射变换进行表示, 忽略了系统几何校正过程中高程引起的影像变形, 因此有必要深入研究推扫式光学卫星影像系统几何校正产品的三维几何模型, 通过三维几何模型对于成像过程中的高程变形规律加以表示, 以利于利用控制点等数据进行后续的处理, 从而提高几何校正精度.1.1.2.3 稀少地面控制点的几何校正常规几何校正方法在稀少控制点的情况下会产生较大的几何误差, 相应的前沿技术主要包括无地面控制或少量地面控制点的高精度几何校正方法.李德仁等: 高分辨率对地观测的若干前沿科学问题808对于完全没有地面控制点信息的情况, 国际上经常使用高阶INS 误差模型的GPS/INS 组合定位方法获取成像瞬间的传感器外方位元素; 对于同时有空中控制信息和少量地面控制点信息的情况, 使用基于空中控制和少量地面控制点的外方位元素快速精密求解方法. 可以结合几何定标场传感器检校获取的内方位元素, 使用基于共线条件方程的严格成像模型对影像进行高精度几何校正[25].1.1.2.4 无控制点高分辨率影像自主定位高分辨率卫星影像在实际应用中常常面临着无法获取一定数量的高精度控制点问题, 因此需要发展无控制点高分辨率影像自主定位方法. 采用多传感器卫星遥感影像联合平差技术是一项可行的技术, 可以充分利用已有的大量多时相高分辨率卫星遥感影像, 通过多源多时相的重复观测提高自主定位精度. 然而, 在无控制点联合平差中, 由于平差基准的缺失, 联合平差的设计矩阵变为秩亏方程, 导致经典的最小二乘平差不能收敛. 但可以通过采用统一的多源卫星遥感影像成像几何模型, 建立相对位置固定、绝对位置浮动的图形参考系, 进行自由网平差, 实现无控制点的遥感影像定位[26].1.2 遥感影像理解与信息提取随着遥感影像分辨率的提高, 高分辨率遥感影像呈现了大量的新特点, 如几何、结构、纹理特征丰富, 光谱精细化, 地物目标多尺度化等等, 使得传统的基于光谱解译的低分辨率遥感信息解译体系陷入困境, 无法有效地解译高分辨率遥感影像. 当前高分辨率遥感影像信息提取已逐步从像素层的光谱解译、结构层的基元纹理分析、以及面向对象的分割处理向规则知识、语义识别和场景建模等影像高层理解与认知的方向发展, 研究的前沿是面向对象处理、多尺度分析和场景理解, 其中, 对象的提取与分割是基础, 多尺度分析是手段, 场景理解与认知是最终的目标.1.2.1 面向对象的影像处理面向对象分析的核心思想是把对象(Object)作为影像特征提取和分析的最小处理单元. 由于中分辨率影像上存在大量的混合像元, 所以研究人员往往更多的关注混合像元分解和亚像元信息提取. 然而, 随着高分辨率卫星影像中展现了大量的细节信息和纯净像元, 使得像素在空间的聚合以及整体分析成为可能. 一个典型代表就是eCognition 商业软件的出现及其提出的面向对象分析的思想. 面向对象的核心思想是把影像对象而不是像元作为最小处理单元, 它的核心技术是影像分割与特征空间聚类.近年来, 面向对象分析在高分辨率遥感图像处理领域得到了广泛的应用, 在高分辨率影像处理与分析领域有取代传统的面向像素方法的趋势[27~35], 但也存在很多不足, 比如, 尺度参数的问题, 高分辨率影像是一个多尺度地物分布的复杂统一, 不能用单一的尺度来描述其特性; 而且, 不同的尺度会出现不同的特征, 一个较小的尺度不适合提取对象的结构形状特性, 这些参数都需要人为的确定, 有时甚至需要目视解译修改对象的属性等.1.2.2 多尺度影像处理多尺度特征处理之所以成为研究热点完全是由高分辨率遥感影像的新特点所带来的, 主要原因是: 第一, 从地物目标的特点上来看, 地理信息要素在遥感影像上表现为一种多尺度的统一, 既有大尺度、同质性的地物, 如水体、草地、森林、农田, 有中尺度的, 具备局部均一性的目标, 如屋顶、小路、花园、道路、阴影等, 同时, 也存在较小尺度的, 引起局部信号突变的目标, 如汽车、交通标记等. 由于高分辨率遥感影像能够提供非常详细的地面特征, 因此地理信息的多尺度特性在高分辨率影像上表现得更为明显; 第二, 在高分辨率影像中, 同类地物的内部更具变化性, 由于地面细节信息的充分展现, 即使是同质性区域也存在着明显的光谱差异, 于是造成了类别内部方差变大, 光谱域的可分性减少. 因此, 需要在减小同质性区域内部光谱变化的同时, 保护其边缘和细节信息. 区域同质性增强和细节、边缘保护, 需要考虑多尺度的表达和融合; 第三, 人眼观察和确定目标的机理是采用目标-环境-背景的多尺度模式, 因此, 为了模拟人眼的视觉观察方式, 需要考虑影像在不同尺度层的特征[36~40].1.2.3 多层影像场景认知模型遥感影像解译模型经历了像元解译、局部结构特征提取、面向对象解译的发展历程. 在像元解译阶段, 模式识别与分类依靠光谱特征, 无法解决光谱解译带来的同物异谱和异谱同物问题, 而且容易产生椒中国科学: 地球科学 2012年 第42卷 第6期809盐效应; 随着分辨率的提高, 研究人员提取影像局部的纹理、结构、形状等空间特征, 用来补充光谱特征空间的不足, 区分光谱相似的地物; 然而, 空间特征的提取受限于参数的设置, 比如空间邻域单元的大小、尺度、方向等, 另外, 光谱与空间特征的叠加, 会造成特征解译的不确定性; 在面向对象的解译方面, 影像分割是一个关键技术, 然而, 分割的质量直接影响面向对象分类的精度, 由于地理空间的复杂性, 很难自适应选择分割尺度. 因此, 如何利用有限的关于目标、场景、传感器的先验知识, 由影像特征推断完整的复杂目标、建立层次化的场景解析模型是高分辨率对地观测领域中涉及模式识别、计算机视觉、生物智能计算和人类感知认知的多学科交叉的科学问题[41~45].为了建立可计算的高分辨率影像认知与机器理解模型, 需要以目标特征模型为基础, 利用多尺度对象的分割、影像目标的特征匹配等方法, 根据“像素-对象-目标-场景”的逐层关联过程模型, 将影像的机器理解问题转换为顾及上下文多重语义关系描述模型的场景理解问题, 实现影像目标识别、场景解译和信息转化. 目前, 主要研究思路是:(1) 像素层: 主要包括影像的光谱信息.(2) 结构层: 以局部结构为处理单元, 提取多尺度、多方向的结构、形状特征; 同时, 对像素层的光谱信息和结构层的方向-尺度信息进行多特征联合解译,识别光谱相似性目标.(3) 对象层: 用对象层的形状、语义特征增强像素-结构层的结果, 进一步减少解译的不确定性.(4) 场景层: 以对象形成的区域和景观为目标, 在对象层解译的基础上, 利用知识和规则, 对场景的属性、功能进行分析与识别.1.3 对地观测传感网与聚焦服务随着大量的高分辨率遥感卫星的运行, 基于有线或无线传感器的地基观测技术也迅速发展, 各种地基观测系统的数量呈指数递增. 然而, 单纯地增加传感器资源, 仍然难以有效满足地球陆表监测综合性、应急性等多样化的需求, 主要原因在于: ① 卫星观测系统不能协同; ② 空天地异构传感器缺乏耦合机制; ③ 观测与决策服务缺乏关联.对地观测传感网是对地观测领域出现的新方法, 它是将具有感知、计算和通信能力的传感器以及传感器网络与万维网相结合而产生的[46,47], 具备大规模网络化观测、分布式信息高效融合和实时信息服务的能力, 目前已经在加州森林野火[48]、泰国洪水检测[49]、南极雪冰自动提取[50]等方面进行了初步应用. 空天地一体化对地观测传感网(Earth Observation Sensor Webs)(如图1所示)由协同观测系统和聚焦服务系统组成.协同观测系统是由许多分布式资源组成的协同观测网, 分散资源通过网络整合成一个独立、自主、任务可定制、动态适应并可重新配置的观测系统[51], 它能够充分利用观测系统多平台动态耦合、多传感器信息互补、多资源联合观测的优势, 更加充分合理、有效地利用观测资源, 全面地提高对地观测的能力, 满足日益多样的观测需求.聚焦服务系统(如图2所示)在互联网环境下, 通过一系列标准接口来提供自动化的传感器规划与调度[52]、异构观测数据获取[53]及在线数据处理[54]等服务, 从而实现网络环境下多传感器资源的动态管理[55]、事件智能感知、按需观测[56]、观测融合、数据同化和智能服务[57], 从已有的地球空间信息(4A —Anytime, Anywhere, Anything, Anyone)服务能力转变为灵性(4R —Right Time, Right Information, Right Place, Right Person)服务水平[58~61].空天地一体化对地观测传感网的构建, 需要解决多传感器协同观测、传感网数据同化与信息协同处理以及时空信息聚焦服务模型等关键科学问题.1.3.1 事件感知与多传感器协同观测由于卫星、航空、地面等传感器系统在观测模式、成像机理、应用目的和处理方式等方面存在很大的不同, 观测平台、接收系统、处理系统和分发系统之间大多是封闭、孤立和自治的, 空天地观测系统缺乏关联[62]、传感器没有统一规划、观测数据很难共享[63], 无法满足陆表监测的综合性、快速应急响应的需求, 需要在统一的流程[64]下构造事件、传感器、观测和决策模型相互关联的观测系统体系, 提供空天地传感器的最优布局.1.3.2 对地观测传感网数据同化与信息协同处理 在对地观测传感网环境下, 可实时获取多时-空-谱尺度的地基、空基和天基观测数据, 为陆表参数信息提取与变化分析提供了基础数据保证. 然而, 由李德仁等: 高分辨率对地观测的若干前沿科学问题810图1 空天地一体化对地观测传感网概念图图2 基于空天地一体化对地观测网的地理空间信息服务网。

高分系列遥感卫星 布设中国太空“慧眼”——我国高分专项建设回眸■ 曹福成遥感卫星系用作外层空间遥感平台的人造卫星。

遥感卫星能在规定的时间内覆盖整个地球或指定的任何区域，当沿地球同步轨道运行时，它能连续对地球表面某指定地域进行遥感。

所有的遥感卫星都需要有遥感卫星地面站，卫星获得的图像数据通过无线电波传输到地面站，地面站发出指令以控制卫星运行和工作。

“高分”卫星系列便是遥感卫星家族成员之一。

近年来，随着“高分一号”、“高分二号”卫星的成功发射和广泛应用，中国迈向“感知”大国，遥感应用步入了“黄金期”，遥感技术在中国国土监测、环境监测、交通等各行业都有应用，影响着人们生活的各个方面。

一、高分专项建设回眸高分专项用于加快中国的空间信息与应用技术发展，通过建设一个高分辨率的对地观测系统，一方面满足国民经济建设与国家安全的需要，另一方面提高中国遥感产业的自主创新能力。

2010年5月国务院正式审议批准实施高分专项工程。

高分专项的观测部分包括天基观测高分专项用于加快中国的空间信息与应用技术发展，通过建设一个高分辨率的对地观测系统，一方面满足国民经济建设与国家安全的需要，另一方面提高中国遥感产业的自主创新能力。

近年来，随着“高分一号”、“高分二号”卫星的成功发射和广泛应用，中国迈向“感知”大国，遥感应用步入了“黄金期”，遥感技术在中国国土监测、环境监测、交通等各行业都有应用，影响着人们生活的各个方面。

系统、临近空间观测系统和航空观测系统三部分组成，其中天基观测系统即遥感卫星以宽幅、高效和廉价等特点，成为高分专项的主角。

2020年前后，建立中国自主的陆地、大气和海洋先进对地观测系统，提供全天候和全球覆盖的对地观测能力，并改变过去遥感卫星各自为战的状况。

“高分”卫星作为中国高分辨率对地观测系统的首发星，突破了高空间分辨率、多光谱与宽覆盖相结合的光学遥感等关键技术，设计寿命5至8年。

高分辨率对地观测系统工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)》确定的16个重大专项之一，由国防科工局、总装备部牵头实施。

高分辨率对地观测体系建设回顾与展望
白鹤峰;黄石生;乔凯;赵斐;于春锐;张永贺;高鹏
【期刊名称】《航天器工程》
【年(卷),期】2022(31)5
【摘要】对高分辨率对地观测体系建设进行了回顾与展望。

高分辨率对地观测系
统重大专项是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中确定的
16个重大专项之一,重点发展基于卫星、飞机、平流层飞艇和地面系统组成的高分辨率先进对地观测体系,形成“天地一体、时空协调”的高分辨率数据获取及应用
服务保障能力。

经过十余年的发展,我国高分辨率对地观测体系取得重大建设进展。

文章总结了高分辨率对地观测体系的特点和应用流程,归纳了高分辨率对地观测体
系建设成果,并对后续发展进行展望,提出了高分辨率对地观测体系高冗余组网、高
容量观测、高连续跟踪、高时效认知、高深远支持等建设发展的方向。

【总页数】8页(P1-8)
【作者】白鹤峰;黄石生;乔凯;赵斐;于春锐;张永贺;高鹏
【作者单位】北京跟踪与通信技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V11
【相关文献】
1.我国高分辨率对地观测系统进入全面建设阶段
2.高分辨率对地观测领域标准系统建设综述
3.康巴藏区甘孜州高分辨率对地观测系统数据资源共享平台建设的模式
及应用4.新时期我国高分辨率对地观测系统国际合作构想与展望5.第三届高分辨率对地观测学术年会在上海举办第三届高分辨率对地观测学术年会在上海举办
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《高时空分辨率高分二号多光谱反射率产品生成方法研究》一、引言随着遥感技术的飞速发展，高分辨率遥感数据在地理信息科学、环境监测、农业评估等领域的应用越来越广泛。

其中，高分二号卫星作为我国高分辨率对地观测系统的重要成员，其多光谱数据在地面目标识别、环境变化监测等方面具有重要价值。

本文旨在研究高时空分辨率下，如何有效生成高分二号多光谱反射率产品的方法，以提高遥感数据的利用效率和准确性。

二、研究背景及意义高分二号卫星具备较高的空间分辨率和时间分辨率，其多光谱数据可以提供丰富的地表信息。

多光谱反射率产品作为遥感数据的重要产物，其生成方法对于提高地表信息的解析度和准确性具有重要意义。

通过研究高时空分辨率下高分二号多光谱反射率产品的生成方法，可以进一步提高遥感数据的利用效率，为地理信息科学、环境监测、农业评估等领域提供更为准确和丰富的数据支持。

三、研究内容与方法1. 数据源与预处理本研究以高分二号卫星的多光谱数据为主要数据源，同时结合其他辅助数据，如数字高程模型（DEM）等。

在数据预处理阶段，对原始遥感数据进行辐射定标、大气校正等处理，以消除数据中的系统误差和大气干扰。

2. 反射率计算方法本研究采用物理模型和统计模型相结合的方法，计算多光谱数据的反射率。

物理模型主要考虑地表的物理特性，如地表反射率、太阳辐射等；统计模型则基于大量实地观测数据，建立遥感数据与地表反射率之间的统计关系。

通过两种模型的结合，提高反射率计算的准确性和可靠性。

3. 高时空分辨率处理技术在生成高时空分辨率的多光谱反射率产品时，采用图像融合、空间插值等技术，将低分辨率的数据融合到高分辨率的网格中，以保持数据的空间连续性和时间一致性。

同时，采用先进的算法对数据进行噪声抑制和细节增强，以提高产品的信噪比和解析度。

四、实验结果与分析通过实验验证了所提出的高分二号多光谱反射率产品生成方法的可行性和有效性。

实验结果表明，该方法可以有效地提高多光谱数据的反射率计算精度和空间分辨率，为后续的地表信息提取和应用提供了准确、丰富的数据支持。

20 中国科技奖励 CHINA AWARDS FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY特稿│Scoop高分辨率对地观测系统2013年4月2016年8月中国正在建设基于卫星、平流层飞艇和飞机的高分辨率对地观测系统，完善相应地面系统，建立数据与应用中心。

该系统与其他观测手段结合，将形成全天候、全天时、全球覆盖的对地观测能力。

这是一个非常庞大的遥感技术项目，包含至少7颗卫星和其他观测平台，分别编号为“高分一号”到“高分七号”。

“高分”系列卫星覆盖了从全色、多光谱到高光谱，从光学到雷达，从太阳同步轨道到地球同步轨道等多种类型，构成了一个具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率的对地观测系统。

“高分一号”由长征二号丁运载火箭成功发射，这是高分辨率对地观测系统国家科技重大专项的首发星。

“高分三号”由长征四号丙运载火箭成功发射，不同于“高分一号”“高分二号”等光学卫星，“高分三号”是一颗合成孔径雷达卫星，它搭载的合成孔径雷达可以克服风雨云雾、黑夜的不利影响，对地面和海洋实施全天时、全天候成像。

2014年8月2015年12月“高分二号”由长征四号乙运载火箭成功发射，是中国自主研制的首颗空间分辨率优于1米的民用光学遥感卫星，观测幅宽达到45公里。

“高分四号”由长征三号乙运载火箭成功发射，是目前世界上地球同步轨道分辨率最高的对地观测卫星。

它攻克了高轨遥感卫星总体设计、姿态快速机动与高稳定控制、长寿命高可靠、复杂条件下成像质量保障等一系列关键技术。

高分一号卫星高分三号卫星高分二号卫星2020.05 总第251期 212018年6月“高分六号”由长征二号丁运载火箭成功发射，这是一颗低轨光学遥感卫星，也是我国首颗精准农业观测的高分卫星，具有高分辨率和宽覆盖相结合特点。

2018年5月2019年11月“高分五号”由长征四号丙运载火箭成功发射，填补了国产卫星无法有效探测区域大气污染气体的空白，可满足环境综合监测等方面的需求，是中国实现高光谱分辨率对地观测能力的重要标志。