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    我国对地观测卫星的意义及其应用

    2013-07-06 16:10:45 来源: 测绘网
    聊聊

     开展对地观测的意义

      首先,人类生活在地球的四大圈层之中:岩石圈、水圈、大气圈和生物圈。当今时代,人类及其生存的地球正面临严峻的挑战,这需要我们对此进行实时的监测。而且,对地观测是国防建设与国家安全的需要,比如制空权、制海权、制天权、制信息权等,都依靠对地观测技术来保障。全球现在对对地观测都非常重视,2003年由美、中、欧盟等发起,召开了3次部长级对地观测高峰会议。由欧盟主持的第三届部长级对地观测高峰会议于2005年2月16日在布鲁塞尔举行,会上通过了GEOSS十年行动计划,正式成立政府间对地观测协调组织GEO,中国气象局局长郑国光被选为四位联合主席之一,现有71个成员国和46个国际相关组织。GEOSS十年行动计划,包括对社会可持续发展的作用、解决人类健康、自然和人为的灾害、水资源、气象预报、能源、气候变化、荒漠化、生物多样性、陆地海岸带和海洋生态系统等九个方面的问题。对地观测已经成为资源与环境变化及灾害监测的重要技术手段。

     

    我国对地观测的基本状况

     

      自1970年以来,中国已发射的对地观测卫星有:气象卫星7个,资源卫星7个,海洋卫星两个,北斗导航定位卫星4个,通信卫星10个,返回式卫星18个,科学实验卫星18个,神舟飞船SZ-1、2、3、4、5,还有北京1号小卫星1个。海洋卫星能够获得关于海洋的信息,可以进行温度、深度、盐度以及海洋环境的研究。在神舟飞船还没有载人上天的时候,我们就做了中分辨率成像光谱仪遥感的实验。当时通过卫星发现美国加州森林出现了火灾。1999年发射中巴资源卫星,拍摄到许多图像,分辨率为19.5米。在2005年发射的北京1号小卫星,其分辨率就更高了,达到了4米,它可以清晰地看到一个机场的情况。我们发射的一系列卫星,为中国建立完善的对地观测系统奠定了基础。在国家的支持下,今后我们还会发射更多的卫星。比如我们即将建立一个灾害监测卫星星座,这将对灾害的研究和监测发挥非常大的作用。光学卫星和雷达卫星覆盖的范围非常广,如果有更多监测卫星的话,我们不仅可以覆盖全中国,还可以覆盖全球。同样,我们的气象卫星也有一个发展计划,这些卫星有的与地球同步,有的与太阳同步,我们可以随时随地得到准确的观测数据。在资源卫星方面,我们已经起步,还要进一步提高分辨率。海洋卫星也是一样的,海洋一号卫星已开始发挥作用,在海洋二号、海洋三号卫星上面,我们要增加更多的传感器,进行海洋污染的调查和观测。

     

    我国对地观测卫星在灾害监测中的应用

     

      火灾监测。森林是国家的宝贵财富,用遥感卫星可以监测森林火灾。现在,我们用遥感技术对森林火灾进行动态监测,并建立了一个火灾信息发布网站。这里有一些成功的例子,如2002年大兴安岭林区火灾跟踪监测。另外,我们用遥感可以对煤田火灾进行监测,如成功地对内蒙古乌达煤田火灾进行监测。它对治理地下煤田的自燃,意义十分重大。

     

      灾害监测。在我国,洪水监控和测评系统是非常重要的。我们可以利用空间技术监控洪水,把信息送到洪水监控指挥部。如1998年长江水灾和2003年淮河的洪水都采用了卫星遥感技术进行监测。这些监测系统都是我们国家自己研制的卫星,当然也包括航空遥感获得的高分辨率图像。旱灾的问题可能比水灾还要严重,因为它会引起缺水的问题。旱灾监测有国家级的,还有地方级的。还可以对冰雪灾害、滑坡和地面下陷进行监测。我们还可以利用雷达技术,监测地面下陷的问题。我们选取了25幅雷达图像来进行上海地面下陷的分析,通过监测,情况就一目了然了,我们的精确度可以达到2.5毫米。还有地震监测,中国地震局多年来在昆仑山地区进行了动态监测,包括断层的监测等等。我国建立了全国的地震观测网络,利用GPS的观测站来测定这些大陆板块的变动情况,来研究地震的规律。当然这是一个非常复杂的问题。

     

      台风监测。自从有了自己的气象卫星以后,我们可以看到每半小时云图的连续变化,从而提高了预测台风的能力。对环境变化的研究,包括气候变化、全球变暖、水土流失、二氧化硫、二氧化碳等,也是对地观测的一个重要方面,这也是国家非常关心的。对于水土流失,我们在全国范围进行多尺度研究。对于二氧化硫我们进行仿真和预测,发现了它的浓度变化。对于二氧化碳的变化,通过卫星监测发现,浓度最高的地区是在中国和美国。中国东部经济发达地区是我们二氧化碳浓度最高的地区,最近几年来增长了50%。这些地区经济发展了,二氧化碳浓度也增长了。还有沙尘暴监测。中国气象局有一个沙尘暴预警系统,依靠天上的卫星,加上我们自己在地面上的分析,就可以得到更加准确的信息和判断。除此以外,遥感还可以用于沙漠化监测及土地覆盖和土地利用变化的监测。通过气象卫星和环境卫星,可获得不同年份、不同月份土地覆盖及其变化。

     

      对传染性疾病,利用遥感和GIS技术也可以进行监测。比如高致病性禽流感,通过遥感和GIS,我们观测鸟迁徙的路径及环境因素,研究它们和禽流感的关系。在非典期间,我国也建立了一个遥感与GIS观测系统,为防治非典起到了非常重要的作用。

     

    遥感在资源调查和城市管理方面的应用

     

      在资源调查方面,如地质和矿物资源调查,可以应用遥感技术,特别是高光谱卫星图像,对地表物质组成进行分析。在城市土地资源监测方面,国土资源部按照国家的要求,对62个城市进行了重点监测,应用SPOT数据完成了对中国62个主要大城市的土地利用调查和变化监测。这里有一些成功的实例,包括对长江三角洲城市变化所进行的监测,在北京周边地区进行的变化监测。在珠江三角洲经济发达的地区,我们也做了相应的监测和调查。同样,我们用遥感技术在武汉市周边地区进行了从1987年—1993年—现在的土地利用变化的监测。

     

      遥感和GIS可以用于城市管理。我们建立了对整个武汉市区进行网络化城市管理与服务的系统,我们将管理要素分为4大类28小类,全部放到计算机网络里面去。不论哪一位市民发现了问题,都可以打市长热线,将反映问题的照片发到监控中心,并找到相应的管理员,然后立案,分配任务,找到职能部门,解决问题,直到最后报告任务完成。这样的事情,仅武汉市就有180多万件。通过城市服务网格体系,可以解决城市弱势群体的困难,有利于和谐社会的构建。

     

      在市区规划和管理中,航天航空影像也发挥了非常大的作用。首先,通过遥感,我们可以更新原来老的地图。在1994年、1998年、2006年,我国分别建立了全国范围的数字地图数据库。中国的空间数据基础设施建设,有1:5万、1:25万和1:100万比例尺的数字地图数据库,整个数据加在一起有11TB,作为国家使用的基础数据库。按照这样的数据库,你可以随时对任何一个地区,进行空间数据查询。城市地区电子地图,不仅有二维的模型,也开始建立三维城市模型。“十一五”期间,我们将把所有对地观测的航空航天遥感数据做成一个开放的服务系统,把我们所做的各种工具也放在这个系统上,在网络环境之下,为用户提供开放式的网络服务,需要数据就提供数据,需要信息就提供信息,需要服务就提供服务。这就是我们在国家“863计划”中必须完成的任务。在考古上,我们也利用遥感技术做过一些研究,比如说对古老的长城,可以利用遥感图像来发现已经埋到地底下的一些长城的痕迹。

     

      在农作物估产方面,对地观测技术也发挥了很大作用。我国已经建立运行了有关系统,提供中国和世界其他主要国家农作物产品信息。美国推行的精准农业,我们现在也在做这样的系统,能够为大田农业服务。利用GPS和遥感技术,了解农作物长势,进行精确的农业管理,满足绿色农业经济需求、法律法规需求、环境需求。

     

      大家都知道,GOOGLE EARTH是覆盖全球的搜索系统,我们在GOOGLE EARTH上面找到武汉,就可以很容易地找到武汉各个部位的地理位置。它有2亿个用户,经常有几百万人来点击,不仅创造了商业价值,也满足了人们的需要。微软也推出了一个VIRTUAL EARTH,我们可以随着鼠标,找到你想找到的地点。武汉大学也做了一个不但可以看,而且可以测量的数字地球系统。点击进去以后,可以带着大家找到湖北省、武汉市,找到你想去的一条马路,通过可量测的实景图像,我们可以增加许多精确的信息。这个可视化、可量测的操作,网上任何人都可以操作,就像我们用电脑游戏,让用户创造性上网的一个过程。你如果想知道楼的高度,你一个点击,我们的系统就可以用一个公式、一个软件,得出这个楼的高度。这样的系统,我们已经运用到公安、交通等诸多行业,满足了他们的需要,提高有关单位办公的效率和解决问题的能力。我们自己开发了一个可以跟GOOGLE、微软相媲美的自主系统。这样的系统,可以解决衣食住行诸多的问题。

     

    总结

     

      对地观测技术在中国的应用,有利于国家安全和经济建设,并能有效地改善人们的生活条件,有利于建设和谐社会。通过30多年的自力更生、艰苦奋斗,我们在对地观测领域取得了很大的进步。但是,我们不能仅满足于得到数据,而是要努力把数据变成有用的信息,获取必要的知识,为各行各业服务。国家中长期科技发展规划纲要中指出,发展基于卫星、飞机和平流层飞艇的高分辨率对地观测系统,与其它中低分辨率地面覆盖观测手段结合,形成时空协调、全天候、全天时的对地观测系统,并可根据需要对特定地区进行高精度观测,整合并完善现有遥感卫星地面接收站,建立对地观测中心等地面应用系统,到2020年,建设一个先进而稳定的卫星对地观测系统。我们要更加努力地工作,创造我们国家对地观测技术更加美好的未来!

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