遥感图像卫星–资料搜集

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遥感图像卫星--资料搜集
- 海洋卫星
- - 1.数据处理的特点
  - 2.难点与挑战
  - 3.具体方法
- 资源卫星
- - 1.数据处理的特点
  - 2.难点与挑战
  - 3.具体方法
- 商用卫星
- - 1.数据处理的特点
  - 2.难点与挑战
  - 3.具体方法

海洋卫星

随着世界各国对海洋资源的重视不断提高，越来越多的国家开始发展海洋遥感卫星技术，为海洋监测、海洋航运、海洋环境、海洋军事及海洋经济等领域提供支撑服务。对全球海洋遥感卫星信息及其相关参数进行统计分析，有助于掌握未来海洋遥感卫星的发展动态和趋势。根据统计分析可以看出，海洋遥感卫星正向多载荷、高分辨率、全覆盖方向发展，并对卫星的发射条件及搭载的载荷提出了新的挑战。随着载荷种类的增多及传输速率的提高，产生的卫星数据也呈现多源异构性，且数据量急剧增加。为此，只有建立大型的卫星数据中心，形成一体化的支撑体系，才能为海洋各领域提供更好的服务。

1.数据处理的特点

现在世界各国开始发射同步轨道卫星，卫星的高度相对较高，加之搭载高分辨率的有效载荷，便可实现对海洋的大面积、高精度观测，对地静止轨道卫星还可实现定点观测。

随着各国对海洋环境、海洋资源及海洋气候气象预报等方面的重视，陆续发射了用于海洋环境监测及海洋动力过程监测的卫星，其中综合型卫星具备多种载荷，可以实现多任务观测。

海洋遥感卫星搭载的有效载荷比陆地卫星要丰富得多，主要包括微波散射计、微波辐射计、海洋水色成像仪、雷达高度计、气象成像仪、红外光谱仪和合成孔径雷达等。目前我国对于遥感卫星缺乏权威机构来引导有效载荷的研制及高新技术的突破，在卫星载荷发展方面缺乏整体长远的规划，因此应以需求为向导，积极开展卫星载荷新技术研究，提高我国遥感卫星观测水平。

2.难点与挑战

如何使卫星搭载更多载荷，实现跨领域协同观测; 如何提高载荷分辨率，实现海洋高分预测预报;
如何改善卫星传输速率，提高数据交换效率等一系列问题。

3.具体方法

经过近几年的快速发展，我国逐渐形成了以海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋监视监测卫星为代表的海洋遥感卫星系列，为我国海洋环境保护、海洋资源开发、海域使用管理、海洋权益维护和极地大洋管理提供了技术支撑。

为满足用户需求，需建立大型的数据中心，构建海洋数据的集中存储、集中处理和统一服务的体系架构。该架构主要分为获取层、存储层、处理层和应用层( 如图 2 所示) ，具备从前端数据感知到终端产品研发的一体化服务体系。随着硬件成本的降低和分布式计算与存储技术的发展，卫星数据的时空尺度和要素类型也得到全面拓展，呈现出多维、多源、多态、大量和高速的大数据特征，不再是单纯的卫星观测数据，还同时汇聚了科考船、浮标、潜标、水下滑翔机、海基观测站及路基观测站的数据，

此观测体系构成了空、天、海、底的立体观测网络，而如何利用该观测网络获得大数据并对数据进行有效存储、处理、分析和应用已成为未来卫星大数据中心信息化发展的关键技术。

参考文献：

[1]汪文杰, et al.“全球海洋遥感卫星发展综述.” 测绘通报 .05(2020):1-6. doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2020.0134.

资源卫星

1.数据处理的特点

生态环境大数据获取方式趋向多样化，采集数据主要分为五类：地面监测数据、卫星遥感监测数据、地理信息数据、社会统计数据以及其他数据。

在数据采集技术中，遥感技术使空间信息在生态环境领域发挥着独特的作用。目前建立覆盖全球的生态环境监测网络主要分为全球卫星遥感监测网络和地面监测网络两大类，其中地面监测网络包括气象站监测网络和全球环境监测网络。地面气象站监测网络包括 100 多种数据来源和 35 000 个气象站点，集成了不同国家、不同地区的实时天气观测数据，获取参数为云量、气压、风速、风向、温度、可见度、降水等；全球环境监测网络主要涵盖生态系统监测和环境污染监测，收集并分析水生态、陆地生态、环境质量、环境污染以及生态环境要素的时空变化情况。

中国生态环境部启动生态环保遥感大数据建设，推动遥感大数据的获取与应用，但遥感大数据仍存在收集标准不统一、质量较大差异和使用率低等问题，为了能够对生态环境状况开展全天候监测，生态环境部基于卫星遥感等技术初步构建生态环境监测网络体系，目前天地立体监测系统具备 2—3 d 对全国进行覆盖一次的生态环境监测的能力。

2.难点与挑战

通过遥感等大数据技术，提高了数据监测的有效性和便利性，并提升了监测数据的分析与评价效率，但随着生态环境保护要求的提高，数据类型和数据量不断增加，基于大数据技术的多领域、多来源监测数据缺乏有效整合和分析，评价效率不高，与其他领域关联的潜在数据价值尚未被发掘。不同生态环境要素的动态变化特征复杂，污染来源多样，指标评价受人为主观因素影响较大，大数据技术对人为主观因素的纠错及优化评价功能有待进一步研究。生态环境数据时空尺度多样，针对不同管理目标和管理范围，需要确定合适的评价方法和评价模型，当前结合大数据技术智能筛选、优化评价方法或模型的研究较少。

在数据采集、传递、接受、融合、转化等过程中易产生时滞和缺失，以及受外界环境影响导致部分动态数据异常，这些将会影响生态环境要素模拟的及时性和准确性（Cai et al.，2019），针对不同环境要素和污染源，结合模型模拟需求对监测数据进行智能化预处理的技术有待进一步完善。而且，现有模拟、预警及预报模型系统大多采用简单的主要因素分析法（Kebaili et al.，2016），多领域模型耦合应用尚不完善，难以满足实际复杂情景的分析。另外，生态环境领域面广、涉及数据类型多样，实际应用中数据信息变化频繁，如传感器淘汰、升级、变化，原有数据源价值缺失，新的数据源增加（Horita et al.，2017）；面对新的生态环境保护需求，管理决策不断调整、优化，对基于大数据技术的环境模拟、预测、预报、预警提出了新要求，目前缺少更为专业、开放的大数据运行与分析系统支撑庞大的模型库。

3.具体方法

通过大数据技术与生态环境专业模型结合，能够对区域生态环境质量进行不同时空尺度下的预测以及对污染进行预警，特别是针对影响因素多样，动态变化复杂的水和大气两种环境要素。模型模拟是水和大气环境预测预警和风险评估的重要手段（周煜申等，2017），水循环涉及气象、水文、水动力过程，大气循环涉及辐射、对流过程，对应的数值模型包括气象模型、大气污染模型、水文模型、水动力模型、水质模型和水生态模型等（Gonzalez et al.，2019；汤秋鸿等，2019）。数据涉及区域特征数据、空间属性数据和时间序列数据，时空变化复杂。大数据处理技术为生态环境要素的精准模拟、预测预警提供了科学手段。

生态环境大数据涉及多领域和多部门，如气象、水利、生态、国土、农业、林业、交通、社会经济等，复杂程度高。对于部分同类指标，部门之间采样方案和监测方法存在差异，统计方法和计算标准不一，缺乏有效沟通、整合和统一，给生态环境大数据的跨部门检索、整合与共享带来困难。而且，污染源排放、社会经济、农林交通、土地利用、气象水文均是大气、水（地下水、地表水）和土壤等生态环境要素的影响因子，相互之间紧密联系，多领域数据平台尚未有效集成，互不连通，无法形成真正意义的“大数据”，给大数据的联动分析、模拟计算、生态环境问题溯源及解析带来困难。今后应推进多领域、多部门的大数据平台集成，优化整合生态环境大数据监测网络，统一数据存储和共享标准，包括监测点位、采样方法、监测指标、分析方法、评价方法以及相关标准，确保历史数据纵向延续性和多部门横向数据可比性，以及多领域监测数据的联系性、经济性和统筹性，形成定位清晰、要素齐全、点位合理的生态环境监测大数据网络，以支撑对多领域、多部门之间数据的有效集成共享。同时，基于多领域大数据平台，开展生态环境要素的评价方法智能优选研究，针对不同管理目标和管理范围，筛选最有效的评价方法和评价模型，满足生态环境多目标、多维度、多尺度的管控需求。

参考文献：

[1]熊丽君,袁明珠,吴建强.大数据技术在生态环境领域的应用综述[J].生态环境学报,2019,28(12):2454-2463.

商用卫星

1.数据处理的特点

国产民用卫星的发射种类和波段覆盖范围较为齐全，但卫星数量偏少，波谱覆盖密度不及国外卫星; 国产民用卫星获取超高空间分辨率影像的能力与国外星差距较大，缺少分米( dm) 级分辨率的遥感卫星; 在卫星应用方面，应用国外卫星数据进行研究的“中国知网”文献数量是应用国产卫星文献数量的 5 倍，且在每一研究领域中，单颗国产民用卫星的应用率与国外卫星相比均较低; 国产民用卫星在某些方面( 如独有波段) 已经超过了国外卫星。因此认为，国产民用卫星具有较高的应用潜能，可以在未来发挥更强大的作用。

2011年前，由于国产遥感数据缺乏，我国诸多重大项目及科学研究工作多采用国外遥感数据。近年来，随着国产民用卫星的快速发展，特别是资源一号 02C( ZY － 1 02C) 、资源三号( ZY － 3) 、高分一号( GF －1) 及高分二号( GF － 2) 等卫星的成功发射与应用，使得国产遥感卫星迎来了新的发展机遇。然而，由于国产民用卫星在数据获取、影像质量、数据存储和数据处理配套技术等方面存在诸多不足，导致众多学者在从事遥感科研与项目时，仍采用大量国外商用遥感数据。因此，如何衡量国产民用卫星的技术和应用水平，评估它们能够在多大程度上替代国外商用遥感卫星，已成为确定我国遥感卫星产业进一步发展方向的必然要求。

2.难点与挑战

国内外遥感卫星均可应用于多种研究领域，但相比国外主要商业卫星，国产民用卫星的可供选择数量较少。CNKI 检索平台的检索结果表明，应用国外主要商业卫星的研究成果比应用国产民用卫星的高出 5 倍。在每一研究领域中，单颗卫星的应用率均低于国外卫星; 但对于国际重点应用领域，如环境遥感和测绘，国产民用卫星也占有较高比重，说明国产民用卫星虽起步较晚，但有能力应用于各热门领域。上述文献数量的巨大差距表明，国产民用卫星的技术水平及应用能力与国外主要商业卫星相比依然存在较大差距，目前国内外的研究者依旧较多采用国外遥感数据。目前我国国产民用卫星多用于支撑我国的土地调查、国土资源遥感监测等领域。

3.具体方法

分析评价的技术流程。首先，利用获取的国内外卫星资料提取卫星类型、波段覆盖范围、空间分辨率和卫星应用领域 4 个层面的信息，并将每一量化标准设置更加详细的对比内容和定量指标; 然后，根据各项对比指标进行评估与分析，从量化数据中提取国内外遥感卫星相关信息，发掘国内外卫星在数据提供能力、信息获取能力和应用效果方面的异同，最终得出相关结论。

国产民用卫星的波段设置与国外卫星相当，在各波谱类型中具有较高的波段覆盖度，且我国民用卫星具有一些独有波段可以用来填补国外卫星的空白。但国产民用卫星的发射程度与国外有一定差距，具有微波波段的民用卫星甚少，在相应领域的研究仍需要较多地采用国外数据。

应大力支持国产民用卫星的发展，提高国产卫星的应用频率与质量。只有不断地让其在各应用领域发挥作用，并努力打入国际市场，才会促进国产民用卫星的不断成长和强大。

参考文献：

[1]马玥,姜琦刚,李远华,肖晨超,付长亮.国内外商用遥感卫星的定量化对比分析与评估[J].国土资源遥感,2016,28(01):1-6.

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