全球30 m地表覆蓋遙感制圖的總體技術(shù)

陳軍，陳晉，廖安平，等

摘要：目的：地表覆蓋空間分布與變化是全球變化研究、地理世情監(jiān)測(cè)、可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃等領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。已有全球地表覆蓋信息產(chǎn)品空間分辨率粗、分類精度不高、一致性較差，難以滿足應(yīng)用需求。針對(duì)全球高分辨率地表覆蓋制圖面臨的遙感影像優(yōu)化覆蓋、同物異譜/異譜同譜、產(chǎn)品質(zhì)量控制等諸多難題，本研究突破了相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，為全球30 m地表覆蓋制圖提供有效的方法。方法：以“多源影像最優(yōu)化處理、參考資料服務(wù)化整合、地表覆蓋精細(xì)化提取、產(chǎn)品質(zhì)量多元檢測(cè)”為主線，開發(fā)了全球30 m地表覆蓋遙感制圖的總體技術(shù)，主要包括以下3組方法。（1）多源影像幾何與輻射重建技術(shù)方法：針對(duì)多源遙感影像存在的幾何形變、輻射差異、數(shù)據(jù)缺失等問題，研究提出了寬視場(chǎng)角線陣CCD遙感影像嚴(yán)格幾何糾正模型、山體陰影區(qū)弱信息恢復(fù)、ETM＋SLC-off條帶插補(bǔ)、厚云去除、時(shí)空融合等算法，實(shí)現(xiàn)了全球兩個(gè)基準(zhǔn)年30 m分辨率影像的高質(zhì)量重建與最優(yōu)覆蓋；（2）“像元—對(duì)象—知識(shí)”（Pixel-Object-Knowledge，POK）分類技術(shù)方法：針對(duì)“同物異譜/異物同譜”帶來的地表覆蓋信息分類制圖難題，設(shè)計(jì)研發(fā)了“像元—對(duì)象—知識(shí)”（POK）3個(gè)層次的核心算法與集成技術(shù)，包括顧及光譜/紋理/物候特征的的像元級(jí)分類、顧及地物空間結(jié)構(gòu)特性的對(duì)象化處理、基于自然/人文/時(shí)間等多類型規(guī)則的知識(shí)化檢核，以及三者的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)地表覆蓋的精細(xì)化提取與制圖的質(zhì)量控制。（3）異質(zhì)異構(gòu)參考資料整合與在線服務(wù)技術(shù)方法：為支撐遙感光譜、紋理信息與生態(tài)環(huán)境知識(shí)在分類處理中的集成與應(yīng)用，針對(duì)全球DEM、地名數(shù) 據(jù)、已有土地覆蓋數(shù)據(jù)等多元參考資料集成的困難，將時(shí)序邏輯和空間操作關(guān)系引入服務(wù)描述框架，實(shí)現(xiàn)了多時(shí)項(xiàng)、多尺度參考資料數(shù)據(jù)集成發(fā)布與服務(wù)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)超過20種國內(nèi)外多種參考資料的在線集成與實(shí)時(shí)調(diào)用。結(jié)果：根據(jù)前述研究成果，制定了相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、質(zhì)量控制成果，研發(fā)了多項(xiàng)生產(chǎn)型軟件或系統(tǒng)，用于研制出世界首套兩期全球30 m沒全要素地表覆蓋信息產(chǎn)品GlobeLand30，含水體、濕地、人造覆蓋、耕地、林地、草地、灌木、裸地、冰雪、苔原10大類型，第三方評(píng)價(jià)總體分類精度達(dá)83%。2014年9月，中國政府領(lǐng)導(dǎo)人將GlobeLand30作為國禮贈(zèng)送給聯(lián)合國，供國際社會(huì)共享使用。現(xiàn)已在全世界五大洲120個(gè)國家和近百個(gè)國際、區(qū)域組織廣泛使用，被國際同行稱為“對(duì)地觀測(cè)與地理空間信息共享的里程碑”，被兩院院士評(píng)選為2014年中國十大科技進(jìn)展新聞，并獲得2015年世界地理信息技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)。結(jié)論：經(jīng)過多年深入研究，我國在全球30 m地表覆蓋遙感制圖領(lǐng)域取得了重要技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)建了成套總體技術(shù)方法，用于研制出了兩期全球30 m地表覆蓋數(shù)據(jù)GlobeLand30，填補(bǔ)了國際空白，并成為我國向國際社會(huì)提供的首個(gè)全球性地理信息高科技公共產(chǎn)品。介紹的技術(shù)成果不僅為全球30 m地表覆蓋遙感制圖提供了“可行可靠方法”，對(duì)地理國（世）情監(jiān)測(cè)亦有著重要借鑒意義。

來源出版物：測(cè)繪學(xué)報(bào), 2014, 43(6): 551-557

入選年份：2016

遙感大數(shù)據(jù)自動(dòng)分析與數(shù)據(jù)挖掘

李德仁，張良培，夏桂松

摘要：目的：成像方式的多樣化以及遙感數(shù)據(jù)獲取能力的增強(qiáng)，導(dǎo)致遙感數(shù)據(jù)的多元化和海量化，這意味著遙感大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來臨。然而，現(xiàn)有的遙感影像分析和海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)難以滿足當(dāng)前遙感大數(shù)據(jù)應(yīng)用的要求。發(fā)展適用于遙感大數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析和信息挖掘理論與技術(shù)，是目前國際遙感科學(xué)技術(shù)的前沿領(lǐng)域之一。圍繞遙感大數(shù)據(jù)自動(dòng)分析和數(shù)據(jù)挖掘等關(guān)鍵問題，深入調(diào)查和分析了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展，指出了在遙感大數(shù)據(jù)自動(dòng)分析和數(shù)據(jù)挖掘的科學(xué)難題和未來發(fā)展方向。方法：主要討論遙感大數(shù)據(jù)的智能分析與信息挖掘問題。對(duì)于遙感數(shù)據(jù)的智能分析問題，主要從數(shù)據(jù)表達(dá)與融合、遙感數(shù)據(jù)的檢索、大數(shù)據(jù)內(nèi)容理解及遙感大數(shù)據(jù)云技術(shù)4個(gè)方面進(jìn)行了研究與分析，探討了該領(lǐng)域的核心科學(xué)問題、社會(huì)價(jià)值和應(yīng)用前景。對(duì)于信息挖掘問題，明確了遙感大數(shù)據(jù)挖掘的研究內(nèi)容，并就挖掘過程、遙感大數(shù)據(jù)和廣義遙感大數(shù)據(jù)的綜合挖掘進(jìn)行了詳細(xì)討論。文章指出，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)并不能應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)，無法發(fā)揮其再智慧城市中的作用，因此有關(guān)遙感大數(shù)據(jù)的研究應(yīng)該關(guān)注于自動(dòng)化的數(shù)據(jù)智能處理和挖掘方法及時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘的新理論上，通過時(shí)空數(shù)據(jù)的智能挖掘技術(shù)提取出隱含的、未知的、有用的信息及知識(shí)。結(jié)論：未來10年，我國遙感數(shù)據(jù)的種類和數(shù)量將飛速增長，對(duì)地觀測(cè)的廣度和深度快速發(fā)展，亟須開展遙感大數(shù)據(jù)的研究。然而，衛(wèi)星上天和遙感數(shù)據(jù)的收集只是遙感對(duì)地觀測(cè)的第一步，如何高效地處理和利用已有的和這些即將采集的海量多源異構(gòu)遙感大數(shù)據(jù)，將遙感大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成知識(shí)是主要的理論挑戰(zhàn)和技術(shù)瓶頸。研究遙感大數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析和數(shù)據(jù)挖掘，能為突破這一瓶頸提供有效的方法，有望顯著提高對(duì)遙感數(shù)據(jù)的利用效率，從而加強(qiáng)遙感在環(huán)境遙感、城市規(guī)劃、地形圖更新、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧城市等方面的應(yīng)用效力。因此，重視和抓緊遙感大數(shù)據(jù)的研究不僅具有非常重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，而且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

來源出版物：測(cè)繪學(xué)報(bào), 2014, 43(12): 1211-1216

入選年份：2016