何慧

(中國(guó)地圖出版社 北京 100054)

1 我國(guó)衛(wèi)星遙感新發(fā)展

衛(wèi)星遙感具有信息豐富、真實(shí)準(zhǔn)確、全域覆蓋、時(shí)效性強(qiáng)等典型特征，是各級(jí)政府摸清資源家底、開(kāi)展規(guī)劃決策的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)支撐，其在應(yīng)用于解決自然資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、國(guó)土空間規(guī)劃、城市精細(xì)管理、政府宏觀決策中的空間數(shù)據(jù)支撐上具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，我國(guó)高分辨率、高光譜、高重訪、立體測(cè)圖、夜光遙感、雷達(dá)遙感等新型衛(wèi)星技術(shù)極大推動(dòng)了衛(wèi)星遙感發(fā)展進(jìn)程。

1.1 高空間分辨率遙感

空間分辨率是衛(wèi)星遙感成像的最核心指標(biāo)之一，空間分辨率的高低直接決定了衛(wèi)星影像所能觀測(cè)到的地表物體內(nèi)容及細(xì)節(jié)程度。近年來(lái)自主資源系列和高分系列衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射，我國(guó)在高空間分辨率遙感上取得了全面突破，實(shí)現(xiàn)了從2米級(jí)到亞米級(jí)影像的高重訪穩(wěn)定獲取能力，在資源調(diào)查、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)林水利、生態(tài)環(huán)境、重大工程等領(lǐng)域得到全面應(yīng)用[1]。

1.2 高時(shí)間分辨率遙感

高時(shí)間分辨率遙感是近年來(lái)迅速崛起的衛(wèi)星遙感新方向，采用數(shù)量龐大的微小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)對(duì)地球表面的聯(lián)合高重訪觀測(cè)，監(jiān)測(cè)地球表面的地表變化或者重要地面目標(biāo)，具有便捷靈活、響應(yīng)快速的特點(diǎn)。目前該類(lèi)衛(wèi)星以商業(yè)小衛(wèi)星為主，比如珠海一號(hào)遙感微納衛(wèi)星星座，采取一箭多星的發(fā)射方式，極大降低生產(chǎn)及發(fā)射成本，可在短時(shí)間內(nèi)形成規(guī)?；^測(cè)能力。

1.3 高光譜分辨率遙感

高光譜分辨率遙感采用很窄而連續(xù)的光譜通道對(duì)地物持續(xù)遙感成像，光譜通道達(dá)數(shù)十至數(shù)百個(gè)以上，地物的分辨識(shí)別能力大大提高，可區(qū)分地物不同類(lèi)別、材質(zhì)、性質(zhì)等[2]。隨著高分五號(hào)高光譜衛(wèi)星的成功發(fā)射，我國(guó)真正具備了高光譜成像遙感能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物種類(lèi)、生化參數(shù)、大氣質(zhì)量參數(shù)、水質(zhì)水華、陸地植被、城市熱島等多個(gè)環(huán)境要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.4 立體成像遙感

為支撐地表形態(tài)立體觀測(cè)，我國(guó)于2012年成功發(fā)射了資源三號(hào)立體測(cè)繪衛(wèi)星，并于2016年發(fā)射資源三號(hào)02星，形成高覆蓋率的雙星組網(wǎng)觀測(cè)[3]。該衛(wèi)星通過(guò)立體像對(duì)從不同視角對(duì)同一地表區(qū)域分別成像，采用相同地物特征點(diǎn)進(jìn)行相對(duì)匹配，從而反算形成地表立體模型。目前利用該衛(wèi)星已完成全國(guó)多期數(shù)字高程模型產(chǎn)品制作，并支撐國(guó)家全球立體測(cè)圖等重大專(zhuān)項(xiàng)。

1.5 夜光遙感

夜光遙感是采用對(duì)地表夜晚燈光強(qiáng)度進(jìn)行成像，間接觀測(cè)地表人類(lèi)居住及社會(huì)活動(dòng)行為，實(shí)現(xiàn)對(duì)人文經(jīng)濟(jì)活動(dòng)觀測(cè)。隨著國(guó)內(nèi)武漢大學(xué)團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)研制的“珞珈一號(hào)”夜光遙感衛(wèi)星成功發(fā)射，該衛(wèi)星在空間分辨率上領(lǐng)先于國(guó)際同類(lèi)衛(wèi)星，并在敘利亞內(nèi)戰(zhàn)期間采用夜光遙感數(shù)據(jù)分析了人口變遷情況，成果得到聯(lián)合國(guó)等權(quán)威部門(mén)公開(kāi)報(bào)告[4]。

1.6 雷達(dá)遙感

雷達(dá)衛(wèi)星是采用高分辨率雷達(dá)波束進(jìn)行極化或干涉成像，具有穿透云霧以及部分地物的成像特點(diǎn)，是全天候、全天時(shí)、全方位觀測(cè)手段。我國(guó)已發(fā)射高分三號(hào)雷達(dá)衛(wèi)星，采用全新多極化設(shè)計(jì)，既實(shí)現(xiàn)大范圍普查，又能查特定區(qū)域，既得到地表目標(biāo)幾何信息，又支持用戶高定量化反演，已服務(wù)于海洋監(jiān)測(cè)、減災(zāi)防災(zāi)、應(yīng)急保障、水資源評(píng)估、氣候變化等廣大領(lǐng)域[5]。

2 新時(shí)代地圖出版新模式

在新型衛(wèi)星遙感支撐下，近年來(lái)我國(guó)已完成系列重大國(guó)情國(guó)力調(diào)查監(jiān)測(cè)，包括第一次全國(guó)水利普查、第二次全國(guó)濕地資源調(diào)查、第二次全國(guó)土地調(diào)查、第八次全國(guó)森林資源清查、第一次全國(guó)地理國(guó)情普查等，編制形成系列專(zhuān)業(yè)公報(bào)、成果圖件、專(zhuān)題圖集、科普讀物等地圖出版產(chǎn)品，并且開(kāi)發(fā)了豐富新穎的大眾化及專(zhuān)業(yè)化出版成果。

2.1 普通影像地圖

普通影像地圖是遙感影像地圖的基礎(chǔ)產(chǎn)品，對(duì)于反映區(qū)域地理特征具有信息綜合、內(nèi)容直觀的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)主要地圖出版機(jī)構(gòu)均出版類(lèi)該類(lèi)產(chǎn)品，比如中國(guó)地圖出版社2010年出版的《中國(guó)自然地理圖集》、2016年出版《蘇州市影像地圖集》等城市地圖集、星球地圖出版社2015年出版《中華人民共和國(guó)海南省三沙市地圖》以及科學(xué)出版社2005年《中國(guó)巴西地球資源衛(wèi)星影像圖集》等。

2.2 專(zhuān)題影像地圖

專(zhuān)題影像地圖側(cè)重反映自然資源、生態(tài)環(huán)境等專(zhuān)題信息分布，具有信息客觀、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)的特點(diǎn)。近年來(lái)，以中國(guó)地圖出版社為首的地圖出版機(jī)構(gòu)加強(qiáng)該方向地圖出版研究與開(kāi)發(fā)，已經(jīng)形成了系列重大專(zhuān)題圖集成果，包括2018年出版的《全國(guó)土地利用遙感監(jiān)測(cè)成果影像集》、2013年出版的《中國(guó)西部地區(qū)典型自然景觀地圖集》以及中國(guó)林業(yè)出版社2005年出版的《中國(guó)森林資源圖集》等。隨著生態(tài)文明建設(shè)深度推進(jìn)，專(zhuān)題調(diào)查監(jiān)測(cè)影像地圖將是專(zhuān)題信息表達(dá)的重要形式。

2.3 三維實(shí)景地圖

三維景觀地圖是對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行2.5維立體投射形成的半立體實(shí)景三維地圖，具有影像地圖信息客觀和立體地圖直觀表達(dá)的特點(diǎn)[6]。國(guó)內(nèi)武漢市等城市率先建立城市高精三維景觀地圖，形成在線動(dòng)態(tài)的立體地圖產(chǎn)品以及靜態(tài)的2.5維立體地圖產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用于城市空間規(guī)劃、重點(diǎn)文物保護(hù)、民生地圖等多個(gè)領(lǐng)域。

2.4 裸眼立體地圖

裸眼立體地圖是利用光柵印刷成像技術(shù)對(duì)立體圖形進(jìn)行多視角壓縮成像，隨著立體遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的豐富，逐漸興起裸眼立體地圖產(chǎn)品，具有形式新穎、形象逼真的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。該類(lèi)產(chǎn)品以中國(guó)地圖出版社2015年出版的《美麗地球新視角》為代表，該產(chǎn)品以資源三號(hào)立體影像進(jìn)行立體地圖編制，展現(xiàn)全球多個(gè)標(biāo)志性地貌景觀，先后獲得2015年國(guó)際制圖大會(huì)金獎(jiǎng)、原國(guó)土資源部?jī)?yōu)秀科普?qǐng)D書(shū)獎(jiǎng)、全國(guó)優(yōu)秀科普作品等獎(jiǎng)勵(lì)。隨著立體觀測(cè)手段的增加，針對(duì)城市變遷、自然災(zāi)害等多維立體裸眼或VR地圖都將是未來(lái)紙質(zhì)或數(shù)字出版重點(diǎn)方向。

2.5 資源統(tǒng)計(jì)地圖

近年來(lái)自然資源、生態(tài)環(huán)境、社會(huì)管理等向精細(xì)化發(fā)展，利用衛(wèi)星遙感對(duì)地表要素觀測(cè)及監(jiān)測(cè)形成全覆蓋分布成果，采用空間分層、分類(lèi)統(tǒng)計(jì)等多粒度的統(tǒng)計(jì)方法，形成影像定性分布與統(tǒng)計(jì)定量規(guī)律相結(jié)合的影像統(tǒng)計(jì)地圖，是自然資源精細(xì)管理、生態(tài)環(huán)境要素分布、城市發(fā)展布局等的必然要求。目前該類(lèi)型地圖已經(jīng)形成大量積累，比如《第一次全國(guó)水利普查成果圖集》《第一次全國(guó)地理國(guó)情普查圖集》《中國(guó)森林資源圖集》等，但如何結(jié)合新型遙感技術(shù)及專(zhuān)題統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行創(chuàng)新制圖，依然是將來(lái)專(zhuān)題制圖出版的重點(diǎn)與難點(diǎn)[7]。

2.6 分析評(píng)價(jià)地圖

隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)全新布局，自然資源及生態(tài)環(huán)境管理將向精細(xì)化方法發(fā)展，衛(wèi)星遙感將從定性觀測(cè)向定量評(píng)價(jià)升級(jí)，綜合利用高光譜分辨率、高空間分辨率的衛(wèi)星遙感進(jìn)行專(zhuān)業(yè)建模與定量評(píng)價(jià)，是近期新型衛(wèi)星遙感技術(shù)的全新增長(zhǎng)點(diǎn)，雖然早期中科院對(duì)這方面有過(guò)一定研究成果，比如《全國(guó)生態(tài)環(huán)境十年變化遙感調(diào)查與評(píng)估圖集》，但如何利用新型遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)輔助決策是未來(lái)地圖出版面臨的重大需求。

2.7 應(yīng)急救災(zāi)地圖

高時(shí)間分辨率小衛(wèi)星、雷達(dá)衛(wèi)星等觀測(cè)手段發(fā)展的發(fā)展，使得遙感技術(shù)在應(yīng)急救災(zāi)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在歷次重大自然災(zāi)害中，衛(wèi)星遙感提供的及時(shí)災(zāi)前災(zāi)后專(zhuān)題影像地圖，已多次成為國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人及各級(jí)政府部門(mén)及時(shí)掌握災(zāi)區(qū)實(shí)情、指揮救災(zāi)、災(zāi)情評(píng)估的重要手段。隨著無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)普及，未來(lái)利用多源衛(wèi)星災(zāi)前影像及小衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)將成為影像地圖制作及災(zāi)情應(yīng)用的基礎(chǔ)方法。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著對(duì)地觀測(cè)大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)，我國(guó)形成了資源系列、高分系列等公益自主遙感星座組網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，加快形成高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率、多元業(yè)務(wù)觀測(cè)等遙感能力。新時(shí)代的地圖出版工作者應(yīng)緊跟時(shí)代脈搏，圍繞國(guó)家發(fā)展與重大戰(zhàn)略，主動(dòng)轉(zhuǎn)變工作思維、創(chuàng)新理論方法、開(kāi)拓研究視野，不斷創(chuàng)新地圖出版方法模式，立足對(duì)地觀測(cè)大數(shù)據(jù)體系，把握地球系統(tǒng)論思維，為開(kāi)拓大數(shù)據(jù)時(shí)代的“大遙感、大數(shù)據(jù)、大地圖”全新事業(yè)格局貢獻(xiàn)力量。