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第1章緒論

1.1引

中國地理空間信息技術(shù)起步于20世紀(jì)70年代末，國家非常重視地理空間信息技術(shù)的發(fā)展。30多年來，連續(xù)六個"五年計劃"都把發(fā)展遙感技術(shù)列為國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項目，把遙感技術(shù)作為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)35項關(guān)鍵技術(shù)之一。我國遙感事業(yè)在黨和的關(guān)懷下，堅持為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的方針，沿著不斷進(jìn)取、不斷改革、不斷創(chuàng)新的道路，取得一個又一個重要成果。從技術(shù)角度，我國已具有研制與生產(chǎn)各種對地觀測衛(wèi)星、各類遙感儀器與空間信息處理設(shè)備的能力，許多設(shè)備已處于國際先進(jìn)水平；多層次遙感數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析與處理、遙感數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用的能力已基本形成；地理信息系統(tǒng)已進(jìn)入新的發(fā)展階段，初步形成一種包括硬件研制、軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)采集、應(yīng)用分析和咨詢服務(wù)的新興信息產(chǎn)業(yè)。尤其經(jīng)過"八五""九五""十五""十一五"和"十二五"的攻關(guān)研究，我國整體空間信息應(yīng)用技術(shù)正在形成。

在應(yīng)用方面，遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)已在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，尤其在重大自然災(zāi)害監(jiān)測與評估、宏觀資源環(huán)境調(diào)查與國土資源保護(hù)等方面，為國家和各級政府提供了大量科學(xué)的宏觀輔助決策信息，產(chǎn)生了巨大的社會效益。越來越多的部門，已經(jīng)或正在將這些技術(shù)納入部門產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用日程，成為主管部門執(zhí)法或制定產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)規(guī)范及行業(yè)技術(shù)改造的主要技術(shù)之一。

通過地理空間信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面亦取得了可喜的開端。在應(yīng)用與技術(shù)研究中推出的部分通用產(chǎn)品，如地理信息系統(tǒng)軟件、各類空間信息采集平臺與數(shù)據(jù)處理和分析設(shè)施，已獲得可喜的經(jīng)濟(jì)效益，并形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。部分行業(yè)已形成遙感高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，直接為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，為國家提供信息保障，受到黨和的重視和好評，部分技術(shù)成果達(dá)到世界先進(jìn)水平，備受國人和世界矚目。

30多年來我國遙感事業(yè)為了更好地為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，本著獨(dú)立自主原則抓緊進(jìn)行國家遙感對地觀測體系建設(shè)。風(fēng)云系列衛(wèi)星(FY)均為我國自主研制和發(fā)射，1988年9月我國發(fā)射了及時顆極軌氣象衛(wèi)星"風(fēng)云一號"FY1A，1997年6月發(fā)射了及時顆靜止氣象衛(wèi)星"風(fēng)云二號"FY2A，開啟我國對地觀測遙感體系快速發(fā)展的新時代。近年來，我國的氣象衛(wèi)星事業(yè)發(fā)展迅速。極軌氣象衛(wèi)星實現(xiàn)了更新?lián)Q代、上下午星組網(wǎng)觀測，靜止氣象衛(wèi)星實現(xiàn)了雙星觀測、在軌備份的業(yè)務(wù)模式，衛(wèi)星遙感應(yīng)用服務(wù)取得了令人矚目的成就。截至2014年年底，我國已成功發(fā)射了14顆風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星，包括七顆極軌氣象衛(wèi)星和七顆靜止氣象衛(wèi)星。目前風(fēng)云三號A/B/C星和風(fēng)云二號D/E/F/G星在軌穩(wěn)定運(yùn)行。我國的氣象衛(wèi)星已實現(xiàn)了業(yè)務(wù)化、系列化的發(fā)展，實現(xiàn)了從試驗應(yīng)用型向業(yè)務(wù)服務(wù)型轉(zhuǎn)變的目標(biāo)，我國已成為國際上同時擁有靜止氣象衛(wèi)星和極軌氣象衛(wèi)星的少數(shù)國家和地區(qū)之一。世界氣象組織已將風(fēng)云二號和風(fēng)云三號氣象衛(wèi)星納入全球業(yè)務(wù)應(yīng)用氣象衛(wèi)星序列，使我國風(fēng)云氣象衛(wèi)星成為全球綜合地球觀測系統(tǒng)的重要成員。

我國與巴西合作的"資源一號"(ChinaBrazil earth resources satellite，CBERS01)衛(wèi)星，于1999年10月成功發(fā)射。中巴地球資源衛(wèi)星中巴地球資源衛(wèi)星(CBERS01)上擁有兩種遙感器：5波段電荷耦合元件(chargecoupled device，CCD)相機(jī)和紅外多波段掃描儀(Infrared mutichannel scanning sensor， IRMSS)，在一顆衛(wèi)星上同時安裝CCD相機(jī)和IRMSS，這在同期世界上是少有的，這樣做既可使衛(wèi)星全天候工作，又大大增加了信息量，它的發(fā)射結(jié)束了我國沒有自己的較高分辨率傳輸型資源衛(wèi)星和依賴國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)的歷史。我國及時顆海洋衛(wèi)星于2002年5月發(fā)射，"海洋一號"衛(wèi)星是顆用于海洋資源開發(fā)利用的試驗型應(yīng)用衛(wèi)星，衛(wèi)星質(zhì)量368kg，星體近似正方體，衛(wèi)星軌道高度698km，裝載的遙感儀器包括一臺分辨率為1.1km的十波段水色掃描儀和一臺分辨率為0.25km的四波段CCD相機(jī)，星體分隔成平臺和載荷艙兩部分，設(shè)計壽命為兩年。海洋衛(wèi)星(HY1)主要用于海洋水色要素探測，為海洋環(huán)境監(jiān)測與資源開發(fā)服務(wù)，海洋環(huán)境監(jiān)測與資源開發(fā)包括海洋生物資源開發(fā)利用、海洋污染監(jiān)測與防治、海岸帶資源開發(fā)和海洋科學(xué)研究等領(lǐng)域。此外，2000年6月28日由清華大學(xué)和英國薩里衛(wèi)星技術(shù)公司合作研制的清華一號小衛(wèi)星在俄羅斯(普列謝茨克航天發(fā)射場)發(fā)射成功。清華一號上攜帶一臺三波段相機(jī)，空間分辨率為39m。2002年發(fā)射的神舟三號宇宙飛船上裝載了中分辨率成像光譜儀，這是繼美國之后第二個中分辨率成像光譜儀上天。建立長期穩(wěn)定運(yùn)行的衛(wèi)星對地觀測體系，是我國空間遙感的發(fā)展目標(biāo)。我國將建立以氣象衛(wèi)星系列、資源衛(wèi)星系列、海洋衛(wèi)星系列、環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測小衛(wèi)星星座和高分系列衛(wèi)星組成的長期穩(wěn)定運(yùn)行的衛(wèi)星對地觀測體系，實現(xiàn)對中國和周邊地區(qū)以及全球的陸地、大氣、海洋的立體動態(tài)監(jiān)測。

目前，我國氣象衛(wèi)星已構(gòu)建起以北京、廣州、烏魯木齊、佳木斯四個部級地面接收站和瑞典基律納站組成的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收網(wǎng)絡(luò)，形成了以部級數(shù)據(jù)處理和服務(wù)中心為主體，以31個省級衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心和2500多個衛(wèi)星資料接收利用站組成的全國衛(wèi)星遙感應(yīng)用體系，除接收風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星外，還接收利用美國、日本、歐洲國家等和組織的多顆衛(wèi)星資料。采用衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播(DVBS)技術(shù)建成的風(fēng)云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播分發(fā)系統(tǒng)CMACast，是全球地球觀測組織(GEO)的全球衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播分發(fā)體系的三個核心成員之一。目前，CMACast用戶接收站已超過200多套，極大地提升了中國風(fēng)云氣象衛(wèi)星的國際影響力。由國家衛(wèi)星氣象中心建設(shè)的我國氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)，承擔(dān)著極軌氣象衛(wèi)星與靜止氣象衛(wèi)星資料的接收、處理、應(yīng)用和存檔服務(wù)任務(wù)。自1987年建成以來，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行28年，為我國天氣預(yù)報、氣候預(yù)測、生態(tài)環(huán)境，以及自然災(zāi)害監(jiān)測作出了出色的貢獻(xiàn)。"風(fēng)云一號/三號"系列極軌氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)是已成功實現(xiàn)我國七顆、兩個系列極軌氣象衛(wèi)星資料的接收、傳輸、處理、分發(fā)和應(yīng)用的任務(wù)。系統(tǒng)具有同時管理三顆極軌氣象衛(wèi)星，接收處理五顆極軌氣象衛(wèi)星的能力。"風(fēng)云二號"系列靜止氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)是由指令和數(shù)據(jù)接收站、資料處理中心、運(yùn)行控制中心、測距站(北京主站，廣州、烏魯木齊、澳大利亞墨爾本三個副站)，覆蓋全國的300多個中小規(guī)模利用站以及眾多數(shù)據(jù)收集平臺等組成。該系統(tǒng)已成功完成我國七顆靜止氣象衛(wèi)星資料的接收、處理任務(wù)。系統(tǒng)具有同時管理三顆靜止衛(wèi)星，接收處理四顆靜止衛(wèi)星的能力。我國氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)，在規(guī)模、能力、時效、業(yè)務(wù)化與自動化程度等方面均已達(dá)到國際先進(jìn)水平。

中國遙感衛(wèi)星地面站是根據(jù)鄧小平同志1979年訪美期間所簽訂的中美科技合作備忘錄建立的，于1986年建成并投入正式運(yùn)行。經(jīng)過20余年的不斷發(fā)展，地面站已形成了完整的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收、傳輸、存檔、處理、分發(fā)體系，即以北京總部的運(yùn)行管理與數(shù)據(jù)處理中心、密云站、喀什站、三亞站為數(shù)據(jù)接收網(wǎng)的運(yùn)行格局。數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)檢索與技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，成為了我國對地觀測領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)設(shè)施之一。 向全國用戶提供高質(zhì)量的國際陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品，地面站相繼建成了具有世界先進(jìn)水平的Landsat、SPOT、Radarsat、Envisat、Resourcesat、Theos等衛(wèi)星的數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)，并通過一系列重要的設(shè)備改造和自主創(chuàng)新項目，使衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收、處理、存儲、檢索等系統(tǒng)能力有了顯著的提升，設(shè)備的運(yùn)行水平邁上了新的臺階。實現(xiàn)了一站多星、全天候、全天時、多種衛(wèi)星相輔相成的準(zhǔn)實時服務(wù)功能，是國際上接收與處理衛(wèi)星數(shù)量最多的地面站之一，數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)量居于世界前列。目前，存有1986年以來的各類衛(wèi)星的歷史數(shù)據(jù)資料，在類型上覆蓋中高分辨率的光學(xué)遙感數(shù)據(jù)與微波、雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)，為國家積累保存了極其珍貴的空間歷史數(shù)據(jù)資料，是我國較大的對地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)歷史檔案庫之一。

中國陸地觀測衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)，由四個地面接收站組成：密云接收站、喀什接收站、三亞接收站、牡丹江接收站和數(shù)據(jù)處理中心組成。陸地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理系統(tǒng)包括公共平臺、數(shù)據(jù)處理、存檔、分發(fā)及服務(wù)設(shè)施等幾個部分。按照功能、性能優(yōu)化組合和實際工作的需要，劃分為一個平臺、七個分系統(tǒng)及一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。分別是公共平臺、數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)歸檔與信息管理分系統(tǒng)、任務(wù)與有效載荷管理分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分發(fā)分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)模擬與評價分系統(tǒng)、應(yīng)用示范與培訓(xùn)分系統(tǒng)、定標(biāo)場分系統(tǒng)以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。可提供CBERS01/02、CBERS02B、HJ1A/B、資源一號02C、資源三號和高分一號等多系列、多顆陸地觀測衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，覆蓋我國陸地、鄰國和周邊國家部分地區(qū)的可見、近紅外和紅外波段四個級別的遙感產(chǎn)品。

國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心從海洋一號衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)開始，逐步建立具備接收國內(nèi)外海洋衛(wèi)星和其他遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、處理、產(chǎn)品制作、存檔和產(chǎn)品分發(fā)能力的業(yè)務(wù)化運(yùn)行系統(tǒng)。目前，海洋系列衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)由接收分系統(tǒng)(包括北京站和三亞站)、資料處理分系統(tǒng)、產(chǎn)品存檔與分發(fā)分系統(tǒng)、資料應(yīng)用示范分系統(tǒng)、遙感器輻射校正和真實性檢驗分系統(tǒng)、通信分系統(tǒng)和運(yùn)行控制分系統(tǒng)七個分系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)主要功能是接收、處理、存儲和分發(fā)海洋系列衛(wèi)星過境時實時發(fā)送的海洋水色掃描儀和CCD成像儀資料；并按照業(yè)務(wù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，制作各級產(chǎn)品，完成資料存檔與分發(fā)，開展資料及產(chǎn)品服務(wù)；開展針對海洋系列衛(wèi)星遙感器的海上試驗工作，結(jié)合陸地遙感輻射校正場，進(jìn)行遙感器數(shù)據(jù)和產(chǎn)品定標(biāo)與真實性檢驗；同時，利用海洋系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)結(jié)合其他遙感數(shù)據(jù)，建立海洋應(yīng)用示范系統(tǒng)。

此外，各應(yīng)用部門結(jié)合應(yīng)用分別建立了許多NOAAAVHRR(advanced very high resolution radiometer，先進(jìn)甚高分辨率輻射計，是NOAA系列氣象衛(wèi)星的主要探測儀器)和MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer，中分辨率成像光譜儀，是美國地球觀測系統(tǒng)EOS，Earth observation system系列衛(wèi)星TERRA和AQUA的基本儀器)數(shù)據(jù)地面接收站。我國自行研制的MODIS數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)是對EOSTERRA遙感衛(wèi)星X頻段傳輸?shù)倪b感數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤接收、信號解調(diào)、數(shù)據(jù)記錄、圖像實時顯示，為地面應(yīng)用系統(tǒng)提供的原始數(shù)據(jù)資料。MODIS處理系統(tǒng)由三個分系統(tǒng)組成，即MODIS資料實時預(yù)處理分系統(tǒng)、特征參數(shù)提取分系統(tǒng)和應(yīng)用技術(shù)研究分系統(tǒng)。MODIS在0.4～14