新型空间信息集成型技术

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新型空间信息集成型技术

来源：作者：国学发布时间：1970-01-01

摘要本文从分析对地观测技术的现状及全球环境变化研究、资源环境动态监测需求之间的适应性人手，阐述空间信息集成型发展的技术背景、可行性及紧迫性。以GPS，RS，GIS一体化信息技术为例阐述了空间集成型技术的概念、理论、技术构成、特点，展望了空间信息集成技术的发展前景。
关键词 集成型技术，3“S”一体化信息技术，多元、多维复合数值分析
一、前言
人类认识自身赖以生存的地球环境、探索地球起源和生命起源，经历了漫长的历史时期。在航空高度观测地球只有百年的历史；在宇宙高度观测地球以至邀游太空只有30多年的历程。随着观测高度的增高和观测技术的进步，人类对自然界的认识也经历着从局部、片断逐渐向整体、全面认识的过程发展。
空间技术中，遥感（RS）技术应用广度的发展速度是始料不及的。短短30多年的发展，遥感技术已广泛应用于对地观测、大气探测、军事应用、行星探测等广阔的领域。显然对地观测只是遥感的应用领域之一。
遥感对地观测技术，如上所述，随着人们对遥感技术的逐渐理解，社会需求的增加和观测技术的进步，正经历着技术不断完善、能力不断增强、应用领域不断扩大的发展过程。技术应用、应用技术与科学探索不同，其发展的最终目标是要解决实际的应用问题，以最终解决问题的能力和效果来权衡这项技术的优劣及存在的必要性。当其功能不能满足应用目标的需要时，必须不断地改造和完善这项技术。应用问题随社会发展的不同时期而异，相应的技术应用、应用技术必须适应这种变化，也正是技术发展的动力和目标。 chinageog
全球环境的日益恶化已引起世界各国的普遍重视，环境、资源、人口成为世界关注的焦点问题。在几十个与此有关的国际合作计划执行中，用地球系统科学理论将地球作为一个整体“系统”从事上述研究之际，遥感是重要的、无可替代的技术途径，已为世人所公认。
环境、资源、人口诸多问题存在于包括气圈、水圈、冰雪圈、生物圈、岩石圈在内的地球系统”之中。建立全球尺度和区域性尺度的确单因子模型和风细雨综合影响模型时，要求遥感数据分布在全球统一的地理坐标空间谍，要求遥感的作业时间满足不同因子变化周期的时效需求。这种时效性既反映在能否在要求周期内获取遥感数不清据，也反映在能否在要求周期内将遥感数据分析处理出成果。这些要求可归结为6点：①全球范围的数据；②长时间段的连续数据；③周期性的数据，同步观测数据；④物理的，化学的、生物学的等多种学科的数据；⑤校正过的定量化的数据；③具有准确的全球地理分布的数据。
在遥感对地观测技术及技术应用领域中（大气探测除外），“定性”、“定位”是两大技术支柱。围绕这两大问题的解决，发展了多种平台、多种遥感器、多种处理技术和应用技术，“定性”、“定位”的有机结合构成了遥感综合技术领域。多波段、高空间分辨率、高光谱分辨率、紫外到微波的波谱扩展应用、多台自校互校组合平台、相应的处理及应用模型等均是以解决“定性”问题而发展的技术体系；轨道参数、内几何模型、仿射变换模型、投影变换及共线条件模型、各种观测方式等均为与“定位”有关的技术体系。总之， 90年代全球变化研究、资源与环境动态监测、高科技对抗的军事技术的需求等等，均具有高动态重复频率、高效信息获取与应用能力、全球范围化等特点，即具有高频动态性能（时效性、全球性。也就是说遥感对地观测技术必须实现“定位”的高速自动化，和“定性”的高速定量化，才能达到这种高标准的应用需求，成为遥感对地观测技术的重要发展方向。中_国_地_理_网
本文从现有技术的分析出发，阐述空间信息集成型技术发展的背景、条件、技术结构及发展趋势。
二、遥感对地观测技术中获取信息的特征与种类
遥感对地观测技术，顾名思义，是从空中（或宇宙空间）对地球进行观测的技术，包括大气空间及地球体。现以地球体作为观测目标为例（大气作为传输路径空间）试述信息的特征及种类。
1．观测对象的特征
地球体上具有反射、辐射波谱能量的目标均为遥感对地观测技术的观测对象。这些观测对象具有以下诸特征：①观测对象具有四维空间分布特征；②相邻的观测对象之间互相影响、互为依存的特征；③观测对象的反射、辐射波谱能量分别与所处地理位置、时相、表面粗糙度、地形、温度和湿度等因素有关；④位于观测对象与空中信息获取传感器之间的大气传输介质的影响是时间、空间的函数。
2．遥感器的探测特征
空中平台上的遥感器收集地球体上观测目标的反射、辐射能量时，具有以下诸特征：①遥感器探测器件的波谱响应灵敏度；②增益范围及量化级；③波谱分辨率、波段波形；④空间分辨率及内几何模型；⑤相对与绝对定标；③器件的稳定性；⑤轨道参数及姿态参数的精度；③回归周期及观测时间等。
3．数据的传输与处理特征

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数据传输与接收、预处理时具有以下特征：①数据压缩技术的失真度；②数据预处理中的粗处理造成的数据失真等。由上述可知，信息获取技术采集的信息是一种包含了观测目标信息和多种影响因素形成的综合信息。尤其是波谱分辨力低（波段宽度大）、空间分辨力低（产生混合像元）的遥感器所采集的信息，只能宏观地识别一些面积大、目标单一的观测对象。反映观测对象的细部及多种观测目标混杂在一起时，区分出每一种目标的能力显著低下。
4. 信息分类
遥感对地观测技术获取的信息通常分为3类。
（1）围绕“定性”的信息即识别目标是什么物质的有关信息，主要包括地面传输到遥感器的波谱反射、辐射能量信息、同时获取的大气状态的信息、遥感器定标信息等。这些信息实际上已是隐含着多种影响因素的综合信息。
（2）围绕“定位”的信息即目标在地理坐标空间里的位置与分布，主要包括轨道茎数、姿态参数、遥感器数据获取方式及其它几何参数等。其中轨道参数、姿态参数等仅反映遥感器采集数据的粗略位置和状态。
（3）围绕“定量”的信息如某些粒子的空间分布密度等定量信息，主要用于对大气层的对地观测技术中。
当今的遥感对地观测技术所能够提供的观测信息正如上述，达不到如查对数表一样一组数字就对应一种物质的程度；将观测信息中的目标在地理坐标空间里准确定位也需要一个复杂的技术处理过程。即观测信息获取后直到得到应用目标成果还需要一个较长的后处理过程，而且目标识别的精度只能反映宏观分布规律。
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