遥感测图为重大工程建设提供保障——遥感测图业务平台研制及重大工程应用介绍
遥感测图业务平台研制及重大工程应用项目成果是中国测绘科学研究院、首都师范大学、中测新图(北京)遥感技术有限责任公司、华中科技大学、武汉大学共同完成的。该项目面向国土资源大调查、国家西部测图工程、社会主义新农村建设等国家重大工程、重大战...
- 作者：中国测绘宣传中心来源：中国测绘宣传中心|2010年02月01日
项目主要完成人之一，中国测绘科学研究院院长张继贤研究员向记者介绍了该成果的立项背景。他说，航空航天遥感数据获取、处理、服务是制约我国对地观测技术应用的关键技术。“十五”以前，我国遥感应用缺乏自主产权的大型通用遥感数据处理平台，小而零散开发的国产遥感数据处理软件商品化程度不够，与国外商用遥感数据处理软件相比存在较大差距，比如软件功能相对单一，未形成功能体系完整的大型通用遥感数据处理平台；软件系统稳定性不够，商品化程度差；海量数据处理能力较弱，软件体系结构不够完善，处理效率不高；缺乏高分辨率、高光谱和雷达等专业处理模块，尚未形成产品的技术优势和特色，等等。因此，长期以来国内通用遥感数据处理软件市场的绝大部分市场份额一直由ERDAS、PCI、ENVI等国外软件所占据，国家大型空间信息应用工程还完全依赖国外软件。无论是从国家信息安全，还是从国家软件产业发展的角度考虑，通用遥感数据处理软件的国产化都具有重大意义。
另一方面，传统航空摄影系统总体造价昂贵，主要满足1：2000至1：5万比例尺图件生产，对天气条件要求极高，成本高，周期长，机动性差，因此，低空遥感系统的研制将是解决小面积区域航空遥感数据获取的有效手段。近年来，国外CCD成像技术发展迅速，2200万至3900万像素的面阵数码相机进入民用市场，在体积、重量和能耗上能够装入超轻型飞机甚至无人机，精度上完全能够满足1：500至1：2000大比例尺成图的摄影测量精度要求。并且数码相机体积小，重量轻，分辨率高，灵敏度高，动态范围宽，几何精度好，可直接获取数字影像，减少胶片冲洗工序，用于航空摄影可有效克服天气光照影响，弥补传统胶片航空摄影的不足。
同时，我国现有航空航天测图存在三方面不足：数据获取方面，现有航空航天获取手段难以满足遥感数据机动灵活快速获取的国家需求，国内没有自主的低空遥感数据获取装备，低空遥感获取市场份额极低。数据处理方面，缺乏自主的大型遥感软件，国家空间信息安全难以保障，遥感产业发展缺乏自主品牌产品，国外品牌占据我国市场绝大部分份额。服务保障方面，国家重大工程与战略对遥感测图服务保障的需求急剧增长。
为了解决这些问题，2001年1月由国家“863”计划立项，开始了遥感测图业务平台研制，2005年研制成功并通过专家鉴定，并在测绘、国土、林业、教育等行业或领域得到推广应用。
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| 超轻型低空遥感测图系统 |
张继贤说，该项目取得了具有自主知识产权的系列重大创新成果：获得4项发明专利、7项省部级奖励、16项软件著作权；制定10项行业标准规范；出版专著4部，发表SCI、EI论文70余篇。总体说来，成果主要有以下几个方面：
一是研制出首个国产集群分布式大型遥感处理软件ImageInfo，性能达到国际同类软件先进水平，结束我国遥感领域重大工程长期依赖国外软件的历史。这一成果提出的遥感数据管道串接处理技术，首次实现处理模块间数据流水线式无缝传递，处理效率提高50%以上；提出遥感软件总线—构件体系结构，率先实现我国遥感软件“即插即用”式全组件化；首次基于智能分块机制和集群文件系统并行I/O技术，研制TB级遥感数据快速处理引擎,作业效率提高4倍。全数字化生产工艺流程整体自动化程度达90%，作业效率比常规方式提高4倍。
二是首创国内目前唯一通过民航总局适航程序审定的超轻型低空遥感测图系统，解决了高分辨率遥感数据机动快速获取的难题，填补我国低空遥感系统装备的空白。国内首创超轻型数码相机系统，采用双屏同步领航、自动定点曝光、精密单点定位技术，摄站点达到厘米级解算精度，实现应急数据的快速获取；国内首次研制出国产超轻型飞机的航摄专用姿态仪表、GPS导航控制系统、供电系统等，实现了飞机地面运输转场，不依赖专用机场起降，可无动力滑翔安全降落；国内首次形成航摄设计、航摄实施、作业规范等低空遥感测图一体化方案，实现了机动灵活快速作业。
三是针对国产卫星数据的特点，攻克了国产卫星高精度定位、超分辨率重建、高精度几何校正、变化信息高精度自动检测4项遥感测图关键技术，提升国产卫星服务于国民经济与国防建设的技术水平。张继贤解释说，超分辨率重建提高了影像的空间分辨率，更有利于地物的识别分析；变化信息高精度自动检测技术在全国土地利用动态监测中得到广泛应用，极大地提高了生产效率，传统一周的工作量，几个小时就可以完成。这些关键技术的解决，加强了国产卫星数据在测绘、国土等行业的应用。
四是首次建立我国面向重大自然灾害的国家测绘应急响应业务链，填补我国遥感应急测绘保障装备与服务的空白。提出遥感处理任务并行分解与多级处理方法，实现集群计算环境下高性能遥感数据并行处理，处理能力提高16倍，输入输出提高5倍；研制面向应急测图任务的工作流、全拓扑采编、对象化智五是制定全国土地调查、土地利用动态遥感监测、低空数码航空摄影等10项行业技术规范与标准，推动了遥感产业化。张继贤说，这些标准与技术规范是我国独有的，是考虑到我国遥感测图的复杂性、表现形式的多样性、应用领域的广泛性和我国国情的特殊性而制定的。这些标准的制定，促进了相关信息资源的建设、协调、交流与集成，优化了相关信息资源的开发与利用，规范了相关信息服务和市场秩序，保护了知识产权和信息安全，开创了新的研究领域，推进了我国测绘行业的科技进步与遥感测图的产业化发展。
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| 大型遥感处理软件集群平台 |
张继贤说，这个项目成果的社会经济效益是很显著的。自2003年以来，项目成果已应用于第二次全国土地调查、全国城镇与农村测图、国家西部测图等10多项国家民用和军事重大工程中，涉及测绘、国土、石油、国防等众多领域，并得到各有关单位的高度评价。
在第二次全国土地调查工程中，该平台作为底图生产作业系统，共装备460套，在西藏、新疆、内蒙古等13个省、自治区测绘生产单位装备，完成困难地区148万平方千米底图生产任务。由于该平台具有处理速度快、处理数据量大、处理精度高等特点，利用该平台进行底图生产，大幅度提高了生产效率，节省了大量的人力物力财力。国务院第二次全国土地调查领导小组办公室给了这样的评价：“系统提供了实用化、工程化、业务化的土地利用图件更新技术方法和工艺流程，可以有效满足土地利用调查业务的需求，为第二次全国土地调查提供了先进的测绘技术手段。”
在国土资源大调查工程中，该平台连续6年应用于全国土地利用动态遥感监测，完成了50万人口以上城市共计209次的遥感监测。业主单位评价：“平台满足土地利用现状图更新、动态遥感监测业务需求，为全国土地利用遥感动态监测等项目提供了技术保障。”
该平台作为国家西部1：5万比例尺地形图空白区测图工程遥感测图支撑平台，完成生产任务总量超过6亿元的我国西部占全国五分之一国土面积的地形最困难区域影像图生产任务。应用这项成果，生产能力提高到集群模式下的每月120万至150万平方千米，作业效率提高4倍，生产周期缩短为传统的五分之一。国家测绘局西部测图工程项目部评价：“平台具有低空遥感快速获取、遥感数据高性能集群处理和遥感快速测图等先进技术手段，为我国顺利实施西部测图工程提供了有力的测绘技术保障。”
在国家测绘应急响应保障方面，在汶川大地震抗震救灾中，首次将低空遥感数据快速获取、遥感数据并行处理、遥感快速测图等技术相集成，形成我国面向重大自然灾害的国家测绘应急响应业务链，快速获取四川灾区3.5万余幅高分辨率航空影像，完成北川、都江堰等12个重灾区及72个受灾县市灾情监测评估图件，快速完成10TB遥感数据的处理任务，为国办、中办、应急办等提供灾情监测评估图件。国家减灾委评价：“平台首次将低空遥感数据快速获取、遥感数据集群处理、遥感快速测图等技术集成，形成了我国面向重大自然灾害的国家测绘应急响应业务链，提供了先进、实用、快速、可靠的应急响应能力，实现了受灾区域遥感信息的一体化应急测图保障服务。” 国家测绘局成果管理与应用司评价：“平台充分发挥了应急响应业务链的集群计算多任务并行处理及全自动化生产流程的优势，在灾害应急监测的快速响应与规模化数据处理方面处于国内领先水平。”
该平台2006年被国家测绘局定为新农村建设测绘保障业务平台，解决我国农村城镇1：500至1：2000大比例尺遥感测图难题，为我国3万小城镇、65万行政村和257万自然村高精度测图提供测绘保障。 超轻型低空遥感测图系统具有超强机动性，以基地为依托，可以在4至8小时到达半径500千米任务现场，2小时内完成组装、调试与升空作业准备。国家测绘局国土司评价：“平台具有影像获取速度快、质量高、大比例尺测图等优势，填补了我国低空遥感工程化系统装备的空白。”
该平台还为环境卫星工程和将要实施的测绘卫星工程、国家“927”工程等提供技术支撑与服务。同时，平台被联合国教科文组织选定为遥感科学教育平台，得到国际摄影测量与遥感学会、英国诺丁汉大学、芬兰大地测量研究所等单位的国外知名专家的高度评价，已在国际50多家教育和研究机构使用。
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