文档介绍：论天地一体化对地观测网
与新地理信息时代
李德仁邵振峰*李德仁,中国科学院院士,中国工程院院士,国际欧亚科学院院士,武汉大学教授、博士生导师,主要从事以遥感(RS)、全球卫星定位系统(GNSS)和地理信息系统(GIS)及其集成为代表的空间信息科学的科研和教学工作。邵振峰,武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室。
摘要:本文回顾我国测绘学科50年的发展历程,阐述了天地一体化大测绘的组成及其特性,剖析了天地一体化对地观测网环境下测绘面临的挑战,阐述了天地一体化对地观测网需要解决的关键问题,并对新地理信息时代进行了展望。
关键词:信息化测绘,空天地一体化,对地观测,传感器网络,新地理信息时代。
一引言
测绘科学50年的发展经历了模拟法、解析法和数字化测绘的三个阶段,已经进入信息化测绘时代,测绘科学也从几何科学发展成为地球空间信息科学。
进入21世纪以来,伴随着航天技术、通信技术、传感器技术和信息技术的飞速发展,人们将可以从各种航天、近空间、航空和地面平台上,用紫外、可见光、红外、微波、合成孔径雷达、激光雷达、太赫兹等多种传感器获取目标的多种分辨率影像和非影像数据,其空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率得到了极大的提高。
基于天地一体化观测网的测绘是大测绘,即从最初的几何、角度量测的科学发展成采用各种电磁波探测与传感技术、摄影测量与遥感对地观测技术、卫星导航定位技术、卫星通信技术和地理信息系统等为主要手段,研究地球空间目标与环境参数信息的获取、分析、管理、存贮、传输、显示和应用的一门综合和集成的信息科学和技术。随之而来的是信息处理的手段从人工的、分布式的多工序的发展成自动/半自动的、分布式的网络化实时处理系统。
天地一体化对地观测网是执行地球观测任务的(地理)空间观测网,利用观测网这种新型数据采集、查询、处理方法和系统来进行基于科学目的与应用的环境事件的地球感知,从而促进空间数据获取、处理、分发和应用。人类不仅可以基于天地一体化对地观测网生产4D产品,而且可以提供定制化、实时的灵性服务。例如,NASA使用观测网耦合MODIS、EO-1、UAV进行了森林野火突变监测与快速反应实验,并成功应用于2008年南加州森林火灾的监测,使观测规划、处理、评估从以前的30天提高到目前的7天;欧盟的SANY(Sensor Anywhere)使用观测网耦合地面传感器,进行了地质灾害、水资源安全的监测与预警;国际对地观测组织GEOSS把基于观测网的卫星星座观测作为未来10年的核心计划,并已成功应用于2007年的非洲洪水监测及2008
年的缅甸洪灾监测。
二基于天地一体化对地观测网的大测绘的组成及其特性
如图1所示,对地观测网可以认为是沟通异构传感器系统、信息模型和决策支持之间的桥梁,基于天地一体化对地观测网的大测绘体现出以下特性:
图1 天地一体化对地观测网
(一)时空信息获取的天地一体化和全球化
人类生活在地球的四大圈层(岩石圈、水圈、大气圈和生物圈)的相互作用之中,其活动范围可涉及上天、入地和下海。在上一世纪航空航天信息获取和地对观测技术的成就基础上,21世纪人们已纷纷在构建天地一体化的对地观测系统,以便实时全球、全天时、全天候地获取粗中高分辨率的点方式和面方式的时空数据。
我国目前正在实施国家中长期科技发展规划。到2020年,我国发射的在轨运行