高分辨率遙感

航天遙感技術經過多年的發展, 無論在光譜分辨率、空間分辨率、時間分辨率等方面都有巨大的進步，已經形成高光譜、高空間分辨率、全天時、全天候、實時/ 準實時的對地觀測能力。這些先進的航天遙感技術為監測全球變化、區域環境變化等提供了大量的宏觀、現勢性資料，造福於人類及其安居環境。尤其是自法國發射了SPOT - 1號衞星以後，基於現勢性極好的傳輸型高空間分辨率衞星遙感圖像的應用已引起了世界各國的普遍關注。衞星影像的地面分辨率由10m、5m、2m、1m、甚至0.6m 逐步提高，真正使人們能夠“不出門而知天下事”。高分辨率遙感圖像的產生，不僅使土地利用、城市規劃、環境監測等民用方面有了更便利、更詳細的數據來源，而且，對於軍事目標識別、戰場環境仿真來説有着更為重要的意義 ^[1]  。

隨着對地觀測技術的進步以及人們對地球資源和環境的認識不斷深化，用户對高分辨率遙感數據的質量和數量的要求在不斷提高。高分辨率衞星影像主要包括的特徵有：

地物紋理信息豐富；

成像光譜波段多；

重訪時間短。

遙感的根本目標是為了從圖像上提取信息，獲取知識。一般來説，遙感影像信息提取包括分類和識別。遙感影像目標識別一般針對人工地物而進行，不僅依據其光譜特徵、還很大程度上依據目標形狀、空間語義關係等，其落腳點往往是小尺度的目標類別歸屬，一般其數據源為高空間分辨率的航空影像和衞星影像，因為，影像空間分辨率的提高更能反映人工行為的影響和干預。人工地物是空間地理信息庫中重要元素，人工地物主要包括建築物、橋樑、道路和大型工程構築物(如機場)， 而在城市區域高分辨率遙感影像中，80 %的目標是建築物和道路 ，因而關於建築物和道路提取的研究相對較多，它們也分別是面狀和線狀目標提取的典型代表。

高分辨率遙感衞星最初是用來獲取敵對國家經濟、軍事情報，以及地理空間數據。到1999年，美國太空成像公司第一顆商業高分辨率遙感衞星ikonos的發射成功，開創了商業高分辨率遙感衞星的新時代。美國商業高分辨率衞星產業在短短7年內取得了巨大的進展，在軌運行的1 m分辨率以上的衞星有4顆，分別是空間成像公司的ikonos(1 m)、數字地球公司的quikbird(0.61 m)、軌道影像公司的orbview-3(1 m)和以色列成像衞星國際公司eros-b1(0.5 m)。

儘管美國是世界軍民兩用成像衞星市場的主導者，但其他國家部分分辨率稍低的衞星也對其形成一定的競爭。這其中主要包括：以色列的eros-a衞星，分辨率為1-1.8 m;法國的spot衞星，分辨率2.5 m;中國台灣地區的“華衞2號”衞星，分辨率為2 m。而在2006年，部分國家還發射了一些分辨率在1 m以內的光學成像衞星，包括：以色列的eros-b衞星，分辨率為0.7 m;俄羅斯的“資源-dk”衞星，分辨率為1 m;印度的“製圖星-2”，分辨率為1 m;韓國的“多用途衞星-2”(kompsat-2)，分辨率為1 m。基於提升市場競爭力的考慮，2007年內美國將發射分辨率可以達到0.5 m以內的高分辨率衞星“世界觀測(worldview，0.5 m)”和“軌道觀測-5(orbview-5，0.41 m)”。可以肯定，今後發射的衞星，其影像空間分辨率將會越來越高，大有接近甚至超過軍用衞星的發展趨勢。

高空間分辨率遙感信息能夠較好地滿足諸多用户的需求，並促進了高光譜分辨率遙感的發展。同時資源調查、農作物長勢、病蟲害、土壤狀況、地質勘查等領域，對光譜分辨率要求的不斷提高，使光譜分辨率從微米級的多光譜向納米級的超光譜發展。有效載荷品種從可見光、中、熱紅外、微波向超光譜、多頻多極化合成孔徑雷達擴展。eo-1衞星內裝高光譜成像儀(hyperion)，共有220個波段(0.4 μ m ~2.5 μm範圍內)，30 m地面分辨率，用於地物波譜測量和成像、海洋水色要素測量以及大氣水汽/氣溶膠/雲參數測量等，其性能比eos terra衞星上的modis(36個波段)要好得多。在已研發的成像光譜儀中，美國的lewis衞星(發射失敗)攜帶的超光譜成像儀(his)，利用兩個焦平面探測器，在0.4 μm～2.5 μm光譜範圍，提供384個光譜段的圖像數據，光譜分辨率達5 nm。

重複獲得一次新的信息需要的時間間隔，對於分析地物動態變遷、監測環境具有重要的作用。在農業遙感應用上，用於進行作物長勢動態、災害等地表變化快的監測，對高時間分辨率遙感影像的使用提出了極高的要求。遙感影像的時間分辨率已可達從幾天到幾小時的重訪週期 ^[2]  。