我国航空遥感发展现状及若干建议

我国航空遥感发展现状及若干建议桂德竹:我国航空遥感发展现状及若干建议遥感即利用人造卫星、有人驾驶飞机、无人驾驶飞机、飞艇等航天航空飞行器，携载各类成像传感器，获取地球表面自然与人文景观所辐射的电磁波信号，经图像处理，提取自然与人文信息的技术，在基础测绘、国土资源管理、农林资源与生态环境调查、自然灾害监测以及军事侦察等诸多方面发挥着至关重要的作用。由于遥感对地观测信息不受部门和地区利益的影响，以其科学性、客观性和公正性，以及它的现势性、及时性和宏观性的特征，已成为国家经济社会发展、建设小康社会、维护人民福祉、保障国家安全、建设和谐社会以及辅助国家重大决策不可或缺的重要战略性信息资源。卫星航天遥感系统、航空（中高空、近地空）遥感系统是对地观测体系的重要组成部分，两者各有特点，互为补充。其中，航空遥感具有自主性强、精度高、效率高、灵活方便等优点，成为快速获取高精度遥感数据的有效手段。为此，积极推进技术创新和成果转化，大力推广航空遥感系统，提高遥感数据获取、处理和应用能力，促进遥感产业发展。一、国外航空遥感发展形势随着现代航空器、传感器、图像处理等系列技术的发展，航空遥感系统呈现出军事、公益性、商业化协调发展，高精度、轻小型、集成化应用和产业化发展趋势。一是军事、公益性、商业化协调发展。一个先进完整的对地观测体系应由军事遥感，公益性遥感和商业化遥感组成。军事遥感以维护国家主权、保障国家安全为己任，代表着国家的最高技术水平;公益性遥感以提高空间对地球的观测和认知能力，发展和提高地球科学和地球系统科学水平，保护生态环境，增强对自然灾害的应对能力为目标;商业化遥感以提高遥感数据的分辨能力、数据的获取能力、信息的利用能力以及数据和信息的附加值为手段，追求空间信息的商业利润，成为地理信息产业的重要组成部分。二是轻小型、高精度、集成化应用。由于轻小型航空器成本低，灵活性强，轻小型飞行平台逐步成为遥感飞行主力；同时，航空数码相机、机载LiDAR等传感器的数字化与轻小型化，以满足轻小型航空器平台载荷的要求;另外，高精度定位定向系统与惯性稳定平台等集成应用，提高了航空遥感精度与效率。三是服务规模化、集群化、产业化。以企业为主体，在推进对地观测产业化的工作中，航空遥感应用从原来主要辅助政府宏观决策，扩展深入到经济建设和社会发展的各个领域;注重高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率多源影像融合、信息加工与服务，形成了较完整的遥感信息产业链;经营航空遥感技术及其数据供应的企业在欧美国家快速兴起，使得以商业利益为标志的航空遥感规模化、集群化和产业化，特别是在这些国家政府和军方的引导和扶植下大为发展。二、国内航空遥感发展现状国内航空遥感从50年代起步，经过十几年的艰苦努力，已发展到目前的实用化。综观我国的航空遥感行业，经历了三个发展时期，如图1所示。紙空引丸产业郴勒一十一7sh*ifr50年世冏年代i2：!.企圮•□1氏豆贩空戛邑■瓦凄越势云倉巴"概念引入期。我国国土辽阔、地形复杂，自然资源丰富。为了清查和掌握我国土地、森林、矿产、水利等自然资源，更好地配合国家建设，在20世纪50年代，通过王之卓、陈述彭等前辈的努力,将遥感概念引入中国，并加强遥感基础理论、方法研究和试验，逐步得到社会承认。国家在基础测绘、地质调查、水利、农业、林业等部门开始组织专业飞行队伍，开展航空摄影和应用工作。有关院校也陆续设立了航空摄影专业与课程，培养了一批专业人才，专业队伍得到巩固和发展，为我国航空遥感事业的发展打下了基础。技术发展期。经80年代及90年代初的发展，我国相继完成了从单一黑白摄影向彩色、彩红外、多波段摄影等多手段探测的航空遥感的转变;特别是数项大型综合遥感试验和遥感工程的完成，使我国航空遥感事业得到长足的发展，大大缩短了与世界先进水平的差距，有些项目进入世界先进水平行列。在80-85年期间，国家安排了传感器研制、图像处理、基础理论及应用研究等四个领域，近百个专题进行攻关研究和开发。在85-90年期间，遥感技术开发与应用继续被列入国家重点科技攻关项目，共取得102项研究成果，其中重大成果55项。由于，当时科研成果能力不强以及遥感技术与应用结合不够,遥感技术装备门槛高，航空遥感还处在实验研究阶段向实用生产型转化的过程。产业成长期。进入新世纪以后，我国经济快速发展急需遥感在提供及时准确的各种资源与环境信息方面发挥作用。2006年，国家启动了“高分辨率对地观测系统重大专项”，其中包括建立飞行平台制造、传感器研制、数据处理、产品生成和分发等较完整的航空遥感系统基础设施，进一步降低航空遥感技术装备门槛，促进其向生产商品化阶段转化。随着国家投入的增加,航空遥感市场进一步开放,使民间资本信心增加,开始增加投入。其中，最有代表性的是具有低成本、轻便灵活、自主性强特点的无人飞行器航测遥感系统从2009年开始迅速推广，一些民营企业纷纷装备并形成航空摄影能力。据统计，2010年，具备航摄飞行能力的单位近千家，并具有了很强的市场发展潜力。按照产业经济学和投资理论的一般原理分析，可以预测，在国家投入达到一定高潮时，民间资本成指数型增长，航空遥感领域资本结构发生变化，民间资本将达到或可能超过国家投资，同时国家资本在遥感领域内将逐步减少航空遥感投资比例，增加在技术水平更高、需国家投资需求更迫切的航天遥感的投入，而这时民间资本市场开拓进一步增强，航空遥感产业市场容量进一步增加。目前，我国航空遥感产业正处于第三个阶段的产业发展时期。hdT-winUISJIAtElti丘前fl开鹏欣莖闵逆牘配丽SUI（〒艸f鬥-切口，由于专业特点和业务范畴，国家测绘地理信息部门作为全国航空遥感影像资源最全、最多的拥有者和最大的使用者，长期以来得到了国家财政的稳定支持，拥有较为先进的影像获取、处理等高新技术装备和布局完善的专业生产队伍，成为我国航空遥感事业的重要组成部分。如图2所示，国家测绘地理信息部门2001-2010年开展航空摄影情况。2001-2010年，国家测绘地理信息部门开展航空遥感服务总值保持40%年增长率。据不完全统计，2006-2007年，国土资源（含测绘、地矿）、建设、规划、交通、电力、石油、航空、水利、农业、林业等部门共购买高分辨率卫星影像约2100万平方公里，进行航空摄影总面积约253万平方公里，耗资16亿元以上。其中，国家测绘地理信息部门在以上遥感影像资源中分别约占47.43%,为119万平方公里。三、国内航空遥感发展面临的挑战国内在航空遥感方面具有较长的历史，发展比较迅速，从事航空遥感和航空摄影的企业不断增加，航空遥感已成为我国地理空间信息领域产业化程度较好的部分。但是由于国内航空遥感发展的统筹规划、协调管理和市场监管相对薄弱，部门和地区之间信息资源共享的机制尚未建立，存在遥感信息获取和资源开发利用关键技术的自主创新能力和水平不高、核心应用技术过渡依赖国外、遥感应用的业务化和产业化水平不高等问题。主要表现在:一是缺乏顶层设计和统筹协调。长期以来，水利、地矿、土地、农业等部门积极研制了服务于本行业的航空遥感系统，不同部门各自为政、重复获取和处理同一地区影像的现象也十分突出。同时，各部门遥感影像处理标准不统一、版权保护和信息共享协调机制的缺乏，造成成果用途单一、信息共享困难;另外，空域管理体制不健全和遥感影像的保密监管，造成飞行计划申报和审批程序复杂，一定程度上制约了航空遥感系统的应用。二是创新精神和能力不足。国内航空遥感领域基本上没能摆脱跟踪和模仿的发展模式，航空遥感系统的研制和制造往往重视集成技术，忽视基础技术，缺乏专业的飞行平台、高精度定位定向系统与稳定平台、自主知识产权的量测型相机和适应轻小型航空遥感的软件系统等，许多核心关键元器件和部件仍然依靠国外采购，倍受国外封锁的影响，严重制约了我国航空遥感技术的发展。另外，对遥感作用的认识不足和与业务部门的应用结合不够,应用的深度和广度等方面也需进一步提高。三是产业整体上存在“小、散、乱”现象。我国航空遥感应用取得了许多成果,但对这些成果的转化和推广的重视程度和支持力度不够,成果转化率较低,真正能够成为商品化的遥感信息产品和软件还不多,满足不了日益增长的需要,基本上没有形成遥感信息产业和产业化基地。由于缺乏整体性的战略研究和产业发展的主导思想，国内航空遥感行业发展具有明显的自发性和盲目性;中小企业是航空遥感产业主体，专业从事航空遥感的企业数量近千家，市场规模小而无序，恶性竞争残酷;科技研发与产业发展脱节，没有形成较为自觉的技术分工和主攻方向;由于规模和经济实力相对弱小，在技术研发等方面投入强度不够，影响技术发展速度，行业缺乏核心竞争力。四、有关建议基于对地观测新原理，通过观念创新、技术创新、管理创新和体制创新，优化发展环境，完善保障措施，促进我国航空遥感技术和产业发展。一是加强顶层设计，统筹规划、协调发展。处理好国家完整的空间对地观测体系的结构问题;加强军民融合，处理好军事、公益性和商业化遥感系统之间相互独立又相互关联和协调发展的关系;加强政策研究，放开航空遥感的投资方式，促进地理信息数据的共享和开放，合理调整数据保密政策，建立分级制度并辅以技术手段，既能保证国家机密，又能实现共享和应用扩展;完善服务体系，研究并着手解决空域管理等问题，进一步简化空域协调程序。二是加大高精度轻小型航空遥感系统的研发和推广，促进其向模块化、标准化、多样化和系列化发展。以需求为牵引，用（户）、产（业）、学（校）、研（发）、管（理）相结合为途径，鼓励科研机构和企业开展自主知识产权产品研发，实现测绘遥感专用长航时航空器、大像幅多镜头数码相机、高精度定位定向与控制系统（DGPS/IMU）集成化，突破限制我国航空遥感观测效能和数据处理应用能力的核心技术，提高系统可靠性和稳定性;寓军于民，加快军用技术向民用的转化，优化航空遥感技术装备和基础设施合理布局;加强政府扶持与引导，从标准、政策方面制定措施，为我国相关尽快研制遥感航空核心装备和数据处理软件创造条件。三是促进遥感信息产业链的均衡发展。在卫星遥感、航空遥感获得国家大量投入并蓬勃发展的情