关于时空大数据助力乡村振兴的思考

数字乡村建设既是乡村振兴的战略方针,也是数字中国建设的重要内容。本文围绕“时空”联动“三农”,在如何利用时空信息技术帮助全国农村振兴、服务数字农业和数字乡村建设等方面,进行思考与探讨,旨在利用时空数据优势,通过实时发布处理的遥感影像资料、气象资料等多源时空数据,变时空信息技术大数据为农村振兴的“新基础设施”与基石;通过强化整合人工智能算法、作物模型等遥感应用,构建起农业农村大数据服务平台,进行正向思维,推进数据开放、实时共享,围绕精准农业、数字田地、智能监管等乡村振兴所需内容,积极推动形成多效合一的时空大数据基础基地,赋能农业农村发展,实现时空数字链接、自动化管理、农业农村农民智能增效,助力中国乡村振兴战略提速。     

新一代人工智能驱动的陆地观测卫星遥感应用技术综述

随着各国航天事业的高速发展以及政府对卫星遥感技术的大力支持,各类军民商用卫星系统层出不穷,建立了较为完善的卫星遥感数据获取体系,为推动经济社会高质量发展提供了新动能。与此同时,人工智能技术的迅猛发展极大程度的提升了数据分析的智能化、精准化水平,为遥感大数据分析与应用带来了新的发展机遇。在互联网时代的背景下,结合新一代人工智能、大数据、物联网、5G等先进技术,推动遥感应用朝着智能化、大众化、产业化方向发展是大势所趋。本文依据当前陆地观测卫星智能遥感技术的发展现状与实际需求,论述了人工智能驱动的遥感技术在资源调查、环境监测、灾害监测等领域中的应用研究现状,探讨了现阶段制约人工智能技术在遥感领域应用成效的关键问题,最后结合遥感大数据处理中存在的问题和挑战,对陆地观测卫星遥感应用技术的发展趋势进行了展望,建立基于人工智能的卫星遥感应用体系已成为卫星遥感技术发展的必然趋势。     

陆地卫星遥感监测体系及应用前景

我国陆地卫星的快速发展和人工智能等高新技术的广泛应用为重构卫星遥感监测体系奠定了重要基础。针对我国自然资源保护、国土空间规划实施监督、生态修复及全球变化研究等对土地利用、土地覆盖及其相关地表参数指标动态变化信息的需求,基于当前我国陆地卫星观测能力,设计了全球宏观尺度监测及我国陆域范围季度监测、重点区域月度监测及应急事件即时响应的卫星遥感监测体系框架;针对自然资源卫星遥感监测需求,充分运用大数据、人工智能、云计算等高新技术,本文提出了基于工作流的监测生产线智能流转与可插拔模块调度控制、遥感影像样本知识库构建、复杂场景自然资源变化自动提取、自然资源特定目标自动提取和自然资源变化图斑全生命周期管理等技术解决方案,构建了遥感监测业务化应用技术流程,实现了我国陆域范围自然资源全要素季度监测、重点区域高频次精准监测、特定目标即时监测能力,并在自然资源执法督察和地表水变化等监测中得到应用。     

基于PIE平台的卫星遥感金融风控系统应用研究

在数字经济背景下,利用卫星遥感周期性、覆盖面积大、获取速度快、精度高等优势,探索卫星遥感与金融风控业务结合,基于国产自主可控的PIE遥感系列平台,通过大数据、图像分析、智能识别等技术,实现风控数据与空间信息深度融合,建立一套卫星遥感金融风控系统,满足数据接入、治理、管理、查询、展示和监测分析等需求,释放空间信息数据的创新活力,赋能银行、证券、期货、保险等金融用户,经过探索,系统运行流畅,精度高且稳定性强,对金融风控系统构建及应用具有借鉴指导意义,为金融风控数字化转型升级提供新动能。     

农业遥感研究应用进展与展望

得益于中国自主遥感卫星、无人机遥感和物联网等技术的发展,中国农业遥感研究与应用在过去20年取得了显著进步,中国农业遥感信息获取呈现出天地网一体化的趋势;农业定量遥感在关键参数遥感反演技术方法与应用方面取得进展;作物面积、长势、产量、灾害遥感监测的理论与技术方法取得突破,农业遥感技术应用领域不断拓展。本文从农业遥感信息获取、农业定量遥感、农业灾害遥感、作物遥感识别与制图、作物长势遥感监测与产量预测、农业土地资源遥感等方面对中国农业遥感科研与应用进行了总结综述。     

中国环境遥感监测技术进展及若干前沿问题

新时期中国环境污染防治和生态文明建设的迫切需求催生了环境遥感监测技术的迅速发展,20多年来,中国环境遥感监测从无到有,从弱到强,逐渐进入到国家生态环境保护的主战场,并成为国家环境管理决策不可或缺的重要技术手段,发挥了关键性支撑作用。面对实行最严格的生态环境保护制度、科学治污、精准治污、依法治污的新形势和新要求,中国环境遥感监测面临前所未有的机遇和挑战。本文首先以环境监测卫星建设和应用为主线,回顾了中国环境遥感监测工作历程;然后从典型关键技术研究概况入手,总结了水环境遥感监测、大气环境监测、生态环境监测关键技术的进展;最后,结合高性能对地观测、大数据等先进技术的发展,对后续环境卫星、生态环境问题遥感主动发现、环境遥感监测大数据、基于深度学习的环境遥感反演等前沿问题进行了探讨,指出了中国环境遥感急需解决的问题和发展方向,并对相关技术的发展和应用前景进行了分析和展望。可以看到,在国家有关部门的高度重视和作者所带领团队及大量相关研究人员的共同努力下,中国已初步建立了环境遥感监测技术体系,并形成了业务化应用能力,以高分辨率探测为核心的新一代环境监测卫星正在得到快速发展,环境专用卫星载荷的技术性能将得到大幅提升,同时,环境遥感机理研究正得到进一步加强,环境遥感监测的精度和效率将得到进一步提升,中国环境遥感监测正在与人工智能、大数据等新技术加速融合,从以数理建模为核心的模型驱动时代进入到以智能感知为特征的数据驱动时代,由此将催生新的环境遥感应用场景和大数据产品不断涌现,推动环境遥感监测向智能感知、智能预警、智能决策、智能服务的方向发展。     

智能遥感卫星与遥感影像实时服务

传统的卫星遥感系统数据获取、处理和应用模式无法满足卫星遥感影像大众化和实时化的应用需求,亟须发展智能遥感卫星系统,以解决遥感影像在轨处理和智能服务问题。本文首先阐述了智能遥感卫星的发展;然后对智能遥感卫星在轨处理架构、服务模式和在轨处理所涉及的关键算法进行了详细介绍;最后结合珞珈三号01星的设计和研制,探讨了珞珈三号01星的服务场景和服务模式,并对5G、6G和人工智能时代下的智能遥感卫星的未来发展进行了展望。     

中国遥感——天地间奏风云乐章

1975年,我国发射返回式遥感卫星一号以来,已陆续发射了陆地资源、气象、海洋、环境与灾害监测4大系列遥感卫星,初步构建起多分辨率、多谱段、稳定运行的卫星对地观测及应用体系. 2012年1月,资源三号测绘卫星发射升空,该星的全色分辨率2.1m,多光谱分辨率6m,为国家开展基础测绘和地理国情监测提供了稳定可靠的卫星数据源保障. 遥感市场需求旺盛 政策支持技术更新 作为地理信息产业链源头,遥感数据在土地利用、资源环境、石油电力、国防军事、精细农业、森林水产等行业都有广泛的应用前景.遥感数据采集存在着高速发展的自身和外部需求.     

面向测绘应用的遥感小卫星发展趋势分析

针对当前遥感小卫星在我国民用测绘领域尚未进入业务服务阶段,其研制周期短、投资成本低、部署方式灵活、数据获取现势性强等优势未得到充分发挥的问题,该文阐述了国内外遥感小卫星应用发展现状,在此基础上分析了面向测绘应用的遥感小卫星发展趋势。在全球小卫星遥感产业发展势头迅猛的大背景下,面向立体测图应用的高分辨率遥感小卫星将具备更高的系统综合精度指标,通过多星组网和多网协同,实现对全球范围高分辨率遥感影像的及时获取、重点区域的高频次重访和动态地理环境监测,有利于提升卫星测绘产品服务的质量和效益,促进卫星应用的商业化、国际化发展和一系列关键技术的突破。本文的研究为我国测绘遥感卫星的后续发展提供了思路和借鉴。     

遥感大数据智能解译的地理学认知模型与方法

随着遥感数据和计算机算力的爆炸式增长、智能分析算法瓶颈的突破,亟须提升与之相匹配的遥感大数据处理与分析能力。针对复杂场景下遥感大数据智能处理与地理学认知耦合关联和交叉融合的关键问题,本文分析了遥感大数据与地理科学各自的特点与相互关系,提出了多模态知识融合关联的深度网络构建和面向地理制图的遥感智能解译思路,建立了遥感大数据智能处理与应用体系框架;面向技术发展和行业应用,本文提出了分别建设通用高分辨率遥感智能处理系统和智能精准应用平台的总体路线,以期推动遥感智能解译技术创新和工程化应用的全面发展。     

自然资源要素遥感智能解译样本分类体系研究

根据湖北省自然资源监测监管对大规模遥感智能解译的需求,对已有遥感智能解译样本数据集进行了总结,从提升地类细分领域的深度学习模型效果出发,研究了遥感影像智能解译的典型应用场景和解译对象,构建了湖北省自然资源要素遥感智能解译样本分类体系,并以优于2 m的多源异构高分辨率光学遥感影像为数据源,开展遥感智能解译样本采集。通过具体业务应用场景实验证明,建立的智能解译样本分类体系及其样本库,能够较好地反映湖北省自然资源卫星遥感影像智能解译的区域特征,取得较之前的样本库更为有效的解译效果。     

新一代智能测绘遥感科学试验卫星珞珈三号01星

光学测绘遥感卫星的性能不断提升,种类日益丰富,已经成为获取全球精准测绘遥感信息的重要支撑。当前光学测绘遥感卫星已具备亚米级的空间分辨能力,但测绘遥感信息服务存在严重的滞后问题,亟须发展智能测绘遥感卫星,向实时智能服务转型升级。本文首先基于光学测绘遥感卫星3种成像体制及其实现方式和应用特点,分析智能测绘遥感卫星的适用体制,进一步面向实时化、智能化和大众化的应用需求,提出通导遥(通信、导航、遥感)一体化智能遥感卫星的设计构想,重点分析智能遥感卫星的服务方式及一体化功能组成;然后,阐述新一代智能测绘遥感科学试验卫星珞珈三号01星的性能与特点;最后,对智能测绘遥感卫星的发展和使命进行总结与展望。珞珈三号01星集遥感与通信功能于一体,探索了从数据获取到应用终端的测绘遥感信息高效智能服务模式,为遥感数据基于天地互联网的在轨处理与实时传输提供了真实的服务验证平台,对我国空间信息网络的建设具有重大意义。     

高分遥感数据在城市园林绿化规划实施监测中的应用

我国高分遥感数据的丰富完善,为开展我国高分卫星数据在相关行业领域的应用奠定了基础。本文研究了高分遥感数据在城市园林绿化规划实施监测中的应用,为建设国家园林城市、国家生态园林城市评选及城市绿地系统规划落实提供参考依据。     

基于国产卫星数据的矿山遥感监测一体化解决方案——以西藏自治区为例

随着高分辨率国产遥感卫星数据的推广应用,矿山遥感监测必将成为该数据的重要应用领域之一。结合西藏自治区矿山遥感监测工作的特点,以资源一号02C(ZY-1 02C)及高分一号(GF-1)卫星影像为数据源,在ArcGIS环境下,提出并实现了从国产卫星遥感数据管理、增强与校正、信息提取、统计分析以及成果图制作等一体化解决方案。该研究成果有助于推进国产卫星遥感数据在矿山遥感监测领域的应用广度和深度,为大规模开展多期次动态矿山遥感监测工作提供技术支持和应用范例。     

面向农作物监测的遥感信息处理技术研究

以区域性主要农作物种类识别、长势分析与产量估算及农业种植结构现状监测为主要研究对象,开展适于农业管理部门业务化运行的卫星遥感信息处理的关键技术研究。从分析主要作物类型识别的遥感物理依据入手,提出了卫星遥感数据处理及专题信息提取的基本技术框架、主要农作物类型及种植面积信息的提取方法以及主要粮食作物长势分析和产量估算模型,并对结果进行了简要的精度分析。     

卫星遥感技术在环境保护中的应用

阐述了卫星遥感技术在环境保护中的应用现状,针对新乡市环境保护的具体需求,运用遥感图谱解译技术解决大面积地面固体污染源监测问题,利用大气气溶胶反演技术实现区域PM10空间态势分析.结合地面观测站实测数据,提出利用线性拟合与回归分析方法定量评价卫星遥感数据在环境保护应用的可行性,结果表明卫星遥感数据与地面站实测数据呈现高度相关性.与地面观测站以及人工现场监测相比,卫星遥感技术具有大范围、省时省力等优点,具有广阔的应用前景.但是由于大气气溶胶多变的时空特性、探测技术精度的限制及地域关键信息的缺失,气溶胶定量反演技术并不完善,需要开展进一步的研究.     

智能遥感卫星系统

：分析了当前遥感卫星系统存在的一些不足,论述了新一代“智能遥感卫星系统”的概念及其主要特点,对其 中自适应遥感成像和星上数据实时处理两个核心部分进行重点介绍,并对其涉及的关键科学问题和关键技术进行阐 述。设计了一套具有自适应成像和应用模式优化能力的智能高光谱卫星有效载荷系统。该系统由用于区域背景信息获 取的前视预判遥感器、用于地表详细观测的主遥感器以及星上数据实时处理和分析3部分组成。对智能高光谱卫星的工 作原理和流程进行介绍,并呼吁中国尽快围绕智能遥感卫星系统开展一些前沿性的科学理论和关键技术研究,以实现 中国在卫星遥感领域的跨越式发展。     

农作物气象保障服务平台研究进展与存在的问题

阐述了农业遥感等数据平台系统的国内外研究现状,分析了有关农业遥感大数据服务的多源遥感数据融合、作物类型精准识别、作物产量估产机理研究以及遥感大数据研究面临的技术问题,提出了气象保障大数据的尺度转换和气候变化对农业生产影响中遇到的问题。该平台的建立需要全面整合专家智慧、遥感技术、大数据、服务方式等研究理论和技术,将深刻改变农业遥感应用模式,提升气象服务能力,推动农业、气象等综合信息的广泛应用与产业化发展。     

资源一号02C卫星在土地利用动态监测中的应用

资源一号02C卫星是以国土资源为主体业务需求定制的首颗业务卫星,如何用好该数据成为国土资源领域关注的重点.文章运用该数据对山东西部区域进行了土地利用动态遥感监测,研究了资源一号02C卫星数据处理方法及其在土地利用动态遥感监测中的应用效果.结果表明:资源一号02C卫星数据利用现有的遥感数据处理方法能够达到较好的效果,其光谱信息丰富、纹理结构清晰、地物判读性较好,在土地利用遥感监测方面具有广阔的应用前景,能够成为遥感监测领域一种新的数据源.     

珞珈三号01星在轨处理技术及验证

遥感卫星在轨处理技术是推动遥感技术实现实时智能服务的核心环节。针对星上资源受限环境引起的系列处理难题及遥感数据实时处理与信息提取需求,本文首先构建了任务驱动的卫星遥感数据在轨处理框架,以任务需求为核心并协同星地资源建立基于感兴趣区域的星上处理技术体系;然后,面向不同任务层级和应用场景,给出了以位置信息为驱动的基础在轨处理模式、以目标/场景内容和变化事件为驱动的智能处理模式;最后,论述了适配星上资源受限环境的在轨处理关键算法,基于珞珈三号01星星上处理应用程序,验证了典型算法的在轨处理效果。在任务驱动和星地协同机制下,实现了在轨高精度定位、多类型影像产品快速生成、静动态目标信息实时提取及静态和动态影像高倍率近实时压缩。在轨处理显著提高了传统地面处理的效率,能够有效支撑后续卫星遥感实时智能服务。