論新型衛星遙感技術創新地圖出版模式①

何慧

(中國地圖出版社 北京 100054)

1 我國衛星遙感新發展

衛星遙感具有信息豐富、真實準確、全域覆蓋、時效性強等典型特征，是各級政府摸清資源家底、開展規劃決策的基礎性數據支撐，其在應用于解決自然資源調查、生態環境保護、國土空間規劃、城市精細管理、政府宏觀決策中的空間數據支撐上具有得天獨厚的優勢。近年來，我國高分辨率、高光譜、高重訪、立體測圖、夜光遙感、雷達遙感等新型衛星技術極大推動了衛星遙感發展進程。

1.1 高空間分辨率遙感

空間分辨率是衛星遙感成像的最核心指標之一，空間分辨率的高低直接決定了衛星影像所能觀測到的地表物體內容及細節程度。近年來自主資源系列和高分系列衛星陸續發射，我國在高空間分辨率遙感上取得了全面突破，實現了從2米級到亞米級影像的高重訪穩定獲取能力，在資源調查、防災減災、農林水利、生態環境、重大工程等領域得到全面應用[1]。

1.2 高時間分辨率遙感

高時間分辨率遙感是近年來迅速崛起的衛星遙感新方向，采用數量龐大的微小衛星實現對地球表面的聯合高重訪觀測，監測地球表面的地表變化或者重要地面目標，具有便捷靈活、響應快速的特點。目前該類衛星以商業小衛星為主，比如珠海一號遙感微納衛星星座，采取一箭多星的發射方式，極大降低生產及發射成本，可在短時間內形成規模化觀測能力。

1.3 高光譜分辨率遙感

高光譜分辨率遙感采用很窄而連續的光譜通道對地物持續遙感成像，光譜通道達數十至數百個以上，地物的分辨識別能力大大提高，可區分地物不同類別、材質、性質等[2]。隨著高分五號高光譜衛星的成功發射，我國真正具備了高光譜成像遙感能力，可實現對農作物種類、生化參數、大氣質量參數、水質水華、陸地植被、城市熱島等多個環境要素進行監測。

1.4 立體成像遙感

為支撐地表形態立體觀測，我國于2012年成功發射了資源三號立體測繪衛星，并于2016年發射資源三號02星，形成高覆蓋率的雙星組網觀測[3]。該衛星通過立體像對從不同視角對同一地表區域分別成像，采用相同地物特征點進行相對匹配，從而反算形成地表立體模型。目前利用該衛星已完成全國多期數字高程模型產品制作，并支撐國家全球立體測圖等重大專項。

1.5 夜光遙感

夜光遙感是采用對地表夜晚燈光強度進行成像，間接觀測地表人類居住及社會活動行為，實現對人文經濟活動觀測。隨著國內武漢大學團隊主導研制的“珞珈一號”夜光遙感衛星成功發射，該衛星在空間分辨率上領先于國際同類衛星，并在敘利亞內戰期間采用夜光遙感數據分析了人口變遷情況，成果得到聯合國等權威部門公開報告[4]。

1.6 雷達遙感

雷達衛星是采用高分辨率雷達波束進行極化或干涉成像，具有穿透云霧以及部分地物的成像特點，是全天候、全天時、全方位觀測手段。我國已發射高分三號雷達衛星，采用全新多極化設計，既實現大范圍普查，又能查特定區域，既得到地表目標幾何信息，又支持用戶高定量化反演，已服務于海洋監測、減災防災、應急保障、水資源評估、氣候變化等廣大領域[5]。

2 新時代地圖出版新模式

在新型衛星遙感支撐下，近年來我國已完成系列重大國情國力調查監測，包括第一次全國水利普查、第二次全國濕地資源調查、第二次全國土地調查、第八次全國森林資源清查、第一次全國地理國情普查等，編制形成系列專業公報、成果圖件、專題圖集、科普讀物等地圖出版產品，并且開發了豐富新穎的大眾化及專業化出版成果。

2.1 普通影像地圖

普通影像地圖是遙感影像地圖的基礎產品，對于反映區域地理特征具有信息綜合、內容直觀的優勢。近年來，國內主要地圖出版機構均出版類該類產品，比如中國地圖出版社2010年出版的《中國自然地理圖集》、2016年出版《蘇州市影像地圖集》等城市地圖集、星球地圖出版社2015年出版《中華人民共和國海南省三沙市地圖》以及科學出版社2005年《中國巴西地球資源衛星影像圖集》等。

2.2 專題影像地圖

專題影像地圖側重反映自然資源、生態環境等專題信息分布，具有信息客觀、專業性強的特點。近年來，以中國地圖出版社為首的地圖出版機構加強該方向地圖出版研究與開發，已經形成了系列重大專題圖集成果，包括2018年出版的《全國土地利用遙感監測成果影像集》、2013年出版的《中國西部地區典型自然景觀地圖集》以及中國林業出版社2005年出版的《中國森林資源圖集》等。隨著生態文明建設深度推進，專題調查監測影像地圖將是專題信息表達的重要形式。

2.3 三維實景地圖

三維景觀地圖是對遙感數據進行2.5維立體投射形成的半立體實景三維地圖，具有影像地圖信息客觀和立體地圖直觀表達的特點[6]。國內武漢市等城市率先建立城市高精三維景觀地圖，形成在線動態的立體地圖產品以及靜態的2.5維立體地圖產品，已廣泛應用于城市空間規劃、重點文物保護、民生地圖等多個領域。

2.4 裸眼立體地圖

裸眼立體地圖是利用光柵印刷成像技術對立體圖形進行多視角壓縮成像，隨著立體遙感衛星數據的豐富，逐漸興起裸眼立體地圖產品，具有形式新穎、形象逼真的獨特優勢。該類產品以中國地圖出版社2015年出版的《美麗地球新視角》為代表，該產品以資源三號立體影像進行立體地圖編制，展現全球多個標志性地貌景觀，先后獲得2015年國際制圖大會金獎、原國土資源部優秀科普圖書獎、全國優秀科普作品等獎勵。隨著立體觀測手段的增加，針對城市變遷、自然災害等多維立體裸眼或VR地圖都將是未來紙質或數字出版重點方向。

2.5 資源統計地圖

近年來自然資源、生態環境、社會管理等向精細化發展，利用衛星遙感對地表要素觀測及監測形成全覆蓋分布成果，采用空間分層、分類統計等多粒度的統計方法，形成影像定性分布與統計定量規律相結合的影像統計地圖，是自然資源精細管理、生態環境要素分布、城市發展布局等的必然要求。目前該類型地圖已經形成大量積累，比如《第一次全國水利普查成果圖集》《第一次全國地理國情普查圖集》《中國森林資源圖集》等，但如何結合新型遙感技術及專題統計方法進行創新制圖，依然是將來專題制圖出版的重點與難點[7]。

2.6 分析評價地圖

隨著我國生態文明建設全新布局，自然資源及生態環境管理將向精細化方法發展，衛星遙感將從定性觀測向定量評價升級，綜合利用高光譜分辨率、高空間分辨率的衛星遙感進行專業建模與定量評價，是近期新型衛星遙感技術的全新增長點，雖然早期中科院對這方面有過一定研究成果，比如《全國生態環境十年變化遙感調查與評估圖集》，但如何利用新型遙感數據進行定量評價輔助決策是未來地圖出版面臨的重大需求。

2.7 應急救災地圖

高時間分辨率小衛星、雷達衛星等觀測手段發展的發展，使得遙感技術在應急救災中發揮著越來越重要的作用。在歷次重大自然災害中，衛星遙感提供的及時災前災后專題影像地圖，已多次成為國家領導人及各級政府部門及時掌握災區實情、指揮救災、災情評估的重要手段。隨著無人機航攝技術普及，未來利用多源衛星災前影像及小衛星、無人機將成為影像地圖制作及災情應用的基礎方法。

3 結語

隨著對地觀測大數據時代到來，我國形成了資源系列、高分系列等公益自主遙感星座組網運行態勢，加快形成高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率、多元業務觀測等遙感能力。新時代的地圖出版工作者應緊跟時代脈搏，圍繞國家發展與重大戰略，主動轉變工作思維、創新理論方法、開拓研究視野，不斷創新地圖出版方法模式，立足對地觀測大數據體系，把握地球系統論思維，為開拓大數據時代的“大遙感、大數據、大地圖”全新事業格局貢獻力量。