高航空遥感成像系统

近日，山西省气象局成功建成了拥有高光谱成像仪PHI-1309、POS AV-510高精度定位定姿系统和Trimble R8 GPS接收系统(地面基站)组成的航空遥感监测系统，成为国内首家拥有该套现代化设备的气象部门。　　PHI-1309高精度光谱成像仪，可在生态、环境、农业等方面提供高精度的监测和分析结果。POS AV-510是最著名的商业化的航空直接对地目标定位系统，集成了全球导航卫星系统与惯性导航系统，能提供每秒上百次的精确定位定向数据，为机载航空遥感数据几何校正提供了更加简捷的方法。Trimble R8 GPS接收系统可作为地面基站配合航空遥感数据采集过程中进行更加精确的定位，以消除GPS系统本身的定位误差。此外，山西省气象局还完成了基于OMIS-II成像光谱仪在山西的首次试飞工作，制定了一套航空遥感数据采集、处理、分析的操作流程。　　按照《山西气象发展“十二五”规划》，到2015年，山西气象现代化整体实力要达到全国先进水平，部分领域要达到全国领先水平。全套高光谱航空遥感监测系统的建成，为构建具有国内先进水平的气象现代化体系“十二五”气象发展目标奠定了基础。

作为我国第二次青藏高原综合科学考察研究和民用P波段合成孔径雷达(SAR)卫星科学论证计划的重要组成部分，近期，中国科学院青藏高原研究所、空天信息创新研究院、西北生态环境研究院、精密测量科学与技术创新研究院以及武汉大学在青海省海北藏族自治州八一冰川地区组织实施冰川透视航空与地面联合科学实验。这是国际上首次开展基于航空平台的P/L/VHF三波段(P波段、L波段、甚高频段)雷达联合冰川探测实验。 　　本次实验自3月20日启动，预计5月中旬结束。截至目前，已累计飞行11个架次，包括P/L波段层析成像和干涉成像飞行7个架次，VHF波段透视成像4个架次，获取有效数据4.6TB。同步开展了可见光和激光雷达对冰面的飞行观测，以及冰面机载仪器定标、探地雷达冰川厚度测量、超长视距三维激光点云成像等工作。 　　基于已获取数据初步分析表明，P波段和L波段合成孔径雷达(SAR)三维重建结果能够反映冰川表面高程的变化趋势，与航空三维激光雷达和地面勘测结果基本一致；VHF数据则提供了清晰的冰川剖面图，能够清晰反映出冰面与大气、冰川与基岩的界面线，以及位于冰芯钻孔深度80米处的人工放置的电性异常体，剖面解释的深度与地面探测结果基本吻合。 　　上述初步研究成果表明，实验初步验证了对冰川特征的全面观测技术并获取了有效数据，同时验证了P/L/VHF波段联合实验的可行性。未来，实验获取的数据将进一步在国家青藏高原科学数据中心开放共享，以促进冰川厚度及内部结构遥感反演方法的进一步发展。 　　本次实验对解决冰川厚度遥感监测难题、突破冰储量估算瓶颈、引领下一代冰冻圈遥感技术具有重大意义。相关探测技术的发展将为国内外相关科学实验的开展和技术的开发奠定坚实基础。 　　实验期间，中国科学院院士、空天院院长吴一戎，中国科学院院士、武汉大学遥感信息工程学院院长龚健雅等专家赴八一冰川实验现场进行了实地考察。吴一戎提出，航空遥感系统对于推动我国航空遥感和透视地球观测技术领域的技术发展具有重要而深远的意义。 　　本次飞行搭载的VHF频段机载雷达是空天院自主研发的国内首套航空冰川探测载荷，同时是国产新舟60遥感飞机首次开展4500米以上高山区域飞行实验。科学问题与技术创新紧密相连，一定要以科学问题驱动技术进步、以技术创新带动新的科学发现产生。龚健雅对航空遥感系统的性能予以肯定。他表示，P/L波段和VHF多源数据协同用于冰川内部特征的探测是一项颇有意义的工作，初步成果令人振奋。 　　我国目前尚无航空和卫星技术可以直接对冰川内部进行观测，因此本次实验对于促进我国冰川探测技术发展、全球变化科学研究等方面具有深刻意义，并能够为我国民用P波段SAR卫星的科学论证提供重要参考。 　　作为国家重大科技基础设施，航空遥感系统于2021年7月正式投入运行，是我国目前综合能力最强的航空遥感平台和科学实验平台，可全天时、高精度展开对地观测，近年来已承担多项大型航空遥感综合科学实验、新型遥感载荷校飞、灾害与环境监测飞行等科研任务，获得了一批有价值的科学数据，社会效益和经济效益日益凸显。

4月26日至5月4日，中国科学院东北地理与农业生态研究所联合中科院空天信息创新研究院等16家单位，开展了为期9天的黑土地天空地一体化综合观测试验。 　　本次试验是在中科院“黑土粮仓”科技会战先导专项支持下实施的天空地一体化立体协同观测试验。国家大科学装置航空遥感系统作为承上启下的重要环节，承担了区域高分辨率多源遥感数据获取、天空地真实性传递验证等关键任务。为确保任务的高效完成，航空遥感系统充分发挥多载荷协同观测的优势和能力，综合集成了国产新一代多光谱光学相机、高光谱相机、多维度合成孔径雷达等多型航空遥感载荷，完成了共计4个架次的多个飞行高度的多载荷综合协同观测，光学覆盖了可见、近红外、短波红外等频谱，几何分辨率优于0.3m、光谱分辨率优于5nm，微波覆盖了P、L、S、C、X、Ka等多个波段，几何分辨率为0.3~1m，为黑土示范区全方位、多频谱、高精度、定量化监测以及试验的成功提供了有力保障。 　　本次试验获取的高空间/高光谱分辨率航空多模态数据，将用于示范区的农耕区基础地形分析、土壤理化参数遥感反演、土壤遥感精细制图、耕地质量关键要素定量监测等研究，为黑土地耕地质量与土壤健康状况诊断、水土流失防控与小流域综合治理、黑土区精细化处方图制作等提供科学数据与技术支撑，助力黑土资源可持续利用和保护。 　　今年7月，该航空遥感系统还将继续在“黑土粮仓”科技会战三江示范区，于作物生长茂盛期开展多个架次的多载荷高精度综合协同观测，助力专项对示范区土壤、作物、生态、耕地质量等的全方面监测，为“黑土粮仓”三江示范区时空精准多要素立体监测技术体系的构建、现代农业分区施策技术与分类发展模式的形成以及示范模式应用成效的监测评估等提供强信息技术支持和基础设施保障。

近日，国家“863”计划课题“航空物探遥感多方法综合勘查系统研制与集成”完成验收。该课题隶属“十一五”资源环境领域“航空地球物理勘查技术系统”重大项目。　　航遥中心副主任、总工程师、课题组组长熊盛青介绍，课题组研制出的国内首台宽视场彩色面阵航空数码相机等5套仪器，为综合勘查系统集成奠定了基础。而由多套设备集成的4套航空物探与遥感综合勘查系统目前已应用于地质矿产勘查。如首套全部国产化的航空磁、伽马能谱综合勘查系统已完成13000多千米飞行距离的试生产。　　其中，航空伽马能谱勘查可在放射性物质检测中发挥重要作用。据该仪器研制者、成都理工大学教授葛良全介绍，新的勘查仪在灵敏度上有较大提高，能在地表1吨岩石中勘查到1克放射性铀。据悉，去年3月18日，日本福岛地震后，我国东部沿海地区大气中未检测到放射性物质的结果便出自这台仪器。　　熊盛青说：“新的系统具有快速、经济、灵活、参数多、精度高等特点，能广泛应用于基础地质调查、矿产勘查、油气资源调查、地下水勘查、环境监测等领域。”　　同时，6套专业软件系统也在课题中完成。其中，自主研发的航空高光谱矿物识别系统已在新疆柯坪和甘肃柳园地区圈定了8处成矿有利区。此外，内蒙古大井坡航空物探动态试验场的建成也是该课题的重要成果。熊盛青表示，下一步通过与高校联合建立产学研基地，有望为我国打造航空地球物理野外科研基地。　　验收专家组组长、中国工程院院士赵文津则强调：“课题研制了优秀产品，今后还需要在产业化和向全国推广等方面下足功夫。”

记者近日从中科院上海技术物理研究所获悉，由该所研究员王建宇领衔完成的“多维精细超光谱遥感成像探测技术”将应用在探月工程嫦娥三号月球车上，这表明我国遥感成像探测技术获重要突破。　　据介绍，该成果已先后应用在载人航天目标飞行器、“高分辨率对地观测”重大专项和国家重大科学工程的基础建设中，引领了我国航空遥感系统多传感器集成技术的发展。　　光学遥感成像是当前航空航天遥感和测绘领域最主要的技术手段，超光谱成像和三维成像技术是其重要组成部分。王建宇团队在国际上率先提出多维精细超光谱遥感成像探测技术及系列解决方法，发明了以“主被动同步采集+多维度信息融合+时空维信号增强+多手段精细分光”为特色的多维精细超光谱遥感成像探测技术，在各项指标均达国际先进水平的前提下，解决了高空间分辨率、高光谱分辨率、高辐射灵敏度和宽视场遥感信息同时获取的世界难题 将高分辨率超光谱遥感成像和三维激光测高有机结合，实现被测目标光谱和三维空间信息准确匹配，同时获取空间三维、光谱及灰度五维信息。　　目前，多维遥感集成系统已先后在遥感制图、铁路勘探、考古探测以及海洋、核电站排水、农业、城市安全监测等领域得到应用，并出口马来西亚，经济效益达5.59亿元。

被晒化的大地，被烘懒的万物，被汗水侵蚀的燥热......在烈日高悬的夏日，谁不想听见一声冰镇西瓜裂开的清脆，让清凉香甜的瓜瓤锁住一整个夏天的炙热。作为夏日最解暑的水果，西瓜集万千宠爱于一身，也受到了霜霉病的青睐。霜霉病菌会在潮湿的环境中迅速繁殖，尤其是在温暖的夏季。这种病害会对西瓜植株造成严重的危害，从而影响果实的品质和口感。在佛罗里达州的西瓜产量受到霜霉病的严重影响后，为了有效防治西瓜霜霉病，佛罗里达大学的研究团队进行了相关研究。利用航空、地面遥感和机器学习进行西瓜霜霉病严重程度的识别和分类佛罗里达州的西瓜产量受到包括霜霉病（DM）在内的各种病害的不利影响。准确的病害识别对于实施及时有效的管理策略至关重要。遥感工具，例如无人机（UAV）和高光谱成像，已被用于作物病害检测。先前的研究已成功利用遥感和机器学习（ML）对鳄梨和番茄等其他作物进行了病害检测。但是，关于使用遥感检测西瓜病害的研究有限。这项研究的目标是利用机器学习模型和光谱植被指数（VI）来检测和分类西瓜中霜霉病的不同严重程度。在这项研究中，来自佛罗里达大学的研究团队通过Resonon Pika L室内平台系统（5个病害阶段：低、中（1和2水平）、高和非常高）及野外机载系统（2个阶段：低和高）分别测量了西瓜健康叶片和DM感染叶片的高光谱图像，选择感兴趣区域（ROI），将各种植被指数（VI）作为识别病害阶段的指标。利用多层感知器（MLP）和决策树（DT）两种分类模型来区分健康和DM感染植物。使用MLP来选择能够识别DM及其病害程度的最佳VI。（A）健康西瓜叶片和不同严重程度阶段的受DM感染的叶片（作为示例）：（B）低（该图像包括感兴趣区域的示例）；（C）中；（D）高。（E）Pika L高光谱相机在实验室中收集高光谱数据。田间DM严重程度阶段：（A）低；（B）高；（C）基于无人机的高光谱成像系统；（D）校准防水布。【结果】（A）5个病害严重程度（DS）阶段西瓜叶片的光谱反射特征（在实验室收集）；（B）健康（H）和五个DS阶段西瓜叶片的相关系数。MLP和DT方法在实验室中区分健康（H）和西瓜DM几个DS阶段的分类结果。（A）田间收集高光谱图像的光谱反射特征；（B）健康、低和高霜霉病严重程度阶段西瓜植株的相关系数。MLP和DT方法检测田间西瓜感病植株与健康植株的分类结果。【结论】所选的最佳光谱VI对不同严重程度霜霉病的检测和识别具有较高的特异性和敏感性。由于叶片组成的微小变化（与健康植物相比），低DS阶段获得了较低的分类结果。MLP方法在高和非常高DS阶段（87-90%）获得了最高的分类结果，而DT方法在所有DS阶段获得了较低的分类结果（与MLP相比）。一些VI可用于DS阶段病害检测和分类。利用高光谱成像识别最重要的VI来检测和识别多个DS阶段将进一步增强病害检测的理解和特异性。未来的工作包括开发一种简单且廉价的基于无人机的传感器，该传感器基于之前的研究和开发，仅测量窄波段的光谱反射率（例如定制的多光谱相机），以特定波长为中心，用于田间DM早期检测。

从1999年以来，在地质大调查科技项目支持下，我国在高(成像)光谱矿物填图技术、干涉雷达技术、多光谱异常信息提取技术、遥感仪器研制、POS直接定位技术以及国产卫星研发等方面取得了较大进展，推进了遥感地质勘查技术的进步，提升了地质勘查的能力、水平和效率。　　——高(成像)光谱技术及矿物填图。开展了高(成像)光谱数据处理，矿物信息提取及应用研究建立了“类—族—种—亚种(变种)”的矿物分层识别谱系 总结了一套较系统的适合我国干旱裸露区区域性高光谱遥感矿物填图的工作方法与技术流程，为技术的工程化应用奠定了基础。　　——干涉雷达技术及地面沉降监测。形成了趋于完善的多尺度、多类型地表形变InSAR调查与监测技术体系，解决了地面沉降长时序监测等关键问题和多类型灾害性地表形变InSAR监测的主要问题。研究成果已广泛应用于区域性地面沉降调查与监测，滑坡监测、城市地裂缝、地震形变场、油田地面变形、水库变形以及煤矿开采沉陷等多尺度、多形式的灾害性地表形变场探测与监测。　　——多光谱异常信息提取技术及矿产资源勘查。以GIS和RS作为主要技术平台，开发了遥感信息处理分析系统、开发了RSMAP2.0软件系统，服务于野外国土资源调查、创立了“去干扰—主成分分析—异常筛选技术”矿物异常信息提取技术，将遥感蚀变异常信息提取技术应用于工程化生产，形成了系列化产品生成体系。　　遥感找矿异常提取技术方法已经在我国天山—北山、昆仑山、等重要成矿带上成功进行了应用，新发现矿点、矿化点57处。　　——遥感仪器研制及地质应用。研发了4种类型的地面光谱仪，开发了具有全部自主知识产权的便携式近红外光谱(矿物)分析仪，填补了国内空白，各项技术指标均与国外同类产品相当 整体技术达到同类产品的国际先进水平，推进了遥感地质调查地面工作现代化以及遥感地质作用机理的研究。　　——POS直接定位技术及地质灾害应急与精细调查。　　提出了一套完整的数据处理及精度评定方法 通过实施多个项目不同方案的集成POS系统航空摄影，得出了直接地理定位的数据获取流程及质量控制方法 解决了机载POS系统直接地理定位关键技术，在2008年的汶川大地震、2010年的玉树地震、三峡库区等以及航空遥感精细调查中发挥了重要作用，为救灾减灾、航空遥感精细调查等提供了精确的定位信息 针对产业化应用的关键技术环节，提出了7项重要技术指标。　　——国产卫星关键技术研发及应用系统建设。开展了02B星在轨测试和应用技术研发，解决了02B星应用中存在的技术难点 确定了卫星数据在土地利用调查监测、基础地质调查、地质灾害调查，以及国家土地督察和矿业执法检查中的应用可行性。建立了基于国产卫星的矿山动态监测应用示范系统，以及卫星高光谱地质应用试验系统。提出了发展适合于矿产与能源探测的高光谱卫星发展计划。

近日，精密测量院影像大地测量与地球动力过程团队，开展了国内首次冰川透视与层析遥感飞行试验的地面测量工作，采集了青藏高原八一冰川冰下地形、冰崖等数据，并开展了机载P波段SAR地面定标同步观测，为此次中科院青藏所组织的八一冰川航空遥感试验提供了重要的地面观测资料，也为中科院西北院八一冰川冰芯钻取位置精确确定提供了可靠参考。 　　精密测量院研究员江利明组织制定了此次地面测量总体方案，并受邀参与了航空遥感方案论证的指导工作。由精密测量院博士后杨波和博士生庞校光、刘易、李晓恩、蒲颂文、闻鑫等6人组建而成的八一冰川空地联合野外观测党员突击队，历时近20天，圆满完成了航空立体测绘像控点和雷达角反射器布设与定位、GPR冰下地形测量、冰崖地面激光三维扫描等地面观测任务。 　　本次作业难度大、任务繁重，仪器需搬运到海拔高度4800米以上开展陡坡冰面上测量，包括22处像控点与角反射器 GPS-RTK同址观测、7条总长超7公里GPR测线观测和1公里长冰崖激光点云扫描。多数队员首次登上高海拔地区，出现头痛、发烧等不同程度高原反应，但热情高涨，克服了各种困难，坚持完成既定任务。 　　2023年3~4月，中科院青藏所牵头，联合中科院空天信息院、精密测量院、西北生态环境资源研究院等多家单位，在黑河上游青海省海北藏族自治州八一冰川开展冰川透视与层析遥感航空飞行试验。利用新舟60遥感飞机，同时集成航空遥感系统多波段合成孔径雷达P波段、L波段调频连续波雷达、激光雷达、高分辨率线阵数字航空相机，并同步开展机载SAR地面定标和冰川厚度等地面观测。低频SAR层析技术是青藏高原冰下地形精细重建的一种新途径，可透视冰雪并对冰川内部结构三维成像，此次航空遥感飞行试验为国产P波段冰冻圈卫星的计划论证提供重要支撑。

2019年无人机遥感及高光谱应用技术交流会暨安洲科技优秀论文表彰大会2019.6.12~14 北京 第三轮通知无人机技术与高光谱遥感的结合作为一种先进的技术手段，目前已经成为遥感应用的热点，广泛应用于遥感科学、辐射定标、农林业遥感、环境遥感、地质勘查、土壤遥感、水体遥感、材料研究等众多领域。本次无人机遥感及高光谱应用技术交流会邀请了多位遥感研究领域的知名专家做应用专题报告（请见会议日程）。会议期间还将分享无人机多源遥感技术方案与成功应用案例，并展示新型无人机遥感载荷及光谱测量设备。最后将进行无人机多源遥感平台的飞行演示，展示无人机搭载高光谱、多光谱、热红外等传感器的实际应用。一、会议主办方： 中国科学院空天信息研究院北京师范大学德国Cubert公司北京安洲科技有限公司 二、会议时间：2019年6月12~14日中午，其中6月14日上午为无人机飞行演示，中午返城三、会议地点：中科院遥感应用研究所奥运园区A501四、日程安排会议日程报告时间报告题目报告人6月12日 8:30 签到9:00~9:10致辞嘉宾9:10~9:45高光谱矿物填图及应用甘甫平 研究员 自然资源部航空物探遥感中心9:45~10:20无人机视角下的植被高光谱特性田庆久 教授 南京大学10:20~10:45茶歇（合影）10:45~11:20机载遥感系统集成及林业应用庞勇 研究员 中国林科院资源信息研究所11:20~11:55旋转扫描高光谱成像系统的三维信息获取巫兆聪 教授 武汉大学12:00~13:40午餐及午休13:40~14:15地表水体污染遥感监测研究李俊生 研究员 中国科学院空天信息研究院14:15~14:50近地面/无人机平台新型传感器及其应用方墨人 产品经理 北京安洲科技有限公司14:50~15:10茶歇15:10~15:45遥感时空数据融合算法新探索陈晋 教授 北京师范大学15:45~16:20被动微波土壤水分反演及降尺度技术研究毛克彪 研究员 中国农科院农业资源与区划所16:20~16:55企业级遥感平台技术在高光谱中的应用探讨邓书斌 技术总监 ESRI中国遥感事业部16:55~17:30新型无人机遥感载荷展示及技术答疑李建国 技术经理 北京安洲科技有限公司6月13日9:00~9:35The latest development and applications of UAV based hyperspectralDr. Matthias Locherer Cubert9:35~10:10高光谱植被参数反演与病虫害遥感监测黄文江 研究员 中国科学院空天信息研究院10:10~10:20茶歇10:20~10:55无人机高光谱遥感及科学应用肖青 研究员 中国科学院空天信息研究院10:55~11:30基于无人机遥感的作物氮素营养诊断研究陈鹏飞 副研究员 中科院地理所11:30~12:00无人机遥感数据获取及数据预处理经验分享李建国 技术经理 北京安洲科技有限公司12:00~13:40午餐及午休13:40~14:15多传感器下的稻麦遥感监测方法探索研究张东彦 副教授 安徽大学电子信息工程学院14:15~14:50复合翼无人机在低空遥感中的应用骆海洋 产品经理 成都纵横自动化技术股份有限公司14:50~15:10茶歇15:10~15:30基于成像高光谱的油松毛虫危害等级评价张凝 博士 北京农林科学院15:30~15:50基于近地成像与无人机高光谱遥感的红树林分类研究曹晶晶 博士 中山大学15:50~16:25无人机面阵高光谱成像的几何精度探讨谭骏翔 工程师 中国科学院航空遥感中心16:25~17:00新型多功能地物光谱测量技术进展及演示吴瑞强 技术经理 北京安洲科技有限公司17:00~17:30优秀论文颁奖6月14日 飞行演示 上午 9:00从中科院遥感应用研究所奥运园区楼下出发，中午返城，会议结束 五、参会须知1. 签到：6月12日8:30开始，参会人员签到，我们可以提供参会确认函，以便报销使用。2. 食宿安排 ：免费提供6月12日及13日会议午餐，其他食宿自理。参加6月14日上午飞行演示活动的统一安排往返车辆，如需自行前往或返回的差旅费自理。六、参会登记表（同一单位多人参加的，请分别填写）单位及部门电话 /手机姓名工作邮箱兴趣与方向是否需要午餐第一天?第二天?是否参加飞行演示是? 否?是否自行前往?是否自行返回?注：请在6.10日前提交至support@azup.com.cn，以便安排。

2019年无人机遥感及高光谱应用技术交流会暨安洲科技优秀论文表彰大会2019.6.12~14 北京 第二轮通知无人机技术与高光谱遥感的结合作为一种先进的技术手段，目前已经成为遥感应用的热点，广泛应用于遥感科学、辐射定标、农林业遥感、环境遥感、地质勘查、土壤遥感、水体遥感、材料研究等众多领域。本次无人机遥感及高光谱应用技术交流会邀请了多位遥感研究领域的知名专家做应用专题报告（请见会议日程）。会议期间还将分享无人机多源遥感技术方案与成功应用案例，并展示新型无人机遥感载荷及光谱测量设备。最后将进行无人机多源遥感平台的飞行演示，展示无人机搭载高光谱、多光谱、热红外等传感器的实际应用。一、会议主办方：中国科学院空天信息研究院北京师范大学德国Cubert公司北京安洲科技有限公司二、会议时间：2019年6月12~14日中午，其中6月14日上午为无人机飞行演示，中午返城三、会议地点：中科院遥感应用研究所奥运园区A501四、日程安排会议日程报告时间报告题目报告人6月12日 8:30 签到9:00~9:10致辞嘉宾9:10~9:45高光谱矿物填图及应用甘甫平 研究员 自然资源部航空物探遥感中心9:45~10:20无人机视角下的植被高光谱特性田庆久 教授 南京大学10:20~10:45茶歇（合影）10:45~11:20机载遥感系统集成及林业应用庞勇 研究员 中国林科院资源信息研究所11:20~11:55旋转扫描高光谱成像系统的三维信息获取巫兆聪 教授 武汉大学12:00~13:40午餐及午休13:40~14:15地表水体污染遥感监测研究李俊生 研究员 中国科学院空天信息研究院14:15~14:50近地面/无人机平台新型传感器及其应用方墨人 产品经理 北京安洲科技有限公司14:50~15:10茶歇15:10~15:45遥感时空数据融合算法新探索陈晋 教授 北京师范大学15:45~16:20被动微波土壤水分反演及降尺度技术研究毛克彪 研究员 中国农科院农业资源与区划所16:20~16:55企业级遥感平台技术在高光谱中的应用探讨邓书斌 技术总监 ESRI中国遥感事业部16:55~17:30新型无人机遥感载荷展示及技术答疑李建国 技术经理 北京安洲科技有限公司6月13日9:00~9:35The latest development and applications of UAV based hyperspectralDr. Matthias Locherer Cubert9:35~10:10高光谱植被参数反演与病虫害遥感监测黄文江 研究员 中国科学院空天信息研究院10:10~10:20茶歇10:20~10:55无人机高光谱遥感及科学应用肖青 研究员 中国科学院空天信息研究院10:55~11:30基于无人机遥感的作物氮素营养诊断研究陈鹏飞 副研究员 中科院地理所11:30~12:00无人机遥感数据获取及数据预处理经验分享李建国 技术经理 北京安洲科技有限公司12:00~13:40午餐及午休13:40~14:15多传感器下的稻麦遥感监测方法探索研究张东彦 副教授 安徽大学电子信息工程学院14:15~14:50复合翼无人机在低空遥感中的应用骆海洋 产品经理 成都纵横自动化技术股份有限公司14:50~15:10茶歇15:10~15:30基于成像高光谱的油松毛虫危害等级评价张凝 博士 北京农林科学院15:30~15:50基于近地成像与无人机高光谱遥感的红树林分类研究曹晶晶 博士 中山大学15:50~16:25无人机面阵高光谱成像的几何精度探讨谭骏翔 工程师 中国科学院航空遥感中心16:25~17:00新型多功能地物光谱测量技术进展及演示吴瑞强 技术经理 北京安洲科技有限公司17:00~17:30优秀论文颁奖6月14日 飞行演示 上午 9:00从中科院遥感应用研究所奥运园区楼下出发，中午返城，会议结束五、会议联系人：方经理18201326729 李经理18501052465 邮箱：support@azup.com.cn 微信二维码： QQ群二维码： 六、参会须知1. 签到：6月12日8:30开始，参会人员签到，我们可以提供参会确认函，以便报销使用。2. 食宿安排 ：免费提供6月12日及13日会议午餐，其他食宿自理。参加6月14日上午飞行演示活动的统一安排往返车辆，如需自行前往或返回的差旅费自理。七、参会登记表（同一单位多人参加的，请分别填写）单位及部门电话 /手机姓名工作邮箱兴趣与方向是否需要午餐第一天?第二天?是否参加飞行演示是? 否?是否自行前往?是否自行返回?注：请在6.10日前提交至support@azup.com.cn，以便安排。

领域介绍　　高光谱遥感是高光谱分辨率遥感的简称。它是在电磁波谱的可见光，近红外，中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。其成像光谱仪可以收集到上百个非常窄的光谱波段信息。高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域,它利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获得有关数据，它包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息。高光谱遥感的出现是遥感界的一场革命,它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质,在高光谱遥感中能被探测。　　人物简介　　张兵，中科院对地观测与数字地球科学中心副主任，中科院研究生院教授，继承和发展了童庆禧院士和薛永祺院士开创的高光谱遥感技术和应用，是我国高光谱遥感科学与技术从诞生走向成熟、从科研走向实际应用的最主要的贡献人之一。　　核心提示　　人类“鸟瞰”地球的梦想催生了遥感这门科学的兴起，高光谱遥感是遥感科学最前沿的领域。　　新中国建立后特别是最近的20多年，中国的高光谱遥感科技研究取得了长足的发展，在某些方面的应用技术实现了出口。但是，由于缺乏持续性的支持，我们在仪器研制方面还处于落后局面。　　人类鸟瞰地球的梦想　　遥感通俗讲就是遥远的感知，是通过电磁波和记录的相互作用，以波谷和空间两维成像的方式来勘测记录的技术。它的特点一是记录电磁波，二是空间成像，非成像方式也有。　　人类早期运用遥感技术的手段很有限，在没有飞机之前，人们用热气球、鸽子作为遥感的平台，将照相机挂在热气球上或捆在鸽子腿上，对地球进行遥感成像。　　伴随着飞机的问世，航空遥感以及航空侦查在第一次世界大战，尤其是第二次世界大战得到了飞速的发展，但那时候的图像都是黑白的，也就是我们说的全波段图像。　　1957年10月，前苏联发射了第一颗人造地球卫星，拉开了人类进入航天遥感的序幕，他们把相机放在卫星上，围着地球转，对地面进行拍摄。1972年，美国发射了陆地卫星，这是航天遥感的标志性事件。　　遥感有很多种类型。按照遥感平台的不同，可以分为航空遥感、航天遥感 按照谱段可以分为可见光遥感、红外摇杆和微波微波遥感，按照遥感感测目标能源的方式分为主动遥感和被动遥感。　　主动遥感是指遥感器主动发射一部分能量，到地面后反射回来，遥感器接收它反射回来的能量，通过这种方式进行分析研究的遥感 被动遥感是指遥感器只是被动接收。　　光学遥感技术主要是侧重在光学这部分，可以分为全色遥感、彩色摄影、多光谱扫描成像，光谱遥感发展的最前沿就是高光谱遥感。　　高光谱遥感实际上是一种简称，它的全称叫“高光谱分辨率遥感”，它不像多光谱遥感中根据颜色的差异来分辨目标，而是根据谱段光谱曲线的形态来分析目标是什么。这个谱段的形态对目标的识别能力很强，举例说，它不仅仅能够知道地面目标物体是不是植物，还能知道这些植物是水稻还是玉米。　　应用技术出口发达国家　　主持人：中国现在在高光谱遥感领域的研究和应用现状如何?　　张兵：咱们国家的高光谱遥感分仪器和应用模型两个方面，说中国高光谱遥感的发展，必须提到两位院士，一位是童庆禧院士，还有一位薛永琪院士。童庆喜院士是遥感应用研究所的，我是他的学生。　　童院士是我们国家高光谱遥感的开拓者，这个概念是从美国引入过来的，他跟薛院士共同协作推动了咱们国家高光谱遥感的发展。　　童院士侧重于概念设计，跟上海研究所一起，引进了一些概念的设计，仪器制造是在薛院士这里。研究这块是童院士带领的团队。　　从80年代初开始，我们陆续有一些高光谱遥感仪器在上海技术研究所研制出来了，后来去日本、马来西亚、澳大利亚做实验，我们带的都是我们自己的机器。2002年《科学时报》专门登过一篇采访我的稿子，我们去日本做实验，高技术出口。这是比较少有的，在空间领域我们的技术能跟国外相比。　　我们国家在高光谱遥感研究领域起步比较早，赶上了国际，但这几年尤其在仪器研制方面我们是落后的，一个很重要的原因是我们缺乏持续性的支持。在发展得很好的国家，第一代研制出来后，国家会再投入第二代、第三代的研发，给与一种持续性的支持。　　在仪器方面，西安光机所这几年也开始做高光谱仪，但是他们做的是干涉型的，上海激光所起步比较早，基础比较好一些。　　在应用技术方面，我们给美国、澳大利亚、日本、马来西亚都提供过技术，应该说在应用技术方面我们是不落后的。　　现在高光遥感主要是美国、欧洲、澳大利亚、中国，日本现在开始做起来了，主要是对地面成像地数据分析这一块。　　对大气这一块，我们国家比较落后，因为他们更多的是侧重在全球温室气体，面对全球变化的一些大的计划，这一块做得比较好的有美国、欧洲和日本。　　美国航空遥感技术最先进　　主持人：从航空遥感的角度来说，欧美国家的水平如何?　　张兵：美国是最先进的，欧洲发射了一个卫星Chris，也只有可见光谱段，跟我们差不多，但是他们空间分辨率高，可以达到17米。　　我们国家(航空遥感的空间分辨率)是100米，美国是30米，但是美国这30米很厉害，关键是它的谱段很强。　　航空的成像光谱议现在发展得非常快，美国在1988年就制定了航天Paris计划，但1992年因为技术原因终止了。　　美国曾经先后发射过几个军用卫星，1987年发射了TRW，但发射失败。　　2001年，美国又发射了Orbiting Carbon Observatory“轨道碳观测者”卫星，也是很先进的，它的像源是8到20米，但分辨率一高，幅宽马上就变窄了。这颗卫星有200个谱段，是0.4到2.5微米，也就是400到2500纳米。但是这颗卫星也发射失败了，掉到了印度洋里。　　2000年，美国军方还发射了另一个航空遥感卫星，主要是做一些大型探测和实验研究。　　目前最成功的航空遥感卫星，就是前面说的分辨率是30米的那颗美国卫星，它的幅宽是7.5公里，有220个谱段，10纳米的光谱分辨率。　　高光谱遥感有广泛的民用空间　　高光谱遥感技术的应用非常广泛，日本今年1月23号，发射了世界首颗温室气体观测卫星“呼吸”号，专门检测二氧化碳、甲烷、一氧化氮等温室气体。　　在精细农业方面，我们和日本合作做的一个实验，也是高光谱技术应用的一个非常经典的例子：用高光谱数据来监测作物生长状况。其实，高光谱遥感技术不仅能够监测作物的生长状况，还可以对任何一种作物的种植面积等情况进行调查，给政府决策提供依据。　　除了调查作物的品种、类型、种植面积等以外，还可以做到作物的叶绿素、氮磷钾含量的调查，但后者还正在研究之中，不是非常成熟。　　在地矿调查中，高光谱遥感技术也可以给地址工作者提供帮助。以前地质学家做地矿调查非常辛苦，背一个书包，拿一个罗盘，别人调侃说搞地质的人，远看是个要饭的，近看是搞勘探的。他们出去到野外考察，一住可能就是好几天，然后花很大的气力把采集到得矿物标本背回来。因为要做矿物填图，要沿着这个地方走一圈，走一段一看地层变化了，就敲一块往包里一装，然后把位置记下来，回来后做化学成份分析，最后把它标到图上去，位置是在哪发现的，才能把图填出来。　　有了光谱议，他们的工作减轻了很多，不用再花那么大的力气背矿石标本，只要到了那个地方用光谱议一照，就能获得岩石的一条光谱曲线，回来后根据光谱曲线一分析，就能知道那个地方有什么矿，是怎么分布的。　　高光谱遥感技术还可以给森林火灾预警、地表膨胀、城市调等等各种工作提供帮助。　　运用到军事上，能让目标无法隐藏　　高光谱遥感的区分能力在军事上运用是很强大的，所以它很大的一个用处就是军事用途。比如，你看到一个绿色的网，拍一般的图片，看起来都是一样的，但高光谱一看，就它能发现隐蔽的哨所、坦克、伪装起来的军事设施。　　美国人强调定点攻击，它想在晚上攻击一些重要的工业基础设施，比如炼油厂之类的，这时高光谱遥感技术就能派上大用场。通常情况下，居民楼的光线和工业区的灯光是不一样的，如果光谱议能够把光线的曲线探测到，就可以根据夜间光谱光线亮度的情况，知道这块区域是居民区，还是工业区。　　还有伪装，高光谱遥感技术能让一切的伪装现出原形，这种功能是多光谱遥感也无法实现的。　　我们小时看的电影《地雷战》有一个情景：民兵把地雷埋下去以后，拿树枝扫一下地面，让埋藏地雷的地方看起来和周围一样。还有的干脆把鞋脱了，轻轻的在藏地雷那地方压一个鞋印，以迷惑敌人。现在，这种伪装一点用也没有，高光谱遥感技术能把一个个地雷的位置找到。　　它是怎么找到呢?因为土壤挖开之后再回填回去，土壤的结构变了，水分也变了，高光谱遥感就是根据这种细微的土质的变化，发现地雷的藏身地。　　阿富汗战争期间，美军想知道塔利班武装晚上大概都经常走哪条路，于是就拿高光谱遥感仪器去探测，根据的就是上面的道理。

水科院近期在广州市从化区黄龙带水库开展了基于无人机高光谱遥感的水质调查实验，在水库坝区附近飞行一个架次，获得了水体的高光谱信息。在无人机飞行期间，同步采取5个水样当天送检，检测指标为总氮、总磷、高锰酸盐指数、叶绿素α和悬浮物浓度。通过分析水质参数和高光谱数据之间的相关性，建立水质参数遥感反演模型，最终获得库区水域厘米级分辨率的水质空间分布图。综合水质采样和无人机高光谱反演结果，黄龙带水库整体水质在Ⅱ类以上，符合其作为水源涵养地的水质要求。本次实验证明了无人机遥感在水质监测中的应用潜力，未来可面向省内其他水源地、河道进行推广。　　无人机作为新型航空遥感和测绘平台，集成遥感和GPS导航定位等先进技术，可搭载多类型高精度传感器，获取影像分辨率可达厘米级，具有进行大面积的航空摄影测量、倾斜摄影测量的能力。和传统的卫星遥感相比，无人机遥感具有机动灵活、操作简便、全天候工作等优点，搭载高光谱传感器可以获得高时空和高光谱分辨率的遥感数据，利用该数据可实现河道和水库的长时间精准观测，对河湖（库）水域水污染状态的持续性监测及污染源紧急重点排查具有重要意义，能有效提高有关部门处理应急突发事件的能力，为其科学决策提供可靠的技术支撑。

4月20日8点2分，四川省雅安市芦山县发生7.0级地震，地震发生后半小时，科技部领导立即部署指示，紧急启动灾区遥感数据获取与共享工作，为中央有关部门、地方抗震救灾提供科技支撑。　　为做好抗震救灾工作，科技部国家遥感中心会同高新司迅速启动国家空间数据获取与应用应急协同体系和数据共享服务平台(简称蓄水池应急平台)以及科技部与总参谋部军民遥感信息应急交流机制，积极协调相关资源，组织获取灾区遥感数据并汇交至蓄水池应急平台，及时向各部门和地方提供遥感数据支持。为提高地震灾情遥感数据获取与使用效率，建立了面向各有关部委和地方的灾区遥感数据获取工作快讯即时发布制度，及时通报灾区遥感数据获取情况，截止发稿为止已发布了12期快讯，为灾区数据获取及服务等相关工作的顺利开展提供了信息沟通桥梁。　　地震灾害发生当天，蓄水池应急平台已经汇聚了资源三号、资源一号02C、环境卫星、实践九号等卫星的灾区遥感卫星数据和高分辨率无人机遥感数据。国家遥感中心按照协调、指挥、分发、汇集原则，协调全国遥感力量投入灾区背景数据获取、灾情监测等有关工作。中测新图(北京)遥感技术有限公司、中国资源卫星应用中心、中国航空遥感服务公司、二十一世纪空间技术应用股份有限公司、中科院遥感与数字地球研究所、北京市遥感信息研究所等多家单位提供了重点区域的灾前遥感数据，并快速获取了灾后卫星与航空遥感数据，积极参与数据共享服务工作，中科院光电研究院为蓄水池应急平台开展了大量技术支撑和服务工作，通过国家遥感中心两小时更新一次的快讯简报，为中央和有关部门及时了解灾区现有遥感数据情况提供了有力保障。

p　　随着我国经济的发展，环境污染也日益严重，环境监测作为环境污染的重要手段，可以发挥直观重要作用，随着航空遥感和卫星遥感技术的发展，遥感技术也被广泛地应用在大气、水质、固体污染监测等方面，比传统的环境监测技术具备了许多优势。本文对环境遥感监测技术进行了分析，并对遥感技术在环境各方面的应用进行了深入的探讨。/pp　　strong一、前 言/strong/pp　　目前我国的环境污染和生态破坏问题依然严重，主要表现在森林和草地生态功能退化、植被覆盖率降低、水生态系统失调、荒漠化速度加快、生物多样化骤减、水土流失严重等问题。环境管理和污染控制的主要手段之一即为环境监测，其对于环境治理有着不可比拟的重要性。但是，我国幅员辽阔，导致地面环境监测网点分布不集中，仅依靠传统的环境监测技术及监测台站无法准确及时的做出环境质量报告和污染预报。为了满足生态系统和人体健康应对日益恶化的环境的需求，环境监测技术需要进行快速准确的优化改进。由此，遥感技术逐渐被应用在环境监测当中。/pp　　strong二、环境遥感监测技术/strong/pp　　遥感技术从20世纪60年代发展起来的对地观测综合技术，具体是指基于电磁波和地球表面物质的相互作用，对地球的资源和环境进行探测与分析，以此揭示地球表面各要素的空间分布特征和时空变化规律。可以利用遥感探测仪器，在不和探测目标直接进行接触的情况下，记录目标物体的电磁波谱，从而对目标物体进行分析，不仅可以对大面积进行同步观测，还能够在短时间内对同一区域进行动态的重复监测，具有综合性、可比性和经济型。/pp　　当前此技术已经被广泛地用于环境监测、自然资源动态监测、城市规划等各个领域，仍旧以多空间分辨率、多时相遥感图像等优势帮助人们分析环境自然资源等的时空变化规律，推动着人类和谐进步和发展。/pp　　遥感技术在环境中的发展非常迅速，可以测出水体的叶绿色含量、泥沙含量、水色和水温，还能够监测到大气中污染气体浓度分布，以及固体废弃物的分布、堆放情况和影响范围。除此以外，还能够追踪调查环境污染现象，并对污染源、扩散程度、分布面积进行预报，对污染损失进行估算。全球环境的问题也在不断加剧，遥感技术具备的全球覆盖、快速、信息量大等优势使其成为当前有效的环境监测手段。/pp　　环境遥感监测技术根据可利用的波段分为可见光、反射红外遥感技术和热红外遥感技术、微波遥感技术。/pp　　strong1、可见光、反射红外遥感技术/strong/pp　　此技术的原理是基于每个物体的反射率的差异性，通过记录地球表面对太阳辐射能的反射辐射能，来获取目标物体的信息，关键变量是大气的纯洁度、地物波谱特性和太阳辐射强度。因此这类技术通常用于检测各种污染，目前发展已经成熟。/pp　　strong2、热红外遥感技术/strong/pp　　热红外遥感技术原理是一切物体辐射和其自身的温度及种类是相对应的电磁波，针对的是地面电磁波的辐射源，主要探测其辐射性能，包括发射率和温度。此技术可以在短时间内对大面积地表的温度的分布情况进行重复观测。/pp　　strong3、微波遥感技术/strong/pp　　微波遥感不仅具备全天候和全天时的观测能力，还具有信号丰富、包含幅度相位极化等信息的特点，且对地球覆盖层的穿透力也较强。微波在传播过程中，由于传播介质的不稳定使目标预期会产生反射、散射、投射等现象，因此该技术基于经验建立公式或模型，使信号和目标物体能够有一个严格的对应关系，从而可以推导出相应的运动特性和物理特性，提高辨认和识别目标的能力。/pp　　strong三、遥感技术在环境各方面的应用/strong/pp　　strong1、水环境中的应用/strong/pp　　对水环境的遥感监测是基于污染水与清洁水的反射光谱特征分析，清洁水体的反射率要低于污染水的反射率，而在遥感影像中，水体表现为暗色色调，可以明显地在红外频谱段上表现出来，因此，可以将水体光谱特性和水色作为水质遥感监测的指标。海洋在地球表面占面积约为70%，海洋可以缓冲太阳辐射引起的大气自然温度变化，可以调整极端的气候变化。因此其中的污染也是需要重视的。目前对于海洋的污染观测主要是海水的颜色、表面温度、表面粗糙度和表面坡度。遥感技术对海洋监测体现在能够提供天气数据 实现长时间的重复探测 进行大面积的同步观测 能够探测到遥远区域的数据。通过遥感监测海洋表面温度而得到的数据可以通过绘制分析得到海洋的近况和风力强度。/pp　　strong2、大气监测中的应用/strong/pp　　大气遥感原理是大气中不同气体中有微量成分，尤其是大气污染的主要原因是气溶胶含量和各种有害气体无法被直接的遥感识别，而其中的微量成分有着固定的辐射和吸收光谱，因此可以通过测量这些成分的光谱而监测大气结构、状态以及变化。大气遥感监测主要是利用气象卫星对大气的温度及水蒸气进行定期的检测，主要的电磁波谱是近紫外线到红外线的范围和微波范围。大气遥感监测是一项高新技术，灵敏度和分辨度都较高，还具有多组分、实时和快速监测等特点。/pp　　strong3、土地和地面中的应用/strong/pp　　随着全球变化问题的不断严重，要求数据可以描述大范围土地的覆盖特性，因此，以人造卫星为基础的遥感技术可以依据多光谱扫描仪通过区分不同土地覆盖类型的光谱进行分类。地面发生污染后，污染区内的植物的光谱和正常区域内植物的光谱是有区别的，因此可以定期对地面的植物进行分辨。对于建筑物，可以基于其高反射率和形状的规则性进行检测。地面的遥感监测技术不仅可以可靠地对城市扩大的规模及速度进行跟踪，还能够对隔热性差的建筑物造成的热损失进行监测。/pp　　strong四、结 语/strong/pp　　综上所述，遥感技术在环境监测中的应用意义重大，也符合可持续发展战略的需求，在今后会随着高性能传感器研发水平的提高，以及对遥感数据精度要求的增加，会朝着高空间和高光谱分辨率的方向有所发展，也将会在环境检测中有更广泛的应用，也会更加有利于环境保护。/p

不是抗震一线，胜似抗震一线。自5月12日晚上以来，位于北京的中科院对地观测与数字地球科学中心和遥感应用技术研究所的办公楼内一直灯火通明，上百名研究人员紧张而有序地日夜忙碌：全神贯注地接收、处理地震灾区的遥感数据，一丝不苟地解译、分析图像，马不停蹄地把一幅幅清晰的遥感影像送递给抗震救灾的有关部门和灾区前线…… 　　遥感飞机飞赴前线，力争在第一时间获取灾情信息！ 　　地震重灾区通讯中断、道路堵塞，利用遥感技术制作遥感图像成为及时了解灾情的最佳途径。5月12日下午地震发生后，中科院迅速组建了“汶川地震灾害遥感监测与灾情评估组”；在遥感救灾方面富有经验的对地观测中心和遥感所立即行动起来，着手收集、处理灾区的卫星遥感数据。由于当时灾区阴雨连绵，卫星一时难以获得清晰的地面光学数据。面对困难，中科院的领导马上想到了遥感飞机。于是，5月13日，中科院向国务院主动请缨，递交了紧急飞赴灾区执行遥感监测任务的请示。来自对地观测中心和电子所的16名专家和16名飞行人员很快准备就绪，遥感飞机和观测分析设备整装待命。 　　14日上午7时许，对地观测中心的2架高性能遥感飞机及相关专家从北京启程，飞赴灾区； 　　同日下午，遥感所和地理所的 名科研人员也携带3架无人飞机飞抵都江堰…… 　　据介绍，2架高空遥感飞机可分别拍摄高分辨率的光学和雷达图像，具有全天候全天时快速获取大面积灾情数据的能力；3架无人机则能在云下超低空飞行，拍摄不易到达地区的清晰图像。 　　哪片房屋倒塌了，哪里的河道堵塞了，都看得一清二楚 　　14日下午和深夜，遥感飞机克服各种困难，完成了2个架次的雷达航空作业。现场作业组迅速进行数据回放和初级处理，部分快视和纠正数据于15日子夜送达北京，60多名专家挑灯夜战，对数据进行加工处理，在15日上午制出分辨率为0.5米的图像，并在第一时间送交国务院，为抗灾决策发挥了关键作用。 　　16日上午，记者在对地观测中心采访时看到，办公室里挂满了各个灾区的遥感图像。郭华东主任指着刚刚赶制出来的“汶川县至茂县沿岷江河道航空遥感镶嵌图像”，对记者介绍说：“这是01号遥感飞机5月15日拍摄的，哪里发生了泥石流，哪里的河道堵塞了，都一清二楚。你看，太平驿电站被滑坡大面积覆盖，附近沿线的滑坡掩盖公路连续长500余米，桥梁被冲断……有关部门正根据我们提供的图像，加紧研究对策。” 　　在处理遥感飞机数据的同时，对地观测中心的专家们还随时接收来自16颗国内外卫星的遥感数据，加工制作出“汶川震后卫星影像图”、“德阳市卫星影像对比图”……等数百幅灾区的图像。这些图像很快送交到国务院有关部门，为评估灾情、防控次生灾害等提供了及时、可靠的决策信息。 　　为让抗震救灾的有关地方和部门在第一时间获取遥感资料，对地观测中心在17日公布了第一批卫星数据在网上公布，供各有关部门免费下载使用，网址是：www.ceode.ac.cn；ftp://159.226.224.5。 　　“人可以等数据，但数据不能等人！”对地观测中心副主任张兵告诉记者，“后方夜以继日，前方的遥感飞机也随时准备起飞，只要天气条件允许，就不错过任何一次作业的机会！” 不分白黑、不计名利、不分你我，一切为了抗震救灾！ 　　16日下午1点多，记者离开对地观测中心，到附近的遥感所采访。这里同样是一片忙碌，在零乱的办公室里，熬红了眼睛的顾行发所长边给记者拉椅子边说，“这些天大家都在加班加点地工作，力争在第一时间把影像资料和分析结果送给救灾需要的部门――这是我们第一次接受采访。”据介绍，自5月12日下午以来，遥感所就进入全天候工作状态；为了能随时接收卫星和无人飞机发回的数据，专家们24小时守候在电脑前，实在困得不行了，就躺在椅子上临时打个盹儿。已经退休的魏成阶研究员“不招自来”，指导年轻人解译图像，分析灾情，熬到第二天凌晨四、五点才回家休息一下。减灾研究室主任王世新已经在电脑前连续工作了100多个小时，为解除疲劳，所领导破例允许他可以在办公室里吸烟。 　　墙上挂的遥感影像图异常清晰：“北川县湔江沿岸大型滑坡分布图”、“理县县城及周边地区受灾情况分布图”、“茂县县城地震灾情分布图”、“汉旺镇灾后航拍图”……其中，“都江堰市5.12地震建筑受损分布图”，就是胡锦涛总书记在飞赴灾区的飞机上看的遥感影像图之一。据介绍，自5月15日开始，3架无人机已在重灾区不间断飞行拍摄，获取了大量的超高分辨率光学遥感数据。遥感所和地理所的专家现场解译后快速镶嵌成图，马上送交四川省抗震救灾总指挥部，为制定合理的救援方案、寻找最便捷的救援路径提供第一手资料。在遥感所的电脑上，记者看到了无人飞机拍摄的灾区图片，倒塌的房屋、塌方的道路……全都一目了然。 　　女研究员周艺在处理这些惨烈的图像时不只一次流下眼泪。她一边强忍着泪水，一边通过电话为在前线救灾的中国地震国际救援中心主任指点方向：哪里需要紧急救援，到哪个乡镇怎么走…… 　　“时间就是生命！”为把1张关乎北川老县城群众安全的卫星影像及时送给有关部门，遥感所的领导在14日晚上1点多给中科院办公厅副主任汪克强打电话，已经休息的汪克强闻讯后马上赶到办公室，在15日凌晨两点半按照国务院信息办的指示，把该图像送交水利部和国土资源部……除了主动送交，许多与抗震救灾需要的部门和单位纷纷找他们索要遥感图像：交通部、水利部、旅游局、电监会、华能集团，受灾的市、县、区…… 　　“我们也记不清有多少单位了，凡是需要的我们都给，全部是无偿提供！”王世新主任告诉记者。 　　“为了抗震救灾，与遥感有关的所有单位都调动起来了：东方道尔、国遥万维、二十一世纪、北京视宝……还有无偿提供了无人机的北京安翔；前方的电子科技大学、西南交通大学、中科院成都山地所、成都军区、四川省地震局，都与后方密切配合。大家不讲困难、不谈条件、不计名利，真正体现了一方有难、八方支援、无私奉献的精神。”遥感所党委书记谭福安说。 　　看着大家忙碌的身影，记者不忍心占用他们的宝贵时间，赶紧告辞。据了解，根据抗震救灾的需要，前方的遥感飞机还在继续飞行拍摄，后方的专家们在继续接收、处理数据的同时，还要更加深入地对比图像、分析灾情、研究次生灾害防控、评估受灾状况、提出灾区重建意见……坐在出租车上，记者耳畔还响着对地观测中心主任郭华东的话：“救灾需要我们工作多长时间，我们就干多久！”

2019年6月17日至20日，易科泰生态技术公司光谱成像与无人机遥感团队技术工程师一行，访问了世界著名高光谱成像技术公司芬兰Specim，并与Specim公司CEO Tapio Kallonen先生、公司市场总监Hannu Maki-Marttunen先生，就双方合作加强高光谱成像技术在中国的创新应用与推广进行了座谈讨论。期间易科泰公司技术工程师还接受了Aisa系列高光谱航空遥感技术培训及Specim其它高光谱成像技术培训。 Specim Aisa系列高光谱成像系统，涵盖了可见光-近红外波段、短波红外、中波红外、长波红外及太阳光诱导叶绿素荧光成像系统，为空陆双用高端高光谱成像仪器，其主要特点如下：AisaKestrel高光谱成像系统，包括AisaKestrel10和AisaKestrel16，高分辨率、高信噪比、轻便实用（重量约为2.3kg），前者波段范围为400-1000nm、空间分辨率2040像素，后者波段范围600-1640nm、空间分辨率640像素，与易科泰生态技术公司EcoDrone 8旋翼无人机匹配，特别适用于农业、林业、生态及地球科学无人机高光谱遥感；AisaFenix VNIR+SWIR全波段高光谱成像系统，涵盖可见光、近红外、短波红外380-2500nm全波段高光谱成像，高信噪比（1000:1以上）、高分辨率（标配版为384像素，超高分辨率版AisaFenix 1k空间分辨率达1024像素，在1400m高空遥感作业的地面分辨率达1m/pixel），是地球地质科学、生态环境科学、农业、林业航空遥感及地面高光谱遥感的高端设备 AisaIBIS太阳光诱导叶绿素荧光高光谱成像系统，由Specim公司与德国Juelich研究中心为欧洲太空局（ESA）地球探测项目（FLEX）研制的Hyplant传感器，是世界上第一款商业化高光谱叶绿素荧光成像仪器，采用夫琅和费线深度法，可以检测太阳辐射诱导叶绿素荧光（Sun-induced Fluorescence），用于陆空双基植物叶绿素荧光高光谱成像测量分析，可得到NDVI、EVI、F760（植物叶绿素荧光）等参数 AisaOwl，世界上首款compact高光谱长波段红外热成像系统，波段范围7.6-12.3μm，96通道（波段数），空间分辨率384像素，用于地球科学、地矿探测、水温、安防（可燃气体及有害气体监测等）、国防（伪装检测等）等空陆双基红外热成像遥感 易科泰生态技术公司为您提供高光谱成像技术全面解决方案：空陆双基高光谱遥感技术方案植物表型光谱成像分析技术方案文物鉴定、修复高光谱成像技术方案高光谱成像、叶绿素荧光成像综合技术方案地球科学、地质地矿探测高光谱成像技术方案样芯高光谱成像、X-光成像、μXRF元素分布扫描成像分析技术方案

森林火灾是一种危害大的自然灾害，是森林扰动的主要类型之一，直接影响森林生态系统结构、碳循环甚至全球气候的变化。近年来，航空平台和传感器的技术进步有效地提升了机载遥感系统探测和监测森林火灾的能力，推动了机载遥感在森林可燃物调查及载量评估、火险测报预测、火场态势及火情监测、灾害损失评估以及火烧迹地生态修复治理等方面的应用。本文将主要介绍中国林业科学研究院机载光学全谱段遥感系统CAF-LiTCHy （即芬兰SPECIM AisaFENIX1K机载光学全谱段遥感系统）和如何利用系统所采集的多源遥感数据即正射影像、冠层高度模型、高光谱影像、热红外影像，分析其在森林火灾监测评价中的潜力，并以四川省西昌市“3.30 森林火灾”作为该系统火后灾情遥感调查和灾情评估应用示例，表明该系统可有效分析森林火灾的灾情信息、火场及火环境参数，可为预防、预报预警、扑救指挥、灾害评估和生态修复提供支持。中国林业科学研究院机载光学全谱段遥感系统CAF-LiTCHy （即芬兰SPECIM AisaFENIX1K机载光学全谱段遥感系统），是由芬兰SPECIM公司针对中国林业科学院光学全谱段地空综合森林观测系统及动态数据驱动森林火场全息模拟科研平台定制产品，共包含5个传感器：AisaFENIX1K全光谱高光谱相机、激光雷达、中波热像仪、长波热像仪以及高精度惯导系统，如图1所示。这套系统也是上套可同时采集380-2500 nm高光谱以及中长波热红外数据的航空机载系统，将获取用于林火监测预警、森林参数估测的温度场影像和高光谱影像以及相匹配的数字地面模型，为我国森林防火预警做出重要贡献。图1 CAF-LiTCHy即芬兰SPECIM AisaFENIX1K机载遥感观测系统此次研究的数据采集主要是针对2020-03-30发生森林火灾的泸山风景区，在明火全部扑灭后，完成航飞采集任务。该地区的乔林木主要以云南松为主，零星分布少量赤桉、杨树和栎树，林下有马桑、杜鹃、坡柳等灌木，以及黄茅、草、 莎草、 紫 茎 泽 兰等地被物。在春末干燥高温环境下，易于发生森林火灾，数据如图2所示。（a）CCD 影像（b）高光谱假彩色图像图2 西昌森林过火区机载高光谱数据结合高空间分辨率的机载 CCD 影像以及相关研究 （Lentile 等，2006； Veraverbeke 等， 2012；Meng 等，2017），将本次西昌森林火灾的林火烈度分为未过火、轻度过火、中度过火以及重度过火等4个等。对于单株林木的林火烈度判读标准如下：（1） 未过火：冠层为绿色且保持原本形状，枝叶结构未见火烧痕迹；（2） 轻度过火：树冠未全部被烧，绿色冠层占比 70% 及以上；（3） 中度过火：树冠的枝叶多数被烧黄或烧毁，绿色冠层占比 25%—70%；（4） 重度过火：树冠全部被烧，裸露出烧焦的黑色树干，绿色冠层占比 25% 及以下。图3（a）、（b）分别展示了不同林火烈度的高分辨率机载CCD影像和高光谱影像，不同林火烈度的区域在真彩色和假彩色显示影像中均可明显区分，尤其在中度和重度过火区。（a） 不同烈火程度的CCD影像（b） 不同林火烈度的高光谱影像（R = 887.07 nm，G = 668.89 nm，B = 580.26 nm）图3 不同烈火程度的CCD影像和高光谱影像图4展示了机载高光谱影像中火烧迹地、正常冠层、中度过火冠层、水体、裸土、柏油路的光谱曲线特征的光谱特征的变化，以此作为高光谱数据用于过火区森林冠层评估的理论依据，从该图中可以明显地观察到，相较于未过火的正常冠层，中度过火冠层由于叶片由绿变焦黄、叶绿素丧失，导致蓝、红光的吸收作用减弱，同时由于火烧导致叶片细胞结构发生变化，其叶片在800 nm—1100 nm 的反射峰明显削弱，另外叶片含水量的降低导致其在 1450 nm、1950 nm 的吸收率降低，反射率升高。此外，重度过火区的树木已成碳灰状，使得该火烧灰烬区域在 400 nm—2500 nm区间内的反射率在 0.1 附近。由此可见，过火区不同典型地物的光谱曲线反映了本次采集和处理后的机载高光谱数据具备有效刻画地物光谱特性的能力，对确定过火区的林木冠层受害程度以及估测森林火灾受害面积具有重要的理论依据。图4机载高光谱数据典型地物光谱曲线其次高光谱影像以及其波段衍生的指数可以在空间上更有效地反映林火烈度，结合Haboudane 等（2008）和Huesca 等（2013）的研究结果，利用高光谱数据的优窄波段信息分别计算了修正型土壤调节植被指数 （MSAVI）]和归一化燃烧率指数 （NBR），本文选取机载高光谱影像的673.34 nm（红 光 波 段）、804.22 nm（近红外波段）以及2132.65 nm （短波红外波段）的反射率来计算MSAVI与NBR，如图5所示。在未过火区，MSAVI和NBR 均较高；在重度过火区，MSAVI 和 NBR 均较低。同时，结合CCD影像的林火烈度标准的目视判读结果，利用阈值划分法对 NBR 进行林火烈度划分。图 5（d）展示了该区域林火烈度的空间分布，其中房屋、道路和裸地等非植被区也被归类为重度过火区域，在进一步的分析中可以结合分类结果或光谱特征进行剔除。由上述结果可见，利用高光谱数据及其衍生产品能在一定程度上反映此次森林火灾的受害程度，生成的林火烈度图在空间上与林内实际过火状况表现出很好的一致性。（a）机载高光谱影像 （b）修正型土壤调节植被指数 （c）归一化燃烧率指数 （d）林火烈度中国林业科学研究院机载光学全谱段遥感系统 CAF-LiTCHy集成了激光雷达扫描仪、热红外相机、CCD 相机、高光谱传感器等 4 种对地观测传感器，可同时获取观测区域内地物的垂直和水平结构、光谱以及温度等信息，其中，CCD 相机和高光谱相机具备对地物类型、植被状态 （树木冠幅、植被长势、水分含量、叶面积指数等）、火灾损失程度等灾情信息观测能力，其影像可用于地物类型识别、植被参数提取、火烧迹地识别、以及灾情评估等，从而为火行为预报模型提供的可燃物及环境参数。 参考文献：[1]. 庞勇，荚文，覃先林，斯林，梁晓军，林鑫，李增元 .2020. 机载光学全谱段遥感林火监测 . 遥感学报，24（10）：1280-1292[2]. Pang Y，Jia W，Qin X L，Si L，Liang X J，Lin X and Li Z Y. 2020. Forest fire monitoring using airborne optical fullspectrum remote sensing data. Journal of Remote Sensing（Chinese），24（10）：1280-1292［DOI：10.11834/jrs.20200290］ 公司背景：芬兰SPECIM公司是上早制作商用高光谱相机的厂商，从1995年至今已有二十余年的生产历史，累计有5000余套设备应用于全球各个领域，其产品拥有优异的数据质量。AISA 航空高光谱相机系列是针对航空和国防应用开发的专业解决方案，涵盖VNIR (380-1000 nm), SWIR (1000-2500 nm) 和用于热成像的LWIR (7.6-12.4um) 光谱范围。产品包括：AisaKESTREL系列—高端无人机载高光谱相机、AisaIBIS—超光谱植物荧光探测高光谱相机、AisaFENIX系列—全光谱（400-2500nm）采集高光谱相机、AisaOWL—热红外（7.5-12.5um）高光谱相机。其高光谱传感器无与伦比的性能，使ASIA系统成为在航空高光谱领域的佼佼者，已有近100套系统在全球范围内使用。Quantum量子科学仪器贸易（北京）有限公司作为芬兰SPECIM公司的中国区的官方代理，将竭诚为新老客户服务。

2020年5月25日，中国套自主集成安装的SPECIM航空机载植物荧光高光谱系统AisaIBIS在海南成功安装试飞，此次试飞是由Quantum Design 中国和合作伙伴中测瑞格共同协助林业和草原局用户进行。芬兰SPECIM AisaIBIS现场安装调试此次安装的芬兰SPECIM AisaIBIS植物荧光高光谱系统，由AisaIBIS高光谱相机、高精度航测相机、GNSS/IMU惯导系统以及控制单元组成。其中，系统的核心部件AisaIBIS 高光谱相机是由芬兰SPECIM和德国尤里希研究中心合作研发，是基于夫琅禾费荧光探测法的原理进行太阳诱导荧光探测。同时，该设备也是针对欧洲太空局（ESA）地球探测计划“荧光探测任务”FLEX研发的预研设备。AisaIBIS在拥有超高光谱采样精度（0.11 nm）和好成像质量的同时，也具有低噪声，高动态采集范围以及的信噪比等优点。可以在地面或空中对小到一片叶子大到整个生态系统进行光合作用活性探测。芬兰SPECIM AisaIBIS成功安装揭开了国内航空遥感植物荧光探测研究的序幕，也标志着国内自主安装集成航空遥感系统的成功。该系统将用于探测植被的高光谱荧光数据，研究植被的光合作用和生长状态，从而弥补林业碳汇计量监测能力不足，为我国陆地生态系统碳监测卫星进行预研工作。林业和草原局用户对芬兰SPECIM和QD中国工程师的专业性以及对待工作高度敬业的态度表达了赞赏，我们也希望SPECIM高光谱设备可以帮助用户在未来的科研工作中取得更大的成就。 Quantum Design中国工程师与用户的现场合影 公司背景：芬兰SPECIM公司是上早研发商用高光谱相机的厂商，从1995年至今已有二十余年的生产历史，累计有5000余套设备应用于全球各个领域，其产品拥有优质的数据质量。AISA 航空高光谱相机系列是针对航空和国防应用开发的专业设备，光谱范围涵盖了VNIR (380-1000 nm), SWIR (1000-2500 nm) 和用于热成像的LWIR (7.6-12.4um)。产品包括：AisaKESTREL系列—高端无人机载高光谱相机；AisaIBIS—超光谱植物荧光探测高光谱相机；AisaFENIX系列—全光谱（400-2500nm）采集高光谱相机；AisaOWL—热红外（7.5-12.5um）高光谱相机。其高光谱传感器无与伦比的性能，使ASIA系统成为在航空高光谱领域的，已有近100套系统在全球范围内使用。为满足我国研究者对高光谱成像采集的需求，Quantum Design中国引进了行业领军企业——芬兰SPECIM的高光谱相机系列，其产品种类多样，包含工业高光谱相机、实验室高光谱成像系统以及机载高光谱遥感系统等，可被广泛应用于农业遥感、环境监测、矿物勘查、工业集成以及国防安全等领域，我们将竭诚为您提供全面的高光谱成像解决方案。

在不久前举行的第十四届中国国际航空航天博览会上，在太空中进行在轨测试的陆地生态系统碳监测卫星（以下简称“碳星”），以模型形式与公众见面。由中国航天科技集团五院（以下简称五院）遥感卫星总体部抓总研制的“碳星”，是世界首颗森林碳汇主被动联合观测遥感卫星，它将使我国碳汇监测进入天基遥感时代。“党的二十大报告提出，到2035年广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现。”五院遥感卫星总体部卫星总设计师曹海翊对科技日报记者说，“我们的‘碳星’，就是森林碳汇监测的一把好手，通过监测森林的固碳能力，来监测我国‘碳达峰、碳中和’目标的完成情况，服务美丽中国目标的实现。”为了将碳汇监测系统搬上太空，五院研制团队历经10年攻关，实现多项创新。紧扣时代脉搏造“碳星”2012年11月，党的十八大报告提出“努力建设美丽中国”。曹海翊陷入了思考：“如果我们能研制一颗观测绿水青山的卫星，那也是为建设美丽中国作贡献了。”正巧那一年五院拿到“星载激光雷达总体技术”课题。激光雷达是卫星用来测量与地面物体距离的重要手段之一，项目团队决定攻克激光雷达测量森林高度难题，为中国研制首颗林业遥感卫星。为了做足功课，曹海翊带着项目团队赴国家林业和草原局、中国林业科学院、东北林业大学等单位学习研究林业知识。一番“求学”下来，她发现，林业遥感的需求不仅仅是给大树量身高那么简单。当时，碳汇概念已经流行，这是衡量森林固碳能力的重要指标。我国碳汇监测需要森林调查员跋山涉水，深入山林中实地进行树高和树木胸径测量，耗时耗力不说，还受到各种环境限制。曹海翊认为，可以用天基遥感手段解决这个问题。经过近两年深入研究，研制团队提出“激光器+相机”的主被动联合观测方案雏形，计划将光学遥感卫星的影像特长与激光雷达测高技术相结合，帮助我国林业部门实现碳汇监测跨越升级。2015年，“美丽中国建设”被纳入我国“十三五”规划。同年，“碳星”正式启动研制。“这颗卫星的研制是紧扣着时代脉搏跳动的。”五院遥感卫星总体部卫星总指挥王祥说。用匠心打造精品对星载激光雷达，研制团队有一定技术经验。在曹海翊作为总设计师、当时正在研制的资源三号02星和高分七号卫星上，均搭载了激光测高仪载荷。但“碳星”多波束激光雷达的配置指标面临着更高要求。五院“碳星”总体主任设计师黄缙举例说：“激光脉冲的发射频次，在其他卫星上是每秒钟打几个点。而森林树高参差不齐，测点密度越高，测量数据就越全面精确。”研制团队通过计算不同测点密度下的数据反演精度，经过近半年仿真分析，确定了5波束40赫兹重频的激光雷达方案。也就是说，“碳星”的激光雷达载荷共有5个测距激光器，每个激光器的发射频次达每秒40次，共具备每秒发射测量激光200次的能力。“这相当于把我国星载激光雷达的指标提升了一代。”黄缙说。如何让相机在碳汇监测中最大化发挥作用，也是新问题。“如果用传统卫星遥感方式去俯视，只能看到一棵树的面积。而如果沿着卫星运行轨迹从不同角度观测，则可以看出这棵树的体积、冠幅的几何形态，并探测它的反射特性，推算其茂密程度。”曹海翊说。因此，研制团队将相机方案定为“多角度、多光谱”遥感相机，并通过近一年的成像仿真实验，确定了0°、±19°、±41°共5个角度，能够使大气对于观测图像质量的影响最小化，同时满足现阶段林业遥感观测需求。此后，研制团队又从总体设计上提出新增超光谱探测仪和多角度偏振成像仪，用于探测叶绿素荧光和大气气溶胶。曹海翊介绍说，“碳星”集多种载荷于一身，在同一时刻、同一位置开展观测，数据相互的耦合度更好，观测结果更真实准确，这样的效果是多颗单一载荷卫星难以比拟的。从“纸上开花”到“落地生根”2017年，“碳星”的研制终于从“纸上开花”到“落地生根”——卫星正式批复立项。进入工程化研制阶段的“碳星”，面临的首要问题却是“减肥”。4种载荷虽然让它拥有强大的功能，但也使它“超重”了100公斤，超出了火箭运载能力。卫星上每个零件都有用，怎么减？研制团队用了“狠招”。黄缙说，当时大家把载荷全部拆散，变成零部件逐一称重，列出长长的清单，然后跟同类零件对比，看更换零件或采用轻量化材料能减轻多少。在结构方面，研制团队对卫星布局进行了调整优化，一些附属结构能共用就共用、能省掉就省掉。终于，他们在确保应用效果的前提下，帮助“碳星”顺利通过“体重关”，甚至在发射时，火箭还能顺便搭载2颗小卫星。复杂的载荷也给卫星热控设计带来了麻烦。“碳星”的多波束激光雷达是目前功耗最大的星载激光器组合体，最大功率达1600多瓦，但需要维持在20℃左右的工作环境，常规散热方式无法满足。同时，“碳星”围绕地球南北两极运行，约90分钟飞一圈，其中有60分钟在“阳照区”、30分钟在“阴影区”，这使其表面在一个半小时内最大温差达到±90℃。而在它内部，载荷要发挥最佳性能，温度变化需控制在0.5℃以内。既要给“碳星”“穿棉袄”，又要为它“装空调”，研制团队为此煞费苦心。通过一系列创新设计，他们终于攻克了这些难题。如果说，此前我国遥感卫星是“看”地面、描述地面，“碳星”则实现了更深刻地描述物体物理属性。“这是遥感卫星从几何特性定量化探测向辐射特性定量化探测的跨越。”谈起“碳星”的意义，曹海翊自豪地说，“它不仅能服务于美丽中国建设，还将为我国在‘双碳’战略中获得更多话语权提供支撑！”

2016年5月3日，Quantum Design中国子公司从芬兰SPECIM公司引进的高光谱化学成像工作站（SisuCHEMA）在Quantum Design北京样机实验室成功安装并开始对外开放。Quantum Design此次建立的SisuCHEMA样机实验室，可对相关领域感兴趣的科学工作者提真机体验服务。欢迎广大学者拨打010-85120280，或者给specim@qd-china.com写信预约SisuCHEMA真机体验。Quantum Design公司SisuCHEMA高光谱化学成像系统样机实验室 SPECIM是上早提供商用高光谱分光器的制造商，至今已有二十余年高光谱产品生产历史，产品多样，覆盖范围广泛，包含工业高光谱相机、实验室高光谱成像系统以及机载高光谱遥感系统，产品涵盖可见光到热红外全部波段，为用户提供全面的高光谱成像解决方案。 Quantum Design公司此次引进的SisuCHEMA高光谱化学成像系统，可以采集可见光至短波红外（400-2500nm）的全谱段光谱数据。SisuCHEMA采集的数据具有高的光谱分辨率和空间分辨率，可以的分析样品化学成分的含量以及分布，广泛的应用于药品、食品、农业物料等众多领域化学成分的定性和定量分析。与此同时，SisuCHEMA采用推扫式（pushbroom）成像技术、线照明单元和激光对准装置等技术，使其具有高速成像、低照明热负荷以及数据等优势。因此，SisuCHEMA应用范围涵盖实验室至工业实时检测，可以满足不同用户的需求，是广大客户的得力助手。SisuCHEMA高光谱化学成像系统的典型应用1、SisuCHEMA进行在线药品成分检测2、SisuCHEMA进行农作物成分检测3、SisuCHEMA进行甜甜圈成分检测相关产品SisuCHEMA高光谱化学工作站：http://www.instrument.com.cn/netshow/C160497.htmSisuROCK 高光谱矿石成像工作站：http://www.instrument.com.cn/netshow/C160538.htm?AISA 高光谱航空遥感成像系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/C160539.htmArtScanner艺术品高光谱成像系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/C237971.htm关于Quantum Design Quantum Design是的科研设备制造商和仪器分销商，于1982年创建于美国加州圣迭戈。公司生产的 SQUID 磁学测量系统 (MPMS) 和材料综合物理性质测量系统 (PPMS) 已经成为公认的测量平台，广泛的分布于上几乎所有材料、物理、化学、纳米等研究领域的实验室。2007年，Quantum Design并购了欧洲大的仪器分销商LOT公司，现已成为著名的科学仪器领域的跨国公司。目前公司拥有分布于英国、美国、法国、德国、巴西、印度，日本和中国等地区的数十个分公司和办事处，业务遍及全球一百多个和地区。中国地区是Quantum Design公司活跃的市场，公司在北京、上海和广州设有分公司或办事处。几十年来，公司与中国的科研和教育领域的合作有成效，为中国科研的进步提供了先进的设备以及高质量的服务。

方家熊院士是我国光传感技术领域的领军人物，2001年当选为中国工程院院士，现任中国科学院上海技术物理研究所研究员、副总工程师，兼任传感技术国家重点实验室学术委员会主任、中国光学学会红外与光电器件委员会主任。　　方家熊院士历年来从事中、长波红外传感器、紫外传感器、短波红外传感器等半导体传感器的研究开发。其主持开发的多种传感器成功应用于“风云1号”、“风云2号”气象卫星，“神舟3号”航天飞船等，相关成果获6项国家科技进步奖，为我国航天红外遥感解决了重大关键技术问题，开拓了中国航天遥感用红外传感器技术。中国科学院上海技术物理研究所 方家熊院士　　近日，仪器信息网编辑专访了方家熊院士，方家熊院士系统介绍了航天遥感用红外传感器技术民用化研究的最新进展并对目前我国分析仪器行业发展存在的问题发表了见解。航天红外遥感技术在民用领域发展前景广阔　　“我们原来一直在研究航天红外遥感技术，并未涉及民用近红外光谱仪领域。而现在中国科学院上海技术物理研究所开始全面涉足红外多光谱技术的研究。”方家熊院士说道。　　“为什么我们会对航天红外遥感技术民用化感兴趣?”　　方家熊院士首先介绍了他和他的同事们由原来研制航天红外传感器转向民用近红外光谱仪器技术研究的相关背景。　　2006年，我们参加了第一届全国近红外光谱学术会议，获得了一个有用的信息：一些仪器公司在生产小型光谱仪器时，一些关键的器件国内没有，都是向国外公司购买。对此我们进行了调研，结果发现，近10年来科技部等部委通过各个渠道支持了很多研制小型、微型近红外光谱仪项目。但这些项目研制出的仪器其核心部件都采用了国外的，并且，这些仪器完成后并没有产业化。　　事实上，上面所说的核心部件正好是四年前我们为航天应用研发的“铟镓砷近红外焦平面”，仪器就缺这个器件，用户很迫切，而我们又能够生产这个核心部件，那么，我们应该在这方面做一点事情了。　　另外，将航天红外遥感技术民用化还有一个大的背景：国家明确提出逐步转变经济发展方式，其中，希望中国科学院不光是研究一些“大”科学，像发展航天技术等重大科研项目以及发表科技文章，还要为工业、农业、医学等各领域做“一些”具体事情，为国民经济发展贡献力量。　　在这个指导思想下，中国科学院有两个“大部署”：一是创办新所，这个新所要和地方政府联合创办，其目的很明确，不仅要研究尖端技术，更要为地方的经济发展做一些有用的事情；二是一些老所办分所，分所的研究领域要与地方经济发展特色相结合。中国科学院各个所都在“动”，我们所也在努力。例如，我们所办了两个分部，一个常州分所 另一个嘉定分部正在建设中。　　航天仪器技术转向民用：重点在于研发低成本技术　　中国航天遥感用红外传感器技术，毋庸置疑是先进的、高水平的。但航天仪器技术应用到民用领域，需要突破哪些“瓶颈”呢?针对这一问题，方家熊院士谈到：　　将一些航天仪器技术转向民用有许多需要再研发的地方，以近红外光谱为例，近红外光谱技术发展是以应用为驱动的，所以，我们在2008年就开始和“外面”联系。其中，一位是江苏大学的陈斌教授，他研究的领域主要是食品工业，自己也研制一些近红外光谱仪器分析软件和硬件。另外一位是浙江大学的龚淑英教授，她研究的领域主要是茶叶质量评价。两位教授都是从事应用研究的，他们对近红外光谱仪的要求是小型化、可靠、便宜。　　说实话，研制符合这三个要求的近红外光谱仪的难度不比研制航天仪器低。航天仪器也要求小型、可靠以及低功耗，但对成本没有过多要求。小型、微型近红外光谱仪器在工业、农业、医学等各方面的应用范围非常广泛，但是现在一般一台仪器需要几十万，如果是野外使用的常常需要上百万，所以迫切要求降低成本。　　然而，对我们来说，“便宜”不是通常认为的扩大生产规模来降低成本，而是要研发低成本技术。例如，原来在航天仪器中使用铂金、黄金材料，现在转向民用需要使用铝等普通金属材料，成本降低的同时要保证相应的性能也能满足使用要求。低成本技术要求从原理上、基础上研究，进而带动基础技术研究。而且，这些相关课题的提出是我们从应用中移植过来的，不是跟踪国际先进技术，完全是我们自创的。　　成立“组件应用技术研究组”：已完成微型近红外光谱仪原理样机　　2009年的时候，方家熊院士团队专门成立了一个研究组——组件应用技术研究组，研究组的近期发展目标是建立三个设计平台、三个测试平台，还要研制出微型近红外光谱仪。　　其中，设计平台分别是大规模电路设计平台、工艺设计平台、可靠性设计平台；测试平台分别是红外器件MTF(调制传递函数)测试平台、小型光谱仪参数测试平台、短波红外焦平面参数测试平台。这些设计平台、测试平台属于应用基础技术，主要是为了我们的“铟镓砷近红外焦平面”器件能在近红外光谱仪中得到很好应用，通过发现问题、解决问题，不断提高器件性能、降低成本，也为航天应用中的器件问题的解决提供了新手段。　　目前，我们已经完成了近红外光谱仪的原理样机，正在测试“铟镓砷近红外焦平面”器件的应用效果。同时，我们也搭建了MTF测试系统，现阶段主要测试“铟镓砷近红外焦平面”的传递函数，目标是找出传递函数与器件的设计、加工、物理机理之间的关系，将器件本身搞清楚，以提高器件的传递函数。MTF测试系统项目就是我们从应用中提炼出来的基础研究课题。　　在这个过程中，方家熊院士团队有两点体会：首先，近红外光谱技术是以应用带动有关技术的发展，这里的“技术”包括软件技术、基础技术、硬件技术，基础技术主要是化学计量学；其次，从新应用要求——低成本技术要求中提炼出基础技术课题进行研究，获得我们自己的拥有自主知识产权的科研成果，而且这个成果是可以马上实现应用的。方家熊院士谈我国分析仪器行业存在问题及与国外差距　　方家熊院士是我国著名的光传感器专家，为我国科技事业作出了突出贡献。针对我国分析仪器行业发展中存在的问题，方家熊院士以其40多年科研工作的经验指出：　　我国分析仪器发展中存在的主要问题：基础研究与应用研究、生产制造脱节　　首先最大的问题：我国科研力量分散，如何将其“捏合”起来?　　我国科研力量存在着分散、“小打小闹”、“捏不起来”的问题。如何能把科研力量捏合起来，形成我国分析仪器硬件技术、软件技术的攻坚力量是目前我们着重需要解决的问题。　　第二个问题：如何与国外仪器公司相处?　　一方面我国分析仪器行业应该感谢国外仪器公司的帮助，另一方面两者之间还存在着竞争关系。所以，国产分析仪器公司与国外仪器公司之间是一种又合作又竞争的关系，而在这个关系中，最好的结果是能够获得双赢，国外仪器公司能够赚到钱，我们的相关工业水平也得到了提高，共同使仪器的价格降下来，共同努力使应用范围更广泛。　　第三个问题：如何将企业人才培养计划提升至更重要的位置?　　国家基金委每年投入大量资金，主要有两个任务：第一就是把基础研究成果成功延伸到应用研究和生产制造环节中，为应用研究和生产制造提供科学方法 第二是培养科技人才。当前的科技人才培养主要在大学和科研院所，未来应该把企业人才培养列到更重要的位置上，促进企业提升技术水平，促进企业能很快将基础研究的成果应用到生产中。　　第四个问题：我国科技界只紧盯、跟踪国际前沿技术，这是一个误区!　　紧盯、跟踪国际科技前沿以前是需要的，但做不出具有完全自主知识产权的科研成果。所谓“紧盯国际科技前沿”就是一些人在做，但领头的人多是外国人，等于说我们是跟着别人跑、是落后的。“跟踪国际先进技术”则是别人已经做了五六年、已经产业化了，我们再跟着做，距离“前沿”就更远了。　　为什么过去我们一直都是在跟踪国际先进技术?我认为是我们对应用技术没有研究透彻。没有研究透彻，就发现不了问题、提炼不出基础研究课题。我们的基础研究通常是看到国际上发表了什么文章，跟着做。我想我们要努力改变这种状况了。　　国产近红外光谱仪器与国外的差距：不在水平而主要在可靠性　　国产近红外光谱仪器与国外的技术水平相差并不大，差距主要在可靠性方面。但我国分析仪器行业对仪器的可靠性研究并不太重视。陆婉珍院士曾经提出的“我国分析仪器企业应发展稳定、可靠的硬件”的经验之谈应引起我们的重视。　　另一个差距是在仪器的配件方面，通常，国产仪器配备的附件没有国外仪器配备的完善。国内仪器生产企业与应用者的联系不紧密，生产企业对用户不了解，不知道用户想干什么。并且，若只是为一部分用户的应用需求而投入大量的人力、物力，多数国内生产企业是不愿意的。　　事实上，在仪器的关键器件方面，国内与国外差不多，国内外仪器公司的关键部件都是购买的，区别只在于，国外仪器公司的国内有这方面的器件，或有价格的优势；而我国的仪器公司则需要向国外购买，无法实现完全本土化生产。　　对年轻基层科研工作者的建议：在干中学、在干中提升水平、在干中获得利益　　首先，做好当前的工作。即使只做一天的工作，也不要马虎的混过去。遇到什么问题，记录下来，再寻求各种方式去解决。　　第二是碰到任何分析仪器、分析方法时，主动把它们的原理搞清楚，这个学习过程比在大学里的学习有效得多。　　第三是在做一个实验时，尽力将实验的所有配置以及它们相互之间是如何配合的全部弄明白。　　总的来说，就是在干中学，在干中提升自己的水平，在干中获得自己的利益。在当前的工作中磨练创新思维，从小改小革向重大创新发展。　　后记　　采访过程中，方家熊院士谈到，“今年6月，胡锦涛总书记在院士大会上的讲话中指出，未来我国将加快转变经济发展方式，促进经济增长由主要依靠增加物质资源消耗向主要依靠科技进步转变，我国科技界肩负着重大使命。”　　“那么，科技界如何为国民经济发展贡献力量?我认为具体就是提炼自主知识产权的科研成果，如专利、生产方式等。大家常说为国家做出贡献，但上升到‘贡献’的程度还需要几年的时间，现在只是做一点有用的事情吧。”　　“科技要为国家经济战略转型做贡献”，是方家熊院士反复强调的观点。这充满深情的话语，折射出这位年过七旬的老科学家对国家民族、对科学事业的强烈责任感和远大抱负!　　采访编辑：刘丰秋　　附录：方家熊院士简历　　方家熊，1939年出生，中国工程院院士，我国光传感技术专家，安徽黄山市人，1962年毕业于南京大学物理系，1966年中国科学院研究生毕业，中国科学院上海技术物理研究所研究员。　　方家熊院士多年从事光传感器研究，为我国空间遥感系统提供了多种红外传感器。他提出了变能隙半导体红外传感器的工程优值参数概念和测试方法 解决了空间用红外传感器的技术基础及工程问题，满足了我国首次从卫星对地球的长波红外遥感的要求；为新型空间遥感系统的需要实现了碲镉汞红外器件对1～15微米探测的全波段覆盖；提出了我国第一个多光谱红外焦平面组件方案并研制成功；为“风云1号”卫星、“风云2号”卫星以及“神舟3号”飞船提供了各种多波段红外传感器组件，并推广应用于航空遥感系统和工业、交通、环境和医学等领域。　　方家熊院士近几年从事光传感器组件应用技术研究，包括组件应用功能的增强方法，涉及微弱信号提取和处理电路设计和测试分析以及各个接口技术及综合集成系统组件的发展。　　联系方式：jxfang@mail.sitp.ac.cn

特色高光谱技术具备对植被、水体、土壤等地物进行精准定量分析的能力，已经在军民融合、自然资源监测、环保监测、海洋监测、农作物面积统计以及估产、保险定价与理赔、应急管理、城市规划、重大工程监测等领域得到了示范应用，受到了部队、政府、行业等诸多用户的好评，树立起了业内高光谱卫星数据应用的新标杆。例如，在贵州省玉米种植面积统计、新疆棉花种植面积统计、雄安新区农作物分类等应用中，精确度达到95%以上。 高光谱成像技术应用领域及发展前景中国高光谱技术应用于遥感卫星行业，主要包括农业高光谱、动物高光谱成像、矿物高光谱检测等，帮助人们更好地分析、理解这个世界。高光谱技术具有波段多、光谱范围窄、波段连续、信息量大等特点，是多光谱技术的升级。随着测谱学理论的发展和成像光谱学的建立以及成像光谱技术的应用，使得人们有能力获得这些信息，并利用这些信息，使得人们对景物或目标的分析和识别变得更加精准。应当说，成像光谱学理论及其相关技术使得人们可以从中获取更多的信息，使宇宙空间和微观世界的探索更为有效、准确，同样也使人们对自然界的认知水平和能力有了较大的提高。高光谱成像技术，在民用和军事上都已经成为发达国家科技争夺的制高点之一，其不仅可用于宇宙物质探测鉴别，而且可利用航空遥感或卫星遥感技术，对地质、矿产蕴藏、森林、水利、海洋、农业等资源进行有效而准确的物质分析判断 在气象方面可进行自然灾害预测、预报、环境污染检测 在生物医学领域可进行细胞、染色体分类、分析、识别和医疗诊断 在军事、公安等国家安全部门中用于军事目标侦察、制导、警戒系统、防御系统及其反伪装侦察。遥感卫星主要包括光学遥感卫星及雷达遥感卫星，其中光学遥感卫星分辨率高：光学遥感卫星空间分辨率高，但易受环境影响，而雷达遥感卫星可全天候工作，但分辨率相对较低。全球遥感卫星占在轨卫星比例迅速上升，遥感卫星因具有用途广泛、技术准入门槛低、卫星制造成本低、发射成本低、无轨位限制等特点，受到创新型商业航天企业青睐。遥感卫星可在气象、灾害监测、资源和测绘等应用方面创造较高的社会经济效益，其受益者为国家和全体公众，因此数据本身具有社会性和公益性、大部分遥感数据无法在短期内实现商业化发展，但未来行业的商业化发展是未来的必然趋势。根据美国Union of Concerned Scientists数据，截至2021年4月，美国拥有的遥感卫星存量排名第一，数量为442颗 其次为中国，遥感卫星存量215颗，美国和中国遥感卫星存量相比其他国家处于绝对优势地位。但美国遥感卫星存量在中国的两倍以上，中美遥感卫星存量差距依旧明显。不过从中国遥感卫星年发射情况来看，我国遥感卫星发射量呈现上升趋势。2009年我国遥感卫星发射数量仅为3颗，而到了2020年发射数量为33颗，我国遥感卫星发射规模大幅提升。遥感卫星市场规模的快速增长得益于航空航天技术的进步和国家鼓励政策的推进。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中曾提出打造国产高分辨率商业遥感卫星运营服务平台，推进商业卫星发展和卫星商业化应用。2020年据初步测算，中国遥感卫星市场规模达到了102亿元，相比2016年增长了61.90%。

7月12日，国际首个星载Ka频段高分辨率SAR珞珈二号遥感应用系统发布在武汉商业航天论坛公布了入轨后获得的首批影像，画面里山峦、河流、公路、农田地貌分明。记者从中国航天科工二院23所了解到，影像成像的数据是由星载Ka频段高分辨率合成孔径雷达（SAR）提供，该雷达填补了国际上在该频段高分辨SAR卫星的空白。　　为什么是Ka频段？据介绍，传统的雷达由于受到频段的限制，难以获得草、叶子、乔木、灌木等地貌的信息，而Ka频段由于其波长特性，能清晰分辨出林木、草地、农田等地貌信息，并反演地形等地理信息。这是其他现有在轨微波卫星不具备的特征。　　基于此，星载Ka频段高分辨率SAR可以服务自然资源调查、水资源监测、灾害预警预报等多个领域，为国家基础地理测绘、“双碳”战略提供重要技术手段。　　星载Ka频段高分辨率SAR是大范围、大比例尺的遥感数据能定期、快速、及时获取的“利器”，可全天时多天侯对地面目标进行观测并获取高分辨率微波影像。雷达图像接近光学效果，能满足目标识别级的遥感感知的高分辨率探测需求。　　据了解，研制团队利用相控阵天线设计了多角度成像模式及视频成像模式，极大地丰富了目前星载雷达对地遥感探测的手段。多角度成像模式，可以克服陡峭山区雷达阴影、叠掩等几何畸变的制约，我国西南地区地势复杂，测图困难，测绘的数据处理起来也很复杂，星载Ka频段高分辨率SAR的观测结果则有望提供更优质的解决方案，为交通建设等建设规划提供数据支持。视频成像模式除了生成图片，还能生成动态视频，观测结果将更清楚、更立体、更动态。

p　　在2016年度中国遥感领域10大事件评选中，“遥感技术首次辅助城市黑臭水体整治工作取得实效”名列榜首。而这与高光谱遥感技术有很密切的联系。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/9ced0203-c3d3-4be5-9ce3-cfd7eeb9418b.jpg" title="下载.jpg"//pp　　那么，高光谱遥感技术到底是怎么回事儿?高光谱分辨率遥感是用很窄而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术。在可见光到短波红外波段其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级，通常具有波段多的特点，光谱通道数多达数十甚至数百个以上，而且各光谱通道间往往是连续的，因此高光谱遥感又通常被称为成像光谱遥感。/pp　　在电影《地雷战》中有一个情景：民兵埋地雷的时候，用树枝进行掩盖，让埋藏地雷的地方看起来和周围一样 还有的干脆把鞋脱了，轻轻地压一个鞋印，以迷惑敌人。但是在今天，这种伪装就一点用也没有了，高光谱遥感技术能将一个个地雷精确地找到。/pp　　strong1.光谱：物体独一的身份证/strong/pp　　遥感可以概括为借助光、热、无线电波等电磁能量来探测地物特性的科学。在20世纪60年代之前，人类对地球和宇宙的观测还主要以可见光为主。/pp　　人们日常生活中所见的光，是由多种颜色构成的复色光，通过棱镜等分光后显现的是单色光。这些单色光按不同波长(或频率)大小依次排列形成的图案，就是光谱。地球上不同的元素及其化合物，由于物质组成、结构等不同，都有不同的光谱特征。这些独特的光谱特性，类似于人类指纹的功能，是遥感科学中用以识别和分析不同物体特征的一种重要的“身份证”。/pp　　高光谱遥感实际上是一种简称，它的全称叫“高光谱分辨率遥感”。它不像多光谱遥感中根据颜色的差异来分辨目标，而是根据谱段光谱曲线的形态来分析目标是什么。光谱分析是人类借助光认知世界的重要方式。如果说肉眼光学成像能看到物质的形状、尺寸等信息，光谱分析则能获取物质的成分信息。/pp　　据中国科学院遥感与数字地球研究所张兵研究员介绍，高光谱遥感能在可见光到短波红外范围内连续光谱成像，不仅光谱探测范围超过了肉眼的感知，还能连续记录数百个光谱波段。因此，用肉眼甚至普通的光学遥感不能识别的地面物体，这项技术都能够更好地分辨出其内在的物理、化学特性，甚至是物质的分子和原子结构。/pp　　如果说彩色合成遥感图像主要是根据颜色和形态的差异来分辨地面物体，那么高光谱遥感则是根据光谱曲线的形态来识别地面物体。它利用成像光谱仪在连续的几十个甚至几百个光谱通道获取地物辐射信息，在取得地物空间图像同时，每个像元都能够得到一条包含地物诊断性光谱特征的连续光谱曲线。张兵举例说：“在数百公里高度运行的高光谱卫星，不仅能观测到地面覆盖的是不是植被，还能探知这些植被的具体种类和长势如何。”/pp　　高光谱遥感的出现，是遥感领域的一场革命，使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱遥感中能被探测。/pp　　strong2.“火眼金睛”怎样炼成/strong/pp　　上文提到的埋藏的地雷是如何被高光谱遥感技术轻易发现的呢?因为土壤被挖开后再回填回去，土壤的结构、水分都改变了，高光谱遥感技术就是根据这种细微的土质变化，发现了地雷的藏身处。在阿富汗战争期间，美军利用高光谱遥感仪器，可以探测出塔利班武装晚上经常走的道路。高光谱遥感技术还可以发现隐蔽的哨所、坦克，伪装起来的军事设施。/pp　　当前，农业生产管理存在作物营养和病虫害等农情信息大面积监测不及时、监测水平以定性为主、监测精度无法实现定量的精准变量肥水药管理等难题。高光谱遥感技术可以对任何一种农作物的品种、类型、种植面积等情况进行调查，甚至可以对农作物的叶绿素、氮磷钾含量进行分析，为相关决策提供科学依据。中国科学院遥感与数字地球研究所黄文江带领的植被定量遥感研究团队，开展的即是这一工作。/pp　　高光谱遥感技术还可以为地质学家提供帮助。以前，地质学家野外考察时，背着包、拿着罗盘，需要花很大气力把采集到的矿物标本一一背回来进行研究。而自从有了高光谱仪器，他们只要到一个地方用高光谱仪器扫描一下，就可以获得岩石的一条光谱曲线，从野外回来后根据光谱曲线进行分析，可以知道这个地方矿物分布种类以及区域。/pp　　近年来，成像光谱技术也逐渐渗透进了各种非传统遥感行业，比如在医学、生物、刑侦、考古、文物保护等领域开展了广泛的探索性应用。2006年中科院成功研制了国内首套摆扫式地面成像光谱仪，并与故宫博物院等单位合作在古画、唐卡、壁画、墨书等文物的识别和鉴别方面取得了开创性成果。光谱分析技术与智能手机的融合诞生了面向普通民众的高光谱应用，借助于嵌入到智能手机里的光谱仪，人们能够随时随地用手机快速检测果蔬农药残留和食品品质安全等信息。/pp　　strong3.水质监测领域大有可为/strong/pp　　当前，全国城市黑臭水体的筛查、治理过程监督和整治效果评价，都迫切需要遥感大范围动态监测提供科技支撑，但黑臭水体遥感监测的有关研究几乎为空白。高光谱遥感技术可以对不同污染程度和不同污染来源的黑臭水体进行区分。/pp　　中国科学院遥感与数字地球研究所水环境遥感研究团队在北京等城市开展了十余次黑臭水体野外实验，积累了141个黑臭采样点的实测遥感反射率等数据。基于黑臭水体和一般水体的反射率细微的光谱差异，发展了决策分类树，可以区分一般水体、三种类型的轻度黑臭水体和七种类型的重度黑臭水体。并发展了基于纯度算法的多光谱遥感识别算法，可以识别一种类型的重度黑臭水体，识别精度约90%。基于这一方法，作为参研单位之一，进行了13个城市黑臭水体遥感筛查与实地验证。/pp　　利用高光谱数据对内陆水质开展水华和水生高等植物的识别，从而对水质分布情况进行监测，也是高光谱遥感的重要应用。由于水草和水华光谱与植被光谱具有一定的相似性，常用的多光谱遥感数据很难精确识别水华和水草，只有高光谱遥感数据才能够捕捉复杂多变的水华、水草和水体细致的光谱差异，从而对水华和水草进行精确识别。水环境遥感研究团队利用高光谱遥感技术等构建了水体叶绿素a浓度、总悬浮物浓度、水色FU值等9种水质参数、19个反演模型。其中，针对浑浊水体的悬浮物浓度精度提高了19.7% 研发了国内首个在国家级和省级环保部门业务化运行的内陆水环境遥感系统，为环保部卫星环境应用中心等部门开展水环境遥感应用提供了有力支撑。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/93282d25-10de-41c1-8a91-870ce8ba1772.jpg" title="下载 (1).jpg"//pp　　高光谱遥感技术起源于20世纪80年代，已形成了一个颇具特色的前沿领域。我国高光谱遥感的起步和发展基本与国际同步，在开创初期，中科院童庆禧院士和薛永祺院士为此做出了重大贡献。/pp　　1989年，中科院研制了我国第一台模块化航空成像光谱仪，并在20世纪90年代又陆续研发了推帚式成像光谱仪、新型模块化成像光谱仪、轻型高稳定度干涉成像光谱仪等。2002年“神舟三号”搭载了我国第一台航天成像光谱仪，此后我国发射的“嫦娥1号”探月卫星、环境与减灾小卫星(HJ-1)星座、风云气象卫星等也都搭载了航天成像光谱仪。/pp　　我国的高光谱遥感科技发展一直处于国际前列，中科院自主研发的高光谱图像处理与分析通用软件系统(HIPAS)被国际同行评为国际六大顶尖高光谱图像处理软件之一，并在高光谱遥感应用方面实现了向美、日、澳等发达国家的技术输出，成果在国际上产生了重大影响。/pp　　目前，高光谱遥感技术和应用在中国科学院逐渐形成了一个成熟的研究方向和学科领域，具有一支从技术发展到应用研究的专业科研队伍。其中，以遥感与数字地球研究所张兵、张立福研究员和童庆禧院士为突出贡献者的“高光谱遥感研究集体”获得了2016年度中国科学院杰出科技成就奖。/p

在不久前举行的第十四届中国国际航空航天博览会上，在太空中进行在轨测试的陆地生态系统碳监测卫星（以下简称“碳星”），以模型形式与公众见面。由中国航天科技集团五院（以下简称五院）遥感卫星总体部抓总研制的“碳星”，是世界首颗森林碳汇主被动联合观测遥感卫星，它将使我国碳汇监测进入天基遥感时代。“党的二十大报告提出，到2035年广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现。”五院遥感卫星总体部卫星总设计师曹海翊对科技日报记者说，“我们的‘碳星’，就是森林碳汇监测的一把好手，通过监测森林的固碳能力，来监测我国‘碳达峰、碳中和’目标的完成情况，服务美丽中国目标的实现。”为了将碳汇监测系统搬上太空，五院研制团队历经10年攻关，实现多项创新。紧扣时代脉搏造“碳星”2012年11月，党的十八大报告提出“努力建设美丽中国”。曹海翊陷入了思考：“如果我们能研制一颗观测绿水青山的卫星，那也是为建设美丽中国作贡献了。”正巧那一年五院拿到“星载激光雷达总体技术”课题。激光雷达是卫星用来测量与地面物体距离的重要手段之一，项目团队决定攻克激光雷达测量森林高度难题，为中国研制首颗林业遥感卫星。为了做足功课，曹海翊带着项目团队赴国家林业和草原局、中国林业科学院、东北林业大学等单位学习研究林业知识。一番“求学”下来，她发现，林业遥感的需求不仅仅是给大树量身高那么简单。当时，碳汇概念已经流行，这是衡量森林固碳能力的重要指标。我国碳汇监测需要森林调查员跋山涉水，深入山林中实地进行树高和树木胸径测量，耗时耗力不说，还受到各种环境限制。曹海翊认为，可以用天基遥感手段解决这个问题。经过近两年深入研究，研制团队提出“激光器+相机”的主被动联合观测方案雏形，计划将光学遥感卫星的影像特长与激光雷达测高技术相结合，帮助我国林业部门实现碳汇监测跨越升级。2015年，“美丽中国建设”被纳入我国“十三五”规划。同年，“碳星”正式启动研制。“这颗卫星的研制是紧扣着时代脉搏跳动的。”五院遥感卫星总体部卫星总指挥王祥说。用匠心打造精品对星载激光雷达，研制团队有一定技术经验。在曹海翊作为总设计师、当时正在研制的资源三号02星和高分七号卫星上，均搭载了激光测高仪载荷。但“碳星”多波束激光雷达的配置指标面临着更高要求。五院“碳星”总体主任设计师黄缙举例说：“激光脉冲的发射频次，在其他卫星上是每秒钟打几个点。而森林树高参差不齐，测点密度越高，测量数据就越全面精确。”研制团队通过计算不同测点密度下的数据反演精度，经过近半年仿真分析，确定了5波束40赫兹重频的激光雷达方案。也就是说，“碳星”的激光雷达载荷共有5个测距激光器，每个激光器的发射频次达每秒40次，共具备每秒发射测量激光200次的能力。“这相当于把我国星载激光雷达的指标提升了一代。”黄缙说。如何让相机在碳汇监测中最大化发挥作用，也是新问题。“如果用传统卫星遥感方式去俯视，只能看到一棵树的面积。而如果沿着卫星运行轨迹从不同角度观测，则可以看出这棵树的体积、冠幅的几何形态，并探测它的反射特性，推算其茂密程度。”曹海翊说。因此，研制团队将相机方案定为“多角度、多光谱”遥感相机，并通过近一年的成像仿真实验，确定了0°、±19°、±41°共5个角度，能够使大气对于观测图像质量的影响最小化，同时满足现阶段林业遥感观测需求。此后，研制团队又从总体设计上提出新增超光谱探测仪和多角度偏振成像仪，用于探测叶绿素荧光和大气气溶胶。曹海翊介绍说，“碳星”集多种载荷于一身，在同一时刻、同一位置开展观测，数据相互的耦合度更好，观测结果更真实准确，这样的效果是多颗单一载荷卫星难以比拟的。从“纸上开花”到“落地生根”2017年，“碳星”的研制终于从“纸上开花”到“落地生根”——卫星正式批复立项。进入工程化研制阶段的“碳星”，面临的首要问题却是“减肥”。4种载荷虽然让它拥有强大的功能，但也使它“超重”了100公斤，超出了火箭运载能力。卫星上每个零件都有用，怎么减？研制团队用了“狠招”。黄缙说，当时大家把载荷全部拆散，变成零部件逐一称重，列出长长的清单，然后跟同类零件对比，看更换零件或采用轻量化材料能减轻多少。在结构方面，研制团队对卫星布局进行了调整优化，一些附属结构能共用就共用、能省掉就省掉。终于，他们在确保应用效果的前提下，帮助“碳星”顺利通过“体重关”，甚至在发射时，火箭还能顺便搭载2颗小卫星。复杂的载荷也给卫星热控设计带来了麻烦。“碳星”的多波束激光雷达是目前功耗最大的星载激光器组合体，最大功率达1600多瓦，但需要维持在20℃左右的工作环境，常规散热方式无法满足。同时，“碳星”围绕地球南北两极运行，约90分钟飞一圈，其中有60分钟在“阳照区”、30分钟在“阴影区”，这使其表面在一个半小时内最大温差达到±90℃。而在它内部，载荷要发挥最佳性能，温度变化需控制在0.5℃以内。既要给“碳星”“穿棉袄”，又要为它“装空调”，研制团队为此煞费苦心。通过一系列创新设计，他们终于攻克了这些难题。如果说，此前我国遥感卫星是“看”地面、描述地面，“碳星”则实现了更深刻地描述物体物理属性。“这是遥感卫星从几何特性定量化探测向辐射特性定量化探测的跨越。”谈起“碳星”的意义，曹海翊自豪地说，“它不仅能服务于美丽中国建设，还将为我国在‘双碳’战略中获得更多话语权提供支撑！”

用于搭载轻型航空高光谱成像仪的无人机解析图　　未来，用无人机搭载高精度的小型航空高光谱仪，只需要无人机在天空中转一圈，PM2.5超标的区域就会在电脑上显示出来；林地内米粒小的害虫在无人机的火眼金睛下，也无处躲藏。　　近日，记者从市科技部门了解到，在此次第二届江苏科技创业大赛扬州赛区的参赛项目中，扬州一家企业研发的国内首台&ldquo 高精度小型航空高光谱遥感&rdquo 项目颇为引人注目。据了解，此项目已经进入了调试阶段，预计在两年内形成产业化。　　1　　功能强大　　高光谱成像，远胜普通航拍设备　 　如果企业偷偷排放污水，用无人机加上普通的航拍设备，只能拍摄到海水的深浅，即使采集到航拍图片，靠肉眼也很难分辨污染或者灾害情况。江苏优图空间信息 科技有限公司总经理杨传荣告诉记者，光是分波段的，通过高光谱成像遥感系统，能够准确地拍摄到污染的区域，还能对污染的范围进行动态的监测。　　据了解，在有人驾驶的飞机中，应用高光谱成像技术已经较为成熟。&ldquo 但是天气因素对有人大型飞机的起落以及飞行的影响很大，而无人机只需要很短的时间就能完成。&rdquo 杨传荣表示，随着我国低空管制逐渐开放，无人机搭载高光谱成像仪检测环境、发现病虫害极有优势。　　&ldquo 在轻型航空高光谱成像遥感系统项目上，国外已经做了大量的工作。&rdquo 杨传荣表示，国外高光谱仪的售价一般在1000万-2000万元，价格昂贵。而目前，我国在高光谱仪研究方面起步较晚积累较少。　　2　　国内首家　　无人机翼长达3米，两翼可拆卸　　2013年，江苏优图空间信息科技公司成立。2013年9月开始，为了实现高光谱成像无人机技术的自主研发，公司开始了项目的研究，至2014年年初产品原型基本形成，&ldquo 已经在山东、扬州等地进行了试飞。&rdquo 　　&ldquo 这一项目的研发难点，就在于无人机的载重在25公斤左右。&rdquo 杨传荣表示，目前国内高光谱仪的重量较重，因此导致无法搭载。&ldquo 中科院遥感所张立福博士将高光谱成像相关技术带到扬州。&rdquo 杨传荣说，目前扬州公司负责无人机的研发和高光谱搭载工作，北京的生产基地负责智能探测系统的研发，共同研发高光谱成像遥感无人机。&ldquo 通过模块的缩小，现在整套设备重量约为10公斤。&rdquo 杨传荣表示，未来还计划缩减到5公斤左右。　　记者在该公司看到，这架无人机翼展长达3米，两翼可拆卸，可搭载25公斤的重物。据悉，机身内置高清数码相机及高光谱仪，能工作8小时。　　3　　填补空白　　售价只有国外同类产品20%-30%　　&ldquo 这是国内首家具有自主知识产权的高光谱成像遥感无人机，填补了国内的空白。&rdquo 杨传荣介绍说，目前该款产品的售价只有国内同类产品的20%-30%。　　&ldquo 测绘行业常常需要用到无人机采集地理信息,拥有无人机资源对于一个测绘企业来说至关重要。&rdquo 杨传荣指着公司内展开后翼达到3米的无人机告诉记者，这个就是用于搭载高光谱成像仪器的。　 　为了能让成像效果更好，杨传荣表示，在高光谱仪上，还搭载了电子增强型的EMCCD制冷探测器，光谱的分辨率和信噪比大大提高。&ldquo 这就意味着在高空拍摄 的照片，即使放大40倍后，照片仍然十分清晰。&rdquo 杨传荣表示，而传统的设备放大10-20倍后就比较模糊了。&ldquo 无人机对于搭载重量要求苛刻，公司正在逐步 优化高光谱仪重量。&rdquo 　　4　　应用广泛　　纳米级害虫、　　PM2.5超标都能监测　　杨传荣介绍，高光谱遥感成像无人机比一般用于测绘的无人机更高端。&ldquo 目前，这台无人机已经将智能探测器和高光谱仪进行融合。&rdquo 能够在几百米的高空，准确捕捉到比米粒还小，仅5纳米大小的病虫害。　　&ldquo 绿色的植物可见光为绿色，但是当其感染病虫害后，通过高光谱捕捉到的不可见光通过软件系统进行处理后，再分析光谱状况，就能分析病虫害的严重程度。&rdquo 杨传荣说，一般来说，通过颜色表示，当出现红色，就表示病虫害严重。　　不仅如此，无人机还可以用于海洋污染动态监测。通过24小时不间断拍摄，电脑能够形成动态画面，显示污染源。　　据悉，高光谱成像无人机将在两年内形成产业化，5年销售百台。对于市场前景，杨传荣表示应用前景广泛，适用于精准农业、遥感研究、环境监测、海岸研究等领域。

6月12日~14日，北京安洲科技有限公司联合中国科学院空天信息研究院、北京师范大学和德国Cubert公司合作举办了2019年度无人机遥感及高光谱技术交流会。中国科学院空天信息研究院、北京师范大学、南京大学、武汉大学、中国林科院、中国农科院、自然资源部航空物探遥感中心、中科院地理所、中山大学、国家农业信息化工程技术研究中心、安徽大学、ESRI中国、德国Cubert公司等多位知名专家给大家做了精彩的学术报告，探讨了无人机遥感、高光谱技术的多元应用方向和热点，给大家分享了很多高光谱遥感在不同研究领域的新进展和新方法。图为参会人员合影留念此次会议，展示了多款无人机新型载荷：多功能地物光谱仪SR-8800、S185机载高速成像光谱仪、 K6模块化多光谱成像仪、WIRIS Pro机载双摄热红外成像仪，引起参会老师的浓厚兴趣，并得到大家的高度认可。图为座无虚席的会议现场图为中科院空天信息研究院副院长张兵为会议致辞图为作报告的专家学者们与会期间，我司成立了2019年“高光谱杯”论文奖励基金，对已购买并利用安洲科技Cubert、SEI、SOC三个系列产品（任意一款）发表了优秀论文的用户进行了表彰与奖励。图为部分获奖人员与颁奖嘉宾合影最后一天进行无人机多源遥感平台的飞行演示，展示无人机搭载高光谱、多光谱、热红外等传感器的实际应用。图为飞行演示现场这次会议得到了业内相关老师、同学和科研工作者的热情支持，在此向热心科研，热爱学习的小伙们致意，同时，也期待下次会议我们再相聚！

9月23日-26日，2014第十九届中国遥感大会在西安召开。中国遥感大会是由中国遥感委员会主办的大型全国性遥感会议，每两年举办一次，会议涵盖遥感、学术活动。本届大会由中国遥感委员会、中国宇航学会主办，北京空间机电研究所、中国宇航学会空间遥感专业委员会、中国遥感应用协会光学遥感专业委员会等单位承办。本届大会主题为“遥感—精确感知，服务社会，和谐发展”。本届大会组织召开了学术交流会议、遥感主题论坛、遥感科技创新展、中国遥感影像艺术展、遥感西安科普文化周等活动。本届大会参会单位160余家，参会人数近千人。 北京安洲科技有限公司应邀参加了本届大会。与会期间，安洲科技分别展示了德国Cubert公司 UHD185机载高速成像光谱仪、美国SOC公司710VP便携式高光谱成像光谱仪、美国SEI公司SR3500便携式全光谱光纤光谱仪等一系列产品。UHD185机载高速成像光谱仪是目前高速成像光谱仪的最轻版本，综合了高速相机的易用性及高光谱精度为一体。通过这款光谱仪，可以最简便地得到高光谱图像，而不需要IMU及后期数据校正，实现了快速光谱成像而不需要扫描装置，安洲科技公司集成研发的UAS无人机系统巡航能力强、安全系数高，吸引了多位专家学者驻足观看。SOC710VP便携式可见-近红外成像光谱仪具有内置扫描、便携式设计、分辨率精度高、可以满足360°任意角度测量、软件操作简单的优点。SEI公司SR3500便携式全光谱光纤光谱仪适用于遥感测量、农作物监测、森林研究到工业照明测量、海洋学研究和矿物勘察的各方面应用。软件操作简单方便、功能强大，可用做测量辐射度、光谱反射率和光谱透过率。安洲科技公司的产品引起与会专家学者的浓厚兴趣，安洲科技技术人员分别就专家学者感兴趣的问题进行了解答，公司产品与服务理念受到了广大专家学者的一致好评。

中招国际招标公司受中国水利水电科学研究院委托，就遥感影像接收与处理设备购置项目——推帚式超光谱成像仪设备进行国内公开招标，中科院上海技物所受招标机构邀请参加了投标且一举中标。日前，该项目圆满完成并顺利交付验收。水利水电科学研究院订购置的推帚式超光谱成像仪PHI-1307的主要技术指标为：光谱范围为450～1000nm、波段数为120、IFOV：0.5×1.0 mrad、光谱分辨率为5nm、工作帧频为50Hz、量化位数为12bits。该设备在青岛进行了航空遥感飞行信息获取现场验收。近日，北京水利水电科学研究院通过了整套设备的交付验收工作。上海技物所将在努力做好售后服务的基础上继续与购置方合作，为该设备在水利水电科学研究领域发挥更好的应用作用。

小编从西安发布了解到，中科西光航天发布了包括国内首个高光谱卫星大数据共享平台和国内首颗商业化双碳监测卫星在内的两项科技创新成果，标志着我国在遥感卫星数据共享方面实现了零的突破。今年，中科西光航天将推出自主研发的XIGUANG-004星（甲烷监测卫星）、XIGUANG-005星（精细化农业卫星）、XIGUANG-006星（矿产监测卫星）、XIGUANG-007（高分辨率精准农业卫星）等具备国内同量级最强指标的高光谱遥感卫星，不断突破高光谱遥感卫星在各类新兴领域的创新应用，实现我国高光谱遥感卫星指标的全面突破。作为我国西北地区唯一一家从事星座运营、卫星研制、载荷定制、数据开发全产业链的商业航天公司，也是国内唯一一家全自主研发高光谱卫星星座的商业航天公司，全力打造我国最大最全、最好用实用、成本最低的高光谱遥感卫星星座，是国内遥感星座里最具代表性的企业。图源西安中科西光航天公司官网公司创造了国内商业航天同时期发展速度最快、同比数据价值最高、同类型应用能力最强的多项奇迹，初步形成了面向环保、农林、海洋、地质、环境、智慧城市等方面的数据服务能力，是西安市知名的商业航天企业。中科西光航天拥有国内最大、最全的高光谱遥感星座108星遥感星座；向全球用户提供高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率的全天候卫星遥感大数据服务和卫星应用系统解决方案；现已成功发射的两颗高光谱卫星均为国内首次在百公斤级卫星上搭载高光谱成像仪，也是国内率先布局双碳业务板块的商业航天公司。