论新型卫星遥感技术创新地图出版模式①

何慧

(中国地图出版社 北京 100054)

1 我国卫星遥感新发展

卫星遥感具有信息丰富、真实准确、全域覆盖、时效性强等典型特征，是各级政府摸清资源家底、开展规划决策的基础性数据支撑，其在应用于解决自然资源调查、生态环境保护、国土空间规划、城市精细管理、政府宏观决策中的空间数据支撑上具有得天独厚的优势。近年来，我国高分辨率、高光谱、高重访、立体测图、夜光遥感、雷达遥感等新型卫星技术极大推动了卫星遥感发展进程。

1.1 高空间分辨率遥感

空间分辨率是卫星遥感成像的最核心指标之一，空间分辨率的高低直接决定了卫星影像所能观测到的地表物体内容及细节程度。近年来自主资源系列和高分系列卫星陆续发射，我国在高空间分辨率遥感上取得了全面突破，实现了从2米级到亚米级影像的高重访稳定获取能力，在资源调查、防灾减灾、农林水利、生态环境、重大工程等领域得到全面应用[1]。

1.2 高时间分辨率遥感

高时间分辨率遥感是近年来迅速崛起的卫星遥感新方向，采用数量庞大的微小卫星实现对地球表面的联合高重访观测，监测地球表面的地表变化或者重要地面目标，具有便捷灵活、响应快速的特点。目前该类卫星以商业小卫星为主，比如珠海一号遥感微纳卫星星座，采取一箭多星的发射方式，极大降低生产及发射成本，可在短时间内形成规模化观测能力。

1.3 高光谱分辨率遥感

高光谱分辨率遥感采用很窄而连续的光谱通道对地物持续遥感成像，光谱通道达数十至数百个以上，地物的分辨识别能力大大提高，可区分地物不同类别、材质、性质等[2]。随着高分五号高光谱卫星的成功发射，我国真正具备了高光谱成像遥感能力，可实现对农作物种类、生化参数、大气质量参数、水质水华、陆地植被、城市热岛等多个环境要素进行监测。

1.4 立体成像遥感

为支撑地表形态立体观测，我国于2012年成功发射了资源三号立体测绘卫星，并于2016年发射资源三号02星，形成高覆盖率的双星组网观测[3]。该卫星通过立体像对从不同视角对同一地表区域分别成像，采用相同地物特征点进行相对匹配，从而反算形成地表立体模型。目前利用该卫星已完成全国多期数字高程模型产品制作，并支撑国家全球立体测图等重大专项。

1.5 夜光遥感

夜光遥感是采用对地表夜晚灯光强度进行成像，间接观测地表人类居住及社会活动行为，实现对人文经济活动观测。随着国内武汉大学团队主导研制的“珞珈一号”夜光遥感卫星成功发射，该卫星在空间分辨率上领先于国际同类卫星，并在叙利亚内战期间采用夜光遥感数据分析了人口变迁情况，成果得到联合国等权威部门公开报告[4]。

1.6 雷达遥感

雷达卫星是采用高分辨率雷达波束进行极化或干涉成像，具有穿透云雾以及部分地物的成像特点，是全天候、全天时、全方位观测手段。我国已发射高分三号雷达卫星，采用全新多极化设计，既实现大范围普查，又能查特定区域，既得到地表目标几何信息，又支持用户高定量化反演，已服务于海洋监测、减灾防灾、应急保障、水资源评估、气候变化等广大领域[5]。

2 新时代地图出版新模式

在新型卫星遥感支撑下，近年来我国已完成系列重大国情国力调查监测，包括第一次全国水利普查、第二次全国湿地资源调查、第二次全国土地调查、第八次全国森林资源清查、第一次全国地理国情普查等，编制形成系列专业公报、成果图件、专题图集、科普读物等地图出版产品，并且开发了丰富新颖的大众化及专业化出版成果。

2.1 普通影像地图

普通影像地图是遥感影像地图的基础产品，对于反映区域地理特征具有信息综合、内容直观的优势。近年来，国内主要地图出版机构均出版类该类产品，比如中国地图出版社2010年出版的《中国自然地理图集》、2016年出版《苏州市影像地图集》等城市地图集、星球地图出版社2015年出版《中华人民共和国海南省三沙市地图》以及科学出版社2005年《中国巴西地球资源卫星影像图集》等。

2.2 专题影像地图

专题影像地图侧重反映自然资源、生态环境等专题信息分布，具有信息客观、专业性强的特点。近年来，以中国地图出版社为首的地图出版机构加强该方向地图出版研究与开发，已经形成了系列重大专题图集成果，包括2018年出版的《全国土地利用遥感监测成果影像集》、2013年出版的《中国西部地区典型自然景观地图集》以及中国林业出版社2005年出版的《中国森林资源图集》等。随着生态文明建设深度推进，专题调查监测影像地图将是专题信息表达的重要形式。

2.3 三维实景地图

三维景观地图是对遥感数据进行2.5维立体投射形成的半立体实景三维地图，具有影像地图信息客观和立体地图直观表达的特点[6]。国内武汉市等城市率先建立城市高精三维景观地图，形成在线动态的立体地图产品以及静态的2.5维立体地图产品，已广泛应用于城市空间规划、重点文物保护、民生地图等多个领域。

2.4 裸眼立体地图

裸眼立体地图是利用光栅印刷成像技术对立体图形进行多视角压缩成像，随着立体遥感卫星数据的丰富，逐渐兴起裸眼立体地图产品，具有形式新颖、形象逼真的独特优势。该类产品以中国地图出版社2015年出版的《美丽地球新视角》为代表，该产品以资源三号立体影像进行立体地图编制，展现全球多个标志性地貌景观，先后获得2015年国际制图大会金奖、原国土资源部优秀科普图书奖、全国优秀科普作品等奖励。随着立体观测手段的增加，针对城市变迁、自然灾害等多维立体裸眼或VR地图都将是未来纸质或数字出版重点方向。

2.5 资源统计地图

近年来自然资源、生态环境、社会管理等向精细化发展，利用卫星遥感对地表要素观测及监测形成全覆盖分布成果，采用空间分层、分类统计等多粒度的统计方法，形成影像定性分布与统计定量规律相结合的影像统计地图，是自然资源精细管理、生态环境要素分布、城市发展布局等的必然要求。目前该类型地图已经形成大量积累，比如《第一次全国水利普查成果图集》《第一次全国地理国情普查图集》《中国森林资源图集》等，但如何结合新型遥感技术及专题统计方法进行创新制图，依然是将来专题制图出版的重点与难点[7]。

2.6 分析评价地图

随着我国生态文明建设全新布局，自然资源及生态环境管理将向精细化方法发展，卫星遥感将从定性观测向定量评价升级，综合利用高光谱分辨率、高空间分辨率的卫星遥感进行专业建模与定量评价，是近期新型卫星遥感技术的全新增长点，虽然早期中科院对这方面有过一定研究成果，比如《全国生态环境十年变化遥感调查与评估图集》，但如何利用新型遥感数据进行定量评价辅助决策是未来地图出版面临的重大需求。

2.7 应急救灾地图

高时间分辨率小卫星、雷达卫星等观测手段发展的发展，使得遥感技术在应急救灾中发挥着越来越重要的作用。在历次重大自然灾害中，卫星遥感提供的及时灾前灾后专题影像地图，已多次成为国家领导人及各级政府部门及时掌握灾区实情、指挥救灾、灾情评估的重要手段。随着无人机航摄技术普及，未来利用多源卫星灾前影像及小卫星、无人机将成为影像地图制作及灾情应用的基础方法。

3 结语

随着对地观测大数据时代到来，我国形成了资源系列、高分系列等公益自主遥感星座组网运行态势，加快形成高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、多元业务观测等遥感能力。新时代的地图出版工作者应紧跟时代脉搏，围绕国家发展与重大战略，主动转变工作思维、创新理论方法、开拓研究视野，不断创新地图出版方法模式，立足对地观测大数据体系，把握地球系统论思维，为开拓大数据时代的“大遥感、大数据、大地图”全新事业格局贡献力量。