“中国测绘遥感发展成果与创新趋势”论文集萃
编 者 按
测绘遥感是代表国家核心竞争力的科学技术。随着计算机网络、物联网传感器发展，全球、全数字化时空数据采集和处理的方法随之出现，测绘与遥感走向了时空大数据下的地球空间信息科学，实现了从二维到三维、室外到室内、地上到地下，直至时空数据从空天地传感网上源源不断。
Geo-Spatial Information Science（地球空间信息科学学报，GSIS）整理汇总了2020-2021年度发表的7篇学术论文及1篇评述论文，集结为“中国测绘遥感发展成果与创新趋势”虚拟专辑，对中国遥感卫星网络发展、全球地表覆盖产品验证和应用、中国遥感动态制图趋势、卫星遥感云服务平台全球应用、中国星载高光谱遥感进步、中国探月工程等的研究与进展进行了全面综述。
让我们一起回顾我国测绘遥感科技工作者不断攻破难点，实现技术与应用创新的过程与成果。
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Geo-spatial Information Science
(GSIS)
2021年
01
中国高分辨率光学遥感卫星及其测绘应用
李德仁，王密，蒋捷
引用本文
Deren Li, Mi Wang & Jie Jiang. 2020. China’s high-resolution optical remote sensing satellites and their mapping applications, Geo-spatial Information Science， DOI: 10.1080/10095020.2020.1838957
关键词
高分辨率光学遥感影像、卫星星座、成图模式、全球测图
High-resolution optical remote sensing satellite; satellite constellation; mapping mode; global mapping
主要内容
21世纪以来，许多国家都在大力发展空间遥感，建设高分辨率的地球观测系统。在高分辨率对地观测系统重大专项工程的指导下，中国高分遥感成像技术不断取得突破和进步，高分遥感卫星发展势头强劲，已经形成了一个相对稳定、完善的高分地球观测系统。高分遥感卫星的发展极大地促进和丰富了现代测绘技术和方法。
论文回顾了我国高分辨率遥感卫星的发展。从与他国联合制造到自主研发，我国发射的遥感卫星的空间分辨率、波段数和回访周期不断提高，观测的光谱范围和覆盖范围不断扩大。
概述了我国商用高分辨率遥感卫星的发展。目前我国的商用高分辨率遥感卫星星座主要包括TripleSat、吉林一号、珠海一号、SuperView-1系列卫星等。
以国内典型测绘卫星ZY-3、GF-7为例，阐述高分辨率光学卫星的测绘模式及其应用。此外，还展示了单线阵/面阵测绘卫星的成像模式及其特点。
并指出，全球覆盖和地图更新的任务仍然艰巨：
无地面控制测图系统有待进一步发展
雷达卫星干涉测量、激光高度计等新的测图技术必须不断突破，以补充传统的光学卫星测图手段
高分辨率遥感卫星观测系统有待进一步完善，以更好地服务于测绘应用。
本文也为后续十年中国高分系统的发展和中国遥感卫星测绘应用的方向指明了道路。
由GF-6卫星获得的P、 MS和WFV图像
中国高山测图成果
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02
国产全球地表覆盖数据产品GlobeLand30的协同验证：方法和实践
陈 军 ， 陈利军 ，陈 斐 ，Yifang Ban，Songnian Li，韩刚，童小华，刘闯，Vanya Stamenova，VStefan Stamenov
引用格式
Jun Chen, Lijun Chen, Fei Chen, Yifang Ban, Songnian Li, Gang Han, Xiaohua Tong, Chuang Liu, Vanya Stamenova & Stefan Stamenov. 2021. Collaborative validation of GlobeLand30: Methodology and practices, Geo-spatial Information Science, 24:1, 134-144, DOI: 10.1080/10095020.2021.1894906.
关键词
土地覆盖、GlobeLand30、验证、精度评估、协作
Land cover; GlobeLand30; validation; accuracy assessment; collaborative
主要内容
对于可持续发展监测、环境变化、土地资源管理以及许多其他应用领域，全球地表覆盖（Global Land Cover，GLC）的准确表征至关重要。
30m分辨率的全球地表覆盖（Global Land Cover，GLC）数据产品可以检测大多数人类活动所引起的地表覆盖变化，在实际应用中具有十分重要的意义。
GlobeLand30是由国家基础地理信息中心（National Geomatics Center of China）开发的全球首个30m GLC数据产品，已被130多个国家的科学家和用户用于环境变化分析、地理条件监测、城乡管理、地表过程建模和可持续发展。
陈军院士等撰写的学术论文 Collaborative validation of GlobeLand30: Methodology and practices
详细介绍了在GEO框架下，30个成员国参与制定的30m GLC验证的技术规范和开发的在线验证工具GLCVal。
并通过对保加利亚和瑞典的案例分析，进一步验证了GlobeLand30的总体分类精度。
目前，2020版本的GlobeLand30已在在联合国成立75周年之际共享发布以供开放使用。未来，GlobeLand30将进一步为全球用户提供更为准确的服务。
基于GEO主导的GLC验证项目的概念框架
GLCVal在线验证工具的主界面
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03
从西部测图工程到全国动态测图——中国遥感测图进展研究
张继贤，顾海燕，侯伟，程春泉
引用格式
Jixian Zhang, Haiyan Gu, Wei Hou & Chunquan Cheng. 2021. Technical progress of China’s national remote sensing mapping: from mapping western China to national dynamic mapping, Geo-spatial Information Science, 24:1, 121-133,
DOI:10.1080/10095020.2021.1887713
关键词
遥感测图、中国西部测图、全国动态检测、数据获取、图像解译、信息服务
Remote sensing mapping; mapping western China; national dynamic monitoring; data acquisition; image interpretation; information service
主要内容
中国西部测图是中国乃至世界测绘史上一项极具挑战性的任务。
本文详细介绍了西部测图工程的关键技术和重要成果，并从数据采集、地图制作、信息服务等方面简要介绍了我国遥感测图的最新发展。
中国西部测图项目通过技术创新
解决了控制点稀缺条件下的区块平差、大比例尺航空/卫星影像测绘、多源影像智能解译等问题。
开发了用于大面积航空/卫星图像测绘的PixelGrid，用于复杂地形区域多源数据集成处理的FeatureStation，以及用于机载合成孔径雷达测绘的多波段多极化干涉数据采集系统等软件。
中国陆地版图1:5万地形数据首次实现全覆盖，数字中国地理空间框架基本完成。
随着其他国家重点计划和项目（国家地理国情监测和国家遥感制图）的实施，目前的研究重点已从西部测图转向全国动态测图。
本文还介绍了全国动态测图系统。该系统中，数据采集已从单一来源发展到多源多方式，测图也已经发展为动态测图，数据库得更新也体现了协作的特点。
西部测图工程的覆盖图和产品展示
SAR测图系统
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04
中国遥感卫星的海外应用——以中奥合作建设自然资源卫星遥感云服务平台奥地利节点为例
Wolfgang Kainz，唐新明，薛玉彩
引用格式
Wolfgang Kainz, Xinming Tang & Yucai Xue. 2021. The Austrian node of the natural resources satellite remote sensing cloud service platform: examples of Sino-Austrian cooperation, Geo-spatial Information Science, DOI:10.1080/10095020.2020.1857213
关键词
遥感、地理信息系统、资源三号卫星、超地球仪、中华人民共和国自然资源部国土卫星遥感应用中心
Remote sensing; geographic information systems; ZY-3 satellite; hyperglobe; Land Satellite Remote Sensing Application Center (LASAC)
主要内容
为构建全球虚拟卫星影像数据服务中心，实现自然资源国产高分辨陆地卫星影像产品在国内、国际自然资源管理及各行业的即时共享和高效利用，满足自然资源管理与卫星遥感影像全球对地观测需求，中华人民共和国自然资源部国土卫星遥感应用中心（LASAC）与奥地利维也纳大学之间签署合作协议，于2016年建立了自然资源卫星遥感云服务平台的奥地利节点，实现中奥合作。
本文详细介绍了云平台节点建设及资源三号卫星数据共享和研究情况。
根据中华人民共和国自然资源部国土卫星遥感应用中心（LASAC）与奥地利维也纳大学之间的合作协议，于2016年建立了自然资源卫星遥感云服务平台的奥地利节点。中国ZY-3卫星约500 GB的全色和多光谱数据被推送到维也纳大学的服务器，用于教育和研究。
重点介绍了为增加对中国地球观测系统的了解，加强中奥之间的科学交流以及使用ZY-3数据对奥地利和老挝进行应用的项目示例而开展的活动。包括ZY-3数据的几何精度验证，球形显示器上图像快速视图的动画可视化，奥地利和老挝的图像覆盖时间序列研究，以及使用ZY-3数据来检测奥地利州害虫侵扰的适用性。
未来将继续根据ZY-3立体数据对DTM准确性进行研究，对奥地利地区基于ZY-3和其他传感器数据的土地覆盖分析和比较研究工作也在进行中。
2018年6月11日，首届中国卫星研讨会的参与者
超级地球仪
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05
中国星载高光谱遥感研究进展
钟燕飞，王心宇，王少宇，张良培
引用格式
Yanfei Zhong, Xinyu Wang, Shaoyu Wang & Liangpei Zhang. 2021. Advances in spaceborne hyperspectral remote sensing in China, Geo-spatial Information Science, 24:1,95-120, DOI:10.1080/10095020.2020.1860653
关键词
高光谱遥感、太空高光谱遥感、高光谱图像处理和遥感应用
Hyperspectral remote sensing; spaceborne HRS; hyperspectral image processing and remote sensing applications
主要内容
随着卫星技术的成熟，高光谱遥感（Hyperspectral Remote Sensing，HRS）已从最初的地面和机载平台发展成为星载平台，极大地促进了HRS图像在农业、林业和环境监测等领域的应用。
中国在这一进程中发挥着重要作用，特别是近年来一系列高光谱（神舟三号飞船、高分五号、SPARK卫星、珠海一号组网卫星等）、气象（风云系列卫星）、行星探测（嫦娥系列卫星）航天器和卫星的成功发射运行，极大地促进了全球高光谱遥感的发展。
与其他平台相比，中国的星载高光谱遥感平台具有幅宽大、分辨率高、光谱范围广、可组网观测、卫星重量小等特点。钟燕飞教授等人撰写了论文Advances in spaceborne hyperspectral remote sensing in China，系统介绍了中国星载高光谱遥感的研究进展。
文章从典型卫星系统、数据处理和应用等方面出发，重点介绍了我国星载高光谱遥感的最新进展。同时，对我国高光谱遥感的未来发展趋势进行了分析和探讨。
详细分析中国星载HRS系统的特点，包括SZ-3 CMODIS、FY-3系列、HJ-1A、TG-1、SPARK、GF-5和珠海一号，并分析了部分传感器详细参数。
回顾和分析我国高光谱图像处理与分析的最新进展。重点介绍相关的数据处理方法，如预处理（包括辐射定标和几何定标）、数据增强（包括去噪、超分辨率和数据融合）、分类、探测（包括目标与异常探测）、光谱解混和定量反演等。
总结我国星载高光谱系统的典型应用案例。包括高光谱遥感在我国农业、林业、地质勘测、环境（大气污染、水环境、土壤）、城市研究上的应用。
讨论和分析了星载HRS的发展趋势和不足。我国星载HRS发展趋势是：大幅宽与高空间分辨率、全谱段高光谱观测、高光谱卫星组网。
星载高光谱遥感的处理框架
利用高分5号高光谱数据绘制土地覆盖类型图
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2020年
01
地理空间智能研究进展——以武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室为例
李德仁，邵振峰，张瑞倩
引用格式
Deren Li, Zhenfeng Shao & Ruiqian Zhang. 2020. Advances of geospatial intelligence at LIESMARS, Geo-spatial Information Science, 23:1, 40-51, DOI:10.1080/10095020.2020.1718001
关键词
人工智能、地理空间信息科学、区域网平差、大数据、自动变化检测、地球观测大脑、智能地理空间服务
Artificial intelligence; Geospatial Information Science(GSIS); block adjustment; bigdata; automatic changedetection; Earth ObservationBrain (EOB); Smart Geospatial Service (SGSS)
文章摘要
计算能力的增强、学习算法的成熟以及应用场景的丰富性，使得人工智能在解决地球空间信息科学（GSIS）问题时越来越具有吸引力。其中包括图像匹配、图像目标检测、变化检测、图像检索以及用于生成各种类型的数据模型。
本文讨论了人工智能与地理信息系统在区域调整、大数据库图像搜索与发现、自动变化检测、异常检测等方面的联系与综合，说明人工智能可以与地理信息系统集成。
最后，介绍了对地观测大脑和智能地球空间服务（SGSS）的概念，以期推动地球观测系统向更广阔的应用领域发展。
人工智能将引领人类智能的第四次工业革命
基于机器学习的地震后倒塌房屋提取
地球观测大脑概念图
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02
嫦娥三号和嫦娥四号月球车任务的地理空间技术
邸凯昌，刘召芹，万文辉，彭嫚，刘斌，王晔昕，芶盛，岳宗玉
引用格式
Di, Kaichang，Liu, Zhaoqin，Wan, Wenhui，Peng, Man，Liu, Bin，Wang, Yexin，Gou, Sheng，Yue, Zongyu. 2020. Geospatial technologies for Chang'e-3 and Chang'e-4 lunar rover missions, Geo-spatial Information Science, 23:1, DOI: 10.1080/10095020.2020.1718002
关键词
地理空间技术、月球车、着陆点测图、地形分析、月球车定位与导航
Geospatial technology; lunarrover; landing site mapping;topographic analysis; roverlocalization and navigation
主要内容
北京时间2020年12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着中国首次地外天体采样返回任务圆满完成。
中国探月工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》明确的国家科技重大专项标志性工程，自2004年1月立项并正式启动以来，已连续成功实施嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、再入返回飞行试验和嫦娥四号等五次任务。
2018年，嫦娥四号中继星“鹊桥”发射升空，为嫦娥四号提供中继通信服务。2019年，嫦娥四号实现了人类历史上的首次月球背面软着陆。
探索浩瀚宇宙是共同梦想，和平利用太空是共同理念。从人类航天史的角度审视，中国的月球、火星乃至更远的行星探测计划，都是地球文明向外太空探索乐章中不可缺少的部分。
本文介绍了嫦娥四号月球探测器的研制和应用情况。包括利用摄影测量测绘技术生成的具有米级分辨率的着陆场地形产品，和着陆后实时生成厘米级分辨率的地形产品等。
邸凯昌研究员还参加了嫦娥五号工程任务，他带领的中科院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室行星遥感团队研发了视觉定位与制图技术与软件，在北京航天飞行控制中心应用于遥操作任务，团队成员全程在飞控中心参加任务运行，在预选着陆区制图、着陆点定位、采样区地形分析、采样罐定位等方面做出了重要贡献，为采样返回任务的成功实施提供了有力支撑。
论文主要研究内容：
利用摄影测量测绘技术，在着陆前利用轨道影像生成具有米级分辨率的着陆场地形产品，并在着陆后实时生成厘米级分辨率的地形产品。
在着陆后立即使用下降图像和轨道底图，利用视觉定位技术确定两个着陆器的位置。
在地面作业期间，基于视觉定位的月球车定位是在每个航路点使用导航摄像头图像进行的。地形分析和月球车定位结果直接支持航路点到航路点的路径规划、科学目标选择和科学研究。
开发了基于GIS的数字地图制图系统，支持移动机器人遥操作。
着陆器拍摄的CE-3和CE-4月球车在月球表面的照片
CE-4着陆场和周围区域的图像和地形
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评述
01
Gottfried Konecny是中国摄影测量与遥感界的良师益友
李德仁、朱宜萱、石立特
引用格式
Deren Li , Yixuan Zhu & Lite Shi. 2021. Gottfried Konecny: our bestfriend in photogrammetry and remote sensing of China, Geo-spatial Information Science, DOI:10.1080/10095020.2020.1860554
主要内容
Gottfried Konecny教授除了是世界公认的摄影测量与遥感学大使，还是中国摄影测量与遥感学科的良师益友。
李德仁院士专门撰写了回忆文章Gottfried Konecny: our best friend in photogrammetry and remote sensing of China，其中详细记载了Gottfried Konecny教授与中国的渊源，他与中国学者跨越国别和意识形态的友谊，以及他为了学科发展壮大和全球学术传播所做的努力。
在本篇文章中，李德仁院士将一件件学科历史上的大事件以风趣生动的文笔娓娓道来，更透露了这些事件后鲜为人知的趣事。
如在中国测绘学会回归ISPRS的努力中，Konecny教授曾无意间促成了王之卓先生和他中国台北的学生史惠顺教授在德国汉堡的惊喜相遇；又如Konecny教授为了赶上王之卓教授80岁“金博士”的庆祝典礼，专程从汉诺威打车到柏林等……
（编者：德国人称为“金博士”的荣誉，是专门为获学位50年后仍站在科学第一线的科学家们设立的。）
我们将这篇可读性极强的文章与所有读者分享，重温历史，不忘初心。
康奈斯尼（左）参加王之卓先生（中）90大寿庆祝典礼
1994年在北京举行的ISPRS委员会第六次专题讨论会
2019年桂林，参加国际会议——大数据时代的测绘
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排版：毛竹
编辑：王晓醉
审核：张淑娟
关于 Geo-spatial Information Science
Geo-spatial Information Science（GSIS）是由武汉大学主办的测绘遥感专业英文期刊，主编为中国科学院院士、中国工程院院士李德仁教授。2020年9月被SCIE收录。
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期刊官网：
https://www.tandfonline.com/tgsi
投稿网址：
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