一、引 言

近年来，随着我国测绘地理信息产业的蓬勃发展，对航空航天遥感影像的需求越来越多，新型遥感手段不断呈现并广泛应用于测绘生产，使影像获取能力及水平大幅提升，并在测绘工作及国民经济建设中发挥了重要作用。

航空航天影像作为开展测绘地理信息工作的重要数据源，在国家与省级基础地理信息数据库建立及更新、西部测图、927工程、数字省区、数字城市、天地图，以及地理国情监测等方面发挥了重要作用，为重大测绘地理信息工程提供了数据保障。

航空航天遥感影像还可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。在我国快速发展的新形势下，各种地形、地貌、地物的变化日新月异，通过不同时段的航空航天影像可以及时地反映人文与自然要素的实际变化，更好地服务于政府部门的管理决策，在国土调查、环境资源、水利建设、交通规划、城市建设、粮食估产、灾害评估、防灾减灾和国防安全等方面发挥积极作用。

为了更好地满足各行业对影像资料的旺盛需求，国家基础地理信息中心按照“着力服务基础测绘，兼顾重大项目需求”的思路，常年来负责并开展国家航空航天遥感影像获取工作，累积了海量的影像数据成果。本文将从影像获取能力建设和影像成果应用等方面出发，阐述近年来国家航空航天遥感影像获取现状，并对影像获取的发展前景和趋势进行展望。

随着影像获取技术手段、航摄队伍、装备能力的发展，影像获取能力大幅提升，效率明显提高。据统计，航空影像获取2010年以来每年完成的面积均超过100万km²，2015年航空摄影已完成面积超过200万km²，航天影像获取已实现2.5 m地面分辨率影像年度国土面积全覆盖，优于1 m高分辨影像重点区域年度覆盖。目前，已形成多平台、多传感器、多分辨率基础地理信息获取体系，数据综合获取能力大幅提升。

航空影像获取具有自主性强、精度高、效率高、灵活方便等优点，是快速获取高精度影像数据的有效手段。2006年，国家启动了“高分辨率对地观测系统重大专项”，其中包括建立飞行平台制造、传感器研制、数据处理、产品生成和分发等较完整的航空影像获取系统基础设施，进一步降低了航空影像获取技术装备门槛，促进其向生产商品化阶段转化^[1]。

1) 数字航空摄影已完全取代胶片航摄，IMU/GPS辅助航空摄影、机载SAR、机载LiDAR、无人机航摄和倾斜摄影等影像获取技术发展迅猛，在基础测绘、应急资料获取等方面得到了广泛应用^[2]。

基础测绘航空摄影原计划于2005年开始试验数字航摄仪，2008年正式应用数字航摄，2012年全部转为数字化^[3]。目前，在地面控制困难区域采用了IMU/DGPS辅助航空摄影技术，大量减少了地面控制工作，实现了测区无地面控制的直接地理定位，提高了作业效率^[4]；在海岸线、滩涂、湖泊、平坦地区开展了机载LiDAR数据获取项目，主要用于高精度DEM生产，充分发挥了其精度高、获取快的特点；在国家西部横断山脉等地区开展了机载SAR影像获取工作，有效解决了恶劣气候、复杂地形条件下的影像获取；在部分城市地区开展倾斜摄影项目，为数字城市、智慧城市建设提供了更加丰富的影像数据源^[5]。

2) 航空影像获取装备水平大幅提升，队伍规模不断壮大，形成了一支稳定的、具备相当能力的专业航空影像获取队伍。

随着测绘地理信息事业的发展、国家投入的增加，航空影像获取市场进一步开放，尤其是地理国情普查监测、农村土地确权、不动产登记等项目的开展，使民间资本信心增加，航空摄影装备投入空前。据统计，具备航空摄影飞行能力的企业近千家，目前具有甲级资质的航空摄影单位50余家，拥有中级职称以上负责设计、摄影、冲洗、数据处理、质检的人员千余名，航空摄影企业拥有国际一流的数字航摄仪近200台，军队、通用航空拥有高空飞机20余架，中低空飞机180余架，形成了高、中、低空航空摄影装备的全覆盖，具有了很强的市场发展潜力，见表 1。

国内外卫星遥感技术发展突飞猛进，航天遥感技术已成为获取地理空间信息的重要手段。目前世界各国都在积极研发各类遥感卫星，充分利用遥感手段可以快速获取实时地面现状的优势，监测各种资源的变化和发展趋势，用以维持本国经济的可持续发展^{[1, 6]}。

1) 商业高分辨率光学遥感卫星数量继续保持快速增长，市场上可供选择的卫星影像数据日益增多，为大规模、快速采集地理空间信息提供了可靠的数据保障。

近年来，国际测绘与地理信息产业发展迅速，世界上主要发达国家和部分发展中国家高度重视数据源建设，纷纷抢占国际制高点，积极发展各自的高分辨率对地观测卫星系统，为本国的空间信息基础设施建设和全球化战略服务，从最初的Landsat和SPOT两大系列发展到今天以美国和法国为代表，中国、俄罗斯、印度、日本、巴西、加拿大等许多国家都拥有自己的资源遥感卫星的格局，见表 2。从21世纪初开始，高分辨率遥感影像已成为各国发展的重点，国际上的商业光学遥感卫星逐渐向着高空间分辨率、高时间分辨率、高机动能力和高集成化等方向发展^[7]。空间相机的地面像元分辨率(GSD)不断提高，2014年8月发射的WorldView-3分辨率已达到0.31 m。在考虑季节因素和实现区域无云覆盖等前提下，采取多颗高分辨率卫星获取的综合协调、充分发挥各星获取能力的方法，可基本实现优于1 m高分辨率卫星影像对华北、华中、内蒙古、甘肃、新疆等地区的年度区域完整覆盖。

2) 国产卫星影像获取手段日益丰富，数据覆盖度与精确度逐渐与世界先进水平持平，甚至某些领域领先于发达国家水平。

我国自1970年第一颗卫星发射以来，逐步建立和完善了卫星对地观测体系，随着国家政策导向的指引，航天科学技术得到长足发展。国产民用陆地观测卫星数据由最初单一中巴地球资源卫星影像获取能力发展到现在中巴地球资源系列卫星、环境减灾卫星、测绘立体卫星等综合获取能力；传感器的研制从最初仅有光学的多光谱、低空间分辨率(几十米)发展到目前的高空间分辨率(几米)、高时间分辨率、高辐射分辨率、宽视场多角度、雷达等多种传感器共存的格局，形成了传感器种类较为齐全、满足不同用途的卫星对地观测体系^[8]。随着测绘地理信息产业的飞速发展，我国遥感影像获取能力逐年提升，特别是资源三号、天绘一号、高分一号、高分二号等国产中高分辨率遥感卫星相继投入使用，使得卫星影像获取能力大大增强，可基本实现优于2.5 m影像国土面积年度全覆盖，见表 3。

目前国家基础地理信息中心库存的影像数据成果已达2.7 PB，并以每年约300 TB的速度增加。1994—2014年间，库存卫星影像近10万景，航空影像300万余片，可实现优于0.2 m分辨率影像约400个全国重点城市的覆盖，获取的优于0.5 m分辨率航空影像约607万km²，占国土陆地面积的63%，如图 1所示；获取的优于1 m分辨率的航空航天影像数据成果基本实现了整个国土面积的覆盖；优于2.5 m分辨率的航天影像实现了国土面积影像全覆盖^[9]。

图 1 地面分辨率优于0.5m航空影像成果(1994—2014年)

图选项

据统计，“十五”期间国家财政为影像数据成果获取共投入经费约3.6亿元，“十一五”期间投入经费约5亿元，2011—2014年投入经费约6.5亿元，见表 4。

从数据中可以看出，航空影像方面已完成了从常规胶片摄影向数字航空摄影的转变，2011年后获取的航空影像均为数字航空摄影；卫星影像方面逐步从中低分辨率(优于10 m)、中高分分辨率(优于2.5 m)向高分辨率(优于1 m)、多类型影像成果转变，如图 2所示。

图 2 “十二五”期间亚米级分辨率影像获取成果覆盖图

图选项

据统计，“十一五”期间，国家基础地理信息中心共向社会提供航摄底片704筒，航空摄影像片60万余片，数字影像29万余片，提供高分辨率影像数据近21.6万km²；2011—2014年累计提供438个摄区的航空影像数据，数据量约560 TB，数字影像238万余片，提供高分辨率影像数据近1154万km²。

随着我国工业化、信息化、城镇化的快速发展，各行各业对遥感信息服务提出了更高的需求，尤其是随着数字城市建设、天地图建设、地理国情监测、西部测图工程等重大专项和工程的开展，遥感技术产业发展进入了遥感产品需求旺盛期、遥感产业发展机遇期。航空遥感具有自主性强、精度高、效率高、灵活方便等优点，成为快速获取高精度遥感数据的有效手段。因此，应积极推进技术创新和成果转化，大力推广航空遥感系统，提高遥感数据获取、处理和应用能力，促进遥感产业发展。航空遥感技术的快速发展，使得遥感数据呈现出多源化、多时相、大数据量和多成果类型等发展特点，加速了国内遥感数据处理技术的大踏步发展，但是距国外领先水平仍有一定差距，尤其是结合下一代互联网、物联网、云计算等新技术的发展趋势，应该大力推进航空遥感数据处理软件研发，特别是在高性能遥感数据自动化处理等核心基础软件产业化方面实现突破，达到国际先进水平^[10]。

随着对地观测应用的不断深入，全球对地观测卫星发射计划将持续发展。欧洲咨询公司在《天基对地观测，至2023年市场预测》报告中指出，未来10年，各国政府和商业公司将发射约353颗对地观测卫星，是过去10年发射总数的2倍^[11]。

2012年1月9日，我国首颗国产民用光学立体测绘卫星资源三号01星成功发射，使我国具备了1∶5万~1∶2.5万比例尺基础地理信息数据自主获取及更新的能力，打破了民用航天测绘业务长期依赖国外商业遥感卫星数据的局面。为保持测绘卫星数据源的连续、稳定，在2011年出台的《测绘部门航天发展“十二五”规划》中，提出在未来3个五年中，研制发射包括光学、雷达、激光、重力4种类型在内的多颗测绘卫星，形成种类齐全功能完整的测绘卫星体系。该规划在2012年与国土资源卫星和海洋卫星发展规划一起，整合为陆海卫星业务发展规划，得到了国务院批复同意整体纳入《国家空间基础设施发展规划2011—2025》，有望包含光学、雷达、重力3种类型并具有激光测绘的功能的7颗测绘卫星，在未来10年内形成我国的民用测绘卫星系列。通过建设由高分辨率光学立体测图卫星、干涉雷达卫星、激光测高卫星、重力卫星等不同卫星有机组成的测绘卫星系列，我国将逐步具备满足全球1∶5万～1∶5000等比例尺制图的数据获取和立体成像能力^[12]。通过实施《全国基础测绘中长期规划纲要(2015—2030年)》，以测绘卫星为主体，以国家其他高分卫星资源为辅助，以国内商业遥感小卫星资源为补充，发展全天时、全天候测绘卫星观测能力，构建种类齐全、功能互补、尺度完整的对地观测体系，全力满足新型基础测绘对天基数据获取能力的需求，提高高分辨率遥感影像自给率。卫星测绘应用与服务体系的建立与完善，将为国家经济社会可持续发展提供全面、持续稳定、高质量的基础地理信息数据，促进测绘地理信息产业蓬勃发展，提高我国自主信息保障能力和独立获取空间信息的能力。

测绘地理信息产业的蓬勃发展给影像获取带来了机遇，同时也带来了挑战，欧美发达国家在航空航天影像获取装备研制方面起步早，科技领先，成果比较多，市场占有率较高。我国在这一领域起步较晚，但我们在为追赶世界先进科技进行着有益的探索和创新，尤其是在新型影像获取领域，如倾斜摄影，国产研制的相机系统达到甚至超过了国外相机系统，提升了我国航空影像获取技术竞争力。我们有理由相信，随着国产自主知识产权相关技术的积累，国产影像获取装备在世界的舞台将会扮演越来越重要的角色。

影像获取企业在发展，装备技术在发展，需求也在发展。2014年1月，国务院办公厅印发了《关于促进地理信息产业发展的意见》，明确要求进一步提升遥感数据获取和处理能力，推进地理信息开发共享。影像获取各部门应强化项目管理，加大信息流通，疏通交换渠道，统筹协调各部门之间的数据需求，加强影像获取统一监管，建立影像获取共享机制，真正做到节省财政资金，维护国家利益，为测绘地理信息的发展提供数据保障，为经济社会发展保驾护航。