空间观测回放

1.2.4　数据获取技术

1.地面数据获取

数据获取技术是信息技术的基本要求，通过数据归类、汇总、关联等分析可以获得目标对象的状态信息，借助信息传播技术进行发布，为相关机构或人员使用。数据获取的方式有多种，总体上可以包括人工、自动两大类别。人工采集数据是一种最原始但最灵活的方式，在社会、经济活动调查中一直是主要的数据获取形式。如我国定期的人口普查、人口抽样调查、经济普查、经济抽样调查等都是通过人工上门完成的。自动的数据获取方式是通过专门的探测仪器，探测目标对象的活动状态，如城市道路交通流量的自动检测、大气环境监测、噪声监测、遥感扫描成像、基于电子标签RFID的自动识别等。小型的信息系统，如交通检测系统，可以将自动观测数据直接输入数据库，并获得相应的统计分析信息，从而实现一种观测-应对的自适应决策系统。

在许多情况下，自动数据获取仪器需要人工进行辅助操作才能完成，如公交车辆上安装的乘客计数系统(APC)，在没有无线传输系统的条件下，需要人工将记录结果转入系统数据库中。一些自动获取的数据需要进行初步处理才能使用，如遥感影像需要进行误差校正和空间定位才能够发布使用。事实上，人们设计了大量的自动化或半自动化的数据采集装置，用于辅助提高数据获取的精度和质量。

随着信息技术的发展，数据获取的技术手段也在不断发展。其中，各行业所涉及的业务过程会积累大量的社会经济活动数据，对分析行业发展趋势具有较大的意义。如大型连锁超市通过发放会员卡，可以了解顾客的消费特征，从而优化商品结构，提高利润;银行系统通过自动取款机的业务数据，可以优化取款机的布局;无线通信业务可以对每一部手机进行定位，从而获得大规模的空间位置分布，有利于优化基站布局，同时为社会经济活动规律研究提供必要的数据。

2.对地观测技术

对地观测技术(earth observation technologies)是获取地球表面空间信息的高效技术手段。对地观测技术是尖端的综合性技术，涉及航天、光电、物理、计算机、信息科学等诸多应用领域。依托卫星、飞船、航天飞机、飞机以及近地空间飞行器等空间平台，利用可见光、红外、高光谱和微波等多种探测手段，获取信息并进行处理和形成产品。相应的承载平台、探测手段、处理及应用设备等共同构成对地观测系统。对地观测技术正日益成为开展地球科学研究的关键前沿技术，包括了解和把握人类面临的资源紧缺、环境恶化、人口剧增、灾害频发等一系列重大问题的发展动态，实施资源、环境、土地、农业、林业、水利、城市、海洋、灾害等领域的调查、监测和管理，实现对环境和灾害的预测、预报和预警，从而支撑经济和社会可持续发展。

对地观测卫星、传感器向高分辨率发展。随着对地观测技术的进步以及人们对地球资源和环境的认识不断深化，用户对高分辨率遥感数据的质量和数量的要求在不断提高。高分辨率卫星影像的主要特征有:地物纹理信息丰富、成像光谱波段多、重访时间短。空间分辨率以每10年一个数量级的速度提高，高分辨率、超高分辨率信息已经成为21世纪前10年新一代遥感卫星空间分辨率的基本发展方向。对同一地面目标进行重访周期日益缩短，具有中等空间分辨率的遥感卫星的重访周期已经小于1天;卫星所携带的传感器工作波段覆盖了自可见光、红外到微波的全波段范围;波段数已达数十甚至数百个，微波遥感的波长范围从1mm～100cm，差分干涉测量精度可达厘米至毫米级。

对地观测卫星向网络化发展。卫星遥感技术的迅猛发展，将在未来几十年把人类带入一个多层、立体、多角度、全方位和全天候对地观测的新时代。由各种高、中、低轨道相结合，大、中、小卫星相协同，高、中、低分辨率相弥补而组成的全球对地观测系统，能够准确有效、快速及时地提供多种空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的对地观测数据。

对地观测系统向综合与协作发展。不管卫星大小，如果组成星座，可以最大可能地缩短重访周期;目前此类卫星仍以极轨和中倾角轨道为主，未来将向低轨道和地球静止轨道延伸。单颗卫星无法发现相互关联的整体诸多因素，对快速变化的情况，只能观测到现象，而分析原因的资料不足。预测变化趋势，需要连续的观测数据，对某些观测对象需要进行快速、重复观测。把各种轨道、各种遥感器结合起来，同时观测具有相关性的诸要素，因而获得的“数据”可非常方便地进行融合、集成、外推，形成“信息”的周期可大大缩短。与数据中继、通信、导航定位等卫星功能融合，不仅可快速重访，大大提高观测频度，发现规律，认识本质，而且还可实现快速定性、快速定量、快速定位。这些对于快速变化的信息社会，对快速发展的经济形势及快速变化的资源和环境，将成为重要的信息获取和信息传输、分发手段。

对地观测技术包括空间定位技术和遥感技术两大类，前者用于对地表空间对象的定位和导航，后者用于获得地表覆盖影像数据。

空间定位是利用卫星信号确定地球表面空间位置的技术，用于获取观测对象的三维坐标，统称为全球卫星定位导航系统(global navigation satellite system，GNSS)。空间定位系统主要有美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS)、欧洲的伽利略卫星导航系统(Galileo)、中国的北斗系统。GPS作为一种全新的现代定位方法，已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子仪器。1990年代以来，GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方面引起了革命性的变化。用GPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静态扩展到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事后处理扩展到实时(准实时)定位与导航;绝对和相对精度扩展到米级、厘米级乃至亚毫米级，从而大大拓宽了它的应用范围和在各行各业中的作用。卫星导航首先是在军事需求的推动下发展起来的，GLONASS与GPS一样可为全球海陆空以及近地空间的各种用户提供全天候、连续提供高精度的各种三维位置、三维速度和时间信息，这样不仅为海军舰船、空军飞机、陆军坦克、装甲车、炮车等提供精确导航，也在精密导弹制导、武器系统的精确瞄准等方面广泛应用。在民用领域，卫星导航在大地和海洋测绘、邮电通信、地质勘探、石油开发、地震预报、地面交通管理等各种国民经济领域有越来越多的应用。

广义的遥感技术，是指不直接接触观测对象而获取其表面信息的技术。根据平台位置的不同，可以分为地面遥感、航空遥感、航天遥感。地面遥感采用架设于地表的照相或扫描设备，对目标对象进行近距离观测;航空遥感将照相或扫描设备安装在低空飞机上，对地面进行垂直或倾斜观测;航天遥感则是将照相或扫描设备安装在航天平台(主要是卫星)上，对地球表面进行观测的技术。从技术原理来看，遥感技术是从一定距离外感知和捕获目标反射或辐射的电磁波、可见光、红外线，并对目标进行识别的技术。遥感技术广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监视、气象观测、环境监测、灾害监测、地球资源普查、植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、城市规划和管理等方面。