深空对地观测现状与发展趋势.ppt

深空对地观测现状与发展趋势,主讲人：熊盛青工作单位：中国地质调查局中国国土资源航空物探遥感中心,一、概述二、发展历程三、发展现状四、发展趋势,汇报提纲,深空对地观测是深空探测与对地观测的总称，是军民两用的高科技。深空探测是采用遥测等方法对月球及以远的星球进行的探测，以探索宇宙、研究行星地质学为主要目的；对地观测是指采用人造卫星和航空平台，装载遥感探测器和地球物理仪器等对地球进行观（探）测，获取地球影像和地球物理场等地球空间信息，了解和掌握自然资源、环境、灾害和气候等现状和变化规律，以及探测陆域和海域能源资源、固体矿产资源和研究地球内部结构等。深空对地观测是获取重要的国家战略性基础信息地球空间信息的主要手段。对国土资源工作来讲，以对地观测为主，深空探测为辅。,深空对地观测的内涵,1.对地观测:卫星/航空平台遥感与地球物理手段-资源开发利用,优化生存环境社会发展需求-地球系统科学,圈层活动研究地学系统研究2.深空探测:月球以远星体探测/行星地质学-探索宇宙起源,寻求第二空间空间科学探索-保护地球环境,避免重大灾难人地和谐共处,深空对地观测的内涵,对地观测,深空探测,互相支撑互相促进！,能源资源/水资源/灾害/气候变化/可持续发展/健康/天气预报/反恐/航运安全/生物多样性,对地观测系统组成,对地观测遥感技术,遥感技术的定义：是指非接触性远距离的观测技术，通常是指从高空对地球进行观测的综合性技术系统。遥感技术的分类：按平台：航天遥感(卫星遥感)航空遥感按传感器：光学遥感微波遥感按波谱谱段：可见光、红外、热红外。,一、概述二、发展历程三、发展现状四、发展趋势,汇报提纲,天圆地方说中国,认识我们赖以生存的地球,“日心说”与“地心说”欧洲,麦哲伦全球航行改变认识,9,人类的反思换个角度看地球,“天涯海角”为何走不到头？大海中驶来的船只为何先看见桅杆？欲穷千里目，更上一层楼不识庐山真面目，只缘身在此山中换个角度看地球遥感,行星观测天文台太阳系,阿基米德：给我一个支点，我可以撬起地球！只要有更高的视角，就能更准确的观测地球！,！,人眼能看到的世界是极其有限的,波长,光谱,日常应用,岩矿可见近红外光谱特征标识图（Hunt等，1977）Visible-nearinfraredspectralcharacteristicsofrocks(Hunt,etc.1977),遥感是人类的第二双眼，好比“天眼”！,发展过程：地面航空卫星平台高度：卫星、航空和近地面观测方式：成像和非成像,遥感的发展历史,黑白和彩色摄影,高分辨率、高光谱,多光谱,10-2,10-1,Thedevelopmentstageofremotesensingtechnology,Blackandwhiteandcolorphotography,Multispectralremotesensing,Highresolutionandhyperspectralremotesensing,遥感技术的发展阶段,航空遥感的发展,日晷-测时,罗盘-定方向,准-测水平,矩-定方,记里鼓车-测距离,战国地图.甘肃,宋代裴秀禹迹图,汉代马王堆地图,康熙全览图,从地图说起古人如何观测地球,1836年，达格雷(Daguerre)发布第一张空中相片；1858年，图纳得恩以气球为平台摄取了巴黎鸟瞰相片。,达格雷发布的相片,图纳得恩,用于军事观察，构筑防御工事,空中摄影最早使用信鸽,德国V2火箭发射基地,德国航摄所使用的相机,军事侦察，了解敌方的动态,空中国王,垂直起降固定翼无人机,四旋翼无人机,LeicaADS100,CZMILNova,有人机遥感平台,无人机遥感平台,遥感相机,航空遥感技术的发展,用于土地管理、环境保护等,水深测量与三维地形测绘,水深雷达工作示意图,激光雷达获取三维地表数据,航空遥感地形三维测量,遥感-地图的演变,地图信息,真实世界,导航定位,服务生活,卫星遥感的发展,1957年：前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星20世纪60年代：美国发射了TIROS、ATS、ESSA等气象卫星和载人宇宙飞船1972年：美国发射了地球资源技术卫星ERTS-1（后改名为Landsat）1982年美国发射Landsat-4，装有TM传感器，分辨率提高到30m1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和XS遥感器，分辨率提10m1988年9月7日中国发射第一颗“风云1号”气象卫星1999年美国发射IKNOS，空间分辨率提高到1米1999年10月14日中国成功发射资源卫星1号卫星之后进入快速发展期-卫星、载人航天、探月工程等,卫星遥感的特点,“站”的更高，“看”的更远！,利用卫星对地球拍照，从更远的距离处感觉地球的变化。相比于航空遥感，卫星遥感的拍摄范围更广，持续时间更长，并且可以通过多种卫星联合起来，构成对地球多个角度的观测，更为想起的诊断地球变化中出现的问题。,卫星遥感的发展,地面处理,数据接收,卫星发射,科学研究,社会服务,专题应用,“站”的更高，“看”的更远！,将卫星送入预定轨道,卫星数据传输与处理,众多行业技术人员参与要求合作、共享、负责的态度,卫星遥感数据怎么应用？,专业应用,服务大家,存储系统,云计算平台,卫星遥感的用途,海洋,陆地,大气,资源调查与监管,土地调查,矿产资源管理,农作物种植,上海,中国地质调查局,山水林田湖,地下水,环境监测,冰川消融,湿地监测,极地冰层厚度监测,空气质量监测评估,水污染,城市热岛效应,一、概述二、发展历程三、发展现状四、发展趋势,汇报提纲,对地观测卫星：遥感、导航、通讯遥感卫星：陆地、海洋、大气中低轨，2000km通讯导航：高轨，36000km运行卫星：约1100颗遥感卫星：800多颗,S数以千计的“天眼”在看护着我们的地球！,1.美国:宇航局(NASA)+地调局(USGS)“天地携手”,空间对地观测各国竞相发展，重大科学计划引领,（1）采用整体地球科学观，对全球地形、自然资源和自然灾害等进行综合观测，提出其应对方案；（2）综合利用航天、航空、无人机、极地、船载、地面等多平台对地观测手段；（3）观测要素涉及到地表过程/内部结构/地球组成/形态变化/圈层互动（4）应用领域涵盖整个地球层圈，包括气候、土地利用变化、生态系统、能源与矿产资源、环境、自然灾害、水资源,2.欧盟（EU）+欧空局（ESA）：哨兵卫星（业务化运行）支撑下的哥白尼科学计划,大气，MTG,欧空局计划发射6型10颗地球观测卫星SENTINEL系列，观测陆地、海洋和大气。地球系统观：全球环境动态演化与人类活动关系对地观测尺度：全球-欧洲-成员国-城市-村镇对地观测组成：欧盟-欧空局主导空间对地观测部分，地球科学、环境等部门主导应用部分。,空间对地观测各国竞相发展，重大科学计划引领,欧洲地质数据基础设施,3.GEO组织：规模最大、最具权威和影响力的政府间国际组织，引领全球综合地球观测技术应用与系统的发展。,空间对地观测各国竞相发展，重大科学计划引领,国有界，对地观测无限！,全球综合地球观测系统(GEOSS)：主要开展全球性的地表覆盖、环境变化遥感对比研究、全球农业监测。,我国十三五规划明确发展亚洲-大西洋地区GEOSS,空间对地观测竞相发展，重大科学计划引领,我国卫星遥感的发展现状,我国对地观测计划,高分二号,高分三号-SAR,2016.8.25,CBERS-4,我国对地观测发展起步于中巴合作，1999年首颗CBERS卫星，至今已有13颗国产陆地卫星形成了中巴资源/环境减灾/实践/资源/测绘/高分专项6大系列高分辨率对地观测系统专项（2010-2020年）构建我国自主的高分辨率（亚米级/米级）对地观测系统，包含7颗卫星与其他观测平台覆盖从全色/多光谱/高光谱/雷达，以太阳同步/地球同步等轨道观测，构成高空间、高时间和高光谱分辨能力的对地观测系统,国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025）发展国家对地观测体系：陆地、海洋、大气三个系列，构建x个星座，xx颗卫星形成高、中、低空间分辨率，多种观测优化组合的综合全球管理与数据获取能力国土资源陆海卫星业务发展规划至2020年支撑xx颗遥感卫星应用，基本建成陆海观测业务体系,我国对地观测计划,探月工程（2010-2020）总体规划是“绕、落、回”三期，实现采样返回，掌握载人登月技术。嫦娥系列的实施已在高精度立体测图、物质成分反演与地质解释方面取得了一系列成果。嫦娥四号预计2018年发射，首次实现月球背面着陆探测。火星探测计划2020年左右实现绕火探测和着陆巡视探测2030年开展取样返回,我国深空探测计划,海洋二号,风云三号,我国卫星遥感的发展与世界同步,卫星对地观测技术取得重大进展,1.构建了国产卫星遥感数据保障体系，逐步摆脱了依赖国外遥感数据的局面3颗在轨卫星的业主/主用户，2017年发射3颗业务卫星。,2.初步建成国土资源卫星应用系统，基本具备面向行业的应用服务能力先进的混合云平台系统架构，支撑卫星业务运行基于高速光纤网络的海量数据传输、产品生产、共享服务,卫星对地观测技术取得重大进展,3、关键技术取得突破，综合能力迈入国际一流,2项国际领先技术地表变形InSAR监测技术矿山遥感监测技术,3项国际先进技术高光谱遥感矿物填图技术全球资源环境卫星遥感地质解译技术星空地一体化灾害应急监测技术体系,关岭滑坡,关岭滑坡,卫星对地观测技术取得重大进展,地表变形InSAR监测技术多轨道/长条带InSAR集成技术，解决数万平方公里广域地面沉降监测难题，形成业务化能力突破地表大变形InSAR监测难题，可监测范围从厘米级扩展到米级,2项国际领先技术,区域性地面沉降地铁开挖引发地面变形滑坡变形,矿山遥感监测技术构建了星空地一体化应用技术，实现了覆盖全国多矿种、多要素监测，支撑全国矿山执法监管工作。,2项国际领先技术,高光谱遥感矿物填图技术高光谱数据自动化处理技术解决了大区域多航带机载高光谱数据辐射校正难题;速度提高10-20倍，1000km2/周12小时以内;工程化应用中可识别15种以上矿物与矿物组合，准确率80%。,3项国际先进技术,矿物识别与填图,精细数据处理,污染调查,资源环境卫星遥感地质解译技术突破了卫星遥感地质信息融合、信息增强、波谱反演等关键技术实现全球资源环境近200个地质单元的快速提取。,全球卫星遥感地质解译图集,美国地调局地质图,非洲前寒武纪地层分布比对,3项国际先进技术,星空地一体化灾害应急监测技术体系集成卫星（导航-遥感）/航空/无人机/现场作业车/后方指挥系统，服务地震、滑坡、洪水等重大自然灾害救援。,3项国际先进技术,影像-信息-知识,卫星遥感的应用现状,基础地质调查：可提高地质填图速度与质量,1：250,000遥感正射影像图(DOM),1:250,000遥感地质解译图,区域地质填图,J2y3：杨叶组三段：灰黑色极薄层状泥质粉砂岩、泥质石英粉砂岩或粉砂质页岩、炭质页岩J2y4：杨叶组四段：灰绿色细砂岩为主夹多层灰黑色极薄层状泥质粉砂岩J2y5：杨叶组五段：灰绿色细砂岩、页岩夹多层极薄层状泥质粉砂岩、泥质石英粉砂岩J2y6：杨叶组六段：灰绿色细粒石英砂岩夹褐灰色钙质细粒石英砂岩和粉砂质灰岩J3kz1：库孜贡苏组下段：浅绿色长石岩屑砂岩不等厚互层J3kz2：库孜贡苏组上段：紫红色长石岩屑砂岩夹紫红色粉砂质页岩K1j1：江额结尔组下段：灰紫色巨厚层状石英砂岩质粗砾岩K1j2：江额结尔组上段：为褐红、灰红色厚巨厚层状细粒长石石英砂岩，夹砾岩或含砾粗砂岩K1w1：乌鲁克恰特组下段：土褐色长石石英砂岩，夹黄绿色钙质长石石英砂岩K1w2：乌鲁克恰特组上段：棕红色粉砂质泥岩，夹长石石英砂岩、细砾岩,岩性填图,构造填图,库仁克挤压破碎带影像特征imagecharacteristicsofacompresso-curshedzone,控制铁克列克铅铜矿的断裂破碎带Afracturezoneofaleadandcooperdeposit,矿产勘查：遥感蚀变异常提取,矿物识别与填图Mineralrecognitionandmaping,精细数据处理Detaileddataprocessing,污染调查Pollutionsurvey,矿产勘查：高光谱遥感矿物填图,土地资源调查与监测土地全天候遥感监测、利用变更调查、综合整治、县级城镇建设规模扩展监测等,国土调查,卫片执法县级城镇建设规模扩展,全国矿产卫片疑似违法图斑分布图,不同违规方式违规数量对比饼图（单位：处）,矿山开发环境遥感动态监测,自然灾害调查与监测,滑坡预警,受损房屋评估,城市地面塌陷,矿山地裂缝,气象遥感卫星预测预报,全球变化海冰变化监测,极地冰雪厚度监测监测,海平面变化监测,全球变化土壤含水量,卫星遥感应用农业用地监测,卫星遥感应用林火监测,地下煤火监测,卫星测量地表变形灾害监测与预警,2017年3月16日，由哨兵-2号卫星拍摄到的意大利Etna火山喷发红黄色为了火山喷出口蓝色为火山上的雪,夜光遥感,中国1992,中国2010,“中国在过去30年内是发展最快的！”,“战争给叙利亚带来了黑暗！”,战争前2012,战争后2014,一、概述二、发展历程三、发展现状四、发展趋势,汇报提纲,1.地球内部结构与属性重力/磁场/温度场/能量平衡重力场与资源环境变化2.水循环极地冰雪土壤含水量与海洋盐份3.大气环流风场/云与气溶胶大气动力过程,地磁场测量,土壤含水量,冰层厚度与重力场变化,发展趋势多模式对地观测，地球多圈层探测,深空探测多国竞争，方兴未艾,目标：探索宇宙起源,保护地球环境,推动地球与行星科学进步，引导高新技术和产业发展。特点：美国引领，多国竞争，火星为主，全面探测趋势：探测对象多元化，探测任务多样化，探测距离更外部，国际合作更广泛我国：起步阶段，“以月球为主，向火星进军，兼顾小行星”，“所需关键技术基本成熟，具有深厚的发展潜力”,太阳探测,小行星探测,火星探测,美国航天局(NASA)深空探测计划,NASA深空探测,全面领先，唯一探测过太阳系内八大行星的国家太阳系（行星）探测70余次，已实施深空探测任务近100次。美国宇航局2014年战略规划突出火星探测。目标明确：（1）火星上是否曾经存在生命；（2）火星气候；（3）火星地质；（4）为载人火星探测做准备。,欧空局（ESA）深空探测计划,主要开展水星/火星/太阳/小卫星等行星探测与深空科学研究规划2030年发展，暗物质/太阳系外行星/能量探测,ESA深空探测,我国发展趋势,（1）形成满足全国、全球、深空3个层次的空间信息数据保障（装备）体系；（2）创新对地观测理论方法和模型，创建支撑全国、全球、深空创新应用的智慧对地观测应用系统；（3）构建对地观测技术与装备研发、自然资源与环境变化监测、能源资源勘查、深空探测4大技术创新体系，引领国际研究方向。,瞄准前沿，引领深空，服务资源环境调查与监测，支