在提取信息以制圖和構(gòu)建地理空間數(shù)據(jù)庫方面，基于空間平臺的影像現(xiàn)在被確認(rèn)為一種有效且經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)來源。這種影像獲取途徑眾多，從能提供1000m、500m、250m地面分辨率和短時(shí)間獲取一次全球觀測數(shù)據(jù)的中分辨率成像光譜儀(MODIS);到能提供60m，30m，15m地面分辨率的陸地探測衛(wèi)星(Landsat);以及能提供0.5m地面分辨率，并且能夠在24小時(shí)內(nèi)訪問到全球任何地方的高分辨率衛(wèi)星，都能產(chǎn)生該類影像。

　　另外有一類重要的傳感器，它們采集立體影像以生成數(shù)字高程模型。這些立體影像中也包括來自采用合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的微波傳感器的數(shù)據(jù)，這種傳感器能產(chǎn)生1m分辨率的數(shù)據(jù)，它常被用于進(jìn)行干涉測量以獲取高程數(shù)據(jù)和監(jiān)測毫米級別的地殼移動和下沉。這些成像傳感器得到了GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))的支持，GNSS在提供定位信息、直接繪圖和輔助其他平臺定位等方面至關(guān)重要。成像系統(tǒng)與定位系統(tǒng)相結(jié)合，同時(shí)運(yùn)用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，已成為近年來激光雷達(dá)、移動定位系統(tǒng)和干涉合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)等發(fā)展的強(qiáng)大推動力。 GNSS對于定位衛(wèi)星成像系統(tǒng)也是必不可少的，它能使我們獲取具有高地理坐標(biāo)參考精度的影像。

　　增強(qiáng)的圖像分辨率

　　在過去的46年里，提高影像的分辨率已成為一個非常重要的趨勢。表1闡明了影像高分辨率的發(fā)展趨勢，也顯示了在個別應(yīng)用領(lǐng)域影像分辨率發(fā)展所呈現(xiàn)出的異?，F(xiàn)象。例如，SPOT衛(wèi)星(法國地球觀測衛(wèi)星)在過去的24年持續(xù)提供了10m分辨率的影像數(shù)據(jù);MOMS(多軌道多衛(wèi)星空間設(shè)施)是一種科研傳感器，很可能超前于它所在的時(shí)代;SPOT HRS(高分辨率光譜儀)用于創(chuàng)建數(shù)字高程模型。

　　伴隨著提高分辨率的同時(shí)，這些空間平臺也改進(jìn)了地理坐標(biāo)參考過程，過去SPOT-1號數(shù)據(jù)衛(wèi)星只能提供1000m分辨率級別的空間定位，而現(xiàn)在由于使用了較多的高分辨率傳感器，分辨率直接提高至1m。這些發(fā)展使得生產(chǎn)地理空間信息的機(jī)構(gòu)能夠商業(yè)地使用具有高分辨率的數(shù)據(jù)，或是用于國家制圖，或是將這些數(shù)據(jù)作為實(shí)際應(yīng)用中重要的信息來源，如火災(zāi)管理。

　　表1中的大部分衛(wèi)星都沒有被歸類為小型衛(wèi)星。Sandau(2008)將小型衛(wèi)星定義為重量低于1000公斤的衛(wèi)星，并且羅列出了目前那些正在飛行中的小型衛(wèi)星。而關(guān)于小型衛(wèi)星的最大的不同就是它們的開發(fā)除了大型航天局還有一些國家和地區(qū)：尼日利亞、阿爾及利亞、朝鮮等，這些國家的許多小型衛(wèi)星都有由英國薩里衛(wèi)星技術(shù)有限公司制造的。薩里衛(wèi)星技術(shù)有限公司還建成了DMC(國際災(zāi)害監(jiān)測星座)，集中每顆衛(wèi)星的資源以快速地對災(zāi)害做出反應(yīng)。

　　立體數(shù)據(jù)采集

　　另一項(xiàng)重大的發(fā)展改善了立體數(shù)據(jù)的采集。一些傳感器，如ASTER、SPOT HRS、 ALOS PRISM，通過使用前后傳感器能夠在每秒鐘采集2到3幅影像。與此同時(shí)，一些高分辨率傳感器，像Worldview和GeoEye，則能夠通過在一個特定的軌道上改變單個傳感器的指向來采集立體數(shù)據(jù)。

　　使用干涉合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的傳感器也能用來采集立體數(shù)據(jù)，最好的例子是SRTM(航天飛機(jī)雷達(dá)地形測繪任務(wù))。SRTM提供的是間隔為1弧秒，高程精度優(yōu)于16米的全球數(shù)字高程模型。最新進(jìn)展則是ASTER提供的全球數(shù)字高程模型。

　　除分辨率的提升外，這些高分辨率的傳感器全都具備多光譜通道，能夠提供通過全色通道配準(zhǔn)的彩色影像。數(shù)據(jù)融合軟件允許這些通道以任意方式結(jié)合來適應(yīng)各種應(yīng)用。一個比較普及的產(chǎn)品就是正射影像，它能夠矯正投影扭曲;但是在矯正過程中，為了消除地形的影響它需要一個數(shù)字高程模型，而且是一個能消除由建筑物引起的扭曲的三維模型。

　　創(chuàng)建三維數(shù)據(jù)

　　可以使用立體影像和手工繪圖來生成三維數(shù)據(jù)。在工作站中利用有理多項(xiàng)式系數(shù)來創(chuàng)建三維模型是一項(xiàng)重大的發(fā)展。這一發(fā)展省去了用戶必須進(jìn)入到特定的傳感器模型去進(jìn)行控制和定位的麻煩;盡管在校驗(yàn)定位時(shí)控制仍是必須的，但那時(shí)也需要數(shù)據(jù)提供者給出與影像相關(guān)的系數(shù)。RPC(有理多項(xiàng)式函數(shù)模型)最初被使用時(shí)曾遭遇質(zhì)疑，但是現(xiàn)在它已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，而且很少出現(xiàn)問題。

　　低分辨率的多光譜傳感器已經(jīng)走向特殊的應(yīng)用，如中分辨率成像光譜儀(MODIS)和陸地探測衛(wèi)星(LandSat)，這些應(yīng)用多是為了進(jìn)行科學(xué)研究。高分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用則非常多樣，最廣泛的使用可能就是像谷歌地圖和Bing這樣的應(yīng)用了。在這些應(yīng)用里未被矯正的數(shù)據(jù)被用來構(gòu)成全球數(shù)據(jù)集。中分辨率成像光譜儀(MODIS)和陸地資源衛(wèi)星(LandSat)數(shù)據(jù)的圖像雖然都是低分辨率的，但卻能很好地用于地理定位和科學(xué)研究。數(shù)字高程模型常用來生成正射影像，而正射影像一般會使定位更精確。

　　雷達(dá)的使用

　　更重要的發(fā)展是太空雷達(dá)的使用。像ERS 1號、ERS 2號和Radarsat 1號都是設(shè)計(jì)用于生成合成孔徑雷達(dá)影像以用在各種環(huán)境和情報(bào)應(yīng)用中。但是我們發(fā)現(xiàn)，擁有高精度位置信息的ERS數(shù)據(jù)能夠用以生成干涉圖，這些干涉圖不僅可以再生成高精度的高程數(shù)據(jù)，還可以配合第三方影像的使用，量測地殼構(gòu)造和下沉。隨著衍生自ERS的EnviSat衛(wèi)星，Radarsat 2號和新近的 TerraSAR-X衛(wèi)星以及Cosmo-SkyMed衛(wèi)星的出現(xiàn)，雷達(dá)傳感器在不斷地改進(jìn)中。干涉測量技術(shù)也在不斷進(jìn)步，SRTM就是一個典型的例子;TerraSAR-X衛(wèi)星也用來進(jìn)行干涉測量，而新的TanDEM-X衛(wèi)星更將會繼續(xù)在干涉測量上發(fā)揮作用。

　　星座發(fā)射

　　傳感器技術(shù)的最新發(fā)展是星座發(fā)射。國際災(zāi)害監(jiān)測星座已經(jīng)運(yùn)行了一段時(shí)間，使用的是英國薩里衛(wèi)星技術(shù)有限公司制造的遙感器。RapidEye星座是星座發(fā)射的典型例子，它擁有5顆與太陽同步的地球觀測衛(wèi)星，以6.5m的地面采樣間隔和低于10米的軌道定位頻繁訪問地球，在95%置信度的情況下提供大范圍、多譜段的影像。Cosmo-SkyMed星座由4顆中等大小的衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星都配備了在X波段運(yùn)行的高分辨率微波合成孔徑雷達(dá)，分辨率高達(dá)1m。地球觀測小組和地球觀測衛(wèi)星委員會正在研發(fā)一個新的星座，來彌補(bǔ)地球觀測工程中的不足，以滿足全球綜合地球觀測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求。

　　未來趨勢

　　就未來傳感器的分辨率而言，眾所周知的是光學(xué)傳感器將具備更高的分辨率，但其發(fā)展會受國家安全問題所限制;因此，只有國家政策允許更高的分辨率和更寬松的數(shù)據(jù)訪問，傳感器分辨率的新發(fā)展才會到來。衛(wèi)星數(shù)據(jù)好像有了一個健全的商業(yè)市場，而三維制圖數(shù)據(jù)的獲取水平仍有改進(jìn)的余地。在特征提取和影像分析方面仍需要更完善的軟件工具;對于三維繪圖而言，自動提取建筑物和道路是一個緊迫的需求，也是一項(xiàng)重要的研究內(nèi)容。小型衛(wèi)星的使用必須能夠證明，其自身對于較小的國家來說是一個物有所值的工具;但是，像非洲資源管理衛(wèi)星星座這樣的聯(lián)盟機(jī)構(gòu)，或許才能夠很好地使用這類技術(shù)。

　　航天局，如ESA(歐洲宇航局)、NASA(美國國家航空航天局)，已經(jīng)制定了使用各種不同的專業(yè)儀器，采集環(huán)境研究所需數(shù)據(jù)的長期計(jì)劃。而像地球觀測組織(GEO)這樣的機(jī)構(gòu)，將通過研究數(shù)據(jù)供應(yīng)的不足，對以衛(wèi)星為平臺的數(shù)據(jù)采集技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生影響;而數(shù)據(jù)供應(yīng)則是為了滿足眾多重要的全球性需求，如氣候變化，水資源和深林管理，自然生態(tài)和生物多樣性變化。

　　總的來講，我們可以肯定地說，基于空間的數(shù)據(jù)采集至關(guān)重要，這能為商業(yè)應(yīng)用、國家制圖和科學(xué)研究等有重大需求的領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品。至于那些有效實(shí)用的技術(shù)，將會在進(jìn)一步提升影像分辨率和改進(jìn)數(shù)據(jù)處理上繼續(xù)發(fā)揮作用。但是，所有這些相關(guān)的發(fā)展能走到何種程度，則是由政府的影像分辨率和數(shù)據(jù)訪問政策所決定的。（編譯 杜會）