8.1.5 遥感信息处理
随着遥感科学技术的飞速发展，新型的高分辨率、高光谱、高动态遥感卫星传感器大量涌现，源源不断地提供丰富的数据源，实现对地球多尺度、多层次、多角度、多谱段地连续观测。面对如此浩瀚的遥感观测数据，如何有效地处理和解译地物信息是面临的重大科学问题。遥感信息处理技术与数据获取能力之间已经出现了严重的失衡，导致了数据海量、信息缺乏的困局。结合国家对地球空间信息的需求和当前传感器向多平台、多通道、多时相、高分辨率方向发展的趋势，遥感信息处理迫切需要实现智能化，以适应遥感大数据时代的应用需求。过去十年，通过在遥感信息接收、处理、分析与应用领域开展系列研究，测绘学科在智能化多源海量遥感影像大数据解译理论与方法方面得到了长足的发展，为国民经济、社会可持续发展和国防建设提供了高效可靠的服务。
1.高分辨率遥感影像自动处理
针对高分辨率遥感影像中纹理高度细节化导致的语义不确定性问题，通过研究空间结构、高层语义、对象拓扑等多元特征的解译理论与方法，充分挖掘像素层、对象层和场景层等多尺度语义信息，构建了高分辨率遥感影像高层特征表达与场景理解的理论体系，极大地提高了空间大尺度上的高层次数据解译能力。针对高光谱影像中普遍存在混合像元的难题，发展了混合像元分解、亚像元目标探测、亚像元地物制图的高光谱遥感数据智能化解译理论体系，构建了高光谱遥感影像统一的“分类—分解—探测—定位”精细化影像解译方法体系，高度深化亚像元尺度上的信息提取能力，相关成果有力推动了国产高分辨率遥感数据在我国各行业的广泛应用，并且先后组织多次高光谱技术应用培训，培养技术骨干上千人次，为推广我国高分专项卫星数据储备了雄厚的技术力量。
2.激光雷达遥感
随着遥感对地观测向多源目标、高精度探测发展，传统的卫星光学遥感在空天地立体化监测中越来越受到局限。激光雷达作为一种主动观测系统，成为高精度遥感对地对空观测体系的有力补充。过去十年，测绘学科致力于发展高精度对地观测设备与技术方法，在激光雷达研制与应用领域取得了突破。大气激光雷达通常存在高、低空难以兼顾的技术难题。近十年来，突破激光雷达的技术瓶颈，创造性地提出了双波长、多视场、双体制信号同时获取的科学构架，研制兼具了大气云、气溶胶、水汽、N2、CO2、温度等探测的数台多功能高—低空同时探测的激光雷达软硬件系统，成功应用于地表三维几何信息和专题信息的同时获取。此外，综合星载激光雷达CALIOP、MODIS、SABER等主被动遥感平台，开展了大区域空天地立体化大气污染监测、建模和应用研究，为遥感定量建模提供了有力支撑。在对地观测领域，近年来，成功研制了同时具有高空间分辨率与高光谱探测能力的多光谱激光雷达，并在精细农业等领域得到了应用，成为国际上激光雷达技术发展进程中具有阶段意义的研究成果。
3.微波遥感
作为天基对地观测系统的重要组成部分，星载合成孔径雷达(SAR)遥感的应用领域近年来不断得到拓展，高分辨率、干涉、极化SAR数据的处理和信息提取已成为研究热点。由于独特的侧视距离相干成像机理带来的几何畸变、斑点噪声等显著特点，以及大气/地表状态时空变化等环境因素的耦合影响，SAR数据的解译和处理分析存在着很强的不确定性，导致几何/属性信息的精确提取困难重重。为了突破星载SAR重轨干涉高精度地形测量理论与方法，近十年来，通过攻克了时间序列永久散射体PS-InSAR的核心技术，提出短时间序列的PS-InSAR新方法，极大地降低了数据获取的成本，提高了数据处理的效率，构建了独具特色的星载SAR/InSAR/PolSAR数据处理和信息提取的理论与方法体系，取得了米级地形高程测量精度和厘米级滑坡形变探测精度，在国内开创性地将雷达遥感新技术应用于地质灾害业务运行。利用微波遥感领域的技术成果，我们深入揭示了三峡库区滑坡体表面形变与库水位变化之间的密切联系，分析阐明了季节性气温变化引起的冻土冻融过程以及降雨对于东北寒区公路沿线滑坡稳定性的影响，并将该技术推广至我国西部山区滑坡形变监测。(https://www.daowen.com)
4.遥感应用
遥感技术具有空间上宏观性和时间上连续性的特点，可以积极地响应陆地、水体和大气环境对不同的时空尺度监测的需求。然而，人们对遥感数据的信息理解和定量应用能力却远远不足，制约了遥感科学与技术在业务化监测和预警应用中发挥有效作用。
我国水资源日益匮乏，水环境、水灾害监测预警需求不断上升，迫切需要发挥遥感在水环境、水灾害、监测预警中的技术优势。然而，定性分析的局限性与定量分析的低精度、低效率一直是困扰水环境、水灾害业务监测与应用的核心矛盾。面对我国大量具有复杂光学特性的高动态、小面积的湖泊河流水体，近十年来，攻克了内陆水体大气校正、水色参数遥感定量反演两大难题，建立了遥感水质分区与定量反演相结合的水环境定性定量遥感信息提取分析模式，发展了一套基于遥感的高动态湖泊水环境水生态参数监测体系。成功地对鄱阳湖水量收支结构变化、水沙动力过程、湖泊人为采砂活动等进行了分析，揭示了湖泊水文情势的多年变化特征与三峡工程建设及其运行调度的可能性关系，从而揭示水体环境事件发生的动力学机制，研究成果为高动态水环境监测预警提供了技术支撑。
植被是陆地生态系统的重要组成部分，在全球变化研究、生态环境保护、农林业经济生产领域都迫切的需要对植被时空动态的分布和变化进行监测。近十年来，以农田和森林为主要实验区域，基于不同平台的遥感数据(包括地面、航空和航天遥感数据)，在植被生化物理参数反演的遥感定量模型和植被精细分类、精确估算反映植被长势和健康状况等关键技术上取得了突破，为精准农业，森林变化监测提供了重要的基础信息，成果被广泛地应用于植被时空变化的监测评估。
城市是地表物质能量高度集中的场所，是人类生活的中心，多源遥感数据为城市环境、地表变化、人类活动的监测提供了强大的数据支持和信息分析平台。近十年来，测绘学科致力于开展多尺度城市遥感信息处理与应用研究，提出了大尺度上(0.5～1.0km)自动城市化动态监测与分析方法，采用智能化自学习方法，实现了大尺度城市化的自动监控，为实现我国新型城市化建设提供及时、精确的信息；在中等尺度上(10～30m)，提出了基于Landsat和Sentinel-2卫星的自动分类框系统，实现了城市—植被—水体—土壤等基本要素的精确识别；在小尺度上(0.5～5m)，提出了基元指数的城市信息表达方法，实现了高分辨率遥感影像的自动分类框架。多尺度城市遥感信息处理方法已成功应用于高分辨率对地观测计划，地理国情监测等国家重大课题中，也成功应用于分析城市热岛、绿度变化、城市交通、噪声监测、海绵城市等城市环境研究领域。
5.地理国情监测
地理国情是基本国情的重要组成部分，通过对地理国情进行动态测绘、统计，从地理的角度来综合分析和研究国情，是政府、企业和社会各方面进行决策的重要依据。近十年来，测绘学科开展了地理国情监测实践，将基本地形图测绘、基础地理信息数据库建设、测绘基准体系构建等重要基础性工作与地理国情相结合，开展地理国情普查、标准构建等工作。在传感器网络技术支持下，研究多源多尺度数据的生态环境等地理国情参数定量反演普适性算法，完善地理国情信息服务分类方法和生态环境信息服务元信息描述方案，形成了处理复杂事务、容错性好、运行效率高的地理国情监测与产品生产服务链和执行机制，地理国情动态监测传感网及产品生态、信息服务平台在江西省鄱阳湖流域得到应用。