“三基遥感”构建精细化未来  

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　　 气温、降水、日照……这些与我们生活息息相关的天气现象，离我们很近又很远。很近，因为它影响着我们的生产与生活；很远，因为它摸不到看不着，只能通过“空天地”——卫星、航空、地基遥感获取。
　　　　1996年，我省气象遥感发展起步；2000年，引入了极轨气象卫星和静止气象卫星接收系统，开始正式接收风云三号、风云二号等卫星传输的数据；2010年，在全国气象部门率先开展航空遥感监测研究……目前，我省已建立了“空天地”一体化遥感监测服务体系，为农业、水文、生态、城市建设等研究积累基础数据，为实现对作物长势、农作物病虫害、植被生态、重大地质灾害发生过程等的动态监测提供方法和范例，为精细化未来提供决策服务和科学依据。
　　

监测范围大时间分辨率高，大生态需要卫星遥感
　　

　　省气象局十层一个很普通的办公室内，数十台机器一字排开，每一台机器上方都有一行英文字母。6月10日，山西省气候中心胡良温及卫星遥感减灾科的同志们眼睛一直没有离开过屏幕。由于近期雨水较少、大风天气居多，森林火险等级明显提高，他们紧盯着的是卫星飞过山西上空时传回的实时图像。
　　　　提起卫星遥感，似乎离我们的生活有些远。但是，近年来卫星地图的出现让我们对实景卫星影像有了切身的体会，通过影像，我们可以清晰地看到建筑物、街道和园林景观，让地图变得立体、动感、好读。同样，与我们的日常生活息息相关的气象监测，很多数据也来自卫星遥感。
　　　　比如，受大气条件、人为污染等因素影响，雾和霾越来越深入地影响到了人们的生活。正是浮游于空中的极细微干尘粒，使得水平能见度小于10公里，并出现空气混浊现象。这里的干尘粒即是干气溶胶粒子，对它的监测来自卫星遥感，清晰的气溶胶的光学厚度监测图是通过暗像元法制作出来的。
　　　　水是生态系统物质流与能量流的重要载体，在干旱、半干旱的生态系统中起决定因素。在山西这样一个“十年九旱”严重缺水的地区，水体监测就显得尤为重要。通过对卫星传回的数据进行解译、提取，我们可以得到一定时间、一定区域内全省的水体密度指数变化图。
　　　　山西还是水土流失较为严重的省份之一，引起土地退化的原因主要是水蚀与风蚀。因此，土地退化程度成为生态系统退化的重要表征之一。土地退化指数是通过卫星资料、高程数据及降水资料，综合计算得出的。土壤墒情、植被覆盖、强对流天气监测、积雪监测、沙尘监测等都是通过卫星遥感传回的数据，进行解译、提取、合成、计算而综合得出的。
　　　　1996年，我省开始引进卫星遥感技术。最初，是胶片、磁带图像。现在，已经发展到了数字图像，而且图像的精度也在不断提高，并广泛应用于植被、干旱、生态、森林火险等监测中。卫星遥感具有获取成本低、时间分辨率高、监测范围较大等优势，“大生态”需要卫星遥感。
　　

定时定点高精度实时拍摄，人性化作业离不开航空遥感
　　

　　过境我省的气象卫星目前有静止卫星和极轨卫星两类。静止卫星，其运行轨道相对地面静止，大约在赤道上空约35800公里的高度。极轨卫星，与太阳同步，绕地球南北两极运行，飞行高度在800公里至1000公里之间，每天覆盖地球两次。卫星遥感监测范围大，时间分辨率高，获取信息成本低，但是其空间分辨率较低，特别是卫星资料受大气的影响比较明显，不能人为控制，无法获取特定时间点的遥感数据。这样，航空遥感开始进入人们的视线。
　　　　在人影作业飞机的帮助下，从2010年开始，我省在全国气象部门率先开展了航空遥感试验。截至6月11日，已在长治、临汾、运城等地开展了五次飞行试验。2010年6月27日，长治上空，在风云三号卫星过境时间段内，携带模块化高光谱成像仪，在林区、裸地、麦区、水体及城镇等上空进行了航空遥感试验飞行，地面分辨率达到了4.5米。同时采用GPS卫星定位系统测量地面特征点，采用地物光谱仪对飞行区域内的各种地物进行同步光谱测量。第二次飞行试验在2012年5月19日，临汾上空1500米，携带光谱分辨率更高的高光谱成像仪以及1600万像素分辨率CCD相机再次进行了航空遥感监测研究，地面分辨率达到了2米。紧接着，2012年6月3日和6月6日分别在临汾和运城针对丘陵植被、水体、农作物以及城镇又进行了两次航空遥感作业飞行。2015年3月21日，在运城万荣和绛县的航空遥感飞行是第五次试验。
　　　　航空遥感，将传感器搭载在航空器上，如飞机、气球、航模等进行遥感研究。它可以根据需要进行定时、定点拍摄，灵活性较高；由于其距离地面较航天器近得多，可以得到高精度实时遥感影像，所以可以利用航空遥感开展精细化定量遥感，提供高分辨率、连续跟踪监测产品，以及可以利用航空遥感数据对卫星数据进行校正等。航空遥感结合卫星遥感数据、地面观测数据及气象观测数据将在农业、水文、生态、环境、城市建设等众多方面发挥作用。
　　

为精细化未来，构建“空天地”立体化遥感观测体系
　　

　　航空遥感具有较高的光谱分辨率和空间分辨率，可以提供1米分辨率的遥感图像。对航空遥感的开发与利用，我省已经在农作物长势监测、气象衍生灾害评估、小范围土地利用调查等方面展开。
　　　　我省主要农作物为冬小麦和玉米。在小麦和玉米生长时期，选择主要的地区进行航空遥感监测。由于其具有较高的分辨率，混合像元问题大大缩小，可以准确提取我省冬小麦、玉米的种植面积，监测农作物长势情况，为农作物估产提供更科学的数据。在气象衍生灾害监测与评估方面，如洪涝、干旱、暴雨等，一般在晴空天气条件下，对可能发生气象地质灾害的地区进行航拍，提供灾害发生前的高分辨率航空影像。在灾害发生后，第一时间对发生灾害的地区进行航拍，以获取灾害发生后的影像。与灾害发生前的影像进行对比分析，提供灾害影响评估报告，并对一些持续性灾害进行连续监测，提供动态监测结果。在小范围土地利用调查方面，利用其具有多个连续光谱通道，涵盖可见光到近红外波段的特点，为地物分类提供了详细的数据。
　　　　为了发挥卫星遥感、航空遥感和地基遥感的优势，充分利用各种遥感数据来进行我省农作物长势、灾害等监测研究，我省还建立了集卫星遥感、航空遥感和地基遥感于一体的“三基遥感数据库”。该数据库包括航空遥感、卫星遥感、地基遥感、专业气象等4个子数据库，主要围绕生态环境、农作物灾害监测、气候变化等多学科领域的研究需求，立足多源遥感标准化信息的挖掘和多学科面向的可持续服务而建立的集多种数据源于一体的遥感信息数据库。