珠穆朗瑪峰遙感圖像。圖片由空天院提供

八一冰川遙感圖像。圖片由空天院提供

圖片由空天院提供

遙感如今已經(jīng)成為人們比較熟悉的科學(xué)技術(shù)，但很多人不太清楚，遙感也分為航空遙感和航天遙感。簡單地說，航空遙感是用飛機(jī)，航天遙感則是用衛(wèi)星。它們是對地觀測系統(tǒng)的兩大支柱，兩者不可替代、相互補(bǔ)充。其中，航空遙感具有機(jī)動(dòng)靈活、觀測量豐富、觀測載荷種類多、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)勢，是區(qū)域高分辨率獲取數(shù)據(jù)的重要來源，也是眾多載荷走向航天的必由之路。

航空遙感，方興未艾，不可替代

航空遙感，不僅能“看”到，還能幫助科學(xué)家們“透視”——2023年3月至5月期間，作為我國第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究和民用P波段合成孔徑雷達(dá)（SAR）衛(wèi)星科學(xué)論證計(jì)劃的重要組成部分，中國科學(xué)院等相關(guān)院所在青海省八一冰川地區(qū)組織實(shí)施聯(lián)合航空遙感科學(xué)實(shí)驗(yàn)，對解決冰川厚度遙感監(jiān)測難題、突破冰儲量估算瓶頸、引領(lǐng)下一代冰凍圈遙感技術(shù)具有重大意義。

這一實(shí)驗(yàn)即基于由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）所屬中國科學(xué)院航空遙感中心建設(shè)與運(yùn)行的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——航空遙感系統(tǒng)開展。

航空遙感系統(tǒng)，就是把多種對地觀測載荷單/同時(shí)集成在一架飛機(jī)上，通過航空飛行來實(shí)現(xiàn)對地觀測。與所有的遙感系統(tǒng)相似，航空遙感系統(tǒng)也包括飛行平臺、載荷（遙感器）、接收、處理和應(yīng)用各子系統(tǒng)所組成。其中，航空遙感飛行平臺即航空遙感飛機(jī)，載荷則包括可搭載于航空遙感飛機(jī)上的多種類型的光學(xué)與微波載荷，以及一系列地面定標(biāo)設(shè)備。此外，航空遙感系統(tǒng)還包括儲存、處理多源數(shù)據(jù)融合的綜合處理和管理系統(tǒng)，可存儲、處理和分析海量航空遙感數(shù)據(jù)。

與衛(wèi)星遙感相比，航空遙感具有分辨率高、觀測量豐富、載荷配置靈活、響應(yīng)時(shí)間短等獨(dú)特優(yōu)勢，是區(qū)域高分辨率多源遙感數(shù)據(jù)的最重要來源。例如，航空遙感可以根據(jù)特定任務(wù)的需求進(jìn)行靈活配置和定制，可以選擇適當(dāng)?shù)妮d荷、平臺和飛行參數(shù)，以滿足特定區(qū)域、時(shí)間和任務(wù)的需求，這種靈活性使航空遙感在特定研究和應(yīng)用領(lǐng)域具有較大優(yōu)勢。又如，相對于衛(wèi)星遙感，可以根據(jù)需要在特定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行多頻次觀測，這對于環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害評估和農(nóng)作物生長監(jiān)測等應(yīng)用非常有價(jià)值。

當(dāng)然，航空遙感也有自身局限性，例如單架次成本高、覆蓋范圍有限、無法實(shí)現(xiàn)全球連續(xù)監(jiān)測等。因此，航空遙感和衛(wèi)星遙感常需搭配使用，需要綜合考慮研究或應(yīng)用的需求、可用的資源和預(yù)算以及目標(biāo)區(qū)域的特點(diǎn)，選擇適合的遙感數(shù)據(jù)獲取方式。

兩代系統(tǒng)，從引進(jìn)到自主研發(fā)

目前，空天院擁有4架遙感飛機(jī)，均可適裝不同類型的載荷開展各類對地觀測與試驗(yàn)。它們也構(gòu)成了我國兩代航空遙感系統(tǒng)的建設(shè)典范。

其中，我國第一代航空遙感系統(tǒng)的飛行平臺為獎(jiǎng)狀遙感飛機(jī)，于1986年引進(jìn)，為美國塞斯納公司citation?550?II型小型公務(wù)飛機(jī)，最大升限13000米，最大航程3300千米，最高航速746千米/小時(shí)，可以保障科研人員在萬米高空、青藏高原、南海深處、沙漠腹地等環(huán)境開展科學(xué)試驗(yàn)。兩架獎(jiǎng)狀遙感飛機(jī)投入運(yùn)行后，航空遙感中心組織了國內(nèi)20多家科研單位聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過多年努力，以遙感飛機(jī)為高空平臺，集成了包括可見光、近紅外、熱紅外和微波波段等在內(nèi)的多套傳感器，從而構(gòu)成中國第一套也是當(dāng)時(shí)最先進(jìn)和規(guī)模最大的航空遙感系統(tǒng)，該系統(tǒng)于1993年獲中國科學(xué)院科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。