龚克,男,汉族,中国国籍,1955年6月生,籍贯湖南湘潭,教授、博士生导师,清华大学原副校长,天津大学原校长,南开大学原校长 ,世界工程组织联合会主席。俄罗斯宇航科学院外籍院士。 龚克主要从事微小区个人移动通信、数字电视传输标准等方面的研究,主持清华一号微小卫星的研制工作,从事卫星通信系统如深空通信等方面的研究.截至2017年3月,龚克发表学术论文100余篇。 2012年3月,龚克在《中国教育报》中撰文表示:人才培养比选拔更重要。如果说选拔人才是筛选出好种子,而让好种子生长得更好,才是大学的真正任务。大学的当务之急并不是用什么方式选拔人才,或者挑选什么样的人才,而是 探索 一套符合规律的人才培养方式。 龚克担任天津大学校长期间,致力于 探索 “新工科”的创建,大力推动“卓越工程师”培养计划;2011年初履新南开大学后,对于“允公允能、日新月异”的校训颇有心得。他说:大学就要以“育人为本”,“我们培养的学生,必须要有‘天下为公’的情怀,也要具备‘服务 社会 ’的能力。”他觉得,看起来这和学校排名、学科评估似无关系,但长久坚持下去就会形成学校的“软实力”。 我女儿是2012年入学2016年毕业的南开法学院本科生。在女儿上学之初是在迎水道校区。后来大三回到校本部,大四的时候搬到津南新校区。每年我都要去南开看女儿,所以也算见证了南开的变化。更对龚克校长有了一份敬佩。所以对龚克校长离开南开,我觉得是南开的遗憾,但是南开的 历史 会记住龚克的名字,南开的学子也会记住这个说真话,办实事的校长,就像每一个南开学子都会记住“允公允能,日新月异”的校训一样。 著名学者和教育家 一个具有自己清哳理念的教育家,倡导公能教育宗旨,将会深刻影响南开。但不少理念受制于体制推行困难。
1975年,人类 历史 上第一颗带着X射线偏振探测任务的卫星由NASA发射升空,对蟹状星云的探测结果令人振奋。没想到,“出道即颠峰”,该领域陷入长期的停滞和等待。
“那是第一次,也是最后一次。” 清华大学天文系教授冯骅曾在接受澎湃新闻专访时惋惜地说道。成像、能量、时变,宇宙源X射线的各类研究欣欣向荣,唯独偏振,作为光子基本属性之一,却似被遗忘了。
5月11日,冯骅课题组与合作者报告了“极光计划”配备的X射线偏振探测器在卫星上经过1年的观测,探测到来自蟹状星云及脉冲星(中子星的一种)的软X射线偏振信号,并首次发现了脉冲星自转突变和恢复过程中X射线偏振信号的变化,说明在此过程中脉冲星磁场发生了变化。
该成果在《自然·天文》(Nature Astronomy)上以封面论文的形式发表,标志着因技术困难停滞了40多年的天文软X射线偏振探测窗口重新开启。
这篇封面论文注定不会重演“出道即颠峰”的命运,而是大乐章的序曲。“极光计划”所采取的技术将被应用到中国下一代大科学工程“增强型X射线时变与偏振天文台”(eXTP)上。
被“遗忘”的偏振
偏振是光子的基本属性之一,偏振滤片像一块特定方向的栅栏,只允许相应偏振方向的光子通过。观看3D电影时的眼镜就运用了这样的原理,选择一部分光进入左眼,另一部分光进入右眼,形成3D图像。
相比起我们熟悉的可见光,X射线的波长非常短。虽然人类肉眼看不到,但它在天文学上很有用。宇宙中有一些天体(如黑洞、中子星等)几乎不发出可见光,却能发出“明亮”的X射线,并透露有关天体磁场、天体几何形状的重要信息。
冯骅介绍道,从上世纪60年代起,人类可以通过X射线望远镜探测X射线的能量、时变等信息,却迟迟无法解决X射线偏振探测的技术问题。很有趣,但很困难,这是该领域的基调。
美国曾发射的那颗卫星基于汤姆逊/康普顿散射或布拉格衍射进行探测,效率很低,相当于光子的“入选条件”非常严苛,极少一部分能被捕获研究,导致统计量和灵敏度都很差。因此,当时的探测目标是X射线非常明亮、偏振又很强的蟹状星云。
“蟹状星云正好是这么特别,换了别的天体就测不到了,就像你在人群里能一眼看到两米多高的姚明。” 冯骅形象地说道。
因此,在完成对蟹状星云的探测后,该领域陷入长达40多年的空白阶段。
“新窗口”谁来启动?
冯骅与合作者采用的是新一代基于光电效应的探测方法/对于能量是几千电子伏特的X射线,它们与物质的主要作用机制是光电效应,光子被吸收,能量把原子核外一个束缚电子激发出来成为自由电子。电子被加速的方向和入射光子的电场振动方向,即偏振方向有关。
“就像你踢一脚皮球,皮球最可能沿着你脚踢的方向飞出去,电子有最大的概率沿着入射光子偏振方向出射,有最小的概率垂直于偏振方向出射,方位角呈cos2分布。如果我们能测量电子在探测器中的径迹并计算出电子出射方向,就可以有效地测量X射线偏振。” 冯骅曾在科普性文章中写道。
这个“新窗口”,最终轮到中国去开启。
冯骅从2009年起着手研究偏振测量,花了两三年进行原理验证,又花了两三年进行技术优化,随后才开始考虑真正让卫星上天。
与商业化立方星的相遇
2017年,当冯骅与合作者已经获得成熟版本的探测器,正是商业化立方星在中国兴起的时候。
所谓立方星,是一种采用国际通用标准的低成本微小卫星,以“U”进行划分,1U(Unit)立方星体积是10厘米*10厘米*10厘米,也可以形成2U、3U、6U甚至更大的立方星。“极光计划”核心探测器只有火柴盒大小,非常适合成为上面的一员乘客。
在这种想法的驱动下,冯骅团队做出了第一版本的空间载荷研制,并在一年内完成了紧张的调试和标定,最终搭载在天仪研究院自主研发的10公斤级微小卫星平台上。
2018年10月29日,“极光计划”搭乘“铜川一号”立方星从酒泉发射升空。
2019年7月23日,它捕捉到了蟹状星云脉冲星在一次自转突变的偏振信号变化。
载人航天工程应用系统总设计师顾逸东院士表示:“‘极光计划’采用商业化立方星成功测量了蟹状星云及脉冲星的偏振信号,获得脉冲星的X射线偏振随时间变化的重要成果,同时闯出了一条低成本开展空间天文研究的创新途径,对推动高校空间科学发展有重要意义。”
作为一门观测驱动的科学,天文学的发展在很大程度上依赖新的飞行观测方法和手段。
就X射线偏振探测而言,在NASA发射探测卫星之前,美国曾经使用探空火箭观测,试图在短短几分钟的曝光时间内收获科学结果。从1968年7月到1971年2月,31个月内尝试三次,最终在第三次才测到了蟹状星云的偏振。
1975年,NASA的OSO-8卫星发射,曝光时长与探空火箭相比不可同日而语,结果自然漂亮得多。
不过,那个年代的天文卫星对卫星平台要求很高,一般都是上吨级的大卫星,成本动辄达到数亿美元,研发周期又长。很多科学家望而却步,只能停留在理论验证阶段。
虽然受到载荷重量的限制,微小卫星并不能完全取代大卫星,但它们无疑可对大卫星形成良好的补充,完成登录大平台前的验证,正如“极光计划”之于国际X射线天文领域未来的旗舰项目eXTP。
“这是国内研发的微小卫星第一次登上国际顶级科研期刊”,天仪研究院创始人兼CEO杨峰表示,“ ‘极光计划’的意义一方面在于空间科学的巨大发现,另一方面来自于航天工程的巨大进步。近年来微小卫星在中国兴起,为新探测技术和方法的飞行验证提供了更多低成本的可能性。”
是墨子号。墨子号量子科学实验卫星(简称墨子号),于2016年8月16日1时40分,在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空。此次发射任务的圆满成功,标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。
中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍,如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”,那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就,海量信息将在其中来去如影,并且“无条件”安全。
扩展资料:
科学依据:
基础量子理论非常成熟,这是大学三年级学习量子力学时我们的老师特别强调的。量子力学不可理解的事情不是他的模糊理论或错误或遗漏,而是对一些基本公理的解释。
例如,观察问题确实有一些难以理解的东西,这很难理解,一加一等于二,但这并不影响我们用它来推出一加二等于三,或者自然数是亚伯群,但是量子理论真正难以理解的是上个世纪初,因为它颠覆了当时的概念。
在信息社会中,航天技术的作用将变得更巨大,终将彻底改变地球上的面貌。下面是由我整理的航天技术论文2000字,谢谢你的阅读。
航天技术与信息现代化
摘要介绍了空间信息高速公路的概念、特征,及其对应用卫星的需求,并论述了空间信息高速公路对社会经济发展的巨大推动作用。
经由卫星实况转播这个 短语 是航天技术取得巨大成就的象征,随着卫星通信广播事业的快速发展,这个短语已逐渐被人们省略,而成为日常生活中普遍公认的传播方式。卫星通信用电波把整个世界既快又准确地联系在一起,这种联系一旦中断,经济发展的速度将会大大放慢。
人类社会正进入信息社会,信息已成为世界上最重要的战略资源。信息技术是当代最为活跃的生产力。应用信息技术可提高工农业和服务行业的效益及竞争能力,促进管理和决策的科学化, 推动国民经济各部门逐步转移到新的技术基础上来。大力发展信息产业,加速国民经济信息化,是建立和发展我国社会主义市场经济,保持国民经济持续、快速、健康发展的客观要求。
在信息社会中,航天技术的作用将变得更巨大,进一步丰富其内涵,扩展其外延,最终将彻底改变地球上的面貌。航天技术与计算机的融合,形成了在地球上跨越时间和空间的信息基础结构,它将逐步进入千家万户,从根本上改变人们的生产、生活和相互交往的方式,并加速人类文明和 文化 的传播,增进互相理解和全球意识。因此,加速发展航天技术,从多方面、高效率地利用航天技术, 特别是充分利用空间信息资源,以促进社会生产力的发展,提高人流、物流和能量流的利用率,增进文化交流和人民间的理解和信任,已成为当今世界各国的共识。
一、空间信息高速公路
世上本没有路,路是人走出来的。我国汉朝开辟了经西域通往西方的道路,沟通了我国同西方许多国家在经济和文化方面的联系,被后人称之为“丝绸之路”。1855年德国机械工程师卡尔·本茨发明了世界上第一辆实用的内燃机汽车。当他驾驶这辆木制的三轮汽车,在自己的院子里行走撞到墙上的时候,还没有想到路。7年之后,福特发明了汽车,并于10年后形成产业的时候,人们开始把目光盯在汽车的跑道上,于是1913年柏林西南部出现了世界上第一条高速公路。在此后的数年中,高速公路这种具有魔力的通道,使世界发生了神奇的变化。
信息高速公路作为信息革命的基础设施和通向21世纪的神奇通道,已成为世界各国争夺信息资源,确保竞争优势的筹码。1993年,在美国政府 报告 中,对信息高速公路给出了明确的概念:它是一个能够向用户提供大量信息,由通信网、计算机、数据库,以及日用电子产品组成的完备网络。具体地说,就是在全国范围内,铺设新型光缆作为信息流通的干线,通过光缆和多媒体向全国提供 教育 、科研、卫生、商务、金融、文化娱乐等颇为广泛的服务。
所谓空间信息高速公路,可形象地将它理解为以卫星——光纤为主体,再辅之以 其它 通信手段作为“公路”,并利用集电脑、电话、电报、传真等为一体的多媒体,使信息能够高速传递并可共享的通信网络。这种网络可遍布全国乃至全球。在中国,则将它称之为国家经济信息化基础设施, 其内涵包括4项要素:网络与通信、计算机与信息化设备、信息资源与服务、人与信息化环境。
空间信息高速公路有两个特征:第一个特征是利用通信卫星群和光导纤维网组成混合型全球通信网,实现计算机网络化和信息双向交流;另一个特征就是用多媒体技术普及计算机的使用。卫星通信和数字网络光缆就像高速公路一样,是促进社会经济发展的基础设施。它不仅指地面光缆数字通信网络系统,而且还包括通信卫星、卫星定位和导航、环境和灾害监测信息系统。此外,还应包含社会、经济统计数据库和自然资源数据库系列,以及宏观调控、规划决策和工程设计服务、知识库、逻辑推理人工专家系统。这样就能有效地实现以信息流代替人流、物流与能量流。
在空间信息高速公路中,卫星无线电通信频带宽,极容易实现双向高速率的数据传输和可视电话业务,并且适用于单向多路的电视节目传输,也非常适合于大型跨国企业间的业务联系。由于地面信息高速公路的成本昂贵,需要10~15年甚至更长的时间才能建成,是一个无法在短期内普及服务的巨额投资项目。对于发展中国家来说,空间信息高速公路的建设,可弥补通信基础设施差, 以及区域性通信空缺的不足。
地面信息高速公路的全球化和用户的移动化都十分困难,而空间信息高速公路的全球网络却很容易实现,因此,用它进行全球移动通信,在数率不特别高的情况下,便能实现诸如可视电话之类的双向传输。
空间信息高速公路,更具有能适应现阶段经济发展中所出现的各地区差别悬殊的特点。在中国地广人稀的西部地区,加强卫星远距离教育和电视广播,对于提高西部地区的文化素质,普及科学技术知识,消灭贫困愚昧落后现象无疑有着重大的意义。
因此,空间信息高速公路,一方面利用了光导纤维传送信息量大、信号几乎不失真、速度快而且保密性强的特点;另一方面,又利用了通信卫星的通信方式极其方便、覆盖面十分宽广、特别适合于移动终端和全球个人通信的特点。这两者组合,形成了优势互补,可以认为是最佳的方案。
二、信息社会对应用卫星的需求
1?静止通信卫星网
美国休斯空间通信公司提出了建设全美卫星通信网络的计划。建设投资6?6亿美元,计划发射2颗静止通信卫星,从1998年开始以无线形式向美国用户提供高速双向数据传输和可视电话业务,在美国电信业务中,率先开发频率宽度可根据用户需要而变化的传输业务项目。最近又提出, 到2000年,将美国全国性的卫星通信网络,扩大成全球通信网络,最终发展成全球性空间信息高速公路,设计总投资约32亿美元,由9颗静止通信卫星组成可覆盖全球的通信网络。
2?低轨道卫星群移动通信系统
在通信方面除可利用静止通信卫星网以外,还可利用低轨道上位于不同轨道面的多颗卫星,来转发地面用户的信号。目前全世界已出现了十几种较为有名的方案,有些方案正在付诸实施。例如,美国摩托罗拉公司提出的“铱”卫星系统,由6个极地、近地、近圆轨道面上运行的66颗小型通信卫星组成,每个轨道面均匀分布着11颗卫星。由于这一卫星系统中的卫星轨道距地球表面较低,只有400~500公里,所以无线电信号很强,个人手持式无线电话机很容易获得清晰的信号和语音。“铱”卫星系统的地面设备则由系统控制中心,以及分布在世界各用户国家和地区的关口站和终端设备等组成。又如,美国呼叫公司与其它有关公司创建的全球无线通信网,也称之为全球通信系统。由于以宽带传送,因而能传送电视及高速数据。这一耗资90亿美元的庞大通信网络,将由 840颗低轨道(700公里高度)现代小型通信卫星来覆盖地球95%的地区,它可以双向传输包括电视图象在内的各种信号,以及个人语音通信,具有数据、传真、寻呼和定位功能。该系统的主要特征, 是利用通信卫星群和光纤网实现计算机网络化和信息双向交流,并将成为二次信息革命的主要物质基础与保障。
3?大容量激光卫星通信
激光与普通光源相比,具有很多特殊的性质,譬如激光辐射在“时间”上高度集中,很适合用于快速保密通信。激光辐射在“空间”上高度集中,方向性很强,而且具有高增益,因而用于通信可以传递得非常之远。激光辐射在“波长”上高度集中,因此波长分布范围很窄。激光的相干性、单色性和方向性,使它成为通信的理想载体。在理论上,光的频段宽度达到10?13~10?15赫,这样大的带宽,对每路仅4千赫的电话,可容纳100亿路之多;对带宽为10兆赫的彩色电视,也可同时传输1000万套电视节目而不相互干扰。由此可见,一旦激光卫星通信投入实际应用之后,由于其具有容量大和抗干扰性强等特点,不仅能扩大通信容量,缓和通信频段拥挤的局面,而且可避免洲际通信时的时延现象发生,是实现空间通信和准确快速、保密性强的军事卫星通信的重要途径。卫星激光通信技术无论是在静止轨道上的卫星,还是低轨道的卫星、飞船、航天飞机、空间站,以及深空探测器,都可以利用激光通信技术将它们连接在一起,形成一条无形的光学链路,使信息畅通无阻,因而空间信息高速公路成为名符其实的高速公路。
中国重视信息通信技术的发展,而且已经列入国家计划。面对世界高科技领域的挑战,为加快发展具有中国特色的信息高速公路,而不失时机地推动信息化,中国以“金字”工程为生长点,与卫星通信相结合,逐步形成信息产业。通过“金字”工程的实施,建立国家数据通信基干网和一系列专用网,为发展信息产业奠定基础。根据宏观分析预测,中国目前使用的卫星转发器不到50个,到 2000年中国大约需要145~150个卫星转发器,到2010年,将需要588~837个卫星转发器。
三、空间信息高速公路将推动社会经济发展
随着空间信息高速公路的建成,将使工商企业和整个社会处于一场革命之中,而这场革命的规模和效果是难以预测的。对其发展前景,现初步分析如下:
1?巨大的商业利益
为了建设信息高速公路,美国政府和企业界计划共同投资400多亿美元。根据预测,2010年, 信息高速公路产业所创造的市*2?改变人类生产和生活方式伴随着社会信息化和信息高速公路的建设,人们便能充分利用信息,大大提高物质生产的效率,提高原材料和能源利用率,有可能改变人类的生活方式,并终将从传统的生产和生活中解放出来。将出现电视电话、可视电话会议、电视购物、电视教学、家庭影视室、家庭图书馆、家庭数据库、在家中办公等等一系列新生事物。随之而来的将会给教育、卫生,保健等部门带来一场革命,无论在何时何地,都可向所有图书馆要求检索所需资料,浏览有关图书;随时随地可通过联机方式,立即获得最好的医疗保健服务和其它社会需求服务,医院遇到疑难病症时,可以向远距离的医学专家请教,以求得正确的诊断和治疗。以美国为例,仅医疗支出这一项,每年可节省1000亿美元。此外,可为能源、交通、环境等问题提供一种新的缓解 方法 。
3?推动高新技术发展
建设空间信息高速公路和国家信息基础结构的计划,将成为发展各种高新技术的驱动力。美国认为,在执行“国家信息基础结构”行动计划中,应优先发展的技术包括:半导体与微电子学、计算机、通信、高速网络、多媒体技术、光电子、高清晰电视、应用软件等。比如计算机,必定要向功能更多、性能更优、速度更快、容量更大、体积更小的方向发展,这就对超高速集成电路,新的计算机体系结构与微电子系统集成技术提出了新的要求。而多媒体技术的发展,将采用大量的专用集成电路,对高速信号处理器、视听信号压缩与解压缩、调制解调器、数据存贮器、图象识别、语音识别等器件提出了新的要求。
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互联网接入技术论文篇二 移动互联网接入 网络技术 摘 要:移动互联网是当前信息技术领域的热门话题之一,而接入网络则是移动互联网的重要基础设施。对目前的接入网络技术:卫星通信网络、无线城域网、无线局域网、无线个域网、蜂窝网络的特点及应用进行了分析,提出了接入网络技术未来的发展趋势是各种网络的融合演进, 报告 了异构 无线网络 融合的特点及应用。 关键词:移动互联网 接入网络技术 中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章 编号:1672-3791(2013)03(b)-0009-02 移动通信技术和互联网技术是信息技术领域中重要的组成部分,这两项技术的发展直接影响着人们的生活和工作方式。移动互联网是一个新型的融合型网络,是移动通信技术和互联网技术充分融合的产物。在移动互联网环境下,人们可以通过智能手机、PDA、车载终端等设备通过移动网访问互联网,随时随地的享受互联网提供的服务。 2011年中国工业和信息化部电信研究院在《移动互联网白皮书》中指出:“移动互联网是以移动网络作为接入网络的互联网及服务,包括三个要素:移动终端、移动网络和应用服务[1]。”简而言之,移动终端是移动互联网的前提,接入网络是移动互联网的基础,而应用服务则成为移动互联网的核心。本文详细描述了接入网络技术的现状及发展趋势。 1 接入网络技术现状 现有的无线接入网络主要有五类:卫星通信网络、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)、蜂窝网络(2G网络、3G网络等)[2]。它们在带宽、覆盖、移动性支持能力和部署成本等方面各有利弊。 卫星通信网络 概述 简单来讲,卫星通信就是把卫星作为中继站,在地球上(包括地面和低层大气中)的通信站点间进行通信。卫星和地球站就是卫星通信系统的重要组成部分。卫星通信新技术主要包括VSAT系统,即甚小口径终端;中低轨道的移动卫星通信系统等。 特点及应用 卫星通信具有通信区域大、距离远、频段宽、容量大的特点,即只要是在卫星发射电波覆盖范围内的任意两点间,都可以互相通信。其次,卫星通信的可靠性高、质量好、噪声小、可移动性强,即不容易受自然灾害的影响;但是,卫星通信存在传输时延大、回声大、费用高的问题[3]。 目前,卫星通信主要用于电视广播、远距离的越洋电话、军事通信、应急通信等。卫星通信作为一种特殊的通信技术,其基本定位必然是地面系统的有效支持、补充与延伸[4],对于农村及偏远地区的通信发挥重要的作用,使实现全球通信海陆空一体化的无缝覆盖成为可能。卫星通信的广播与多播等技术优势,结合现代Internet技术,在地面互联网络拥塞的状态下,可充分发挥以IP为基础的多媒体远距离传送与高速连接,将宽带高速数据业务进行有效地传送。伴随着移动互联网的发展,卫星通信与3G、4G技术的相互融合将成为卫星通信发展的必然趋势。 无线城域网(WMAN) 概述 无线城域网主要用于解决整个城市区域的接入问题,以微波等无线传输为介质,以无线方式为主要接入手段,提供同城数据高速传输,以及 其它 如图像、视频等多媒体通信业务和Internet接入服务[5]。而WiMax是受到较多关注的无线城域网通信技术。WiMax(World Interoperability for Microwave Access)即全球微波互联接入,是一项基于IEEE 标准的无线接入技术[6],它采用有线方式为企业、家庭提供“最后一英里”的无线接入。覆盖范围大于无线局域网,可以覆盖几千米到几十千米的范围。 特点及应用 WiMax具有传输距离远、覆盖面积大、接入速度快等特点。WiMax所能实现的50 km的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的,网络覆盖面积是3G发射塔的10倍[7],最高接入速度70M是3G所能提供的宽带速度的30倍。此外,WiMax具有高效、灵活、经济的组网方式,以及较为完备的Qos机制。支持移动和固定宽带无线接入的特点,使它集成了无线接入技术的移动性与灵活性以及DSL等传统宽带接入技术的高带宽特性,为用户提供了优良的最后一公里网络接入服务及广泛的多媒体通信服务。但是,WiMax技术目前无法支持用户在移动过程中无缝切换。性能与3G的主流标准相比,仍存在差距。 基于WiMax特点,它可以被用于远程医疗卫生、远程 教育 、物流、金融、交通等行业,提供一定条件下的高速数据通信服务。从业务应用来看,WiMax在逐步实现宽带业务的移动化,而3G实现的是移动业务的宽带化。越来越多的多媒体通信服务大量消耗现有的3G网络资源,使网络的建设投资远远超过了收入的增加。WiMAX可以在保证服务质量的基础上,有效降低运营成本。WiMax不可能完全取代3G,但是WiMax在以IP为主的高速数据应用方面的优势使它成为了3G网络的补充手段,两种网络的融合程度会越来越高。 无线局域网(WLAN) 概述 无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)是工作于 GHz或5 GHz频段,以无线、或无线与有线相结合的方式构成的局域网。它利用射频技术及简单的存取架构取代传统电缆线,以提供传统有线局域网的功能,是非常便利的数据传输系统。简而言之,无线局域网仍然是以有线局域网为基础的,它只是在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点(AP)、无线网桥、无线网卡等设备构建了无线通信网络[8],是有线局域网的扩展和替换。 特点及应用 无线局域网具有布网便捷,网络规划调整可操作性强,网络易于扩展的特点。只需要一个或多个接入点设备,就可以搭建覆盖整个区域的网络,搭建网络所需的基础设施也不需要隐藏在地下或墙里,便于网络优化配置、改造和维护。只要在无线信号能够覆盖的范围内,用户都可以在任意位置接入网络,并随时改变位置,具有较强的灵活性和移动性。由于无线局域网多采用无线电波作为传输介质以及其工作在S频段的特点,使其具备良好的抗干扰性和保密性,不会对人体造成辐射伤害。但是任何障碍物都会成为电磁传播的阻碍,任何外部其他电信号都会成为局域网的干扰源。所以,无线局域网在性能、速率、安全性方面还有一定的不足之处。 无线局域网的最大传输速率为54 Mbit/s[9],较适合应用于有限空间、小规模网络等,如机场贵宾厅、股票大厅。其次,对于难以进行有线网络布线的环境、需要暂时使用网络的环境、实时通信要求很高的特殊场合,如人迹罕至的边关、港口等都有较好的应用。无线局域网并不能作为一个完备的全网解决方案,但是随着无线局域网技术的成熟应用,它可以与广域网结合为用户提供移动互联网应用,成为3G网络有益的补充。 无线个域网(WPAN) 概述 无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)是面向特定群体活动半径小、业务种类丰富、无缝连接的新兴无线通信技术,相对于无线广域网、无线城域网、无线局域网,它的覆盖范围更小,进而有效全面解决“最后几米电缆”的问题。目前,蓝牙(Bluetooth)是WPAN应用的主流技术,其它的还有家庭射频(HomeRF)、红外技术(IrDA)、射频识别(RFID)、超带宽(UWB)等。 特点及应用 无线个域网具有低功耗、低成本、体积小等特点。设备与组网都简单方便、易于操作,且支持点对点、点对多点的应用。WPAN所覆盖的范围一般在10 m半径以内,是短距离、个人专用的无线网络。具有代表性的Bluetooth技术,在全球范围内的可操作性都很强,因为其使用了 GHz频段在全球都是可以自由使用的有效频段。通过鉴权、加密等 措施 确保设备识别码在全球的唯一性和设备的安全性。但是WPAN的技术标准多样,都需要不断的完善和创新。 WPAN主要应用于个人、家庭和办公设备的无线通信,它可以在小范围内将各种移动通信设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统(例如数字照相机、数字摄像机等)甚至各种家用电器,使用一种廉价的无线 方法 建立它们之间的信息传输[10]。WPAN可以使用户随时随地的进行设备间的无缝通讯,可以通过移动网络、局域网、城域网方便快捷的接入到互联网Internet。未来,WPAN和WLAN一起为用户提供完备的短距离无线通信环境。 蜂窝网络 概述 蜂窝网络是把移动电话的服务区分为一个个正六边形的小区,每个小区设置一个基站,这样的结构酷似一个个“蜂窝”。 蜂窝技术是移动通信的基础,所以把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信。蜂窝移动通信系统由移动站、基站子系统、网络子系统组成,采用蜂窝网络作为无线组网方式,通过无线信道将移动终端和网络设备进行连接,使用户在移动中进行语音、数据通信业务。 特点及应用 宏蜂窝、微蜂窝是蜂窝移动通信系统应用较多的蜂窝技术,宏蜂窝覆盖半径大,多在1~25 km,但是存在盲区,小区半径缩小时会产生干扰。微蜂窝相对于宏蜂窝覆盖范围小,一般覆盖半径为30~300 m,传输功率低、安装方便灵活,主要用于提高覆盖率和容量,作为宏蜂窝的补充和延伸,为用户提供更好的网络覆盖。它的主要特征是终端的可移动性,并具有成熟的切换和漫游方案,频率复用技术、多址技术、移动性管理技术促进了移动通信业务的发展。伴随着网络的发展,蜂窝网络从第一代蜂窝移动通信系统发展到现在的第三代蜂窝移动通信系统(3rd Generation,3G),成为实现网络融合和业务融合的统一平台,也是公认的下一代网络的核心网架构。3G网络把语音通信和多媒体通信巧妙结合,能支持更多的用户,提供更高的数据传输速率。如HSPA的速率已经达到 Mbit/s。但高成本、低带宽的问题越发凸显。 蜂窝系统或许是当今社会最重要的通信媒体。目前,3G网络可以为用户提供丰富的应用服务,除电信业务、承载业务在内的基本业务外,还可以提供如呼叫前转、呼叫等待、多方通话等补充业务。支持的增值服务应用包括网页浏览、图像、音乐、移动游戏、移动冲浪、视频会议、视频点播、各类信息服务等。 2 接入网络技术发展趋势 目前的接入网络技术能为用户提供丰富的通信接入手段以及无处不在的接入网络服务,但是各有利弊。例如,蜂窝网络覆盖的范围大,移动性管理技术成熟,但带宽低、建设成本高;相反,WLAN高带宽、低成本,但其覆盖范围有限。为解决此问题,需要充分利用不同网络技术的互补性,网络的融合将成为促进移动互联网未来发展的关键要素,接入网络正在经历一个动态的转型过程,异构无线网络融合应运而生。 定义 异构网络是一种网络的类型,是不同的计算机、手持终端等网络设备及相关系统组成,运行在不同的协议上,支持不同的功能和应用。异构无线网络融合是将现有的多种无线接入技术有机的进行结合,符合下一代无线通信网络(4G网络)中多系统融合演进的设计思路和发展方向。 特点及应用 异构无线网络融合技术具有成本低、风险低的优点,它是现有接入技术的融合,可以充分利用现有网络资源,降低建设运营成本。其次可以增加网络的覆盖范围,利用不同接入技术的特点使网络进行有效地延伸。对于用户来说,可以享受更加全面、丰富、便捷的移动互联网服务,是下一代网络发展的必然趋势。 近年来,业界和学术界不断的在进行异构无线网络融合的应用研究,BARWAN计划提出并实现了多模移动终端在无线局域网和无线广域网之间的垂直切换方案。ETSI和3GPP对3G网络与WLAN之间的互连互通进行了深入的应用研究[2]。MOBYDICK对IPv6网络中WLAN和移动网络的融合应用进行了探讨。国内各运营商为缓解大量数据业务对3G网络的冲击,也开始进行网络的改造,主要是把3G+WLAN方式应用到网络中,例如将WLAN作为3G网络的一个无线接入网,通过网关连接到3G核心网[2],共享核心网络提供的计费认证功能及信令协议,实现WLAN和3G网络的互联互通,以促进移动互联网的发展。但是,异构无线网络融合还存在很多需要解决的问题,比如各种接入网络的互联互通问题、无缝切换等移动性管理问题,网络中各个功能实体的位置及网络架构也直接决定了网络的融合程度及实际应用效果。 3 结语 移动互联网可以提供除传统互联网迷你主页之外的几乎所有业务,在韩国、日本等应用较好的国家,移动互联网的ARPU值可以达到10美元[11]。截至2012年6月底,中国手机网民规模达到亿,相比台式电脑上网的亿,手机首次超越台式电脑成为第一大上网终端。手机视频用户规模激增,已经超过一亿人。手机微博用户涨幅明显,使用率提升个百分点至[12]。种种数据表明,“无处不在的网络、无所不能的业务”已深入人心。 伴随着用户规模的快速增长,移动互联网产业将飞跃式的发展,必将推进接入网络技术的融合演进,各种无线网络接入形式和应用成为研究和开发的 热点 。相信未来各种独立的无线网络将与整个有线Internet相互联,为用户提供覆盖范围更广,应用更丰富,服务更完善的下一代移动互联网服务。 参考文献 [1]移动互联网白皮书[R].北京:工业和信息化部电信研究院,2011. [2]罗军舟,吴文甲,杨明.移动互联网:终端、网络与服务[J].计算机学报,2011(11):30-51. [3]张更新.VSAT卫星通信[J].电信科学,1996(7):54-61. [4]陈如明.卫星通信存在的问题、进展与发展前景[J].世界电信,2001(11):3-7. [5]王骊波.宽带无线城域网的设计[J].西安邮电学院学报,2000(9):26-29. [6]曾春亮,张宁,王旭莹.WiMAX/原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2007. [7]孙哲.无线城域网通信技术协议架构及技术特点[J].计算机光盘软件与应用,2011(22):9-10. [8]陈锦山.无线局域网的现状及前景展望[J].电子商务,2007(5):53-55. [9]李妍.无线局域网技术探讨[J].电大理工,2011(6):36-37. [10]蔡骏.无线个域网(WPAN)协议概述[J].广东通信技术,2002(12):21-23. [11]杨庆广.3G催熟移动互联网 商业模式 需创新[J].中国电子报,2007(10):5-7. [12]第30次中国互联网络发展状况统计报告[R].北京:中国互联网络信息中心,2012(7). 看了“互联网接入技术论文”的人还看: 1. 光纤接入技术论文 2. 浅谈网络技术的论文3篇 3. 浅议互联网的相关形势与政策论文 4. 关于网络信息论文 5. 关于网络技术方面的论文
4G通信技术的网络安全问题及对策论文
一、4G通信技术中存在的网络安全问题
1、由于缺少改造更新通信的基本设施产生的网络安全问题。如果要让4G通信技术真正的运用到日常的生产生活中,就必须更新原有的基本通信设施。但现在3G通信的无线基本设备几乎覆盖着地球的大多数地方,如果要对原有的通信设备进行改造更新,那必然需要消耗大量的人力财力以及漫长的时间。
2、由于4G通信技术的不完善产生的网络安全问题。4G通信技术的不完善主要表现在容量被限制与技术上的缺陷。首先是容量被限制。在理论上,4G通信能够达到的速率不低于20Mbit/s,是3G通信手段能够达到的速率的10倍。但在实际操作中很难将4G通信系统的容量扩大到理想状态。其次就是技术上的缺陷。在4G通信的技术层面进行研究,4G通信将在数据的传输上高出目前的3G通信一个层次,虽然理论上能够达到,但是在实际操作中却存在很大的困难。另外,4G通信系统所需要的网络架构极其复杂,解决这一问题势必需要很长一段时间。
3、由于不断变化的网络攻击手段产生的网络安全问题。随着4G通信系统的逐渐普及,我们将面临更大的安全威胁。相较于以前的网络系统,4G通信系统将具备更大的存储与计算能力,相应的该系统也就更容易感染一些移动终端。正式因为这个原因,导致4G通信网络的安全遭受到很大的威胁,比如来自手机病毒的威胁。一般来说,手机病毒可以分为短信类病毒、炸弹类病毒、蠕虫累病毒以及木马类病毒。
4、由于4G通信技术的相关配套措施不完善产生的网络安全问题。首先是服务区域不完善的问题。虽然用户们都希望自己的终端能够运用无线网络,但是因为终端的天线尺寸或者其自身功率的原因,实现流畅的上网还是存在一些问题的。其次就是4G通信的收费不是太合理。目前,3G无线网络收费的标准是依据用户所使用的流量的多少与实践的'长短进行计费的,如果依旧按照现在的收费标准进行收费,那么绝大多数的4G用户将很难承受如此高昂的上网费用。所以现今必须谨慎认真的研发出一套相对合理的收费标准。
二、关于4G通信技术的网络安全问题的对策
1、构建科学合理的4G通信系统的安全结构的模型。在该模型中,应该能够基本的体现出网络通信系统的各种安全问题,以及相应的解决方案等。
2、转变现行的密码体制。在4G通信系统中,面对各不相同的服务类别以及特征,最好应转变现行的密码体制,即也就是私钥性质的密码体制改变成为混合性质的密码体制,然后创建相应的认证安全的体系。
3、将4G通信系统的安全体系做到透明化。在未来的应用中,4G通信系统的安全核心应该具备相对独立的设备,能够较为独立的完成对终端与网络端的识别与加密,通信系统内部的工作人员应该能够完全看到该过程的进行。
4、应用新兴的密码技术。随着科技的不断发展,相应的终端处理数据的能力将越来越强,因此应该在4G通信网络系统中运用合适的新兴的密码技术。这些新兴的密码技术能够在很大程度上加强系统抵抗恶意攻击的能力。
5、保证用户可以参与到安全措施的制定中来。用户在通过4G通信系统进行上网的过程中,应该有权自行设定安全密码的级别,相应的那些关于安全的参数应该不仅可以由系统进行默认,而且用户也可以自行进行设定。
6、使4G通信网络与互联网能够相互契合。4G网络系统的安全问题大致可以归分为移动方面的安全问题与固网方面的安全问题。在关于安全的概念上,固网与计算机的网络大致相同,所以那些针对计算机的网络问题以亦基本在固网上得到了相应的体现,相应的在固网上遇到的那些网络安全问题可以依照计算机的方式进行解决。
三、结语
虽然目前我们国家的某家通讯公司已经开展4G通信业务,但是我们应该意识到4G通信技术发展的还不够完善,在很多方面还存在缺陷。在实验研究阶段,我们应该对那些可能会出现的或者已经初露端倪的威胁采取相应的保护措施,同时,我们亦应该加强巩固现有的安全防范措施,以此保证网络系统的正常运行。只有这样,才能促进4G通信技术早日应用到人们的日常生活中,为人们的工作生活带来更大的便利。
作者:张雯雯 单位:中国联合网络通信有限公司浙江省分公司
首先,这是中国科学家第一次在某一科研领域国际上率先实现一个国家主导的大项目,具有强烈的示范意义。和对撞机、托克马克、天眼等项目不同,这些项目外国科学家早已做过类似的,我们可能性能会领先,但总不是第一个。而量子卫星不同,我们是世界上首台。至少在工程上,我们要讨论很多前人没有研究过的东西。 其次,量子卫星的发射会提高中国在量子科学研究中的地位,增加和国外同行合作的机会,在更多细分领域达到和同行相近的水平甚至实现弯道超车,使中国在未来这一领域有统治世界的机会。比如,中国在量子通信领域中的探测器上不够领先,需要美国的帮助,但是我们有大项目就可以和他们合作,进而追赶,甚至在理论研究这一中国几乎没有触碰的领域实现一些建树。关于合作,一个巨大的进步:国际著名科学家评中国首颗量子科学实验卫星 第三,这个项目也会带动大批科学家的科研向量子靠拢,也会带动中国各大科研机构和高校对量子相关科学的重视。现在国际各大高校充满了各种跨学科量子科学研究中心(IQC@waterloo、QuICS@UMD、CQT@NUS、IQIM@Caltech ),甚至澳大利亚有跨大学研究中心(cqc2t),而中国只有清华有x院,在这一点上,我们有比较广阔的进步空间。听说合肥要建量子信息国家实验室,这个可以有《环球科学》凌晨连线潘建伟:深度解读量子通信卫星,中国在量子通信领域全面领先
从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队,联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、微小卫星创新研究院、光电技术研究所、国家天文台、国家空间科学中心等,与奥地利科学院塞林格研究组合作,利用“墨子号”量子科学实验卫星,在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发,并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。该成果标志着“墨子号”已具备实现洲际量子保密通信的能力,为未来构建全球化量子通信网络奠定了坚实基础。相关成果以封面论文的形式发表在1月19日出版的国际权威学术期刊《物理评论快报》上。据央广网1月21日消息,据介绍,基于卫星平台的量子通信是构建覆盖全球量子通信网络最为可行的手段。2011年底,中国科学院与奥地利科学院在北京签署“洲际量子通信”合作协议,计划利用“墨子号”量子卫星在中国和奥地利之间实现洲际量子密钥分发。此后,中奥联合团队在奥方地面站的技术指标、接口要求、方案设计、光学测试等方面开展密切合作。2016年4月至5月,中方团队携带卫星有效载荷模拟器赴奥地利格拉茨地面站,进行联调联试工作,为实验的开展做好了充分准备。“墨子号”量子卫星完成既定科学目标后,中奥联合团队随即开展洲际量子密钥分发实验。在实验中,“墨子号”分别与河北兴隆、奥地利格拉茨地面站进行了星地量子密钥分发,通过指令控制卫星作为中继,建立了兴隆地面站与格拉茨地面站之间的共享密钥,实验中获取共享密钥量约800千比特位。基于共享密钥,采用一次一密的加密方式,中奥联合团队在北京到维也纳之间演示了图片加密传输。结合高级加密标准AES-128协议,每秒更新一次加密密钥,中奥联合团队建立了一套北京到维也纳的加密视频通信系统,并利用该系统成功举行了75分钟的中国科学院和奥地利科学院洲际量子保密视频会议。“墨子号”卫星与不同国家和地区的地面站之间实现成功对接,表明通过“墨子号”卫星与全球范围任意地点进行量子通信的可行性与普适性,并为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。
首先,这是中国科学家第一次在科研领域率先实施重大国家项目,具有很强的示范意义。
与量子卫星不同,我们是世界上第一个。至少在工程方面,我们会讨论很多以前没有研究过的东西。第二,卫星发射将改善中国的量子量子科学研究的地位,增加合作的机会与外国同行,类似水平的利基和同行甚至超越意识到角落,让中国在未来在这个领域将有机会统治世界。
例如,中国在量子通讯领域的领先探测器还不够,需要美国的帮助,但我们有一个大项目可以和他们一起工作,甚至在中国的理论研究中也很难取得一些成功。
在合作上,一个巨大的步骤:对中国第一个国际著名科学家量子科学实验卫星第三号的评价,这个项目将推动大量的科学研究量子,科学家也将推动中国的大量子相关科研机构和大学的关注。
现在国际上的大学都是量子科学的跨学科研究中心(IQC @ Waterloo, QuICS @ UMD, CQT @ NUS, IQIM @ Caltech),甚至在澳大利亚大学研究中心(cqc2t),中国只有清华大学有x,在这一点上,我们有更广阔的发展空间。
听说合肥国家实验室建立量子信息,量子通信卫星的深度解读,中国领导最后,量子通信领域的综合概念,量子受到商业和普通民众的广泛关注,具有很强的广告,更多的人会被吸引到量子科学研究。我已经收到了很多关于知乎量子科学直接信息的研究,这很好,我们和国际差距应该比一般人认为的要大,需要更多的努力去追求。
通信安全是国家信息安全和人类经济社会生活的基本需求。人们对通信安全的追求从未停止。但是,基于计算复杂性的传统加密技术原则上有可能被破解。随着数学和计算能力的不断提高,经典密码被破解的可能性越来越高。量子通信以量子物理学的基本原理为基础,克服了经典加密技术固有的安全风险。到目前为止,唯一无条件、安全的通信方式可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。
基于光纤的城市及城市间双边通信技术正在走向实用化和产业化,我国已在这方面走在世界前列。但是,由于光纤的固有损失和单光子状态的不可复制性,目前点对点光纤量子通信的距离很难突破100公里。因此,不仅是广域,为了实现全球化的双边通信网,还需要卫星的转播。“墨子号”就是在这样的大背景下产生的。“墨子号”是由中国科技大学、中国科学院微卫星革新研究院、中国科学院上海技术物理所等多家机构合作研究,由我国科学家自行开发的。为什么取“墨子号”的名字?哲学家、墨家学派创始人墨子是一位鲜为人知的科学家。
“MOZ号”是世界上第一颗量子科学实验卫星,目前已圆满完成了千公里级、星地双向量子纠缠分布、星地量子密钥分布、地球量子隐形状态三大科学目标。完成纠缠的星地量子密钥分发、洲际量子密钥分发和视频通话演示。
中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍说,如果地面量子通信制造连接各城市、各信息传送点的“网”,量子科学实验卫星就像将这一网射向太空的“标枪”。当这纵横的双边通信“天地网”被编织出来时,大量的信息将在其中如影般穿梭,享受“无条件”的安全。
遥感技术是20世纪60年代发展起来的对地观测综合技术,并从70年代开始得到迅猛发展。随着遥感技术的发展,遥感信息存储、处理与应用技术也得到不同程度的发展。目前已经广泛应用于矿产资源调查、土地资源调查、地质灾害监测与环境保护等国土资源各个领域,并发挥着越来越重要的作用。当今,遥感技术发展呈现如下重要趋势。
(1)将保持对地观测数据的持续性和稳定性放在重要地位
美、法两国继续保持他们的“Landsat”和“SPOT”卫星的系列化。Landsat卫星自1972年首次发射至今,其空间分辨率已从原MSS传感器近80m提高到ETM传感器的15m,但它185km的地面覆盖宽度始终如一。SPOT卫星的最高空间分辨率从初期的10m提高到,其地面覆盖宽度也一直保持在60km。这种稳定性和持续性使得这两种卫星的数据占据了光学遥感卫星数据市场之首。
继美国、法国之后,加拿大、欧洲太空局、日本和俄罗斯也先后于20世纪80~90年代研制发射了本国(地区)的资源、环境卫星。这些卫星不仅技术上不乏先进性,而且具有很强的数据获取能力。但其系列性不强,所产生的作用和影响均受到一定的限制。
作为发展中国家的印度,其“印度遥感卫星”系列被认为是世界上最好的民用遥感卫星系列之一,且拥有全球最大的遥感卫星星座。从1988年开始,印度几乎每隔2~3年发射一颗资源型卫星,2005年还发射了测图卫星(CARTOSAT),受到了世界的关注。印度资源卫星成为继美、法之后在地球空间轨道上稳定运行的另一卫星系列。
(2)遥感数据分辨率不断提高
随着世界经济和社会的发展,人们对地球资源和环境的认识不断深化,对高分辨率遥感数据的要求也不断提高。这种高分辨率首先体现在高时间分辨率和高地面分辨率两个方面。
20世纪90年代,印度发射的卫星地面分辨率达到,俄罗斯的卫星地面分辨率达到2m;1999~2003年,美国发射了IKONOS卫星、QuickBird卫星和OrbView-3卫星,全色波段的地面分辨率已达1m以下,多光谱的地面分辨率为2~4m;法国、以色列也拥有类似的高分辨率卫星。
近几年来,光谱分辨率的提高是卫星遥感发展的又一个趋势。高分辨率的空间信息较好地适应了众多用户的需求,具有较好的商业化前景。1999年美国发射的EOSTerra卫星上装载的中分辨率成像光谱仪具有36个波段;号称“新千年计划”第一星的美国EO-1卫星,装载一台光谱分辨率达10nm、共220个波段的高光谱成像仪,具有特殊的优势。
(3)全天候微波遥感迅速发展
微波遥感的发展为克服天气条件对空间信息的影响开辟了途径。1981年以来,美国利用航天飞机执行了3期航天雷达计划(SIR-A,B,C)。对星载雷达的许多关键技术和应用基础问题开展了全球范围的实验研究。此外,一项对地球表面测绘制图的革命性技术,即美国“航天飞机雷达测图计划”(SRTM)的技术系统,对今后的卫星遥感发展,特别是在测绘制图方面产生了重大影响。
俄罗斯的“钻石”卫星系列在雷达卫星中占有重要地位。从1991年到1999年,俄罗斯共发射了4颗“钻石”雷达卫星,所获得的数据也在国际上得到了一定的应用。
欧洲太空局的地球资源卫星主要面向海洋,定位在微波遥感,特别是雷达遥感上。1991年发射的两颗卫星(ERS-1,2)至今尚在运行。2002年发射的超大型平台环境卫星(ENVISAT)集光学和微波对地观测于一身。
加拿大的雷达卫星(Radasat)具有多种工作模式,即多入射角、多成像带宽、多分辨率的特点,可在45km、75km、100km、150km、300km和500km的地面宽度上成像,最高分辨率为6m,最低100m,具有很强的数据处理、数据服务以及在全球多个地面站的接收能力,成为目前使用最为广泛的空间雷达信息数据源。
(4)综合性和专业化成为卫星发展两个相辅相成的方向
自20世纪80年代末期以来,以美国为主的对地观测(EOS)计划是最为综合、最全面的一项全球性研究计划。计划中的一系列大型综合卫星平台,如TERRA、AQUA、AURA等也集中体现了当前发展的最新对地观测技术。除此而外,正在执行中的有16 个国家参加的国际空间站计划,也拟将这种大型载人的航天设施作为一种特殊的综合平台实施对地观测,而这种观测将全面涉及陆地表面、海洋和大气。
在人们倾注于发展大型综合平台,实施较全面而综合的对地观测的同时,一种专业性很强,目标明确的小卫星甚至微卫星、纳卫星也在悄然兴起并得到发展,这种“快、好、省”的空间对地观测系统尤其受到广大中、小国家的欢迎。美国数字全球公司的“晨鸟”和“快鸟”卫星,空间成像公司的IKONOS卫星,以及轨道成像公司的OrbView系列卫星,甚至美国喷气推进实验室的 LightSAR卫星,TRW公司的Lewis高光谱卫星,都属小卫星之列。美国鼓励发展小卫星,旨在提高其商用价值。以色列和法国为军事需要,研制和发射了地面分辨率为1m的小卫星,其中以色列在高分辨率成像方面技术先进,提高了其卫星的小型化程度。
(5)航空遥感对地观测起着不可替代的作用
在卫星对地观测高度发达的今天,航空遥感仍然受到世界各国的高度重视。许多发达国家都组建了国家级的大型、综合航空遥感系统。美国所拥有的先进遥感飞机,如 ER-2 型飞机、C-130、C-141、DC-8等大型飞机平台最受人们关注。其中,飞行高度达20km以上的ER-2型飞机可装载数十种仪器,进行综合性遥感,包括遥感技术发展和对各类对地观测卫星进行模拟,以论证和开展一些重要应用领域的业务观测和监测任务。同时,由于军事需要,无人驾驶飞机有了很大的发展。例如,在美国的军事行动中,“全球鹰”无人机发挥了至关重要的作用。作为对地观测的一个组成部分,这种在平流层的对地观测系统也在一些国家加快了研发的进度。
一,我国遥感(测绘)卫星以及地面站建设总体情况1999年10月14日,中国与巴西合作研制的地球资源卫星“资源一号”在我国太原卫星发射中心成功发射,这是我国第一颗自主的陆地资源遥感卫星。随后,我国遥感卫星进入快速发展阶段。2012年,我国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星“资源三号”成功发射。2013年,高分一号卫星升空,我国开始拥有自主高分遥感卫星。2014年,高分二号成功发射,我国拥有了自主研制的首颗空间分辨率优于1米的民用光学遥感卫星,我国遥感卫星进入亚米级“高分时代”。2016年,高分三号卫星发射成功,是中国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)成像卫星。目前,中国卫星发射中心共有5个[1],分别是:中国创建最早、规模最大的卫星发射中心,也是中国唯一的载人航天发射场酒泉卫星发射中心;主要承担地球同步轨道卫星的发射任务,担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务的西昌卫星发射中心;担负太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和运载火箭的发射任务的太原卫星发射中心;主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务的文昌卫星发射中心,以及具备全射向能力,海上发射能力的我国海上发射卫星母港中国东方航天港。1、近期卫星发射情况据忧思科学家联盟(UCS)统计数据[2],截至2018年11月,我国运营或所有在轨活跃卫星280颗,其中遥感卫星134颗,占比,高于全球在轨卫星中遥感卫星所占的比重。2019年底至今,高分系列卫星方面,国家成功发射了高分十号,高分七号,高分十二号,高分九号02星、03星,高分多模卫星,资源三号03星,高分十三号、高分十四号等卫星。商业卫星方面,中国第一颗商用遥感卫星“吉林一号”卫星组网运行,具有高分辨、超大幅宽、高速存储、高速数传等特点,为农业、林业、资源、环境等行业用户提供更加丰富的遥感数据和产品服务。
森林资源调查中SPOT5遥感图像处理方法探讨王照利、黄生、张敏中、马胜利(国家林业局西北林业规划设计院,遥感计算中心,西安710048)本文发表于<陕西林业科技>2005 摘要: 目前,多光谱、高空间分辨率的SPOT5卫星遥感数据被广泛应用到森林资源调查中。本文结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的处理和信息提取。探讨性地提出了适应于森林资源调查的SPOT5遥感数据处理方法。 关键词:SPOT5 遥感数据,森林资源调查、数据处理DISCUSSION ON SPOT5 IMAGE DATA PROCESSING FOR FOREST INVENTORYWang Zhaoli, Huangsheng,Zhangminzhong,Ma Shengli(Northwest Institute for Forest Inventory, Planning &Design, Xi’an China 710048)Abstract: Now days, high spatial resolution and multispectral SPOT5 image data are widely applied in forest inventory in China. Based on the characteristics of SPOT5 image and requirements of forest inventory, this paper discusses the processing procedures of ordering image data, ortho-rectification, image bands composition and image data fusion. The complete steps of image processing for forest inventory are words: SPOT5 image data,forest inventory, data processing 前言 卫星遥感影像具有空间宏观性、视角广、多分辨率(光谱和空间)、多时相、周期性、信息量丰富等特点,所以卫星遥感影像既可以提供森林资源的宏观空间分布信息又能提供局部的详细信息以及随时间、空间变化的信息等[1]。目前在林业领域卫星遥感数据被广泛的应用于不同尺度层次的森林资源调查、资源监测、病虫害、火灾监测等方面。2002年5月法国SPOT地球观测卫星系列之5号卫星(即SPOT5星)发射。SPOT5遥感数据的多光谱波段空间分辨率为10米(短波红外空间分辨率为20米),但全色波段空间分辨率达到米。SPOT5遥感数据的高空间分辨率和多光谱分辨率为森林资源调查提供了丰富的、可靠的、高精度的基础数据源。从性价比分析,在其他高分辨率遥感数据目前比较昂贵的状况下,SPOT5遥感数据比较适宜应用于大面积的森林资源调查,可大幅度的森林调查的减少外业工作量、提高工作效率。在我国SPOT5卫星数据已被大量地应用于森林资源调查工作中,尤其,是在森林资源“二类”调查中被作基本的森林资源信息源提取各类信息。针对于将多光谱分辨率和高空间分辨率的SPOT5遥感数据应用于森林资源调查的数据处理技术和方法鲜有报道。本文总结工作实践,结合SPOT5遥感数据的特点,根据森林资源调查的需要,从遥感数据的订购、正射校正、波段组合、融合处理和数据变换处理等方面探讨了SPOT5数据的基本处理方法。 1.SPOT5卫星遥感数据特点 SPOT卫星系统采用线性阵列传感器和推扫式扫描技术,具有旋转式平面镜可以进行倾斜观察获得倾斜图像和立体像对。采用与太阳同步的近极地的椭圆形轨道,轨道高度约832Km,轨道倾角 ,每天绕地球14圈多,重复覆盖周期26天[2]。由于有倾斜观测功能,使重复覆盖周期减少到2-3天。SPOT5卫星载有2台高分辨率几何成像仪(HRG)、1台高分辨率立体成像装置(HRS)和1台宽视域植被探测仪(VGT)。高分辨率几何成像仪的波段选择是总结了多年的研究成果,认为HRG的波段设置(见表1)足以取得辨别作物和植被类型的最佳效果。本文主要探讨HRG高空间分辨率数据的处理。2.SPOT5数据的处理方法和过程 SPOT5数据处理工作流程: 遥感数据的订购 订购数据时,用户需向数据代理商提供购买区域的四个角的大地坐标或者数据的景号(PATH/ROW)。特别应该注意数据订购时间和用户拿到数据之间有时间差,间隔时间长短因用户的要求、天气、卫星重复覆盖周期而异。相对于其他卫星数据,比较有利的一面是SPOT5卫星装置有旋转式平面镜可以进行倾斜观察,用户可向代理商申请红色编程提前得到调查区域的遥感数据,但要支付编程费。对于遥感数据的时相、云量、入射角、阴影量、是否购买高空间分辨率的全色波段等用户根据自己具体的工作需要向代理商提出限制要求。 根据我们对SPOT5遥感数据的使用,对于森林资源调查,北方9,10月份和11月初的遥感影像比较适宜。代理商向用户提供经过处理的不同级别的影像产品,在森林资源调查中建议购买SPOT1A级产品,用户可根据自己的工作需要进行处理,同时也可减少费用。 基础数据准备 大比例尺地形图和高精度DEM是进行SPOT5遥感数据高精度正射校正必需的基础地理数据。建议购买1:10000地形图和1:25000数字高程模型(DEM)。 将1:1万地形图扫描,扫描分辨率设置为300DPI。将扫描好的地形图进行几何精纠正,纠正精度控制在毫米内。从测绘部门购买的1:1万地形图为北京54坐标系3度分带高斯克吕格投影,而1:万DEM为北京54坐标系6度分带投影。在数据准备时,将校正好的1:1万地形图通过换带转换转成和DEM一致的6度分带投影。 对于没有1:1万地形图的地区,建议使用差分GPS接收机采集地面控制点。 几何正射校正 正射校正过程应用了法国SPOT公司发行的GEOIMAGE软件。GEOIMAGE软件有针对SPOT5卫星数据开发的SPOT5物理模型。模型模块自动读取DEM信息。SPOT 物理模型可读取卫星在获取遥感数据的瞬间状态参数,这些参数存贮在数据的头文件中[3]。卫星状态参数包括:卫星成像瞬间的经纬度、高度、倾角等。卫星状态参数能够帮助提高几何校正的精度。 以校正好的1:1万地形图为基准,在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。在进行正射校正时,应先进行全色波段数据校正,然后以校正好的全色波段数据为基准进行多光谱数据校正。以全色波段数据为基准校正多光谱波段就比较容易校正,且能提高两者的匹配精度。地面控制点应分布均匀,影像的边缘部分布要有控制点分布,同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定,根据我们的经验,一景60KmX60Km的SPOT5数据,一般地势平缓的地区20个左右控制点即可达到满意的结果,在高山区25个左右控制点就可使正射校正精度满足要求。重采样方法采用双线性内插法。 辐射校正 用户购买的SPOT5的各级数据,数据提供商已经根据卫星的记录参数对遥感数据做了辐射校正,即消除了传感器自身引起的、大气辐射引起的辐射噪声。若果影像存在薄雾或地形高差较大引起的辐射误差情况,用户应进一步进行辐射校正处理。薄雾的简单消除原理是基于近红外波段不受大气辐射影响,清澈的水体或死阴影区的数值应为零。从各波段数据中减去近红外波段的水体或阴影的不为零值。地形起伏引起的辐射误差校正公式: f (x,y)=g(x,y)/cosa,g(x,y)为坡度为a的倾斜面上的地物影像;f (x,y)为校正后的影像。由于坡度因子参与校正所以需要DEM支持。 波段组合 根据SPOT5数据波谱特征(表1),各波段分别记录反映了植被的不同特征方面:B4(SWIR)短波红外反映植物和土壤的含水量,利于植被水分状况和长势分析;B3(NIR)近红外波段对植被类别、密度、生长力、病虫害等的变化敏感;B2(RED)红光波段对植被的覆盖度、植被的生长状况敏感;B1(VIS)可见光波段对植物的叶绿素和叶绿素浓度敏感。经过比较分析和实际应用发现SPOT5的B3、B4、B2波段组合对植被类型的识别要优于B3、B2和B1的组合。但由于B4波段的空间分辨率为20米,使B342组合对植被空间几何细节表达没有B321组合清晰,例如林缘界线信息表达方面B321要优于B342。 影像数据融合 对于购买有高空间分辨率全色波段数据的用户,进行数据融合是必不可少的。影像数据融合能够综合不同波段、不同空间分辨率数据(层)的特征,融合后的数据具有更丰富、更可靠的信息[4]。 根据影像数据融合的水平阶段,影像融合分为:像元级、特征级和决策级三个层次。为了最大限度的从SPOT5遥感数据中提取森林植被信息,应进行像元级的数据融合,将米的全色波段和10米多光谱数据进行融合。融合得到的新数据既具有全色波段数据的高空间分辨率特征又具有多光谱特征。像元级数据融合的方法多种多样,根据数据融合的目的,即最大限度的突显森林植被信息,应选取B4、B3、B2和PAN波段,根据我们的试验Brovey 融合算法方法比较理想:遥感影像地图 将融合好的数据按Rfused、Gfused、Bfused组合,叠加上行政界线、公里格网、坐标、比例尺等辅助信息,按1:1万地形图分幅生成1:1万纸质图作为外业手图。 3. 结果和讨论 几何精度 利用SPOT5物理模型,采用1:1万地形图和万DEM ,经过正射校正处理,可使影像的几何精度控制在2个像元内(<10米),达到1:1万制图标准要求。为以遥感影像为基础信息源提取林分调查因子、区划林班界线生成大比例尺的林相图、森林分布图提供了几何精度保障。 波段选择 对于没有全色波段的情况,SPOT5数据的B342组合有利于森林植被类型的识别。在应用遥感技术进行森林资源调查区划中,林分类型信息提取是最为重要的环节,所以B342波段组合是小班区划和外业手图的最佳组合。 融合效果 融合数据技术使SPOT5遥感影像既具有全色波段的高空间分辨率又拥有多光谱数据的光谱分辨率,丰富了遥感影像的信息量。采用Brovey算法使SPOT5遥感影像从色彩、纹理等方面增强了影像的可判读性,提高了小班因子正判率和林分小班的区划精度。 参考文献 1.周成虎,杨晓梅,骆剑承等.《遥感影像地学理解与分析》,科学出版社,北京,2001,3-4. 2.赵英时.《遥感应用分析原理与方法》,科学出版社,北京, 3.北京视宝卫星图像有限公司.《专业制图工作室GEOIMAGE用户指南》,2004,68-70. 4.Christine Pohl. Geometric Aspects of Multisensor Image Fusion for Topographic Map Updating in The Humid Tropics, ITC Publication, 1996,世纪遥感与GIS的发展 来源: 李德仁 时间: 2005-08-11-23:09 浏览次数: 79 21世纪遥感与GIS的发展李德仁 (武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉市珞瑜路129号,430079)摘要:在20世纪,人类的一大进步是实现了太空对地观测,即可以从空中和太空对人类赖以生存的地球通过非接触传感器的遥感进行观测,并将所得到的数据和信息存储在计算机网络上,为人类社会的可持续发展服务。在短短的30年中,遥感和GIS作为一个边缘交叉学科已发展成为一门科学、技术和经济实体。本文深入地论述了21世纪中遥感的6大发展趋势和GIS的5个发展特征。 关键词:发展趋势;航空航天遥感;地理信息系统;对地观测 中图法分类号:P208; 随着计算机技术、空间技术和信息技术的发展,人类实现了从空中和太空来观测和感知人类赖以生存的地球的理想,并能将所感知到的结果通过计算机网络在全球流通,为人类的生存、繁荣和可持续发展服务。在20世纪后半叶,遥感和地理信息系统作为一门新兴的科学和技术,迅速地成长起来。 1 遥感技术的主要发展趋势 航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多(多平台、多传感器、多角度)和三高(高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率) 从空中和太空观测地球获取影像是20世纪的重大成果之一,短短几十年,遥感数据获取手段迅猛发展。遥感平台有地球同步轨道卫星(35000km)、太阳同步卫星(600—1000km)、太空飞船(200—300km)、航天飞机(240—350km)、探空火箭(200—1000km),并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等;传感器有框幅式光学相机、缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等,它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像,EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。 卫星遥感的空间分辨率从Ikonos Ⅱ的1m,进一步提高到Quckbird(快鸟)的,高光谱分辨率已达到5—6nm,500—600个波段。在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星,具有220个波段,EOS AM-1(Terra)和EOS PM-1(Aqua)卫星上的MODIS具有36个波段的中等分辨率成像光谱仪。时间分辨率的提高主要依赖于小卫星技术的发展,通过发射地球同步轨道卫星和合理分布的小卫星星座,以及传感器的大角度倾斜,可以以1—3d的周期获得感兴趣地区的遥感影像。由于具有全天候、全天时的特点,以及用INSAR和D-INSAR,特别是双天线INSAR进行高精度三位地形及其变化测定的可能性,SAR雷达卫星为全世界各国所普遍关注。例如,美国宇航局的长远计划是要发射一系列太阳同步和地球同步的长波SAR,美国国防部则要发射一系列短波SAR,实现干涉重访问间隔为8d、3d和1d,空间分辨率分别为20m、5m和2m。我国在机载和星载SAR传感器及其应用研究方面正在形成体系。“十五”期间,我国将全方位地推进遥感数据获取的手段,形成自主的高分辨率资源卫星、雷达卫星、测图卫星和对环境与灾害进行实时监测的小卫星群。 航空航天遥感对地定位趋向于不依赖地面控制 确定影像目标的实地位置(三维坐标),解决影像目标在哪儿(Where)是摄影测量与遥感的主要任务之一。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上,利用DGPS和INS惯性导航系统的组合,可形成航空/航天影像传感器的位置与姿态的自动测量和稳定装置(POS),从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级,在卫星遥感的条件下,其精度可达到m级。该技术的推广应用,将改变目前摄影测量和遥感的作业流程,从而实现实时测图和实时数据库更新。若与高精度激光扫描仪集成,可实现实时三维测量(LIDAR),自动生成数字表面模型(DSM),并可推算出数字高程模型(DEM)。 美国NASA在1994年和1997年两次将航天激光测高仪(SLA)安装在航天飞机上,企图建立基于SLA的全球控制点数据库,激光点大小为100m,间隔为750m,每秒10个脉冲;随后又提出了地学激光测高系统(GLAS)计划,已于2002年12月19日将该卫星IICESat(cloud and land elevation satellite)发射上天。该卫星装有激光测距系统、GPS接收机和恒星跟踪姿态测定系统。GLAS发射近红外光(1064nm)和可见绿光(532nm)的短脉冲(4ns)。激光脉冲频率为40次/s,激光点大小实地为70m,间隔为170m,其高程精度要明显高于SRTM,可望达到m级。他们的下一步计划是要在2015年之前使星载LIDAR的激光测高精度达到dm和cm级。 法国利用设在全球的54个站点向卫星发射信号,通过测定多普勒频移,以精确解求卫星的空间坐标,具有极高的精度。测定距地球1300km的Topex/Poseidon卫星的高度,精度达到±3cm。用来测定SPOT 4卫星的轨道,3个坐标方向达到±5cm精度,对于SPOT 5和Envisat,可望达到±1m精度。若忽略SPOT 5传感器的角元素,直接进行无地面控制的正射像片制作,精度可达到±15m,完全可以满足国家安全和西部开发的需求。 摄影测量与遥感数据的计算机处理更趋向自动化和智能化 从影像数据中自动提取地物目标,解决它的属性和语义(What)是摄影测量与遥感的另一大任务。在已取得影像匹配成果的基础上,影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术,基于统计和基于结构的目标识别与分类,处理的对象既包括高分辨率影像,也更加注重高光谱影像。随着遥感数据量的增大,数据融合和信息融合技术逐渐成熟。压缩倍率高、速度快的影像数据压缩方法也已商业化。我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。 利用多时像影像数据自动发现地表覆盖的变化趋向实时化 利用遥感影像自动进行变化监测(What change)关系到我国的经济建设和国防建设。过去人工方法投入大,周期长。随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现,实时自动化监测已成为研究的一个热点。 自动变化监测研究包括利用新旧影像(DOM)的对比、新影像与旧数字地图(DLS)的对比来自动发现变化和更新数据库。目前的变化监测是先将新影像与旧影像(或数字地图)进行配准,然后再提取变化目标,这在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。笔者提出了把配准与变化监测同步的整体处理[1]。最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行,实现三维变化监测和自动更新。进一步的发展则是利用智能传感器,将数据处理在轨完成,发送回来的直接为信息,而不一定为影像数据。 摄影测量与遥感在构建“数字地球”、“数字中国”、“数字省市”和“数字文化遗产”中正在发挥愈来愈大的作用 “数字地球”概念是在全球信息化浪潮推进下形成的。1999年12月在北京成功地召开了第一届国际“数字地球”大会后,我国正积极推进“数字中国”和“数字省市”的建设,2001年国家测绘局完成了构建“数字中国”地理空间基础框架的总体战略研究。在已完成1∶100万和1∶25万全国空间数据库的基础上,2001年全国各省市测绘局开始1∶5万空间数据库的建库工作。在这个数据量达11TB的巨型数据库中,摄影测量与遥感将用来建设DOM(数字正射影像)、DEM(数字高程模型)、DLG(数字线划图)和CP(控制点数据库)。如果要建立全国1m分辨率影像数据库,其数据量将达到60TB。如果整个“数字地球”均达到1m分辨率,其数据量之大可想而知。本世纪内可望建成这一分辨率的数字地球。 “数字文化遗产”是目前联合国和许多国家关心的一个问题,涉及到近景成像、计算机视觉和虚拟现实技术。在近景成像和近景三位量测方面,有室内各种三维激光扫描与成像仪器,还可以直接由视频摄像机的系列图像获取目标场三维重建信息。它们所获取的数据经过计算机自动处理后,可以在虚拟现实技术支持下形成文化遗迹的三维仿真,而且可以按照时间序列,将历史文化在时间隧道中再现,对文化遗产保护、复原与研究具有重要意义。 全定量化遥感方法将走向实用 从遥感科学的本质讲,通过对地球表层(包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈4大圈层)的遥感,其目的是为了获得有关地物目标的几何与物理特性,所以需要通过全定量化遥感方法进行反演。几何方程式是有显式表示的数学方程,而物理方程一直是隐式。目前的遥感解译与目标识别并没有通过物理方程反演,而是采用了基于灰度或加上一定知识的统计、结构和纹理的影像分析方法。但随着对成像机理、地物波谱反射特征、大气模型、气溶胶的研究深入和数据积累,多角度、多传感器、高光谱及雷达卫星遥感技术的成熟,相信在21世纪,估计几何与物理方程式的全定量化遥感方法将逐步由理论研究走向实用化,遥感基础理论研究将迈上新的台阶。只有实现了遥感定量化,才可能真正实现自动化和实时化。 2 GIS技术的主要发展趋势 空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象[2] GIS发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段,目前随着高分辨率卫星遥感数据的飞快增长和数字地球、数码城市的需求,形成了面向对象的数据模型和三库(图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库)一体化的数据结构。这样的数据库结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化,更加贴近用户。以面向应用的GIS软件为前台,以大型关系数据库(Oracle 8i,9i等)为后台数据库管理,成为当前GIS技术的主流趋势。 空间数据表达趋向多比例尺、多尺度、动态多位和实时三维可视化 在传统的GIS中,空间数据是以二维形式存储并挂接相应的属性数据。目前,空间数据表达的趋势是基于金字塔和LOD(level of detail)技术的多比例尺空间数据库,在不同尺度表示时可自动显示出相应比例尺或相应分辨率的数据,多比例尺数据集的跨度要比传统地图的比例尺大,在显示不同比例尺数据时,可采用LOD或地图综合技术。真三维GIS的空间数据要存储三维坐标。动态GIS在土地变更调查、土地覆盖变化监测中已有较好的应用,真四维的时空GIS将有望从理论研究转入实用阶段。基于三库一体化的时空3D可视化技术发展势头迅猛,已能再PC机上实现GIS环境下的三维建筑物室外室内漫游、信息查询、空间分析、剖面分析和阴影分析等,基于虚拟现实技术的真三维GIS将使人们在现实空间外,可以同时拥有一个Cyber空间。 空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识 GIS是以应用导向的空间信息技术,空间分析与辅助决策支持是GIS的高水平应用,它需要基于知识的智能系统。知识的获取是专家系统中最困难的任务。随着各种类型数据库的建立,从数据库中挖掘知识成为当今计算机界一个非常引人注目的课题。从GIS空间数据库中发现的知识可以有效的支持遥感图像解译,以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。反过来,从属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一些列空间分析的功能[3]。尽管数据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段,但随着数据库的快速增大和对数据挖掘工具的深入研究,其应用前景是不可估量的。 通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库和互操作的研究及地学信息服务事业 随着计算机通讯网络(包括有线和无线网)的大容量和高速化,GIS已成为在网络上的分布式异构系统。许多不同单位、不同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库,将可提供全社会各行各业的应用需要。因此,联邦数据库和互操作(federal databases & interoperability)问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。互操作意味着数据库中数据的直接共享,GIS规律功能模块的互操作与共享,以及多点之间的相同工作,这方面的研究已显示出明显的成效。未来的GIS用户将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费,而不必购买这个数据库和整套的GIS软硬件,这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地学信息服务。 目前已兴起的LBS和MLS,即基于位置的服务和移动定位服务,突出地反映了这种变化趋势。它引起的革命性变化使GIS将走出研究院所和政府机关,成为全社会人人具备的信息服务工具。我国目前已有2亿个手机用户,若每人每月为MLS支付10元费用,全国一年的产值将达到240亿。可以预测在不久的将来,地学信息将能随时随地为任何人和任何事情进行4A服务(geo-in-formation for anyone and anything at anywhere and anytime)。 地理信息科学的研究有望在本世纪形成较完整的理论框架体系 笔者曾扼要地叙述了地球空间信息科学的7大理论问题[4]:(1)地球空间信息的基准,包括几何基准、物理基准和时间基准;(2)地球空间信息标准,包括空间数据采集、存储与交换标准、空间数据精度与质量标准、空间信息的分类与代码标准、空间信息的安全、保密及技术服务标准以及元数据标准等;(3)地球空间信息的时空变化理论,包括时空变化发现的方法和对时空变化特征的和规律的研究;(4)地球空间信息的认知,主要通过各目标各要素的位置、结构形态、相互关联等从静态上的形态分析、发生上的成因分析、动态上的过程分析、演化上的力学分析以及时态上的演化分析达到对地球空间的客观认知;(5)地球空间信息的不确定性,包括类型的不确定性、空间位置的不确定性、空间关系的不确定性、逻辑的不一致性和信息的不完备性;(6)地球空间信息的解译与反演,包括定性解译和定量反演,贯穿在信息获取、信息处理和认知过程中;(7)地球空间信息的表达与可视化,涉及到空间数据库多分辨率表示、数字地图自动综合、图形可视化、动态仿真和虚拟现实等。目前,这些方面的研究对建立完备的理论尚嫌不足,需要在今后加强这方面的基础研究。 关于遥感与GIS的集成,涉及到GPS和通信技术的集成,本文未作具体讨论,其具体内容可参见文献[4—6]。 3 结语 遥感与GIS在20世纪出现,在21世纪不仅将形成自身的理论体系和技术体系,而且将形成天地一体化的空间信息服务产业,为国民经济建设、国家安全、社会可持续发展和提高人民生活质量做出愈来愈大的贡献。 参考文献: [1] Li D R, Sui H G. Automatic Change Detection of Geospatial Data from Imagery. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 2002,34(II):245—251 [2] 龚健雅. 地理信息系统基础. 北京:科学出版社,2001 [3] 邸凯昌. 空间数据发掘与知识发现(第一版). 武汉:武汉大学出版社,2000. 182 [4] 李德仁,关泽群. 空间信息系统的集成与实现(第一版). 武汉:武汉测绘科技大学出版社,2000. 244 [5] 李德仁,李清泉. 论地球空间信息技术与通信技术的集成. 武汉大学学报(信息科学版),2001,26(1):1—7 [6] 李德
1 信息获取技术的发展信息获取技术的发展十分迅速,主要表现在以下几个方面:(1)各种类型遥感平台和传感器的出现现已发展起来的遥感平台有地球同步轨道卫星(3500km)和太阳同步卫星(600~1000km)。传感器有框幅式光学仪器,缝隙,全景相机,光机扫描仪,光电扫描仪,CCD线阵,面阵扫描仪,微波散射计,雷达测高仪,激光扫描仪和合成孔径雷达等。它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段,而且有些遥感平台还可以多角度成像,如三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像;EOS Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。(2)空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率不断提高仅从陆地卫星系列来看,20世纪70年代初美国发射的陆地卫星有4个波段(MSS),其平均光谱分辨率为150nm,空间分辨率为80米,重复覆盖周期为16-18天;80年代的TM增加到7个波段,在可见光到近红外范围的平均光谱分辨率为137nm,空间分辨率增加到30米;2000年后,出现增强型TM(ETM),其全色波段空间分辨率可达15米。法国SPOT4卫星多光谱波段的平均光谱分辨率为87nm,空间分辨率为20米,重复周期为26天;SPOT5空间分辨率最高可达米,重复覆盖周期提高到1-5天。1999年发射的中巴资源卫星(CBERS)是我国第一颗资源卫星,最高空间分辨率达米,重复覆盖周期为26天。1999年发射的美国IKONOS-2卫星可获得4个波段4米空间分辨率的多光谱数据和1个波段1米空间分辨率的全色数据。IKONOS发射稍后,又出现了空间分辨率更高的OrbView-3(轨道观察3号)和Quickbird(快鸟),其最高空间分辨率分别达1米和米。(3)高光谱遥感技术的兴起20世纪80年代遥感技术的最大成就之一是高光谱遥感技术的兴起[1]。第一代航空成像光谱仪以AIS—1和AIS—2为代表,光谱分辨率分别为和;1987年,第二代高光谱成像仪问世,即美国宇航局(NASA)研制的航空可见光/红外成像光谱仪(AVIRIS),其光谱分辨率为10nm;EOSAM—1(Terra)卫星上的MODIS具有36个波段。如今的卫星高光谱分辨率可达到10nm,波段几百个,如在轨的美国EO-1高光谱遥感卫星上的Hyperion传感器,具有220个波段,光谱分辨率为10nm。我国“九五”研制的航空成像光谱仪为128个波段。1.2 信息处理技术的发展遥感信息处理技术最早为光学图像处理,后来发展成为遥感数字图像处理。1963年,加拿大测量学家博士提出把常规地图变成数学形式的设想,可以看成是数字图像的启蒙;到1972年随美国陆地卫星的发射,遥感数字图像处理技术才真正地发展起来。随着遥感信息获取技术、计算机技术、数学基础科学等的发展,遥感图像处理技术也获得了长足的进展。主要表现在图像的校正与恢复,图像增强,图像分类,数据的复合与GIS的综合,高光谱图像分析,生物物理建模,图像传输与压缩等方面。其中图像的校正与恢复的方法已经比较成熟。图像增强方面目前已发展了一些软件化的实用处理方法,包括辐射增强,空间域增强,频率域增强,彩色增强,多光谱增强等。图像分类,是遥感图像处理定量化和智能化发展的主要方面,目前比较成熟的是基于光谱统计分析的分类方法,如监督分类和非监督分类。为了提高基于光谱统计分析的分类精度和准确性,出现了一些光谱特征分类的辅助处理技术,如上下文分析方法,基于地形信息的计算机分类处理,辅以纹理特征的光谱特征分类法等。近几年出现了一些遥感图像计算机分类的新方法,如神经网络分类器,基于小波分析的遥感图像分类法,基于分形技术的遥感图像分类,模糊聚类法,树分类器,专家系统方法等[2]。在高光谱遥感信息处理方面,也发展了许多处理方法,如光谱微分技术,光谱匹配技术,混合光谱分解技术,光谱分类技术,光谱维特征提取方法等。这些方法均已在高光谱图像处理中得到应用。1.3 遥感技术应用现状 总体上说,遥感技术的应用已经相当广泛,应用深度也不断加强。目前,在地学科学、农业、林业、城市规划、土地利用、环境监测、考古、野生动物保护、环境评价、牧场管理等各个领域均有不同程度的应用,遥感技术也已成为实现数字地球战略思想的关键技术之一。地球科学中的矿产勘查,地质填图等是较早应用遥感技术的领域,随着遥感技术的发展,其应用潜力还可以不断地挖掘;在精细农业、环境评价、数字城市等新领域,遥感技术的应用潜力巨大。此外,GIS技术,虚拟现实技术、GPS技术、数据库技术等的快速发展也无疑为遥感技术的更广、更深的应用提供了技术支持。总之,卫星遥感技术的迅速发展,把人类带入了立体化、多层次、多角度、全方位和全天候地对地观测的新时代。
[国内视点] 中国探月副总设计师:15年内有望将2-3人送上月球 [佚名][2010年11月7日][11]简介:“中国现有的技术和经济实力,已经超过了美国的阿波罗登月时期,15年内,中国完全可以将2-3人送上月球,然后成功返回。”昨日中国工程院院士、国家月球探测工程副总设计师龙乐豪,在回母校华中师大一附中参加60周年校庆时透露。内容:“中国现有的技术和经济实力,已经超过了美国的阿波罗登月时期,15年内,中国完全可以将2-3人送上月球,然后成功返回。”昨日中国工程院院士、国家月球探测工程副总设计师龙乐豪,在回母校华中师大一附中参加60周年校庆时透露。龙乐豪曾主持和参加了5项国家重点工程运载火箭或导弹的研制,其中长征三号甲被誉为“金牌火箭”,至今仍保持100%的飞行成功纪录。他还主持过我国新一代运载火箭发展规划与月球探测工程运……2. [新闻评论] 外媒:中国二次探月是新版太空竞赛 [佚名][2010年10月10日][115]简介:美国媒体在嫦娥二号发射当天即用大量文字和图片报道中国月球探索历程;新加坡《联合早报》将中国的嫦娥二号和西方发射的探月卫星进行了比较,认为嫦娥二号只用112小时便能进入月球轨道,比欧洲和日本探月卫星的速度都要快。内容: 中国绕月探测卫星「嫦娥二号」在飞行180余小时后,在9日上午11时32分正式进入轨道高度为100公里、周期为118分钟的圆形环月「使命轨道」。这代表着,「嫦娥二号」任务已基本取得成功。中国选择在国庆日当天进行嫦娥二号的发射,引起了全球的瞩目。在称赞之声之外,也有外媒称,中国发展航天科技是在进行「国际竞赛」。 赞扬中国航天成就 当中国的嫦娥二号在10月1成功发射,并在此后的几天多次成……3. [国内视点] 中国嫦娥二号卫星成功进入环月轨道 [佚名][2010年10月9日][484]简介:中国“嫦娥二号”卫星第三次近月制动结束,进入预定环月轨道,此时卫星距离月球100公里,绕月周期为118分钟。10月26号,嫦娥二号卫星还将与月球有一次更加亲密的接触,她将把飞行高度下降到距离月球表面只有15公里的地方,对未来中国月球探测器的着陆点进行拍照。内容:(综合讯)中国广播网报道,中国“嫦娥二号”卫星第三次近月制动结束,进入预定环月轨道,此时卫星距离月球100公里,绕月周期为118分钟。 报道指,按照计划,10月26号,嫦娥二号卫星还将与月球有一次更加亲密的接触,她将把飞行高度下降到距离月球表面只有15公里的地方,对未来中国月球探测器的着陆点进行拍照。……4. [国内视点] 嫦娥二号卫星全程测控纪实 [佚名][2010年10月8日][56]简介:当嫦娥二号完成这一系列试验测试后,又将重新回到高度为100公里的环月近圆轨道,在这个轨道上运行半年。在嫦娥二号任务后期,西安中心还将在嫦娥二号上进行相关技术试验,提高测控精度,为我国嫦娥工程和深空探测提供第一手资料。内容:10月1日18时59分57秒,随着一声惊天轰鸣,巨型运载火箭喷射出一团桔红色的烈焰,托举着嫦娥二号卫星拔地而起,直刺苍穹…… 此次嫦娥二号任务中,西安卫星测控中心(简称西安中心)及所属喀什测控站、青岛测控站、厦门测控站以及智利圣地亚哥站将完成卫星在轨寿命期间的全程监测,拉开嫦娥二号征战太空的恢宏序幕。 “嫦娥”升空:快速定轨 “关闭各类信号源、塔上应答机,天线置于等待点。” “功率……5. [国内视点] 嫦娥二号将提前3天进入状态 [佚名][2010年10月8日][21]简介:根据计划,今天嫦娥二号将进行第二次近月制动,卫星将进入一个小时周期的轨道。昨天下午13时30分飞控中心对嫦娥二号实施一次轨道平面机动,提前三天实现了卫星由侧飞到正飞的姿态调整。内容:根据计划,今天嫦娥二号将进行第二次近月制动,卫星将进入一个小时周期的轨道。昨天下午13时30分飞控中心对嫦娥二号实施一次轨道平面机动,提前三天实现了卫星由侧飞到正飞的姿态调整。 卫星轨道当前有一定偏差 第一次近月制动后,北京跟踪与通信技术研究所主任设计师张波介绍说,第一次近月制动出来的各种参数显示,从发动机温度,到速度控制曲线,吻合得都非常好。张波介绍,第一次近月制动后,实际的近月点高度距离……6. [国内视点] 嫦二是全球第127个月球探测器 [佚名][2010年10月8日][486]简介:无论在人造地球卫星,载人航天和空间探测方面,目前水平整体来说处于世界上中等的水平,有一些技术达到了国际水平,但是随着我们国家经济技术的日新月异,从目前的发展趋势来看,我们再经过几十年的奋斗,可以达到国际的先进水平,基本情况是这样的。内容:日前,中国空间技术研究院研究员、航天专家庞之浩就绕月探测工程和嫦娥二号的相关话题与网友进行在线交流。网友问:其他国家的探月工程目前处在那个阶段呢?庞之浩:探月从全世界的角度来看分三大阶段,一个是1958年到1976年,美苏进行太空竞争,探月也是一个重要的领域,这个阶段发射大量的月球探测器,苏联完成了绕月中的绕落回,美国不仅完成了绕落回而且进行了六次载人航天登月,花了250亿美金,但是这之后由于苏联……7. [国内视点] “嫦娥二号”今天进入环月轨道 [佚名][2010年10月6日][30]简介:北京航天飞行控制中心主任朱民才昨日说,由于首次中途轨道修正满足入轨精度要求,嫦娥二号卫星原计划需进行的中途轨道修正再次取消,预计将于今日进入预定环月轨道。内容:(北京综合讯)嫦娥二号中途轨道修正昨日再次取消,今日将进入预定环月轨道。据新华社报道,北京航天飞行控制中心主任朱民才昨日说,由于首次中途轨道修正满足入轨精度要求,嫦娥二号卫星原计划需进行的中途轨道修正再次取消,预计将于今日进入预定环月轨道。朱民才表示,在10月2日实施首次中途轨道修正后,控制非常精准,满足卫星到达近月制动点的精度要求,所以,原计划于此后进行的两次中途修正不再进行。这标志着中……8. [国内视点] 嫦娥二号今日将首次进入环月轨道 [佚名][2010年10月6日][50]简介:今天上午北京航天飞行控制中心将对嫦娥二号卫星进行第一次近月制动,使卫星进入环月椭圆轨道。据介绍,第一次近月制动是一个非常关键的点,“不容许有任何失败,一旦错过就很难补救。”内容:(268, 350, 250, ad_news_detail_new_1, float:left; margin:5px 10px 10px 0px; padding:2px; text-align:center, , );核心提示:今天上午北京航天飞行控制中心将对嫦娥二号卫星进行第一次近月制动,使卫星进入环月椭圆轨道。据介绍,第一次近月制动是一个非常关键的点,“不容许有任何失败,一……9. [国内视点] 嫦娥二号完成首次近月制动 [佚名][2010年10月6日][22]简介:6日上午11点06分,“嫦娥二号”卫星点火,持续33分钟左右,第一次近月制动成功完成。这意味着“嫦娥二号”正式进入12小时的环月轨道,完成飞入太空后迄今为止难度系数最高的这一跳。内容:6日上午11点06分,“嫦娥二号”卫星点火,持续33分钟左右,第一次近月制动成功完成。这意味着“嫦娥二号”正式进入12小时的环月轨道,完成飞入太空后迄今为止难度系数最高的这一跳。此前,有专家分析,“嫦娥二号”的第一次近月制动最为关键,这一动作被五大系统公认为是嫦娥二号在太空中难度系数较高的一次表演,风险极大。据介绍,“嫦娥二号”发动机第一次近月制动持续1940多秒,约33分钟结束。据中……10. [新闻评论] 外媒:「嫦二」令美眼热欧眼馋印眼红 [辛一山][2010年10月5日][206]简介:10月1日18时59分57秒,嫦娥二号的成功升空,不仅在国内成为最热新闻,在国际上也是「传遍街头巷尾」。中国在外太空的成就已不仅限于近地领域,嫦娥二号的成功发射标志着中国提前成为与美俄并列的太空强国。而记者采访了美国国家航空航天局(NASA),除了祝贺中国外,NASA表示在未来可能与我国合作。内容:(联合早报网讯)香港文汇网报道,10月1日18时59分57秒,嫦娥二号的成功升空,不仅在国内成为最热新闻,在国际上也是「传遍街头巷尾」。 美国《福布斯》杂志称,中国在外太空的成就已不仅限于近地领域,嫦娥二号的成功发射标志着中国提前成为与美俄并列的太空强国。而记者采访了美国国家航空航天局(NASA),除了祝贺中国外,NASA表示在未来可能与我国合作。 对于嫦娥二号升空的意义,外媒有着各种各样……11. [新闻评论] 中国正在奔月 美国却在告别月球 [佚名][2010年10月3日][322]简介:嫦娥二号月球探测器1日成功发射升空,由于美国日前刚通过决议要求调整美国宇航局(NASA)未来的方向,短期内或不再进行探月计划,“美国在线”由此报道表示,“中国发射月球探测器时正是美国从月球上回来之时”。内容: 星箭准备点火发射。嫦娥二号月球探测器1日成功发射升空,由于美国日前刚通过决议要求调整美国宇航局(NASA)未来的方向,短期内或不再进行探月计划,“美国在线”由此报道表示,“中国发射月球探测器时正是美国从月球上回来之时”。 报道首先说,中国第二个月球探测器在1号被发射升空,并介绍它将会采集月球表面图像,还会执行未来无人探测器登月地点的考察等工作。报道援引美联社的话称,中国近年来太……12. [学者观点] 毛利卫说嫦娥二号具世界意义 [佚名][2010年10月3日][248]简介:日本“航天第一人”毛利卫对于中国嫦娥二号探月卫星发射成功表示祝贺,并认为这不仅对中国,对世界也具有重要意义。毛利卫是在昨日接受新华社记者蓝建中采访时作上述表示的。内容: 【日本新闻网10月3日消息】日本“航天第一人”毛利卫对于中国嫦娥二号探月卫星发射成功表示祝贺,并认为这不仅对中国,对世界也具有重要意义。毛利卫是在昨日接受新华社记者蓝建中采访时作上述表示的。 报道说,毛利卫是日本首位宇航员,现任日本科学未来馆馆长。他说,日本“月亮女神”绕月探测卫星从2007年9月升空到2009年6月受控撞月……13. [国内视点] 嫦娥二号首幅地月成像照传回 [佚名][2010年10月3日][153]简介:昨晚19时25分星箭分离之后嫦娥二号独自一人在茫茫太空中飞行了一整夜,这一夜嫦娥二号并没休息。今天凌晨3点39分钟左右,经过一系列姿态调整,嫦娥二号卫星用自己身上携带的一部监视相机拍下它的第一幅摄影作品,也就是之前所说的「地月成像」中的对地成像。内容:据中国之声《央广新闻》报道,16个小时之前,四川西昌是我们瞩目的焦点,嫦娥二号卫星在长征三号丙火箭的托举中成功发射。卫星发射之后,跟踪、测控、调整成了重要的接力赛。 卫星发射到现在这16个小时以来,北京航天飞行控制中心一直在实时跟踪监测。测控大厅还是不时响起「跟踪信号正常、遥测信号正常」的声音。记者刚从北京航天飞行控制中心得到的消息,工作人员说,卫星的运行轨道、一切参数都在正常范围内。 昨晚19时……14. [国内视点] 嫦娥二号18时59分57秒发射 [佚名][2010年10月1日][61]简介:据中新网报道,西昌卫星发射中心负责人宣布,嫦娥二号卫星将于1日18时59分57秒发射。当前,火箭推进剂加注进展顺利,各系统状态良好,发射窗口气象条件满足要求。内容:据中新网报道,西昌卫星发射中心负责人宣布,嫦娥二号卫星将于1日18时59分57秒发射。当前,火箭推进剂加注进展顺利,各系统状态良好,发射窗口气象条件满足要求。……15. [新闻评论] 嫦娥二号副总师:探月花费等于修2公里地铁 [佚名][2010年10月1日][212]简介:中国工程院院士、战略导弹与运载火箭技术专家、中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师、国家首次月球探测工程副总设计师龙乐豪在启程赴西昌前夕接受《中国经济周刊》独家专访,从航天技术发展的大背景下,讲述中国的登月愿景。内容:[268]={width:350, height:250, containerId:ad_news_detail_new_1, boxStyle:float:left; margin:5px 10px 10px 0px; padding:2px; text-align:center, keyword:, listAll:};if ($(#ad_news_detail_new_1).……16. [国内视点] 嫦娥二号今晚发射 外媒高度关注 [佚名][2010年10月1日][469]简介:嫦娥二号将于10月1日18时59分57秒发射。这是记者从1日上午嫦娥二号发射前举行的气象和海洋水文汇报会上获悉的。 据西昌卫星发射中心气象室高级工程师江晓华介绍,1日11时到15时没有降水,15时到20时有小雨,发射窗口期间有小阵雨,无雷电、无地面大风、无高空大风。「这样的气象条件可以满足嫦娥二号正常发射的需要。」内容: 「嫦娥二号」发射进入倒计时包裹「嫦娥二号」的发射塔架矗立在群山环抱中(9月30日摄)。9月30日9时,托举「嫦娥二号」的长征三号丙火箭进行常规燃料加注,「嫦娥二号」发射进入倒计时。据新华网报道,嫦娥二号将于10月1日18时59分57秒发射。这是记者从1日上午嫦娥二号发射前举行的气象和海洋水文汇报会上获悉的。 据西昌卫星发射中心气象室高级工程师江晓华介绍,1日11时到15时没有降水,15……17. [国内视点] 中国探月卫星于国庆日发射 [佚名][2010年9月30日][32]简介:中国探月工程新闻发言人昨日发布消息,称嫦娥二号卫星和火箭已完成发射场区的测试和检查,测试结果正常,完全满足发射的技术条件,将于10月1日下午6时59分57秒在西昌卫星发射中心发射。如果遇到气候等原因,不能在第一窗口时间发射,还选择了10月2日和3日择机发射。内容:(北京讯)中国“嫦娥二号”探月卫星将于中国国庆日当天、10月1日下午6时59分57秒发射。 中新社报道,中国探月工程新闻发言人昨日发布消息,称嫦娥二号卫星和火箭已完成发射场区的测试和检查,测试结果正常,完全满足发射的技术条件,将于10月1日下午6时59分57秒在西昌卫星发射中心发射。如果遇到气候等原因,不能在第一窗口时间发射,还选择了10月2日和3日择机发射。 “嫦娥二号”是“嫦娥一号”的……
意义非常重大!
4月30日,长征十一号运载火箭在我国黄海南部海域,以“一箭五星”方式托举吉林一号高分系列卫星点火升空,随后卫星被顺利送入预定轨道,发射取得圆满成功。
这是我国首次实现运载火箭海上“一站式”发射,即总装、总测、出港、发射一体化。
这次不是首次应用发射,2020年我国 已首次实现卫星海上商业发射 ,实现了航天产业和发射的一体化。标志着我国火箭发射进入一个新的时代。
2019年我国完成关键技术的应用验证、流程技术设计验证、和相关过程的管理验证。
之所以说意义重大,可以从以下几个方面概述:
一、从经济、和安全上讲,航天产品制造产业、配套产业、应用产业集中在一个地方,大大降低因产品分散在各地需要长途运输的成本,产业链成本减少了;同时避免了运输过程不可预知的风险;提高了航天产品生产效率,优化了产品生产过程;提高了品控监控能力;航天产品制造形成产业链集群化,1+1+1>3 ,效益非常明显。
二、从应用成本、商业竞争上讲, 海上卫星发射使用的动力船有自航能力,在全国全球通用,减少重复制造,方便调配发射使用,发射成本低有利商业竞争,增加收益,提高造血能力。
三、从国土安全保护上讲, 十分方便获取想监控地区高分辨率遥感图像和视频,为国土资源监测、林业资源普查、智慧城市建设等领域快速提供数据信息服务。
四、从军事角度上讲 , 机动性强,发射时间短,成本低,动力船有自航能力。 海上发射机动性强,能够快速在茫茫大海上短时间内完成发射任务。特殊时期可以快速补发遭受破坏缺失的卫星,保持严密监控,保证空域安全,防止天网出现“ 盲区 ”可能带来的不可先机发现的重大风险。随时监控危险的外来动能物体,静态物体,予以授时连续跟踪、警惕,报告,为消除危险提供准确信息!
——做到“运筹帷幄之中,决胜千里之外”!
你根据这些资料写吧@~~~“嫦娥一号”(Chang'E1)卫星由中国空间技术研究院承担研制,以中国古代神话人物嫦娥命名,主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。在初样研制阶段,有电性星和结构星这两颗初样卫星承担卫星测试工作。嫦娥一号平台以中国已成熟的东方红三号卫星平台为基础进行研制,星体尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米,并充分继承中国资源二号卫星、“中巴地球资源卫星”等卫星的现有成熟技术和产品,进行适应性改造。所谓适应性改造就是在继承上的创新,突破一批关键技术。 北京时间2007年10月24日,探测器从西昌卫星发射中心成功发射。概况 嫦娥一号星体为立方体,两侧各有一个太阳帆板,最大跨度达米,重2350千克,工作寿命一年。它将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。 该卫星平台由结构分系统、热控分系统、制导,导航与控制分系统、推进分系统、数据管理分系统、测控数传分系统、定向天线分系统和有效载荷等9个分系统组成。这些分系统各司其职、协同工作,保证月球探测任务的顺利完成。星上的有效载荷用于完成对月球的科学探测和试验,其它分系统则为有效载荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保证服务。 根据我国探月卫星工程的四大科学目标,在嫦娥一号上搭载了8种24台件科学探测仪器,重130千克,即微波探测仪系统、γ射线谱仪、X射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测器、太阳风离子探测器、CCD立体相机、干涉成像光谱仪。 航天专家介绍,电性星的试验主要是用于一些带有电子性能的设备的综合测试,结构星的试验主要是要考核结构设计的合理性,和整星上温度控制设计的合理性。目前,这两颗初样星的结构制造已经完成,将在年底以前开始整星测试。在这个基础上,再进行“嫦娥一号”正样卫星的研制。据介绍,整个初样测试阶段持续到2007年6月份,随后将进入卫星正样星的研制阶段。 为了保证完成月球探测工程任务,科研人员对承担卫星发射任务的长三甲火箭进行了41项可靠性的设计工作,以提高其运载可靠性。 嫦娥一号是我国的首颗绕月人造卫星。以中国古代神话人物嫦娥命名,已于2007年10月24日18时05分(UTC+8时)左右在西昌卫星发射中心升空,整个“奔月”过程大概需要8-9天。预计卫星的总重量为2350千克左右,寿命大于1年。该卫星的主要探测目标是:获取月球表面的三维立体影像;分析月球表面有用元素的含量和物质类型的分布特点;探测月壤厚度和地球至月亮的空间环境。 技术难点 1、轨道设计与飞行程序控制问题 2、卫星姿态控制的三矢量控制问题 3、卫星环境适应性设计 4、远距离测控与通信问题 “嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制,主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。“嫦娥一号”月球探测卫星由卫星平台和有效载荷两大部分组成。卫星平台利用东方红三号卫星平台技术研制,科研人员对结构、推进、电源、测控和数传等8个分系统进行了适应性修改。有效载荷包括CCD立体相机、成像光谱仪、太阳宇宙射线监测器和低能粒子探测器等科学探测仪器。 “嫦娥一号”月球探测卫星于2007年10月在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空。卫星发射后,将用8天至9天时间完成调相轨道段、地月转移轨道段和环月轨道段飞行,执行科学探测任务。它将完成四大科学任务,首要目的便是为月球“画像”,也就是要通过各种手段获取月球表面影像和立体图像。此外,还要分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,探测月壤厚度以及地月空间环境。 专家介绍,嫦娥一号卫星两米见方,太阳翼展开后,最长可达18米,起飞重量为2350公斤,卫星需要10-12天可以飞到月球附近。嫦娥一号设计寿命为一年,执行任务后将不再返回地球。 准备 探月计划酝酿10年 我国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动必要性和可行性研究, 1996年完成了探月卫星的技术方案研究, 1998年完成了卫星关键技术研究,以后又开展了深化论证工作。 测试 中国探月计划第一颗卫星“嫦娥一号”的有效载荷正样系统正在进行最后联试,以确保科学探测设备将来在太空正常工作。 “嫦娥一号”卫星有效载荷的研制测试工作由中国科学院空间科学与应用研究中心负责。有效载荷总指挥、中科院空间中心主任吴季16日在接受采访时说:“在有效载荷正样系统联试的最后阶段,各研制人员应继续保持严慎细实的工作态度,按质量要求完成正样联试,确保有效载荷设备顺利交付和工程任务圆满完成。” 卫星有效载荷因不同的航天任务而异,在现阶段主要是进行科学探测的仪器和科学实验的设备。“嫦娥一号”卫星有效载荷将包括微波探测仪分系统、空间环境探测分系统、有效载荷数据管理分系统等。 据了解,微波探测仪分系统将主要对月壤的厚度进行估计和评测,这是国际上首次采用被动微波遥感手段对月表进行探测。空间环境探测分系统由太阳高能粒子探测器等3台设备组成,将探测地月和近月的空间环境参数。 “嫦娥一号”于2007年发射,而后围绕月球进行一年的探测。 中国的探月计划经过长期准备、10年论证,于2004年1月正式立项,被称作“嫦娥工程”。该工程目前主要集中在绕月探测、月球三维影像分析、月球有用元素和物质类型的全球含量与分布调查、月壤厚度探查以及地月空间环境探测。 发射 “嫦娥一号”卫星发射后首先将被送入一个地球同步椭圆轨道,这一轨道离地面最近距离为200公里,最远为万公里,探月卫星将用16小时环绕此轨道一圈后,通过加速再进入一个更大的椭圆轨道,距离地面最近距离为500公里,最远为万公里,需要48小时才能环绕一圈。此后,探测卫星不断加速,开始“奔向”月球,大概经过114小时的飞行,在快要到达月球时,依靠控制火箭的反向助推减速。在被月球引力“俘获”后,成为环月球卫星,最终在离月球表面200公里高度的极月圆轨道绕月球飞行,开展拍摄三维影像等工作。 卫星奔月总共需时114个小时,距离地球接近万公里。而过去,中国发射的卫星距离地面一般都在万公里左右,二者几乎相差了10倍。 “嫦娥一号”发射倒计时 36小时:部分系统进行最后“体检”。 12小时:进入发射前功能检查状态。 8小时:进入发射程序,各系统进行辅助准备。 7小时:加注液氧。 小时:加注液氢。 2小时:进入射前系统。地面开始给系统加电,同时各种口令也在这时开始下发。 40分钟:3号塔架回转平台开始展开。 15分钟:最后一批人员撤离。 90秒:转电。从地面给系统供电,变为系统内部电池供电。 60秒:从塔架后伸向前塔的橘黄色电缆摆杆此时摆开,准备为火箭点火、发射。 40秒:01号指挥员开始报告倒计时。 30秒:牵动。是过去发射系统的专有命令,尽管现在已经不再使用有关系统,但这一程序沿用至今。 10秒:点火倒计时。 0秒:点火。