從太空時代開始以來，美國就在地球觀測衛(wèi)星領域處于領先地位。軍用方面，“科羅納”（CORONA）偵察衛(wèi)星項目使美國在20世紀60年代就占據(jù)了先機。民用方面，美國在1960年發(fā)射了之一顆氣象衛(wèi)星，即“泰羅斯”紅外觀測衛(wèi)星（TIROS）系列的之一顆；上世紀70年代，陸地衛(wèi)星項目提供了之一顆民用遙感衛(wèi)星來監(jiān)視地球表面的變化；1999年9月，太空影像公司（Space Imaging）發(fā)射了商用高分辨率觀測衛(wèi)星IKONOS，這些成就使美國成為遙感衛(wèi)星商用領域的領跑者。

美國的民用遙感項目

20世紀90年代的美國商業(yè)遙感計劃，是60年代美國民用和國家安全計劃的產(chǎn)物。民用遙感項目的應用范圍涵蓋了部門、組織和個人，他們使用遙感信息來促進大眾福利，推動社會公益活動，或者使用遙感數(shù)據(jù)探索、開發(fā)民用項目。

一、NOAA的環(huán)境監(jiān)視衛(wèi)星計劃

美國商務部（DOC）的國家海洋大氣管理局（NOAA）控制著美國大多數(shù)的民用氣象衛(wèi)星。美國商務部有兩個主要計劃：地球同步環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星（GOES）計劃和極軌環(huán)境 監(jiān)測衛(wèi)星（POES）計劃。GOES可以連續(xù)、廣域、低分辨地覆蓋地球進行天氣預報。在地球同步軌道上，一顆衛(wèi)星就可以連續(xù)地觀測到整個大陸并提供持續(xù)的氣象數(shù)據(jù)流。 與GOES相反，POES 能夠近實時、高分辨地覆蓋地球進行天氣預報。每一顆POES衛(wèi)星都攜帶專門的敏感器，它可以在可見光和熱紅外譜段上測量地表和海洋的溫度。這種技術的關鍵應用是監(jiān)測火 山爆發(fā)和森林火災。 美國軍方也曾有一個國防氣象衛(wèi)星計劃（DMSP）。但在1994年5月， *** 命令POES和DMSP合并，成立國家極軌環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)，辦公室設在 國家海洋大氣管理局。這個計劃有一部分內(nèi)容是要與美國國家航空航天局（NASA）聯(lián)合研制一種新的空間飛行器，并由此導致了歐洲氣象監(jiān)視天氣衛(wèi)星組織METOP的成立 。

二、NASA的地球科學行動規(guī)劃

遙感在環(huán)境科學方面的應用是美國民用遙感的另一個核心任務。NASA經(jīng)常使用尖端技術開發(fā)和試驗高質量的遙感器，以用于各種科學研究與應用服務。這項科學研究任務最初 被命名為“行星地球使命”，但在1998年更名為“地球科學行動”（ESE）。這項任務包羅萬象，其中包括開發(fā)偵察衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星的遙感數(shù)據(jù)，以支持研究全球氣溫變化 。 2000年2月的“航天飛機雷達地形使命”是NASA遙感項目中的一個。該項目的最終目標是在地球南緯60度到北緯60度范圍之間，利用合成孔徑雷達和干涉測量法 產(chǎn)生高分辨率的、三維的地球表面數(shù)字地圖。因為國家圖像測繪局（NIMA）想獲取由雷達圖像數(shù)據(jù)得出的相對精確的地形圖，也就是通常所說的數(shù)字高程圖（DEM），因此 該項目由NASA會同國家圖像測繪局共同進行指導。

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三、陸地衛(wèi)星民用遙感項目

NASA還開發(fā)了遙感衛(wèi)星的陸地衛(wèi)星系列，并用它來監(jiān)視自然變化和人類活動對地球表面的影響。陸地衛(wèi)星計劃為美國的遙感計劃提供了堅實的技術基礎，它獲取了大量的、不 斷更新的衛(wèi)星圖像資料，這些資料被廣泛應用于科學研究和實踐中。陸地衛(wèi)星通過建立遙感專用技術和基礎設施的全球 *** ，在地球觀測領域激發(fā)了國際社會對遙感項目的興趣。對于廣泛的科研領域、民用技術和其他依賴于衛(wèi)星圖像又需要對圖像連續(xù)更新的用戶來說，大量的陸地衛(wèi)星圖像資料是至關重要的，因為衛(wèi)星圖像可以發(fā)現(xiàn)與分析地球的變化。陸 地衛(wèi)星數(shù)據(jù)的主要應用包括：

• 農(nóng)業(yè)監(jiān)測
• 土地覆蓋變化，包括熱帶雨林采伐和沿海監(jiān)測
• 全球生物物理學和生物化學
• 生態(tài)學與林學 盡管NASA負責管理陸地衛(wèi)星的運行與產(chǎn)品，但陸地衛(wèi)星7號的圖像數(shù)據(jù)則由美國地質調查局（USGS）負責處理。USGS建立了地球資源觀測系統(tǒng)（EROS）數(shù)據(jù)中心（EDC），該中心是世界上更大的民用地球遙感圖像數(shù)據(jù)庫，收藏了成千上萬的地圖、衛(wèi)星圖像和航空圖像。中心還負責保管國家衛(wèi)星土地遙感數(shù)據(jù)檔案庫，目的是建立一個高品質數(shù)據(jù)庫來保存那些從太空中獲得的地球圖像。這些資料已經(jīng)成為NASA地球科學行動項目的重要部分。 陸地衛(wèi)星在獲取連續(xù)、穩(wěn)定的地球土地資源數(shù)字資料方面，占據(jù)著國家領先地位。陸地衛(wèi)星計劃開創(chuàng)了利用民用衛(wèi)星收集多光譜數(shù)字圖像監(jiān)視地表的先河。 陸地衛(wèi)星項目包含一個很有發(fā)展前景的地面基礎設施。6大洲的20多個地面站以及SOUTH DAKOTA的信息中心都可以接收陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

四、技術進步

對非軍用地球觀測衛(wèi)星的遙感器發(fā)展來說，陸地衛(wèi)星計劃非常重要。當商業(yè)部門以及美國以外的國家都對遙感衛(wèi)星表現(xiàn)出濃厚興趣時，使用尖端技術已不再是陸地衛(wèi)星項目唯一的 目標了。現(xiàn)在，陸地衛(wèi)星計劃更注重于滿足民間和科學研究的特殊需求，這也就意味著遙感器主要用于滿足用戶應用的需求，而不是尋求尖端技術的使用。當商業(yè)公司在為獲得更 高分辨率的遙感圖像進行激烈競爭時，陸地衛(wèi)星項目則將主要注意力放在了為用戶提供連續(xù)的、中分辨率的多光譜圖像上，而這更適合于資源管理和繪圖的需要。

在多光譜掃描 儀（MSS）的設計與使用方面，陸地衛(wèi)星同樣是先行者。MSS是一種類似于反射望遠鏡的數(shù)字視頻掃描儀。在MSS中，一個掃描鏡將地球景像引入到光纖束，然后再到光電 倍增器管中。這種類型的遙感器在上世紀60年代開始使用，后來的多光譜掃描儀進行了重要的升級，包括新材料，擴展的譜段范圍和更高的分辨率。 后來，一種更先進的遙感 器——專題測繪儀（TM）成為了陸地衛(wèi)星遙感器系列的主要成員。這個新型的遙感器之所以叫“專題”，是因為它產(chǎn)生圖像的光譜段可適應不同的專題和任務，像農(nóng)業(yè)、林業(yè)和 地質學等。

陸地衛(wèi)星4號和5號上的專題測繪儀代表了一種先進的技術趨勢，在各個領域都超過了多光譜掃描儀MSS，包括提高了光譜分辨率和覆蓋寬度，改進了掃描 *** ，使 用了輕型材料等。專題測繪儀使用一種更先進的辦法來收集和區(qū)分植物、礦藏的反射特性。在陸地衛(wèi)星7號的增強型專題測繪儀上，安裝了一個15米分辨率的全色波段，這增加 了圖像的分辨率。 每顆成功的陸地衛(wèi)星都不斷地改進，提高了分辨率、標定、靈敏度和精度，并且增加新的光譜段以提高應用范圍。所有陸地衛(wèi)星系列的遙感器入軌后運行都比 預期要好，壽命也比設計預期長。但隨著時間的推移，陸地衛(wèi)星脫離了追求使用尖端技術的精神。當新的民用和商業(yè)遙感衛(wèi)星進入這個領域后，陸地衛(wèi)星已不再是技術先鋒了。多 年來，陸地衛(wèi)星為民用用戶提供了完好的標定，在滿足民用、商業(yè)甚至軍事需求方面，起到了重要的作用。

五、陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)政策

陸地衛(wèi)星7號的數(shù)據(jù)政策，主要是向社會公益事業(yè)提供陸地衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)政策的關鍵內(nèi)容是：

• 確保非增強的遙感數(shù)據(jù)能夠按原價提供給所有用戶
• 確保非增強的遙感數(shù)據(jù)能夠及時地、可靠地提供給民用用戶、國家安全部門、商業(yè)用戶和外國用戶，以及國家土地遙感數(shù)據(jù)存檔中心
• 確保美國擁有對全部陸地衛(wèi)星7號原始數(shù)據(jù)的所有權
• 支持遙感數(shù)據(jù)商業(yè)市場的發(fā)展
• 確保只從私營企業(yè)得到連續(xù)的商業(yè)增值服務
• 確保陸地衛(wèi)星7號的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)與地球觀測系統(tǒng)EOS的數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)盡可能兼容 陸地衛(wèi)星7號的數(shù)據(jù)政策，授權地球資源觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心提供有限的數(shù)據(jù)處理服務，而對其他諸如數(shù)據(jù)增強處理和提供增值服務則由用戶自己實施。

美國的商業(yè)遙感計劃

1986年法國發(fā)射了之一顆斯波特衛(wèi)星（法國地球資源衛(wèi)星，SPOT-1），這震動了美國遙感界。幾年后，SPOT衛(wèi)星圖像的銷售超過了陸地衛(wèi)星。1988年，印度發(fā) 射了之一顆印度遙感衛(wèi)星（IRS-1A）。這時人們發(fā)現(xiàn)，遙感技術已經(jīng)不斷增值，商業(yè)遙感市場逐漸產(chǎn)生，競爭不可避免。 然而，美國 *** 認為美國應該繼續(xù)主宰這個行業(yè) 。上世紀90年代初期，美國國會注意到了相關部門要求打破對遙感技術、數(shù)據(jù)分發(fā)領域聯(lián)邦壟斷的呼聲，在權衡了商業(yè)和競爭對國家安全利益的利害關系后，1992年美國國 會通過了土地遙感政策法案，這為美國的商業(yè)遙感衛(wèi)星許可證打開了大門。

美國 *** 對商業(yè)遙感數(shù)據(jù)的使用情況

為推動美國遙感工業(yè)的發(fā)展，NASA制定了商業(yè)遙感計劃（CRSP），使為NASA工作的科學家和遙感企業(yè)相互受益，并使NASA成為美國遙感企業(yè)的優(yōu)秀客戶。198 7年以來，CRSP不斷發(fā)展，現(xiàn)已涉及到50余家美國公司。 發(fā)展一個更大的、多樣化的衛(wèi)星圖像市場是擴大遙感產(chǎn)業(yè)的關鍵。地球觀測商業(yè)應用項目是NASA的商業(yè)遙感 計劃中的另一項目，這個項目主要與美國的遙感企業(yè)合作來擴展遙感技術在地理信息領域的應用。其核心任務是普及遙感技術，拓寬遙感應用技術市場的需求。 國家圖像測繪局 （NIMA）也啟動了一個商業(yè)圖像計劃（CIP），致力于研究和開發(fā)遙感圖像的潛在提供者。

1998年開始，NIMA與美國的EarthWatch公司、Orbima ge公司、SpaceImaging公司簽訂了多年的購買圖像數(shù)據(jù)協(xié)議，以支持國防部和聯(lián)邦緊急管理局等聯(lián)邦部門。協(xié)議內(nèi)容主要集中于資助加強基礎設施建設，協(xié)議的簽 訂迅速增強了上述公司收集和分發(fā)圖像數(shù)據(jù)的能力。 當這些協(xié)議為美國商業(yè)遙感公司提供更多的財務支持時，就商業(yè)遙感對滿足安全需求所發(fā)揮的作用產(chǎn)生了爭論。圖像使用中 最令人關心的問題包括商業(yè)產(chǎn)品的實時性、與商業(yè)用戶之間的競爭、與美國 *** 安全利益相關的特定區(qū)域的敏感問題等。從長遠來看，更需關心的問題是：在多大程度上，遙感企 業(yè)能安全、足夠穩(wěn)定地向軍方和安全部門提供遙感數(shù)據(jù)；在多大程度上，國家安全衛(wèi)星體系能夠適應重點處理緊迫任務。 遙感的商業(yè)化為安全部門出了一個難題。現(xiàn)在對一些問 題還沒有足夠的認識，如：舊的分類圖像、國家技術資料圖像、商業(yè)遙感數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的交叉、圖像是否支持國家安全需要、所獲得數(shù)據(jù)是否在美國 *** 限制的范圍之內(nèi)等。 例如 ，美國情報部門在1994年開始向公眾發(fā)布較早期間（1960-1972）所得到的機密偵察圖像，如CORONA項目。

解密這些大量的舊數(shù)據(jù)對現(xiàn)在的商業(yè)和民間應用是 否有用值得懷疑，但的確是美國相關公司非常關心的。私營遙感衛(wèi)星公司擔心由于美國 *** 將大量高分辨率的圖像數(shù)據(jù)降低密級，這將會削弱公司在商業(yè)市場成功的可能性。 由 于遙感行業(yè)的變化，NIMA和國家偵察署（NRO）開始意識到存取和控制這些資料有根本的不同，這需要采用新的戰(zhàn)略來為美國國家安全利益服務。1999年，美中央情報 局局長和國防部副部長都贊成這種戰(zhàn)略思想，它代表了一種比以前更加開放的趨勢。情報部門認為遙感具有重要的戰(zhàn)略意義，遙感產(chǎn)業(yè)將在追求全面的信息優(yōu)勢上起到關鍵作用。最主要的風險包括商業(yè)公司短期財務不穩(wěn)定性、高分辨率圖像的商業(yè)化所帶來的安全隱患、商業(yè)公司是否可以提供廣告服務等。NIMA和國家偵察署認為商業(yè)公司可以合理地處 理低緊急的、中低分辨率的任務，而情報部門應集中于處理更加急迫的、高分辨率的任務。然而目前這個戰(zhàn)略的實施還很不明確，主要是戰(zhàn)略實施與不確定的資金支持之間存在矛 盾。

結束語

商業(yè)觀測衛(wèi)星的出現(xiàn)把曾經(jīng)涇渭分明的美國民用和軍用項目弄得模糊不清。衛(wèi)星能力和數(shù)據(jù)應用的不斷增長打破了傳統(tǒng)模式，要求民用、軍用和商業(yè)的經(jīng)營者加強合作。更為復雜 的環(huán)境，為政策制定者提出了制定美國遙感計劃和相關數(shù)據(jù)政策的挑戰(zhàn)。這些多樣化的美國地球觀測衛(wèi)星計劃，主要是滿足不同的民用、軍用和商業(yè)遙感需求，這些衛(wèi)星所產(chǎn)生的 圖像數(shù)據(jù)對公眾和商業(yè)用戶訪問的限制越來越少，這增進了全球遙感領域的透明性。 美國的遙感活動不只包括一個衛(wèi)星系列，其本質在于高度發(fā)達的科學與工業(yè)基礎設施，以及 鼓勵支持廣泛的增值服務公司和以應用為導向的研究項目。因此，不論在管理照相衛(wèi)星的能力上，還是將原始衛(wèi)星圖像轉換成適合各種用戶需要的產(chǎn)品而成長為專業(yè)實體上，美國 都處于領先地位，但沒有跡象表明美國永遠能在商業(yè)遙感行業(yè)占據(jù)領先地位。美國 *** 政策和法規(guī)的實施，增加了美國商業(yè)遙感公司的經(jīng)營風險。一個廣泛合作的民用、軍用、商 業(yè)遙感的戰(zhàn)略格局，仍是模糊不清的。

來源：開源地理空間基金會中文分會

來源鏈接：https://www.osgeo.cn/post/1886g

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