从太空时代开始以来，美国就在地球观测卫星领域处于领先地位。军用方面，“科罗纳”（CORONA）侦察卫星项目使美国在20世纪60年代就占据了先机。民用方面，美国在1960年发射了之一颗气象卫星，即“泰罗斯”红外观测卫星（TIROS）系列的之一颗；上世纪70年代，陆地卫星项目提供了之一颗民用遥感卫星来监视地球表面的变化；1999年9月，太空影像公司（Space Imaging）发射了商用高分辨率观测卫星IKONOS，这些成就使美国成为遥感卫星商用领域的领跑者。
美国的民用遥感项目
20世纪90年代的美国商业遥感计划，是60年代美国民用和国家安全计划的产物。民用遥感项目的应用范围涵盖了部门、组织和个人，他们使用遥感信息来促进大众福利，推动社会公益活动，或者使用遥感数据探索、开发民用项目。
一、NOAA的环境监视卫星计划
美国商务部（DOC）的国家海洋大气管理局（NOAA）控制着美国大多数的民用气象卫星。美国商务部有两个主要计划：地球同步环境监测卫星（GOES）计划和极轨环境 监测卫星（POES）计划。GOES可以连续、广域、低分辨地覆盖地球进行天气预报。在地球同步轨道上，一颗卫星就可以连续地观测到整个大陆并提供持续的气象数据流。 与GOES相反，POES 能够近实时、高分辨地覆盖地球进行天气预报。每一颗POES卫星都携带专门的敏感器，它可以在可见光和热红外谱段上测量地表和海洋的温度。这种技术的关键应用是监测火 山爆发和森林火灾。 美国军方也曾有一个国防气象卫星计划（DMSP）。但在1994年5月， *** 命令POES和DMSP合并，成立国家极轨环境卫星系统，办公室设在 国家海洋大气管理局。这个计划有一部分内容是要与美国国家航空航天局（NASA）联合研制一种新的空间飞行器，并由此导致了欧洲气象监视天气卫星组织METOP的成立 。
二、NASA的地球科学行动规划
遥感在环境科学方面的应用是美国民用遥感的另一个核心任务。NASA经常使用尖端技术开发和试验高质量的遥感器，以用于各种科学研究与应用服务。这项科学研究任务最初 被命名为“行星地球使命”，但在1998年更名为“地球科学行动”（ESE）。这项任务包罗万象，其中包括开发侦察卫星和气象卫星的遥感数据，以支持研究全球气温变化 。 2000年2月的“航天飞机雷达地形使命”是NASA遥感项目中的一个。该项目的最终目标是在地球南纬60度到北纬60度范围之间，利用合成孔径雷达和干涉测量法 产生高分辨率的、三维的地球表面数字地图。因为国家图像测绘局（NIMA）想获取由雷达图像数据得出的相对精确的地形图，也就是通常所说的数字高程图（DEM），因此 该项目由NASA会同国家图像测绘局共同进行指导。
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三、陆地卫星民用遥感项目
NASA还开发了遥感卫星的陆地卫星系列，并用它来监视自然变化和人类活动对地球表面的影响。陆地卫星计划为美国的遥感计划提供了坚实的技术基础，它获取了大量的、不 断更新的卫星图像资料，这些资料被广泛应用于科学研究和实践中。陆地卫星通过建立遥感专用技术和基础设施的全球 *** ，在地球观测领域激发了国际社会对遥感项目的兴趣。对于广泛的科研领域、民用技术和其他依赖于卫星图像又需要对图像连续更新的用户来说，大量的陆地卫星图像资料是至关重要的，因为卫星图像可以发现与分析地球的变化。陆 地卫星数据的主要应用包括：
- 农业监测
- 土地覆盖变化，包括热带雨林采伐和沿海监测
- 全球生物物理学和生物化学
- 生态学与林学 尽管NASA负责管理陆地卫星的运行与产品，但陆地卫星7号的图像数据则由美国地质调查局（USGS）负责处理。USGS建立了地球资源观测系统（EROS）数据中心（EDC），该中心是世界上更大的民用地球遥感图像数据库，收藏了成千上万的地图、卫星图像和航空图像。中心还负责保管国家卫星土地遥感数据档案库，目的是建立一个高品质数据库来保存那些从太空中获得的地球图像。这些资料已经成为NASA地球科学行动项目的重要部分。 陆地卫星在获取连续、稳定的地球土地资源数字资料方面，占据着国家领先地位。陆地卫星计划开创了利用民用卫星收集多光谱数字图像监视地表的先河。 陆地卫星项目包含一个很有发展前景的地面基础设施。6大洲的20多个地面站以及SOUTH DAKOTA的信息中心都可以接收陆地卫星数据。
四、技术进步
对非军用地球观测卫星的遥感器发展来说，陆地卫星计划非常重要。当商业部门以及美国以外的国家都对遥感卫星表现出浓厚兴趣时，使用尖端技术已不再是陆地卫星项目唯一的 目标了。现在，陆地卫星计划更注重于满足民间和科学研究的特殊需求，这也就意味着遥感器主要用于满足用户应用的需求，而不是寻求尖端技术的使用。当商业公司在为获得更 高分辨率的遥感图像进行激烈竞争时，陆地卫星项目则将主要注意力放在了为用户提供连续的、中分辨率的多光谱图像上，而这更适合于资源管理和绘图的需要。
在多光谱扫描 仪（MSS）的设计与使用方面，陆地卫星同样是先行者。MSS是一种类似于反射望远镜的数字视频扫描仪。在MSS中，一个扫描镜将地球景像引入到光纤束，然后再到光电 倍增器管中。这种类型的遥感器在上世纪60年代开始使用，后来的多光谱扫描仪进行了重要的升级，包括新材料，扩展的谱段范围和更高的分辨率。 后来，一种更先进的遥感 器——专题测绘仪（TM）成为了陆地卫星遥感器系列的主要成员。这个新型的遥感器之所以叫“专题”，是因为它产生图像的光谱段可适应不同的专题和任务，像农业、林业和 地质学等。
陆地卫星4号和5号上的专题测绘仪代表了一种先进的技术趋势，在各个领域都超过了多光谱扫描仪MSS，包括提高了光谱分辨率和覆盖宽度，改进了扫描 *** ，使 用了轻型材料等。专题测绘仪使用一种更先进的办法来收集和区分植物、矿藏的反射特性。在陆地卫星7号的增强型专题测绘仪上，安装了一个15米分辨率的全色波段，这增加 了图像的分辨率。 每颗成功的陆地卫星都不断地改进，提高了分辨率、标定、灵敏度和精度，并且增加新的光谱段以提高应用范围。所有陆地卫星系列的遥感器入轨后运行都比 预期要好，寿命也比设计预期长。但随着时间的推移，陆地卫星脱离了追求使用尖端技术的精神。当新的民用和商业遥感卫星进入这个领域后，陆地卫星已不再是技术先锋了。多 年来，陆地卫星为民用用户提供了完好的标定，在满足民用、商业甚至军事需求方面，起到了重要的作用。
五、陆地卫星数据政策
陆地卫星7号的数据政策，主要是向社会公益事业提供陆地卫星遥感图像数据。数据政策的关键内容是：
- 确保非增强的遥感数据能够按原价提供给所有用户
- 确保非增强的遥感数据能够及时地、可靠地提供给民用用户、国家安全部门、商业用户和外国用户，以及国家土地遥感数据存档中心
- 确保美国拥有对全部陆地卫星7号原始数据的所有权
- 支持遥感数据商业市场的发展
- 确保只从私营企业得到连续的商业增值服务
- 确保陆地卫星7号的数据分发系统与地球观测系统EOS的数据和信息系统尽可能兼容 陆地卫星7号的数据政策，授权地球资源观测系统数据中心提供有限的数据处理服务，而对其他诸如数据增强处理和提供增值服务则由用户自己实施。
美国的商业遥感计划
1986年法国发射了之一颗斯波特卫星（法国地球资源卫星，SPOT-1），这震动了美国遥感界。几年后，SPOT卫星图像的销售超过了陆地卫星。1988年，印度发 射了之一颗印度遥感卫星（IRS-1A）。这时人们发现，遥感技术已经不断增值，商业遥感市场逐渐产生，竞争不可避免。 然而，美国 *** 认为美国应该继续主宰这个行业 。上世纪90年代初期，美国国会注意到了相关部门要求打破对遥感技术、数据分发领域联邦垄断的呼声，在权衡了商业和竞争对国家安全利益的利害关系后，1992年美国国 会通过了土地遥感政策法案，这为美国的商业遥感卫星许可证打开了大门。
美国 *** 对商业遥感数据的使用情况
为推动美国遥感工业的发展，NASA制定了商业遥感计划（CRSP），使为NASA工作的科学家和遥感企业相互受益，并使NASA成为美国遥感企业的优秀客户。198 7年以来，CRSP不断发展，现已涉及到50余家美国公司。 发展一个更大的、多样化的卫星图像市场是扩大遥感产业的关键。地球观测商业应用项目是NASA的商业遥感 计划中的另一项目，这个项目主要与美国的遥感企业合作来扩展遥感技术在地理信息领域的应用。其核心任务是普及遥感技术，拓宽遥感应用技术市场的需求。 国家图像测绘局 （NIMA）也启动了一个商业图像计划（CIP），致力于研究和开发遥感图像的潜在提供者。
1998年开始，NIMA与美国的EarthWatch公司、Orbima ge公司、SpaceImaging公司签订了多年的购买图像数据协议，以支持国防部和联邦紧急管理局等联邦部门。协议内容主要集中于资助加强基础设施建设，协议的签 订迅速增强了上述公司收集和分发图像数据的能力。 当这些协议为美国商业遥感公司提供更多的财务支持时，就商业遥感对满足安全需求所发挥的作用产生了争论。图像使用中 最令人关心的问题包括商业产品的实时性、与商业用户之间的竞争、与美国 *** 安全利益相关的特定区域的敏感问题等。从长远来看，更需关心的问题是：在多大程度上，遥感企 业能安全、足够稳定地向军方和安全部门提供遥感数据；在多大程度上，国家安全卫星体系能够适应重点处理紧迫任务。 遥感的商业化为安全部门出了一个难题。现在对一些问 题还没有足够的认识，如：旧的分类图像、国家技术资料图像、商业遥感数据和产品的交叉、图像是否支持国家安全需要、所获得数据是否在美国 *** 限制的范围之内等。 例如 ，美国情报部门在1994年开始向公众发布较早期间（1960-1972）所得到的机密侦察图像，如CORONA项目。
解密这些大量的旧数据对现在的商业和民间应用是 否有用值得怀疑，但的确是美国相关公司非常关心的。私营遥感卫星公司担心由于美国 *** 将大量高分辨率的图像数据降低密级，这将会削弱公司在商业市场成功的可能性。 由 于遥感行业的变化，NIMA和国家侦察署（NRO）开始意识到存取和控制这些资料有根本的不同，这需要采用新的战略来为美国国家安全利益服务。1999年，美中央情报 局局长和国防部副部长都赞成这种战略思想，它代表了一种比以前更加开放的趋势。情报部门认为遥感具有重要的战略意义，遥感产业将在追求全面的信息优势上起到关键作用。最主要的风险包括商业公司短期财务不稳定性、高分辨率图像的商业化所带来的安全隐患、商业公司是否可以提供广告服务等。NIMA和国家侦察署认为商业公司可以合理地处 理低紧急的、中低分辨率的任务，而情报部门应集中于处理更加急迫的、高分辨率的任务。然而目前这个战略的实施还很不明确，主要是战略实施与不确定的资金支持之间存在矛 盾。
结束语
商业观测卫星的出现把曾经泾渭分明的美国民用和军用项目弄得模糊不清。卫星能力和数据应用的不断增长打破了传统模式，要求民用、军用和商业的经营者加强合作。更为复杂 的环境，为政策制定者提出了制定美国遥感计划和相关数据政策的挑战。这些多样化的美国地球观测卫星计划，主要是满足不同的民用、军用和商业遥感需求，这些卫星所产生的 图像数据对公众和商业用户访问的限制越来越少，这增进了全球遥感领域的透明性。 美国的遥感活动不只包括一个卫星系列，其本质在于高度发达的科学与工业基础设施，以及 鼓励支持广泛的增值服务公司和以应用为导向的研究项目。因此，不论在管理照相卫星的能力上，还是将原始卫星图像转换成适合各种用户需要的产品而成长为专业实体上，美国 都处于领先地位，但没有迹象表明美国永远能在商业遥感行业占据领先地位。美国 *** 政策和法规的实施，增加了美国商业遥感公司的经营风险。一个广泛合作的民用、军用、商 业遥感的战略格局，仍是模糊不清的。
来源：开源地理空间基金会中文分会
来源链接：https://www.osgeo.cn/post/1886g
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