基于空间信息网络的海洋目标监视分析与展望
2019年4月Journal on Communications April 2019 第40卷第4期通信学报V ol.40No.4 基于空间信息网络的海洋目标监视分析与展望
何友1，姚力波1，江政杰2
（1.海军航空大学信息融合研究所，山东烟台 264001；2.海军装备部信息系统局，北京 100841）摘 要：空间信息网络是海洋目标监视必不可少的技术，基于空间计算模式的多源卫星信息融合能够有效提升天基平台对海洋目标的广域搜索、精细识别、持续监视和快速响应能力，是我国未来天基海洋目标监视的重要发展方向。从空间信息网络和天基海洋目标监视的发展现状、相关研究工作、差距与不足等角度出发，分析了基于空间信息网络的海洋目标监视，结合空间计算技术，提出了基于空间信息网络的多源卫星海洋目标监视发展建议，并重点研究了空间资源组网、在轨信息融合和新型载荷三方面的关键技术。
关键词：空间信息网络；海洋目标监视；空间计算模式；信息融合
中图分类号：TN911.7
文献标识码：A
doi: 10.11959/j.issn.1000?436x.2019056
Summary and future development of marine target
surveillance based on spatial information network
HE You1, YAO Libo1, JIANG Zhengjie2
1. Research Institute of Information Fusion, Naval Aviation University, Yantai 264001, China
2. Information System Agency, Naval Equipment Department, Beijing 100841, China
Abstract: The space information network is indispensable for marine target surveillance. Multi-satellite information fu-sion methods which are based on spatial computing mode can improve the ability of wide-area scanning, accurate recog-nition, persistent tracking and rapid responding. The mode of on-board information fusion for sea target surveillance needs to be further studied. Firstly, the developments of spatial information network and satellite for sea surveillance were discussed and the existing problems were summarized. Then the architecture of marine target surveillance based on spatial computing was put forward. The key technology and future development of on-board computing for ocean target surveillance were studied and discussed in the fields of spatial networking and information fusion.
Key words: space information network, maritime surveillance, spatial computing mode, information fusion
1引言
海洋是国家安全的重要屏障和经济发展的重要通道，海上安全关系到我国国家利益的发展，海上方向仍然面临着传统和非传统的安全威胁。目前，地基、海基、空基和天基海洋目标探测技术发展迅速，形成了全谱段、主被动的海洋监视传感器谱系，但这些平台之间或独立工作，或者仅进行简单配合，多平台、多时相、多维度的海洋目标探测信息得不到及时有效的融合，海洋目标尤其是远海区域目标监视的实时性、连续性仍然较弱，海洋重点目标的持续监视能力和海洋突发事件的快速响应能力仍需要进一步提升。
空间信息网络是以空间平台(如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层气球和有人或无人驾驶飞机等)为载体，实时获取、传输和处理空间信息的网络系
收稿日期：2018?12?02；修回日期：2019?03?24
通信作者：姚力波，ylb_rs@https://www.360docs.net/doc/f07473403.html,
基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.91538201）
Foundation Item: The National Natural Science Foundation of China (No.91538201)
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统。空间信息网络通过组网互联，实时采集、传输和处理海量数据，实现卫星遥感、卫星导航和卫星通信的一体化集成应用与协同服务[1]。空间信息网络主要包括探测、通信和计算三类资源，空间计算以快速处理和高速通信为基础，将传感器、处理器和用户终端组成一个动态实时分布式处理网络，实现海量空间数据在轨观测、处理与分析。随着空间信息网络探测、通信和计算能力的极大提高，空间计算可以代替地面数据处理的大部分功能，进一步支撑海洋目标的多平台协同探测和多源信息融合，逐步实现海洋目标的广域发现、精确识别、连续观测和快速响应。
本文结合我国空间信息网络建设发展现状和未来规划，从空间信息网络海洋目标监视的发展现状、差距与不足、未来趋势等几个方面分别进行阐述，研究基于空间信息网络的海洋目标监视，分析展望其体系架构和关键技术，重点研究空间信息融合处理。
2空间信息网络海洋目标监视概述
2.1空间信息网络的研究与发展
空间信息网络是地面网络技术向空中、太空和深空的延伸和拓展，是卫星通信技术和互联网技术相结合的必然结果。国外空间信息网络研究经历了由天基通信组网到天基、空基、地基一体化和通信、探测、计算一体化组网的发展历程。美国对空间信息网络的研究起步较早，实施了IPN(interplanetary internet)[2]、NGSI(next generation space internet)[3]、OMNI(operating mission as nodes on the internet)[4]、TCA(transformation communication architecture)[5]、SCaN(space communication and navigation)[6]等项目，对空间组网体系架构、通信协议进行研究和验证，开展了Sensor Web[7-8]、IEOS(intelligent earth observing satellite)[9-11]等计划，研究空间传感器系统集成和信息融合技术。美军建设的GIG(global in-formation grid)系统能够将美军布设在全球范围内的传感器网、计算机网和武器平台网综合集成，实现全球性的信息化作战空间网，GIG是空间信息网络设计思想和应用优势的体现。欧盟和俄罗斯也提出了各自的空间信息网络计划，进行了通信系统和对地观测系统集成化研究。随着微纳卫星技术的发展，一些商业公司也开始进行空间信息网络的研究和构建，例如Google、One Web、SpaceX、LEOSat 等公司各自提出的太空互联网计划，Planet Labs、BlackSky Global、UrtheCast、EarthNow等公司也开始构建各自的遥感小卫星星座。
美国一直重视研究卫星数据在轨处理技术，美军战术快响（ORS, operationally responsive space）系列卫星能够在轨分析卫星采集的图像数据和信号数据，准实时地快速提供目标信息、战备及战场毁伤评估信息，同时该项目还开展了卫星之间如何相互引导实现目标成像的研究[12]。美军自2012年起开始关注空间计算技术，开展了卫星在轨信息处理、空天地一体化协同组网等技术研究，涵盖了云计算、空间预测分析、空间信息协同等领域。目前，美国空军研究实验室已完成了在地球同步轨道部署星上云计算网络的实验，并正在探究高/中/低多种轨道类型的异构网络云计算部署方案及性能研究[13]。
我国对空间信息网络的研究也经历了与国外相同的发展路径。1999年，召开了天基综合信息网络研讨会，2000年，在《中国的航天》白皮书中首次明确建设天地一体化网络系统的发展目标，2013年、2015年和2017年召开了天地一体化信息网络高峰论坛，2013年，国家自然科学基金委员会立项空间信息网络基础理论与关键技术重大研究计划，2016年，实施天地一体化信息网络重大工程。国内学者对空间信息网络体系和技术进行了深入研究。沈荣骏院士在2006年正式提出了“天地一体化航天互联网”设想[14]，分析了我国天地一体化航天互联网发展的体系结构、网络协议和发展步骤。张乃通院士研究了我国建设天地一体化信息网络的基本架构、技术难点并给出了初步建设性建议[15]。吴曼青院士设计了我国天地一体化信息网络的总体架构，并分析了网络协议、安全保密、运维管控等关键技术。姜会林院士深入分析了天地一体化信息网络中光通信和光学探测的关键问题[16]。孙家栋院士和李德仁院士提出了“互联网+天基信息服务系统”的构想，李德仁院士还提出了空天地一体化对地观测网络、对地观测脑等构想[17-19]，通过组网互联，实时采集、传输和处理海量数据，实现卫星通信、卫星遥感和卫星导航一体化的天基信息实时协同服务。国内其他学者也开展了空间信息网络架构、关键技术等方面的相关研究[20-24]。此外，国内学者还开展了智能遥感对地观测卫星和在轨数据处理方面的研究工作[25-28]。北京理工大学、中国科学院自动化所、中国科学院电子所等单位开展了星上合成孔径雷达
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（SAR, synthetic aperture radar）实时成像、星上图像预处理、星上目标检测与识别等方面的研究。我国卫星已经具有在轨数据预处理、数据压缩、目标检测等功能[29-31]。
2.2 空间信息网络海洋目标监视研究现状
空基和岸基海洋目标监视的研究发展较早，国内外对其体系设计和关键技术研究相对较多。本节主要分析讨论天基海洋目标监视的发展。世界各海洋大国都非常重视利用天基平台来提高海洋监视能力。军事上，美国和俄罗斯已经建成了以电子侦察方式为主、雷达和成像为辅的实用型海洋监视卫星系统，其发展历程充分体现了多手段融合、多目标兼顾和天地一体网络化的特点。法国积极发展电子侦察卫星和高轨高分辨率光学成像侦察卫星，以满足未来海洋作战需求。德国、意大利、加拿大、日本、欧盟等国家和国际组织虽然没有专门的天基海洋目标监视系统，但借助于军事成像侦察卫星或者商业遥感卫星，开展了一系列天基海洋目标监视研究，这些项目主要是基于合成孔径雷达（SAR）卫星开展，例如德国的SAR-Lupe、TerraSAR-X和TanDEM-X卫星，意大利的COSMOS-Skymed卫星，加拿大的RadarSat卫星等，特别值得注意的是，这些SAR卫星具备地面动目标指示（GMTI，ground moving target indicator）工作模式，对海上慢速目标和弱小运动目标检测非常有利[32]。
民用上，国外天基海洋目标监视主要基于商业SAR卫星和AIS（automatic identification system）卫星，逐渐融合商业光学遥感卫星。美国、德国、加拿大、挪威等国家都发射了专门的AIS卫星，未来规划将建成多个AIS小卫星星座，实现全球海域合作目标的实时动态监视。国外开展了一系列融合卫星信息的全球海域连续观测研究项目，例如美国的C-SIGMA(collaboration in space for global mari-time awareness)项目融合SAR和光学遥感卫星、AIS 卫星和通信卫星(M2M/SMS/LRIT)数据[33]。加拿大的Polar Epsilon项目融合SAR遥感卫星、AIS卫星、通信卫星LRIT（long range identification and track-ing）、岸基AIS和岸基雷达数据，未来还将融合光学遥感卫星、无人机、海岸巡逻机、巡逻艇等提供的数据[34]。欧盟的LIMES（land/sea integrated monitoring for European security）项目用GMES （global monitoring for environment and security）卫星、SAR和光学商业遥感卫星、星载AIS、通信卫
星等实现对地中海目标监视[35]，Pilot项目主要研究利用SAR遥感卫星和光学遥感卫星提高对海上目标的精细探测和识别能力，并进行海上态势决策支持研究[36]。
我国已经成功发射了“高分”“海洋”“资源”“环境”等系列的民用遥感卫星。其中，高分四号地球同步轨道光学成像卫星，在3.6万千米外的轨道上实现50 m空间分辨率，其监测范围覆盖中国及周边4 900万平方千米的陆海区域，高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1 m的C波段多极化民用SAR卫星，能够高时效地实现1~500 m空间分辨率、10 ~650 km幅宽的不同应用成像模式，具有高分辨率、大成像幅宽、多成像模式，能够全天候、全天时进行海洋和陆地监测与监视，能通过调整姿态机动扩大观测范围，提升快速响应能力。我国天基探测系统的发展显著提高了对海洋目标监视的时空覆盖能力和快速响应能力，为实现大范围海洋目标持续监视提供了多模式的海量空间数据支持[37-39]。中国科学院电子所、国防科技大学、武汉大学等单位开展了基于多源卫星信息融合的海洋目标监视研究[40-42]。
2.3发展启示
世界各海洋大国都十分重视空间信息网络海洋目标监视的研究，其发展具有以下特点：1) 多传感器协同探测，针对近海和远海应用场景，逐步完善天、空、岸对海探测手段，形成多平台、全谱段、主动被动相结合的多维探测网络，未来重点发展高轨高分辨率成像卫星、天基监视雷达等新型海洋目标探测系统；2) 多源信息融合处理，基于中/低分辨率光学和SAR遥感图像实现海洋目标的广域发现，基于高分辨率的光学和SAR图像实现海洋目标的精细识别，基于电子侦察和AIS数据实现海洋目标的连续跟踪，未来将重点向航迹推演、危险告警等高层次融合的研究方向发展；3) 观测与处理智能融合，基于空间计算模式设计多载荷协同控制、多平台相互引导和多信息融合处理的新机制，实现海量空间数据在线协同获取和协同分析，是基于空间信息网络的海洋目标监视未来发展新模式。
目前，我国空间信息网络对海洋目标监视研究发展迅速，但仍存在以下问题：1) 远海区域的热点海域事件和海上时敏目标实时持续掌控能力仍然不足，卫星资源有限，受轨道、频谱、工作弧段、运载能力等因素的限制，难以通过增加卫星节点数量和提高单卫星节点能力来获得大范围海洋目标
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持续跟踪所需的时空覆盖范围，并且天基平台之间或单独工作或进行简单的配合工作，还不具备卫星动态组网协同探测能力；2) 空间数据智能化处理水平滞后，海洋目标检测、识别和跟踪大多基于传统理论实现，以深度学习为代表的类脑智能计算理论在海洋目标监视信息处理中尚处于起步阶段，与实际应用需求还有较大的差距；3) 空间计算能力有限，大部分卫星只能实现在轨数据预处理，部分卫星具备了一定的海洋目标在轨检测能力，天基与岸基、空基之间的信息交互能力较弱，空间信息网络分布式动态组网协同计算仍处于理论研究阶段；4) 多源空间信息融合处理能力不足，现有空间数据处理系统大多按照单一平台数据源设计，积累的海量空间数据没有充分处理，舰船目标识别特征、舰船目标行为规律、海上态势威胁估计等高层次融合识别核心技术研究较少。
基于空间信息网络的海洋目标监视是未来的发展趋势，尤其是空间计算技术将极大提升海洋目标监视的信息处理能力和快速响应能力，因此，既要注重研究先进的海洋目标侦察监视技术，发展新型海洋目标侦察监视装备，建立完善的海洋目标监视系统，更要重视天、空、岸、海多平台多传感器观测信息融合处理核心技术的研究，通过信息融合处理，将不同空间平台、不同类型传感器深度整合，
实现广域海洋目标的精细识别和连续观测。
3 关键技术研究
空间信息网络中的航天、航空、海基、岸基、
临近空间等平台共同组成探测、通信和计算一体化网络，通过空间计算模式实现海洋目标监视信息在线获取、处理和传输，为用户提供近实时多维度的海上态势情报，其体系如图1所示。空基、海基和岸基海洋目标监视长期是研究的重点，其技术发展相对成熟，但上述平台传感器只能用于监视近海和舰船周边。天基海洋目标监视是远海区域海上目标监视的主要手段。天基平台组网探测具有节点高速运动频繁交接、网络拓扑结构动态变化、空间观测稀疏非均匀、数据海量异构等特点，需要解决网络架构、通信协议、运维管控、信息获取与处理等多个方面的关键技术。相对于美国的全球布设地面站的特点，我国主要以本土布站和测量船结合的方式完成卫星测控和数据接收，从任务规划到数据分发的延迟难以满足远海区域高时效性的任务需求。基于空间计算的海洋目标监视通过空间计算资源分布式动态组网，在轨融合处理多源海量异构空间数据，利用星间链路共享目标指示与引导信息，实现自主任务规划和多星多载荷协同控制，提高探测数
据处理的时效性和快速响应能力。基于空间计算的
图1 空间信息网络海洋目标监视体系示意
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多源信息融合是我国海洋监视的发展方向和必然趋势。本节从空间计算的角度出发，研究天基海洋目标监视信息感知，即信息获取与处理方面的关键技术，从空间资源组网、在轨信息融合和新型海洋目标监视载荷三方面进行分析。
3.1空间资源组网
空间资源组网包括探测、通信和计算资源等方面的组网，随着星上探测、存储、计算和通信能力的不断提升，不同类型、不同轨位的卫星组成一个高速动态互联网络，通过空间计算技术，结合基于地面大数据处理的星地协同处理机制，将多源海量异构空间数据分配到空间云计算网络，实现在轨任务驱动、信息感知与融合相统一的海洋目标空间智能观测与处理一体化网络。
1) 天基多平台多传感器协同探测
海洋目标监视具有海域广阔、目标稀疏且机动性较强等特点，单一卫星、单一传感器难以满足探测需求。天基海洋目标监视可以综合运用多平台（高/中/低轨）、多传感器（电子侦察、成像侦察、AIS、通信等），在通信卫星和中继卫星的支持下，通过优势互补实现协同探测。天基多平台多传感器海洋目标协同探测与单星探测和静止目标多星探测不同，需要重点解决多平台频繁交接背景下的海洋目标接力跟踪问题，包括时敏目标和事件在轨智能感知、天基多平台主动补盲机制、天基多平台海洋目标交叉提示与引导交接，以及建立面向海洋监视任务需求的在轨动态自主任务规划机制，实现天基海洋目标在轨探测与处理一体化。
2) 天基多平台云计算架构
天基多平台获取的观测数据具有海量异构的特点，单一卫星难以及时有效地完成多源数据融合处理，并且海量原始数据的传输给通信卫星带来了负担。卫星都具有星上计算和存储能力，不同轨位卫星的计算资源组成一个高速动态重构的空间云计算网络，通过设计适应在轨实时快速处理的体系架构、硬件芯片和软件算法，将海量多维的海洋目标观测数据进行星间动态分配，实现分布式计算和存储。需要重点解决大时空尺度下的网络体系结构模型、可扩展的异质异构平台组网、快速发现和自适应容断处理网络、星上高速嵌入式数据处理架构与硬件等关键技术，实现多源卫星海洋目标监视信息的在轨分布式融合处理。
3) 天基平台高速通信组网
天基平台高速运动，网络拓扑结构实时动态变化，链路之间频繁中断，并且平台之间距离遥远，链路之间通常存在较大的传输时延。传统的地面网络技术不能直接移植应用到空间网络，需要解决高动态时变网络结构模型、异质异构大时空尺度组网协议、宽频带大容量高速星间通信、星间传输高效可靠编码等核心技术，实现天基海洋目标监视信息的多节点实时传输和共享。
3.2在轨信息融合
传统信息融合方法是基于岸基、海基和空基稠密观测数据和地面处理系统设计的[43]。基于空间计算模式的在轨信息融合需要考虑卫星稀疏观测、星上处理系统等多方面的特点，对海量多维异构的卫星观测数据进行数据层、特征层和决策层的融合处理（其中特征层融合是研究的重点和核心），为不同层次的用户提供符合应用需求的信息情报。在轨信息融合需要重点开展以下几方面的研究。
1) 单源卫星数据在轨预处理与信息提取
卫星海洋目标观测数据量大，但海洋目标分布稀疏，有效的卫星观测数据仅占很小一部分。相对于陆地应用，卫星海洋目标监视的特点是固定控制点稀少，甚至没有固定控制点。需要研究卫星遥感图像实时在轨辐射校正、无控定位、去云、海陆分割等预处理技术，设计高/中/低分辨率不同细节层次的多尺度遥感图像海上目标检测深度学习框架，设计基于多维特征融合的多源遥感图像(SAR、红外、光谱等) 迁移学习算法，实现大范围卫星遥感数据在轨轻量化智能预处理与信息提取，为在轨多源信息融合提供高精度的舰船目标信息。
2) 多源卫星数据海洋目标智能关联
卫星海洋监视覆盖范围广，同一场景内相似目标多，重访周期长，通常采用稀疏非均匀采样观测模式，不同类型卫星数据从不同角度刻画海洋目标，数据结构和目标特征差异大。传统的基于目标状态信息的关联算法在卫星大时空跨度观测下关联准确率不高，传统的目标特征相似性度量关联方法大多是针对同类型、同结构数据设计，基于Minkowsky距离、Mahalanobis距离等距离度量函数实现。而多源异类数据的目标关联无法直接使用上述方法，多源异类数据在表征上是异构的，但是在语义层次上是关联的。需要通过研究海洋目标在数据类型、时空尺度、特征类型等之间的深层关系
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图谱，学习多维特征之间的隐含相似性关系和语义相关性，设计基于认知理论的海洋目标关联模型，实现多源卫星数据海洋目标跨域、多视图的智能关联。
3) 多源卫星数据海洋目标特征在轨融合
相对于数据层和决策层融合，特征层融合能够最大限度地保留原始目标信息、降低数据冗余。但是卫星观测数据类型多，提取的海洋目标特征维度和尺度不一致，特征融合模型设计难度大，现有数据描述方法未充分考虑各维特征之间的相关性，冗余度高。借鉴生物认知和神经科学理论，综合形状、光谱、极化等特征，设计多维异类异构特征协同的层次化、稀疏化目标一致性描述模型，将多源异构卫星观测数据映射至同一耦合特征空间，并结合星上硬件和软件环境实现不同类型传感器、不同尺度观测数据的海洋目标特征在轨融合。
4) 星上海洋目标高层知识生成
高时效用户更关注海洋目标的高层次态势信息，如威胁、意图、目的等，卫星通常难以对海洋目标进行持续长时间跟踪监视，难以生成海洋目标的稳定航迹，稀疏长时间间隔的观测模式给海上态势估计与推演带来极大的挑战。多源卫星海洋目标观测数据融合处理的同时，还需要综合水文气象、由历史运动数据学习得到的运动规律等信息，设计基于多维时空信息的海洋目标行为协同推理模型，实现卫星稀疏观测条件下的不完备观测数据信息拓展和态势推演，帮助用户及时全面地掌控目标海域态势，辅助用户决策。
5) 星地联合数据处理与动态交互
星上存储、计算能力与地面处理系统差别巨大，海洋目标潜在特征和行为规律的挖掘需要海量数据支持，信息融合过程中还需要更新大量的专家知识。设计在轨和地面的联合处理机制，在地面进行海量遥感时空大数据的机器学习，结合专家先验信息，挖掘海上目标的识别特征、行为规律、动向意图和威胁程度、编队联动规则等隐性信息，实时上传更新至星上，为在轨海洋目标识别、海上态势预测及威胁评估等高层次应用提供支持。
3.3新型海洋目标监视载荷
针对海洋目标和海洋环境的复杂性，天基海洋目标监视载荷应该重点向广域搜索、反隐身、反电磁静默等方向发展，完善多轨道、多谱段、多尺度、主被动相结合的天基海洋目标监视体系。
1) 地球静止轨道高分辨率成像卫星
地球静止轨道高分辨率成像卫星可以长期驻留在固定区域上空，根据需要快速调整成像监视区域，具备对重点事件的快速响应能力和对重点目标的近实时监视能力，非常适合长时间监视和快速成像访问，未来将在海上运动目标的侦察监视中发挥重要作用。目前，国外正在加快开展光学合成孔径成像、稀疏空间成像、膜基衍射光学成像等新技术研究，突破静止轨道高分辨率卫星成像限制，例如，美国要求静止轨道遥感卫星分辨率达到1 m，实现对导弹发射车等地面目标和海洋舰船等高价值动目标的跟踪，欧洲要求静止轨道遥感卫星分辨率达到3 m，实现实时监视海洋目标[44-48]。
2) 基于导航卫星信号探测的遥感卫星
GNSS-R（global navigation satellite system- reflectometry）是一种被动遥感探测技术，利用全球导航卫星L波段信号为辐射源，通过接收并处理海洋表面和海洋目标反射的导航卫星伪随机测距码信号或者载波信号，实现海上目标探测，具有信号源丰富、覆盖范围广、时空分辨率高、定位精度高等优点[49-51]。由多颗低轨小卫星组成GNSS-R星座，并结合海面、海浪对电磁波的反射和散射理论，可以提取反射信号中的海洋目标的特征，尤其是无线电静默条件下的海洋目标探测定位。国外已经发射了多组GNSS-R小卫星用于海面风速、风向测量和海面测高，并初步开展了海洋目标探测的研究，未来还将发射多个GNSS-R小卫星组成星座[51]。
3) 分布式雷达小卫星星座
海洋目标隐身设计是针对舰载、机载雷达，天基监视雷达可以有效地探测隐身海洋目标。天基监视雷达有雷达大卫星和分布式雷达小卫星星座这2种方案。雷达大卫星研制难度大、费用高；分布式雷达小卫星星座通过空间上相隔几十米甚至几千米、编队构型相对稳定的多颗雷达小卫星组成卫星星座，通过信号处理的方式，虚拟形成比较长的雷达天线基线，实现对雷达隐身海洋目标的大范围高概率发现[52-54]。
4) 高轨红外海洋监视卫星
红外成像具备白天、暗夜、微光等条件下的海洋目标探测能力，尤其是海洋背景比较单一，红外图像反映的温度特性可以使舰船目标与背景分离，有利于水面目标和水下目标尾迹的探测。高轨宽幅红外海洋监视卫星利用高灵敏度红外探测器观测
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海洋目标本身及其活动特征，可以为海洋目标发现提供补充信息。
5) 多载荷一体化卫星
多载荷卫星将具有广域搜索功能的载荷和具有精细识别能力的载荷进行综合一体化设计，实现前一种载荷引导后一种载荷协同观测，例如中/低分辨率遥感载荷引导高分辨遥感载荷，电子侦察载荷引导高分辨率遥感载荷等，通过单星多载荷协同探测和信息处理，提高重点海洋目标的发现概率和识别准确度。
3.4发展趋势
随着新型体制卫星传感器载荷和星上计算存储能力的提升，天基海洋目标监视未来将发生以下4个方面的转变。
1) 静态向动态转变。凝视卫星能够对某一区域进行一定时间的连续观测，能够应用于环境动态监视和运动目标持续跟踪，实现了卫星遥感由定期静态普查向实时动态监测的发展，数据由静态图像转变为动态视频，可以获取运动信息，从而提升对海上目标态势研判的准确性。
2) 稀疏向连续转变。通过发展中/高轨卫星系统和低轨小卫星星座系统，对海上目标进行持续观测或者接力观测，从稀疏观测向连续监视转变，数据采样周期由小时级提升至分钟级，提升天基系统对海上重要目标和突发事件的快速响应能力。
3) 人工向智能转变。天基信息感知已经进入大数据时代，深度学习能够获得大数据背后的深层次情报，揭示潜在规律，挖掘人类不能发现的新模式，云计算则为大数据的实时处理提供了平台支持。借鉴生物认知和神经科学理论建立天基遥感大数据智能分析技术，能够极大地提高天基数据的应用价值。
4) 垂直向扁平转变。随着先进微纳卫星的发展，卫星任务控制权限下放到用户，使其能够操控在轨卫星，直接下达观测指令，直接获取情报数据，极大缩短了从卫星传感器到用户的卫星指控链条，实现快速感知海上时敏目标和事件。
4结束语
当前是我国空间信息网络建设的重要时期，尤其是天基信息网络正在进入全面组网的关键时期。空间计算将进一步显著提升对海洋目标监视的广域覆盖、精细识别、持续监视和快速响应能力，是未来海洋目标监视的重要发展方向。但是基于空间计算模式的海洋目标监视仍然存在着许多亟待解决的难点问题和关键技术，需要结合空间资源组网、在轨信息融合等多个方面，从我国海洋监视装备的发展现状和未来规划出发，建设新型天空基海洋监视平台，实现海洋目标协同探测和融合印证。
参考文献：
[1] 李德仁, 沈欣, 龚健雅, 等. 论我国空间信息网络的构建[J]. 武汉
大学学报(信息科学版), 2016, 40(6): 711-715.
LI D R, SHEN X, GONG J Y, et al. On construction of China’s space information network[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2016, 40(6): 711-715.
[2] CERF V. Interplanetary internet (IPN): architectural definition[J].
Philosophical Transactions of the Royal Society, 2001(5): 247.
[3] RASH J, HOGIE K, CASASANTA R. Internet technology for future
space missions[J]. Computer Networks, 2005, 47(5): 651-659.
[4] MUKHERJEE J, RAMAMURTHY B. Communication technologies
and architectures for space network and interplanetary internet[J].
IEEE Communication Surveys and Tutorials, 2012, 15(2): 881-897. [5] PULLIAM J, ZAMBRE Y, RMARKAR A. TSAT network architec-
ture[C]//Military Communications Conference. 2008.
[6] NASA. NASA space communications and navigation architecture
recommendations for 2005-2030[R]. National Aeronautics and Space Administration, 2006.
[7] BUTLER D. 2020 computing: everything, everywhere[J]. Nature,
2006, 440(7083): 402-405.
[8] DELIN K A, JACKSON S. The sensor Web: a new instrument con-
cept[C]//The International Society for Optical Engineering. SPIE, 2001, 4284: 1-9.
[9] ZHOU G Q. Architecture of future intelligent earth observing satellites
(FIEOS) in 2010 and beyond[C]//SPIE Earth Observing Systems VIII.
2001.
[10] ZHOU G Q, MENAS K. Future intelligent earth observing satel-
lites[C]//SPIE Earth Observing Systems VIII. 2002.
[11] OKTAY B, ZHOU G Q. From global earth observation system of
system to future intelligent earth observing satellite system[C]//The 3rd International Symposium on Future Intelligent Earth Observation Satellites. 2006.
[12] 高永明, 吴钰飞. 快速响应空间体系与应用[M]. 北京: 国防工业
出版社, 2011.
GAO Y M, WU Y F. The architecture and application of operationally responsive space[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2011.
[13] SHEKHAR S, FEINER S K, AREF W G. Spatial computing[J].
Communication of the ACM, 2016, 59(1): 72-81.
[14] 沈荣骏. 我国天地一体化航天互联网构想[J]. 中国工程科学. 2006,
8(10): 19-30.
SHEN R J. Some thoughts of Chinese integrated space-ground net-work system[J]. Engineering Science, 2006, 8(10): 19-30.
[15] 张乃通, 赵康僆, 刘功亮. 对建设我国“天地一体化信息网络”的思
考[J]. 中国电子科学研究院学报, 2015, 10(3):223-230.
ZHANG N T, ZHAO K L, LIU G L. Thought on constructing the inte-grated space-terrestrial information network[J]. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology, 2015, 10(3): 223-230.
·8·通信学报第40卷
[16] 姜会林, 刘显著, 胡源, 等. 天地一体化信息网络的几个关键问题
思考[J]. 兵工学报, 2014, 35(1): 96-100.
JIANG H L, LIU X Z, HU Y, et al. Several key problems of space-ground integration information network[J]. ACTA Armamentarii, 2014, 35(1): 96-100.
[17] 李德仁. 论“互联网+”天基信息服务[J]. 遥感学报, 2016, 20(5):
708-715.
LI D R. The ‘internet plus’ space-based information services[J]. Jour-nal of Remote Sensing, 2016, 20(5): 708-715.
[18] 李德仁, 王密, 沈欣, 等. 从对地观测卫星到对地观测脑[J]. 武汉
大学学报(信息科学版), 2017, 42(2): 1-7.
LI D R, WANG M, SHEN X, et al. From earth observation satellite to earth observation brain[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University. 2017, 42(2): 1-7.
[19] ZHANG X, CHEN N C, CHEN Z Q, et al. Geospatial sensor Web: a
cyber-physical infrastructure for geoscience research and applica-tion[J]. Earth-Science Review, 2018, 185: 684-703.
[20] 闵士权. 我国天基综合信息网构想[J]. 航天器工程, 2013, 22(5):
1-14.
MIN S Q. An idea of China’s space-based integrated information net-work[J]. Spacecraft Engineering, 2013, 22(5): 1-14.
[21] 陈能成, 张良培. 空天地一体化对地观测传感网的概念与特征[J].
测绘地理信息, 2015, 40(5): 4-7.
CHEN N C, ZHANG L P. Concept and characteristics of integrated earth observation sensor Web[J]. Journal of Geomatics, 2015, 40(5): 4-7.
[22] 常青, 李显旭, 何善宝. 我国空间信息网发展探讨[J]. 遥测遥控,
2015, 36(1):1-10.
CHANG Q, LI X X , HE S B. Confer on the evolution of earth-space integrated information network of China[J]. Journal of Telemetry, Tracking and Command, 2015, 36(1): 1-10.
[23] 王俊, 杨进佩, 梁维泰, 等. 天地一体化网络信息体系构建设想[J].
指挥信息系统与技术, 2016, 7(4): 59-65.
WANG J, YANG J P, LIANG W T, et al. Enlightenment of construct-ing integrated space-ground network information system[J]. Command Information System and Technology, 2016, 7(4): 59-65.
[24] 孙晨华. 天基传输网络和天地一体化信息网络发展现状与问题思
考[J]. 无线电工程, 2017, 47(1): 1-6.
SUN C H. Research status and problems for space-based transmission network and space-ground integrated information network[J]. Radio Engineering, 2017, 47(1): 1-6.
[25] 李德仁, 沈欣. 论智能化对地观测系统[J]. 测绘科学, 2005, 30(4):
9-11.
LI D R, SHEN X. On intelligent earth observation system[J]. Science of Surveying and Mapping, 2005, 30(4): 9-11.
[26] 李德仁. 论广义空间信息网格和狭义空间信息网格[J]. 遥感学报,
2005, 9(5): 513-520.
LI D R. On generalized and specialized spatial information grid[J].
Journal of Remote Sensing, 2005, 9(5): 513-520.
[27] 张兵. 智能遥感卫星系统[J]. 遥感学报, 2011, 15(3): 423-427.
ZHANG B. Intelligent remote sensing satellite system[J]. Journal of Remote Sensing, 2011, 15(3): 423-427.
[28] 张吉祥, 郭建恩. 智能对地观测卫星初步设计与关键技术分析[J].
无线电工程, 2016, 46(2): 1-5, 22.
ZHANG J X, GUO J E. Preliminary design on intelligent remote sensing satellite system and analysis on its key technologies[J]. Radio
Engineering, 2016, 46(2): 1-5, 22.
[29] 边明明, 李盛林, 岳荣刚. 星载SAR在轨成像实时处理算法研究[J].
航天器工程, 2013, 22(6): 97-103.
BIAN M M, LI S L, YUE R G. Research of on-board real-time imag-ing processing algorithm of space-borne synthetic aperture radar[J].
Spacecraft Engineering, 2013, 22(6): 97-103.
[30] 谢愚, 陈亮, 龙腾, 等. 星载SAR在轨实时成像处理技术研究[J].
计算机工程与应用, 2016, 52(S1): 317-320.
XIE Y, CHEN L, LONG T, et al. Research of space-borne SAR on-board real-time imaging processing technology[J]. Computer En-gineering and Applications, 2016, 52(S1): 317-320.
[31] 高昆, 刘迎辉, 倪国强, 等. 光学遥感图像星上实时处理技术的研
究[J]. 航天返回与遥感, 2008, 29(1): 50-54.
GAO K, LIU Y H, NI G Q, et al. Study on on-board real-time image processing technology of optical remote sensing[J]. Spacecraft Recov-ery and Remote Sensing, 2008, 29(1): 50-54.
[32] MITTERMAYER J, WOLLSTADT S, PRATS-IRAOLA P, et al.
Bidirectional SAR imaging mode[J]. IEEE Transactions on Geosci-ence and Remote Sensing, 2013, 51(1): 601-614.
[33] THOMAS G. Collaboration in space the silver bullet for global mari-
time awareness[J]. Canadian Naval Review, 2012, 8(1): 14-18. [34] BUTLER P J. Project polar epsilon: joint space-based wide area sur-
veillance and support capability[C]//IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. 2005.
[35] CANNIZZARO G, TELESPAZIO S. The LIMES and G-MOSAIC EC
integrated projects to support security management in EU[C]//ISU 13th Annual Symposium. 2009.
[36] LENNOR M, THOMAS N, MARIETTE V, et al. Oil slick detection
and characterization by satellite and airborne sensors: experimental results with SAR, hyper spectral and Lidar data[C]//IEEE international Geoscience and Sensing Symposium. IEEE, 2005.
[37] 黄汉文. 海洋目标天基综合感知技术[J]. 航天电子对抗, 2011,
27(6): 11-14.
HUANG H W. Marine target space-based comprehensive awareness technology[J]. Aerospace Electronic Warfare, 2011, 27(6): 11-14. [38] 王志敏, 王建斌, 王长力. 卫星信息支持海域感知关键技术分析[J].
电讯技术, 2012, 52(5): 831-834.
WANG Z M, WANG J B, WANG C L. Analysis of key techniques for satellite information supporting maritime sensing[J]. Telecommunica-tion Engineering, 2012, 52(5): 831-834.
[39] 徐一帆, 谭跃进, 贺仁杰, 等. 天基海洋目标监视的系统分析及相
关研究综述[J]. 宇航学报, 2010, 31(3): 628-640.
XU Y F, TAN Y J, HE R J, et al. System analysis and research over-view of space-based maritime surveillance[J]. Journal of Astronautics, 2010, 31(3): 628-640.
[40] 雷琳. 多源遥感图像舰船目标特征提取与融合技术研究[D]. 长沙:
国防科技大学, 2008.
LEI L. Research on feature extraction and fusion technology of ship target in multi-source remote sensing images[D]. Changsha: National Defense University of Science and Technology, 2008.
[41] 种劲松,欧阳越,朱敏慧.合成孔径雷达图像海洋目标检测[M].北京:
海洋出版社,2006.
ZHONG J S, OUYANG Y, ZHU M H. Maritime targets detection in synthetic aperture radar images[M]. Beijing: Ocean Press, 2006. [42] 郁文贤, 计科峰, 柳彬. 星载SAR与AIS综合的海洋目标信息处理
技术[M]. 北京: 科学出版社,2017.
第4期何友等：基于空间信息网络的海洋目标监视分析与展望·9·
YU W X, JI K F, LIU B. Maritime target information processing based on spaceborne SAR and AIS[M]. Beijing: Science Press, 2017.
[43] 何友, 王国宏, 关欣. 信息融合理论及应用[M]. 北京: 电子工业出
版社, 2011.
HE Y, WANG G H, GUAN X, et al. Information fusion theory with applications[M]. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2011.
[44] 郭玲华, 邓峥, 陶家生, 等. 国外地球同步轨道遥感卫星发展初步
研究[J]. 航天返回与遥感, 2010, 31(6): 23-30.
GUO L H, DENG Z, TAO J S, et al. Preliminary research on devel-
opment of foreign GEO remote sensing satellites[J]. Spacecraft Re-
covery and Remote Sensing, 2010, 31(6): 23-30.
[45] 刘韬. 国外静止轨道大口径反射成像技术发展综述[J]. 航天返回
与遥感, 2016, 37(5): 1-9.
LIU T. An overview of development of foreign large aperture reflec-
tion imaging technology on geostationary orbit[J]. Spacecraft Recov-
ery and Remote Sensing, 2016, 37(5): 1-9.
[46] 孔祥皓, 李响, 陈卓一, 等. 面向持续观测的静止轨道高分辨率光
学成像卫星应用模式设计与分析[J]. 影像科学与光化学, 2016, 34(1): 43-50.
KONG X H, LI X, CHEN Z Y, et al. Continuous observation oriented application mode design and analysis for geostationary-orbit high-resolution optical imaging satellites[J]. Imaging Science and Photochemistry, 2016, 34(1): 43-50.
[47] 李晓博, 孙文方, 李立. 静止轨道遥感卫星海面运动舰船快速检测
方法[J]. 电子与信息学报, 2015, 37(8): 1862-1867.
LI X B, SUN W F, LI L. Ocean moving ship detection method for re-
mote sensing satellite in geostationary orbit[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2015, 37(8): 1862-1867.
[48] 张志新. 地球同步轨道卫星遥感图像舰船检测与运动监测[D]. 北
京: 中国科学院大学, 2017.
ZHANG Z X. Ship detection and motion monitoring with geosyn-
chronous satellite remote sensing images[D]. Beijing: University of Chinese Academy of Science, 2017.
[49] USMAN M, ARMITAGE D W. Details of an imaging system based
on reflected GPS signals and utilizing SAR techniques[J]. Journal of Global Positioning Systems, 2009, 8(1): 87-99.
[50] YE J H, JIANG Y S, ZHAO J Z, et al. Study of SAR imaging with
COMPASS signal[C]//Science China Physics Mechanics and
Astronomy, 2011, 54(6): 1051-1058.
[51] MARTIN-NEIRA M, LI W, ANDRES-BEIVIDE A, et al. “Cookie”: a
satellite concept for GNSS remote sensing constellations[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2016, 9(10): 4593-4610.
[52] 周荫清, 徐华平, 陈杰. 分布式小卫星合成孔径雷达研究进展[J].
电子学报, 2003, 31(12A): 1939-1144.
ZHOU Y Q, XU H P, CHEN J. Research progress of distributed small satellite synthetic aperture radar[J]. Acta Electronica Sinica, 2003, 31(12A): 1939-1144.
[53] LI Z F, BAO Z. A novel approach for wide-swath and high-resolution
SAR image generation from distributed small spaceborne SAR systems[J].
International Journal of Remote Sensing, 2006, 27(3): 1015-1033.
[54] 贲德, 王海涛. 天基监视雷达新技术[M]. 北京：电子工业出版社,
2014.
BEN D, WANG H T. Space-based surveillance radar technologies[M].
Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2014.
[作者简介
]
江政杰（1982?），男，江西都昌人，海军装备部信息系统局参谋，主要研究方向为海上侦察预警体系规划与设计。
姚力波（1980?），男，山东昌邑人，博士，
海军航空大学讲师，主要研究方向为多源卫
星信息融合。
何友（1952?），男，吉林磐石人，博士，
中国工程院院士，海军航空大学教授，主要
研究方向为信息融合理论及应用、大数据技
术与应用等。
空间观测序列图像目标运动成像仿真
第38卷 第3期 激光与红外V o l.38,N o.3 2008年3月 L A S E R ＆ I N F R A R E D M a r c h,2008 文章编号:1001-5078(2008)03-0300-04·图像与信号处理·空间观测序列图像目标运动成像仿真 陈维真1,张春华2,王学伟2,周晓东2 (1.中国海洋大学信息技术学院,山东青岛266000;2.海军航空工程学院控制工程系,山东烟台264001) 摘 要:研究了空间观测序列图像目标运动性质仿真算法。首先,利用平均轨道根数(T L E)预 测目标和搭载观测相机卫星在真赤道、平春分点(T E M E D)坐标系的位置矢量,通过成像时相 机与目标之间的几何关系对目标的运动性质进行了分析,同时对影响序列图像恒星位置的因 素进行了分析;规范了成像定标中的星等与灰度的转换关系,用16b i t s灰度图像对星图进行仿 真,扩大了星图的动态范围,提高了星图仿真的精度。最后,以搭载天基可见光探测器(S B V) 的美国中段实验卫星轨道为载荷卫星运行轨道,对天基观测序列图像进行了仿真,结果表明本 文给出仿真序列图像与美国公开发表的S B V相机拍摄图像基本一致。 关键词:空间观测;星图模拟;星等;两行轨道根数 中图分类号:T P751 文献标识码:A Mo v i n g T a r g e t S i m u l a t i o n o f S p a c e O b s e r v a t i o n S e r i a l I m a g e s C H E NW e i-z h e n1,Z H A N GC h u n-h u a2,W A N GX u e-w e i2,Z H O UX i a o-d o n g2 (1.O c e a n U n i v e r s i t y o f C h i n a,C o l l e g e o f I n f o r m a t i o nS c i e n c e＆E n g i n e e r i n g,Q i n g d a o,266000,C h i n a; 2.D e p a r t m e n t o f C o n t r o l E n g i n e e r i n g,N a v a l A e r o n a u t i a l a n dA s t r o n a u t i c a l U n i v e r s i t y,Y a n t a i264001,C h i n a) A b s t r a c t:Am e t h o d o f s i m u l a t i o nf o r s p a c e t a r g e t m o v i n g s i m u l a t i o nb a s e do ns p a c e-b a s e dc a m e r a i s p r e s e n t e d.T h e T L E s a r e u s e d t o p r e d i c t t h e r e l a t i v ep o s i t i o nv e c t o r b e t w e e nt h e t a r g e t a n dc a m e r a.F r o m t h e g e o m e t r i c p o s i t i o nt h e p a p e r a n a l y s i s m o v i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f t h et a r g e t.A t t h es a m et i m e,f a c t o r sw h i c hc a ne f f e c t p o s i t i o n s o f t h ef i x e d- s t a r s a r e c o n s i d e r e d.T h e n,t h e s t a n d a r dt r a n s f o r m a t i o nb e t w e e n t h ep h o t o m e t r i cm a g n i t u d e s a n dt h e g r a y l e v e l i s p u t f o r w a r d.F i n a l l y,s u p p o s i n g t h a t t h e o b s e r v i n g s a t e l l i t e o r b i t i s t h e s a m e a s t h e M S X,t h e a r t i c l e a n a l y z e s t h e m o v e m e n t c h a r a c t e r i s t i c s i n s e r i a l i m a g e s o f t h e t a r g e t.I t h a s b e e n p r o v e n t h a t t h e s i m u l a t e d s e r i a l i m a g e s a r e o f h i g h a c c o r d a n c e t o t h e S B Vo b s e r v a t i o n i m a g e s. K e y w o r d s:s p a c e o b s e r v a t i o n;s t a r i m a g es i m u l a t i o n;p h o t o m e t r i c m a g n i t u d e;t w o-l i n e e l e m e n t s(T L E) 1 引 言 空间目标观测可以在太空中近距离对空间目标进行监视、跟踪和识别,因而成为当前研究的热点。美国第一个空间可见光探测器S B V于1996年发射升空,对于地球同步轨道带上卫星的监视[1],S B V 系统的观测能力就占到整个美国空间监视网观测能力的17.6%。由S B V的成功经验引出了天基空间监视系统(S B S S),S B S S是由4～8颗L E O卫星组成的星座。S B S S将使美国对地球静止轨道(G E O)卫星的跟踪能力提高50%。此外,美国还将发展轨道深空成像仪(O D S I)系统,该系统为一高轨星座,能够对G E O进行特性识别。加拿大国防部也启动了空间目标监视计划,主要用于跟踪地球同步轨道上通信卫星和其他高轨卫星[2]。英国S U R R Y大学于2000年发射了实验小卫星,获得了空间目标的光学图像。日本于2003年曾发射了空间垃圾回收卫星,具备空间观测能力。德国波恩大学开展的空间监视有效载荷技术研究,已取得了丰富成果。 作者简介:陈维真(1960-),女,工程师,主要研究方向为信息处理等。 收稿日期:2007-09-06
《海洋空间的开发利用》教案3
《海洋空间的开发利用》教案 教学目标： ．了解海洋空间利用的现状和发展前景。 ．了解海洋交通运输和港口建设的情况，以及围海造陆等扩大生活空间的状况。 ．了解海洋环境问题。 能力目标 ．学会运用综合分析法，从气候、交通运输、通信等方面来说明海洋环境对人类的影响。．分析海洋环境问题的产生和预防、解决措施，提高和增强海洋意识。 德育目标 ．通过海洋空间资源的开发和利用的学习，增强学生的海洋国土意识。 ．正确认识海洋环境保护的重要意义，树立可持续利用海洋的观念。 教学重点 ．海洋空间利用和港口建设。 ．海洋环境保护。 教学难点 ．海洋港口建设与交通运输、经济状况等是密切相关的，应注意其关联性。 ．海洋环境保护的具体实施与思想教育的渗透。 一、．海洋可利用空间及特点 可利用空间环境的复杂性和特殊性空间利用缺点 海上气象状况和海水运动多变 技术③难度大，资金投入海中海水①腐蚀性强、海冰破坏性大 大、风险大 海底黑暗、②高压、低温、缺氧 .海洋空间开发的优点：空间广阔，便于④立体利用；地价便宜，不需搬迁人口；海底⑤隐蔽性能好，海中温度、压力比较稳定。世纪教育网版权所有 ．开发的意义：缓解沿海地区⑥人地矛盾，开发海洋资源，拓展人类生存空间。 二、海洋空间开发利用的主要方式 ．主要领域：交通运输、生产、⑦居住、通讯、⑧储藏和文化娱乐等。 ．海洋交通与通讯 ()海洋运输的要素：⑨海港码头、运输船舶和海上航道。 ()优点：吨位大、⑩速度快、续航能力强。 ()变化：从海面向海底和海洋上空拓展，如建造?海底隧道、海底管道、?跨海大桥以及铺设海底光缆等。
．围海填海造陆 ()概念 错误! ()其他形式：?人工岛、海上城市、?海上人工码头、海上工厂、海上作业平台等。 三、海底储藏 ．海底空间特点：广阔、水温较低、?温度变化平缓，远离居民区，?缺氧。 ．适宜存放物品：易燃易爆的危险品，易霉变、易腐烂的?食品。 【达标训练】 一、选择题 从海洋中寻找生存的空间自古就有，目前也是人类利用海洋空间的主要方式之一。结合所学知识回答～题。 ．下面四幅图所示的景观属于围海造陆的是( ) ．海上工厂与陆地工厂相比，所没有的优点是( ) ．不占陆地面积．工厂主体小 ．离加工原料地近．建造及管理费用低 ．下列物品不适合在海底储存的是( ) ．石油．天然气 ．炸药．雾凇 香港地形以山地丘陵为主，有著名的天然良港，结合图文信息，回答～题。 ．香港建港的有利自然条件是( ) ．地平坡缓．岛多浪小 ．滩阔岸直．河多沙厚 ．填海造陆对香港的影响有( ) ．港区行船更加通畅．经济活动远离了海岸 ．海洋生态得以维护．利于沿海功能区布局 ．下列有关人类利用海洋空间资源错误的说法是( ) ．日本建设海上机场和人工岛是为了缓解日本人多地少的矛盾 ．荷兰很早就用风车排水的方法，人工围海造陆 ．英法海底隧道与日本濑户跨海大桥交通流量都受海洋气候的影响 ．海底储藏大米主要是因为海底温度变化小且温度低
空间分析复习重点
空间分析的概念空间分析：是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。包括空间数据操作、空间数据分析、空间统计分析、空间建模。 空间数据的类型空间点数据、空间线数据、空间面数据、地统计数据 属性数据的类型名义量、次序量、间隔量、比率量 属性：与空间数据库中一个独立对象（记录）关联的数据项。属性已成为描述一个位置任何可记录特征或性质的术语。 空间统计分析陷阱1）空间自相关：“地理学第一定律”—任何事物都是空间相关的，距离近的空间相关性大。空间自相关破坏了经典统计当中的样本独立性假设。避免空间自相关所用的方法称为空间回归模型。2）可变面元问题MAUP：随面积单元定义的不同而变化的问题，就是可变面元问题。其类型分为：①尺度效应：当空间数据经聚合而改变其单元面积的大小、形状和方向时，分析结果也随之变化的现象。②区划效应：给定尺度下不同的单元组合方式导致分析结果产生变化的现象。3）边界效应：边界效应指分析中由于实体向一个或多个边界近似时出现的误差。生态谬误在同一粒度或聚合水平上，由于聚合方式的不同或划区方案的不同导致的分析结果的变化。（给定尺度下不同的单元组合方式） 空间数据的性质空间数据与一般的属性数据相比具有特殊的性质如空间相关性，空间异质性，以及有尺度变化等引起的MAUP效应等。一阶效应：大尺度的趋势，描述某个参数的总体变化性；二阶效应：局部效应，描述空间上邻近位置上的数值相互趋同的倾向。 空间依赖性：空间上距离相近的地理事物的相似性比距离远的事物的相似性大。 空间异质性：也叫空间非稳定性，意味着功能形式和参数在所研究的区域的不同地方是不一样的，但是在区域的局部，其变化是一致的。 ESDA是在一组数据中寻求重要信息的过程，利用EDA技术，分析人员无须借助于先验理论或假设，直接探索隐藏在数据中的关系、模式和趋势等，获得对问题的理解和相关知识。 常见EDA方法：直方图、茎叶图、箱线图、散点图、平行坐标图 主题地图的数据分类问题等间隔分类；分位数分类：自然分割分类。 空间点模式：根据地理实体或者时间的空间位置研究其分布模式的方法。 茎叶图：单变量、小数据集数据分布的图示方法。 优点是容易制作，让阅览者能很快抓住变量分布形状。缺点是无法指定图形组距，对大型资料不适用。 茎叶图制作方法：①选择适当的数字为茎，通常是起首数字，茎之间的间距相等；②每列标出所有可能叶的数字，叶子按数值大小依次排列；③由第一行数据，在对应的茎之列，顺序记录茎后的一位数字为叶，直到最后一行数据，需排列整齐（叶之间的间隔相等）。 箱线图&五数总结 箱线图也称箱须图需要五个数，称为五数总结：①最小值②下四分位数：Q1③中位数④上四分位数：Q3⑤最大值。分位数差：IQR = Q3 - Q1 3密度估计是一个随机变量概率密度函数的非参数方法。 应用不同带宽生成的100个服从正态分布随机数的核密度估计。 空间点模式：一般来说，点模式分析可以用来描述任何类型的事件数据。因为每一事件都可以抽象化为空间上的一个位置点。 空间模式的三种基本分布：1）随机分布：任何一点在任何一个位置发生的概率相同，某点的存在不影响其它点的分布。又称泊松分布
全国海洋功能区划(2011-2020年)
全国海洋功能区划（2011-2020年） 来源：中国海洋报发布时间：2012-04-18 [打印本页] [关闭窗口] 国务院批准《全国海洋功能区划（2011~2020年）》 （公开版） 2012年3月3日，国务院批准了《全国海洋功能区划（2011~2020年）》（以下简称《区划》），这是继2011年国家“十二五”规划提出“推进海洋经济发展”战略后，国家依据《海域使用管理法》《海洋环境保护法》等法律法规和国家有关海洋开发保护的方针、政策，对我国管辖海域未来10年的开发利用和环境保护做出的全面部署和具体安排。《区划》由国家海洋局会同有关部门和沿海11个省、自治区、直辖市人民政府编制，《区划》范围为我国的内水、领海、毗连区、专属经济区、大陆架以及管辖的其他海域，《区划》期限为2011年至2020年。 国务院批复指出，海洋是我国经济社会可持续发展的重要资源和战略空间。当前，我国海洋经济发展战略已进入全面实施的新阶段，统筹协调海洋开发利用和环境保护的任务艰巨。要坚持在发展中保护、在保护中发展的原则，合理配置海域资源，优化海洋空间开发布局，促进经济平稳较快发展和社会和谐稳定。 国务院批复强调，海洋功能区划是合理开发利用海洋资源、有效保护海洋生态环境的法定依据，必须严格执行。通过实施《区划》，到2020年，围填海等改变海域自然属性的用海活动得到合理控制，渔民生产生活和现代化渔业发展得到保障，海洋保护区、重要水产种质资源保护区得到保护，主要污染物排海总量制度基本建立，海洋环境灾害和突发事件应急机制得到加强，遭到破坏的海域海岸带得到整治修复，海洋生态环境质量明显改善,海洋可持续发展能力显著增强。
雷达空间目标识别技术综述
2006年10月第34卷 第5期 现代防御技术 MODERN DEFENCE TECHNOLOGY O ct.2006 V o.l34 N o.5雷达空间目标识别技术综述* 马君国,付 强,肖怀铁,朱 江 (国防科技大学ATR实验室,湖南 长沙 410073) 摘 要:随着人类航天活动的增加,对于卫星和碎片等空间目标进行监视变得非常重要。为了实现空间监视任务,对空间目标进行识别是非常必要的。对空间目标的轨道特性与动力学特性进行了介绍,对雷达空间目标识别技术的研究现状和发展趋势进行了详细的综述。 关键词:空间目标识别;低分辨雷达;高分辨雷达成像 中图分类号:TN957 52 文献标识码:A 文章编号:1009 086X(2006) 05 0090 05 Survey of radar space target recognition technology MA Jun guo,F U Q iang,X I AO Huai tie,Z HU Jiang (ATR L ab.,N ationa lU n i versity o f De fense T echno l ogy,Hunan Changsha410073,Ch i na) Abst ract:W ith t h e deve l o pm ent of spacefli g ht acti v ity of hum an,surveillance of space tar get such as sate llite and debris beco m es very i m portan.t In or der to i m p le m ent surveillance task,space target recogni ti o n is ver y necessary.Orb it property and dyna m ics property of space targe t are i n troduced,a deta iled sur vey is set forth about current research state and developi n g trend of radar space target recogn iti o n techno l ogy. K ey w ords:space tar get recogniti o n;lo w reso lution radar;h i g h reso lution radar i m aging 1 引 言 自从前苏联发射了第1颗人造地球卫星以来,卫星在预警、通信、侦察、导航定位、监视和气象等方面具有不可替代的优势。随着人类航天活动的增加,空间碎片日益增多,对于卫星等航天器的安全造成极大的威胁,因此对于卫星和碎片等空间目标进行监视变得非常重要。其中空间目标识别是空间监视任务中不可或缺的基本条件,空间目标识别主要是利用雷达等传感器获取空间目标的回波信号,从中提取目标的位置、速度、结构等特征信息,进而实现对空间目标的类型或属性进行识别。 2 空间目标的轨道特性与动力学特性 (1)轨道特性[1,2] 空间目标在轨道上的运动是无动力惯性飞行,本质上空间目标与自然天体的运动是一致的,故研究空间目标的运动可以用天体力学的方法。空间目标在运动时受到地球引力、月球引力、太阳及其他星体引力、大气阻力和太阳光辐射压力等的作用,轨道存在摄动。但是对轨道的实际分析表明,空间目标受到的主要力是地球引力。假设空间目标只是受到地球引力的作用,同时假设地球是一个质量均匀分布的球体,则空间目标与地球构成二体运动系统,开 *收稿日期:2005-12-15;修回日期:2006-01-23 作者简介:马君国(1970-),男,吉林长春人,博士生,主要从事目标识别与信号处理研究。 通信地址:410073 湖南长沙国防科技大学ATR实验室 电话:(0731)4576401
空间数据分析模型
第7 章空间数据分析模型 7.1 空间数据 按照空间数据的维数划分，空间数据有四种基本类型：点数据、线数据、面数据和体数据。 点是零维的。从理论上讲，点数据可以是以单独地物目标的抽象表达，也可以是地理单元的抽象表达。这类点数据种类很多，如水深点、高程点、道路交叉点、一座城市、一个区域。 线数据是一维的。某些地物可能具有一定宽度，例如道路或河流，但其路线和相对长度是主要特征，也可以把它抽象为线。其他的线数据，有不可见的行政区划界，水陆分界的岸线，或物质运输或思想传播的路线等。 面数据是二维的，指的是某种类型的地理实体或现象的区域范围。国家、气候类型和植被特征等，均属于面数据之列。 真实的地物通常是三维的，体数据更能表现出地理实体的特征。一般而言，体数据被想象为从某一基准展开的向上下延伸的数，如相对于海水面的陆地或水域。在理论上，体数据可以是相当抽象的，如地理上的密度系指单位面积上某种现象的许多单元分布。 在实际工作中常常根据研究的需要，将同一数据置于不同类别中。例如，北京市可以看作一个点（区别于天津），或者看作一个面（特殊行政区，区别于相邻地区），或者看作包括了人口的“体”。 7.2 空间数据分析 空间数据分析涉及到空间数据的各个方面，与此有关的内容至少包括四个领域。 1）空间数据处理。空间数据处理的概念常出现在地理信息系统中，通常指的是空间分析。就涉及的内容而言，空间数据处理更多的偏重于空间位置及其关系的分析和管理。 2）空间数据分析。空间数据分析是描述性和探索性的，通过对大量的复杂数据的处理来实现。在各种空间分析中，空间数据分析是重要的组成部分。空间数据分析更多的偏重于具有空间信息的属性数据的分析。 3）空间统计分析。使用统计方法解释空间数据，分析数据在统计上是否是“典型”的，或“期望”的。与统计学类似，空间统计分析与空间数据分析的内容往往是交叉的。 4）空间模型。空间模型涉及到模型构建和空间预测。在人文地理中，模型用来预测不同地方的人流和物流，以便进行区位的优化。在自然地理学中，模型可能是模拟自然过程的空间分异与随时间的变化过程。空间数据分析和空间统计分析是建立空间模型的基础。 7.3 空间数据分析的一些基本问题 空间数据不仅有其空间的定位特性，而且具有空间关系的连接属性。这些属性主要表现为空间自相关特点和与之相伴随的可变区域单位问题、尺度和边界效应。传统的统计学方法在对数据进行处理时有一些基本的假设，大多都要求“样本是随机的”，但空间数据可能不一定能满足有关假设，因此，空间数据的分析就有其特殊性（David,2003）。
空间态势感知：开启“上帝之眼”模式
空间态势感知：开启“上帝之眼”模式 功能介绍深度研究国家安全战略、及时解读国际军事热点、详尽分析武器装备技术、立体透视军事历史人物 日前，美国成功进行了首次洲际弹道导弹拦截测试，所使用的拦截导弹在外层空间通过直接撞击方式摧毁了模拟“来袭”的洲际弹道导弹。其实，要想成功实现导弹拦截，知道来袭之敌究竟身处何处才是反击的关键。从某种意义上讲，除正常工作的卫星和近地空间的各类行星、彗星以及空间碎片外，经过太空的弹道导弹这一“匆匆过客”同样是空间态势感知的重要目标。美军目前就正在加紧改进导弹预警系统，以早日实现导弹预警与空间态势感知的“强强联合”。空间态势感知好比从太空看地球的“上帝之眼”模式，主要包括对空间目标的探测、跟踪、识别以及对空间事件的评估、核实与环境监测预报，是现代战争了解与应对空间威胁、确保空间安全的重要基石。唯有具备较强的空间态势感知能力，才能确保后续的空间攻防行动的有效展开。目前，以美国为首的军事大国正大力开展空间态势感知能力建设，以此为基础引发的空间安全博弈势必成为未来军事对抗的斗争 前沿。 从窥视太空到感知空间自1957年苏联发射第一颗人造地球卫星开始，太空这个曾经的“不毛之地”逐渐成为战略博弈
的军事新高地。尤其是在空间资产上“家大业大”的美国，更是对确保自身空间安全提出了极高要求。目前，以美国为首的各军事大国严重依赖空间能力，太空实力甚至已成为当前及未来作战的重要基础。美国正在组装卫星系统在感知空间之前，人们对于空间态势的了解还只停留在“窥视”阶段。美军的空间态势感知概念，起点源自1956年美国空军的“贝克·纳恩”光学卫星追踪照相机，开启了美军对空间目标的监视。经过几十年的发展，美军已经建成一个以地面雷达为主、配合少量天基设施的空间监视网。针对现有地面系统的覆盖盲区和观测误差等不足，尽快破解“坐地观天”的空间监视模式，美国从20世纪90年代开始，实施了包括中段空间试验卫星、空间试验卫星系统在内的多项空间目标监视卫星项目，以及近场自主评估防御钠星等微小卫星项目。其中，中段空间试验卫星项目本就是通过对导弹中段的发现和跟 踪实现预警，为提升美军的空间态势感知能力立下了汗马功劳。此外，美国空军研制的天基红外系统和空间跟踪与监视系统尽管都是为实现导弹防御而生，但同样具有很强的天基空间监视能力。在此基础上，在太空拥有巨额战争筹码的美国深感空间安全形势的风谲云诡，进一步提出了空间态势感知系统，并将其作为保障空间安全、保持空间军事优势的重要基石。早在2001年，美国就启动了空间态势感知倡议计划，随后于2002年成立了空间态势感知综合办公室，从国
空间分析实习报告
空间分析实习报告 学院遥感信息工程学院班级 学号 姓名 日期
一、实习内容简介 1．实验目的： （1）通过实习了解ArcGIS的发展，以及10.1系列软件的构成体系 （2）熟练掌握ArcMap的基本操作及应用 （3）了解及应用ArcGIS的分析功能模块ArcToolbox （4）加深对地理信息系统的了解 2.实验内容: 首先是对ArcGIS有初步的了解。了解ArcGIS的发展，以及10.1系列软件的构成体系，了解桌面产品部分ArcMap、ArcCatalog和ArcToolbox的相关基础知识。 实习一是栅格数据空间分析，ArcGIS软件的Spatial Analyst模块提供了强大的空间分析工具，可以帮助用户解决各种空间分析问题。利用老师所给的数据可以创建数据（如山体阴影），识别数据集之间的空间关系，确定适宜地址，最后寻找一个区域的最佳路径。 实习二是矢量数据空间分析，ArcToolbox软件中的Analysis Tools和Network Analyst Tools提供了强大的矢量数据处理与分析工具，可以帮助用户解决各种空间分析问题。利用老师所给的数据可以通过缓冲区分析得到矢量面数据，通过与其它矢量数据的叠置分析、临近分析来辅助选址决策过程；可以构建道路平面网络模型，进而通过网络分析探索最优路径，从而服务于公交选线、智能导航等领域。 实习三是三维空间分析，学会用ArcCatalog查找、预览三维数据；在ArcScene中添加数据；查看数据的三维属性；从二维要素与表面中创建新的三维要素；从点数据源中创建新的栅格表面；从现有要素数据中创建TIN表面。 实习四是空间数据统计分析，利用地统计分析模块，你可以根据一个点要素层中已测定采样点、栅格层或者利用多边形质心，轻而易举地生成一个连续表面。这些采样点的值可以是海拔高度、地下水位的深度或者污染值的浓度等。当与ArcMap一起使用时，地统计分析模块提供了一整套创建表面的工具，这些表面能够用来可视化、分析及理解各种空间现象。 实习五是空间分析建模，空间分析建模就是运用GIS空间分析方法建立数学模型的过程。按照建模的目的，可分为以特征为主的描述模型（descriptive model）和提供辅助决策信息和解决方案为目的的过程模型（process model）两类。本次实习主要是通过使用ArcGIS的模型生成器（Model Builder）来建立模型，从而处理涉及到许多步骤的空间分析问题。 二、实习成果及分析 实习一： 练习1：显示和浏览空间数据。利用ArcMap和空间分析模块显示和浏览数据。添加和显示各类空间数据集、在地图上高亮显示数值、查询指定位置的属性值、分析一张直方图和创建一幅山体阴影图。
海上丝绸之路沿线国家海洋空间规划进展研究
Advances in Marine Sciences 海洋科学前沿, 2019, 6(2), 64-69 Published Online June 2019 in Hans. https://www.360docs.net/doc/f07473403.html,/journal/ams https://https://www.360docs.net/doc/f07473403.html,/10.12677/ams.2019.62008 Progress Study on Maritime Space Planning of Countries along the Maritime Silk Road Xiaojing Cui1, Wei Xu2, Xue Meng3, Xinchun Sang3, Yan Li4 1Ocean University of China, Qingdao Shandong 2Ocean Environment Science and Technology Co. Ltd., Tianjin 3National Marine Technology Center, Tianjin 4China Oceanic Development Foundation, Beijing Received: May 13th, 2019; accepted: May 28th, 2019; published: Jun. 4th, 2019 Abstract On the basis of literature analysis, this paper combined the conference materials of “international BBS on maritime space planning of island countries along the Maritime Silk Road” and the website materials of “https://www.360docs.net/doc/f07473403.html,/” to integrate the current situation of Maritime Space Planning of countries along the Maritime Silk Road, and discussed and analyzed its characteristics. The study found that most countries along the Maritime Silk Road have just started Maritime Space Planning and are highly dependent on international assistance. Cambodia, Indonesia, the Philippines, Lithuania and Latvia have done a good job in formulating and implementing Marine Space Planning. It is of great reference value for China to improve the Marine Functional Zoning system, strengthen cooperation with maritime silk road countries and promote the construction of “One Belt And One Road”. Keywords Maritime Silk Road, Marine Space Planning, Progress, Status Quo 海上丝绸之路沿线国家海洋空间规划进展研究 崔晓菁1，徐伟2，孟雪3，桑新春3，李艳4 1中国海洋大学，山东青岛 2海域海岛环境科技研究院(天津)有限公司，天津 3国家海洋技术中心，天津 4中国海洋发展基金会，北京 收稿日期：2019年5月13日；录用日期：2019年5月28日；发布日期：2019年6月4日
近空间目标探测技术的分析与展望
近空间目标探测技术的分析与展望 解放军信息工程大学信息工程学院通信工程系 吴 江 [摘 要]近空间飞行器以其独特的优势成为当前军事通信与侦察研究的热点之一,对近空间目标的探测问题成为新的研究方向。文中介绍了近空间飞行目标的主要类型和目标探测的特殊性,讨论了可以利用的主要探测手段,指出基于电磁波辐射的无源探测是较有发展前景的近空间探测类型,并对其关键问题和重点研究方向进行了总结和展望。[关键词]近空间飞行器 目标探测 定位 无源探测 1.引言 近空间(near space)是指介于普通航空飞机的飞行空间和航天器轨道空间之间的区域,这一空间区域的高度处于目前绝大多数防空导弹杀伤区之外[1]。近空间飞行器具有可长时间执行任务、可保持在目标地域上空等优点,它们提供与卫星相似的功能,但与卫星相比部署快、造价低、机动性强、在对地观测时有距离优势,并且在执行情报搜集和通信中继任务时可实现广域覆盖[2]。在美军“2006年联合远征部队试验”作战演习中,作战气球Com bat SkySat为改善地面通信能力发挥了重要作用,验证了近空间的实战应用价值[3]。近空间飞行器系统成为一项新兴的增进通信、情报、监视、侦察能力的技术手段,它必将会在未来局部战场大显身手,因而近空间及相应的飞行器系统成为最新的军事技术研究热点之一。 新的空间作战领域的开发给目标探测带来了新的课题,即如何对近空间飞行目标进行探测的问题。近空间处于无管制空域,对目前的防空监视系统来说近乎盲区[4],未来越来越多的飞行器在该空域的活动将对其它主权国家的信息安全和国土防卫带来严重威胁。探索对近空间飞行目标的定位、跟踪和识别的技术方法势在必行。 2.近空间目标特征 2.1近空间飞行器的主要类型 目前已知的可用于近空间的飞行器系统的类型有高空气球、无人机、飞艇和一些新型飞行器。 自由漂浮式高空气球应用于气象和科学实验的实践由来已久,但对其军事价值的开发才刚刚开始,Com bat SkySat就是一种携带信号转发装置的高空气球,它完成了近空间应用的概念演示[3]。气球的主要缺点是它对天气过于敏感,用途受到了限制。然而高空气球毕竟是最为廉价的近空间飞行器,如果能解决快速部署、定向漂移、姿态控制等问题,它将是性价比极高的近空间飞行器类型。 典型的高空无人机是美国诺斯罗普?格鲁门公司的RQ-4“全球鹰”(Global H aw k),该机的使用高度为19.8～20千米,处于近空间最底层。它的翼展35.4米超过波音747飞机,长13.5米,最大飞行速度644千米 小时,最大起飞重量11622千克。美军方认为,与气球或飞艇相比,高空长航时无人机是美空军在近期内,利用“近空间”这一尚未全面、系统地开发和利用的空域,执行持久高空监视,情报搜集和通信中继等任务的最好选择[4]。到2010年之前,它在执行高空持久任务方面将成为低轨道侦察卫星可行的替代手段。 高空飞艇是悬浮式飞行,所需动力较小,利于长航时工作。姿态可控性使飞艇容易保持在某一固定地域上空。但目前还需要等待有关技术取得进步后才具备可行性。高空飞艇是一种很有前景的近空间飞行器选择。 2.2近空间目标的探测条件 (1)特殊的工作高度 近空间高度范围为19.8～100千米,包括大部分平流层,全部中间层和部分电离层。这一高度给针对航空目标进行探测的现有系统带来了新的困难。在近空间内除飞行器自身的电磁辐射外,还存在GPS等导航卫星信号、通信卫星信号、短波信号、对空雷达信号等电磁能量。对近空间电磁环境影响最大的是高度为50～1000千米以上的电离层。电离层含盖了近空间较高的大部分空域,它以多种方式影响电波传播,从而影响探测信号。对于陆基和空基探测平台,来自目标的电磁波还会受到对流层折射与散射的影响[5],给目标定位带来一定误差。 (2)大部分飞行器为低速运动目标 除无人机外,与传统的航空器相比近空间飞行器在工作时移动速度比较慢,甚至保持对地静止。这是因为气球、飞艇等利用空气浮力的飞行器难以达到较高飞行速度,而且在局部应用中往往需要保持对某一地域的持续照射。这使得定位跟踪问题可以得到一定程度的简化,但也限制了基于多普勒频率检测的目标探测方法的应用。 (3)空间径度较大 为在空气极其稀薄的高度获得满足实用的有效负荷,近空间飞行器的体积远超过了普通的航空器,这使目标对外部电磁辐射产生反射的机会增大,即其雷达散射截面(RCS)较大,这对目标探测来说是一个有利因素。 3.对近空间目标的探测手段 由于高度和天候因素影响,基于地面和空中光学系统的探测比较困难。近空间目标多采用太阳能供电,与飞机或导弹目标相比,也难以用红外探测系统达到较好效果。利用电磁波探测目标的技术具有作用距离远、受天候影响小、技术相对成熟、系统造价较低等优点。考虑到近空间飞行器的特征,电磁探测将是近空间目标探测的主流技术方向。 在现代雷达中,有源雷达占据了主导地位,近年来推广和应用了各种新技术。然而传统雷达的有源探测体制有其固有的弱点,首先,为了实现对近空间目标的观测,必须大幅度增加信号发射功率,势必需要巨大的能耗;其次,由于主动发射大功率探测信号,对于有侦察能力的近空间飞行器来说无异于自我暴露。现代电子对抗技术的发展要求军用探测系统应尽量采用无源(被动式)技术,以避免为敌方提供稳健的定位信息源,同时达到自身隐藏的目的。这种探测系统由于本身不向空间发射电磁波,故隐蔽性、抗干扰性好,可靠性、性价比高,有不少已形成装备,在防务体系中起到了重要的作用[6]。 近空间飞行器担负的重要任务是通信中继、实时侦察等,在工作过程中一般会向外界发射通信信号或探测信号。由于在近空间高度发射信号的广域覆盖性,探测平台可利用目标辐射的信号对其定位和跟踪。无源探测一般不能获得辐射源的距离信息,定位的实现方法通常可采用单个运动的平台对辐射源的参数进行连续测量,或用多站平台同时测量辐射源的角度或信号到达时间差来完成。当飞行器处于静默期、探测平台处于其通信覆盖区域之外或飞行器本身是无能量辐射的侦察类应用时,可利用近空间存在的其它电磁波作为照射源对其进行定位、跟踪和识别。这类技术所用的外辐射源主要有调频广播和电视信号、空间卫星下行信号和其它主动式雷达照射信号。目前利用外辐射源进行目标探测的研究方兴未艾,其主流技术有多种,如借鉴双基地雷达技术的探测法、无源相干定位法、基于阵列天线的定位法等[7]。考虑到反侦察的需求,近空间飞行器的通信方式将较多采用突发、短时信号,信号的发射也将具有指向性,甚至可能 — 6 1 —
空间数据分析
空间数据分析报告 —使用Moran's I统计法实现空间自相关的测度1、实验目的 （1）理解空间自相关的概念和测度方法。 （2）熟悉ArcGIS的基本操作，用Moran's I统计法实现空间自相关的测度。2、实验原理 2.1空间自相关 空间自相关的概念来自于时间序列的自相关，所描述的是在空间域中位置S 上的变量与其邻近位置Sj上同一变量的相关性。对于任何空间变量（属性）Z，空间自相关测度的是Z的近邻值对于Z相似或不相似的程度。如果紧邻位置上相互间的数值接近，我们说空间模式表现出的是正空间自相关；如果相互间的数值不接近，我们说空间模式表现出的是负空间自相关。 2.2空间随机性 如果任意位置上观测的属性值不依赖于近邻位置上的属性值，我们说空间过程是随机的。 Hanning则从完全独立性的角度提出更为严格的定义，对于连续空间变量Y,若下式成立，则是空间独立的： 式中，n为研究区域中面积单元的数量。若变量时类型数据，则空间独立性的定义改写成 式中，a,b是变量的两个可能的类型，i≠j。 2.3Moran's I统计 Moran's I统计量是基于邻近面积单元上变量值的比较。如果研究区域中邻近面积单元具有相似的值，统计指示正的空间自相关；若邻近面积单元具有不相似的值，则表示可能存在强的负空间相关。
设研究区域中存在n 个面积单元，第i 个单位上的观测值记为y i ，观测变量在n 个单位中的均值记为y ，则Moran's I 定义为 ∑∑∑∑∑======n i n j ij n i n j ij n i W W n I 11 11j i 1 2i ) y -)(y y -(y )y -(y 式中，等号右边第二项∑∑==n 1i n 1j j i ij )y -)(y y -(y W 类似于方差，是最重要的项，事 实上这是一个协方差，邻接矩阵W 和) y -)(y y -(y j i 的乘积相当于规定)y -)(y y -(y j i 对邻接的单元进行计算，于是I 值的大小决定于i 和j 单元中的变量值对于均值的偏离符号，若在相邻的位置上，y i 和y j 是同号的，则I 为正；y i 和y j 是异号的， 则I 为负。在形式上Moran's I 与协变异图 {}{}u ?-)Z(s u ?-)Z(s N(h)1(h)C ?j i ∑=相联系。 Moran's I 指数的变化范围为（-1,1）。如果空间过程是不相关的，则I 的期望接近于0，当I 取负值时，一般表示负自相关，I 取正值，则表示正的自相关。用I 指数推断空间模式还必须与随机模式中的I 指数作比较。 通过使用Moran's I 工具，会返回Moran's I Index 值以及Z Score 值。如果Z score 值小于-1.96获大于1.96，那么返回的统计结果就是可采信值。如果Z score 为正且大于1.96，则分布为聚集的；如果Z score 为负且小于-1.96，则分布为离散的；其他情况可以看作随机分布。 3、实验准备 3.1实验环境 本实验在Windows 7的操作系统环境中进行，使用ArcGis 9.3软件。 3.2实验数据 此次实习提供的数据为以湖北省为目标区域的bount.dbf 文件。.dbf 数据中包括第一产业增加值，第二产业增加值万元，小学在校学生数，医院、卫生院床位数，乡村人口万人，油料产量，城乡居民储蓄存款余额，棉花产量，地方财政一般预算收入，年末总人口(万人)，粮食产量，普通中学在校生数，肉类总产量，规模以上工业总产值现价（万元）等属性，作为分析的对象。
人教版高中地理选修二54《海洋空间的开发利用》练习题
5、4 海洋空间的开发利用 一、选择题 从海洋中寻找生存的空间自古就有,目前也是人类利用海洋空间的主要方式之一。结合所学知识回答1～3题. 1.下面四幅图所示的景观属于围海造陆的是（） 答案：A 2.海上工厂与陆地工厂相比，所没有的优点是() A。不占陆地面积 B.工厂主体小 C。离加工原料地近 D.建造及管理费用低 答案：D 3。下列物品不．适合在海底储存的是(） A.石油B。天然气 C.炸药D。雾凇 答案：D 香港地形以山地丘陵为主，有著名的天然良港,结合图文信息，回答4～5题。 4.香港建港的有利自然条件是（) A.地平坡缓 B.岛多浪小 C.滩阔岸直D。河多沙厚 解析:选B.从图文信息中可以看出，香港地形以山地丘陵为主，海岸线曲折，岛屿众多，故选项A、C是错误的.而河多沙厚既不是香港的特点，也不利于建港,故选项D是错误的。岛屿众多可以削弱风浪，利于建港，故选项B是正确的。 5。填海造陆对香港的影响有() A。港区行船更加通畅 B.经济活动远离了海岸 C.海洋生态得以维护 D.利于沿海功能区布局 解析:选D。填海造陆可以增加陆地面积，有利于沿海功能区的布局.值得注意的是，填海造陆会改变海岸线形状,对海洋生态造成不利影响。 6.下列有关人类利用海洋空间资源错误的说法是() A.日本建设海上机场和人工岛是为了缓解日本人多地少的矛盾 B。荷兰很早就用风车排水的方法，人工围海造陆 C.英法海底隧道与日本濑户跨海大桥交通流量都受海洋气候的影响 D。海底储藏大米主要是因为海底温度变化小且温度低 解析:选C。海底隧道的交通流量一般不受海洋气候影响。 随着世界人口的猛增，陆地资源越来越少，陆地空间越来越拥挤，海洋也越来越被人们关注,21世纪将是海洋的世纪。据此回答7～8题。 7.下列叙述属于海洋空间利用同一领域的是(）
占据空间制高点空间目标监视系统
空间已成为当今维护国家安全和国家利益必须关注和占据的战略“制高点”，获取空间优势和控制空间将是未来战争中决定胜负的关键因素。随着空间军事化的加剧，由防御性和进攻性对抗构成的空间对抗作战，将进一步依赖于强大的空间态势感知和空间目标监视系统。 什么是空间态势感知 美国战略司令部将空间态势感知定义为：为确保指挥官、决策者、规划及作战人员获取和维持空间优势，必须具备的对空间事件、空间威胁、空间活动、空间环境以及空间系统(状态、能力、约束和部署)等信息的掌控和预测能力。美国2010年发布的《空间态势评估中期报告》归纳了空间态势感知的4个主要功能：①探测、跟踪与识别空间目标。②威胁预警与评估。预测和区分潜在攻击和实际攻击，分析空间气象环境影响以及空间系统的异常。③情报描述。确定对手当前以及未来的空间系统、空间对抗系统的性能和特征，以及对手的意图。 ④数据融合。关联和综合多源数据形成一个通用的作战态势图，支持动态决策过程。 空间态势感知包括4个子任务领域：空间监视与侦察、空间环境监测(em)、空间情报以及指挥与控制。空间监视与侦察是指确定卫星与碎片的位置数据、目标机动，对特定空间目标进行详察；空间环境监测是指确定空间环境及其影响，包括太阳风暴、流星雨、高层大气、磁气层、电离层和人工环境效应等；空间情报是利用多种传统情报资源手段，了解对手卫星的特性、能力、意图、用户与网络以及相关的天基、地基威胁信息；指挥与控制最具挑战性，需要收集、融合空间目标与环境信息，构建一体化空间态势图，及时进行分发。 空间目标监视是指对空间目标进行探测、跟踪、识别以及编目。空间目标包括运行的、废弃的卫星、使用过的火箭箭体以及空间碎片等。空间目标监视既是空间目标管理的基础，同时又是空间环境感知、敌我识别、军事化行动和其他敏感区域卫星过境预报的必要因素。利用空间目标监视系统，可以实现空间目标编目、空间垃圾监测、空间目标识别和预报以及战略导弹预警等功能。 国外现状 空间目标监视系统一般由传感器(探测设备)、通信及数据传输网络、指挥控制系统以及数据处理等部分组成。当前，美国拥有最先进的空间目标监视系统，是空间监视数据的主要提供者。俄罗斯也具备较强的能力。此外，欧洲及其他一些国家和地区也具备一定的空间监视能力。 美国空间日标监视系统 美国最主要的空间目标监视系统是“空间监视网”(ssn)以及“天基空间监视系统”(sbss)等。 “空间监视网” 美国“空间监视网”是世界上最先进的空间目标跟踪与编目系统，由分布在世界各地的29部雷达及光学探测器组成。ssn支持“联合空间作战中心”(jspoc)任务，用于探测、跟踪、识别和编目围绕地球的空间目标，能够可靠地跟踪10厘米以上的低地球轨道目标和1米以上的同步地球轨道目标。 “空间监视网”探测器的任务是向位于范登堡空军基地的jspoc以及位于达尔格伦的“备用的空间控制中心”(ascc)提供空间监视和空间目标识别数据。由于ssn探测器数量有限以及分布位置的原因，无法对空间目标进行连续跟踪，因此并不是随时对所有的轨道面进行搜索，而是通过对探测器进行规划和任务分配，对目标进行周期性的“点查”。同时，为更有效地利用ssn有限的跟踪资源，jspoc采用了一种称为“探测器跟踪优先级排序”的方法，北美航空航天防御司令部和战略司令部针对不同的卫星和轨道，定义了优先级的种类和具体的数据采集说明。一般来说，执行高感兴趣任务卫星和不稳定轨道的目标具有更高的优先级和数据采集需求。