卫星遥感技术让生产生活更智慧

　　从人们每天使用的手机地图，到国家生态环境政策的制订，从农林牧渔的协调发展，到关键时刻的抗震救灾，都离不开一项基础技术——遥感。那遥感技术究竟有哪些特点？能为人们的生产生活做些什么呢？

　　遥感，顾名思义，“遥远的感知”。它是指利用搭载在各类移动或静止平台上的不同传感器，对目标地物的电磁波辐射、反射特性进行探测，并根据其特性对目标地物的性质、状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。遥感技术从地面到高空的不同高度对地球进行大范围探测与观测，获取有价值的数据。由于遥感技术获取数据的速度快、周期短，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测。正是由于这样的特点，遥感的应用从军事和科研领域逐步推广，应用到社会和经济生活的各个方面，例如军事、农业监测与估产、地质矿产勘探、自然资源调查、地图测绘、环境监测以及城市建设和管理等。来自南京大学的马磊致力于遥感技术的研究，精进科技助力发展。

　　面对对象，遥感科技生活

　　马磊主要从事面向对象高分遥感图像处理、中分遥感时间序列分析、GIS应用等研究。在从事的高分遥感图像处理研究领域，重点关注面向对象遥感影像分析技术。“面对对象，很多人不太了解这一思想。它区别于传统基于像素的遥感影像处理范式，而是希望将遥感影像中的像素聚集成为一个个地物实体，进而进行识别的遥感影像分析思想。”马磊介绍道。面对对象的思想应用于遥感技术可以更精准地提升遥感技术在人类生产生活中的应用，真正的为生产生活提供便捷，助力发展。

　　而面向对象遥感影像分析是近年来发展的一种将具有相同语义信息的像素进行组合，从而形成地理对象，利用GIS空间分析、成熟的算法和模型，对形成的完整地理对象进行识别的技术框架。它是针对高空间分辨率遥感影像数据产生的、一种有别于基于像素的新遥感影像数据处理范式。在发展的过程中，科研人员发现：由于存在过分分割和欠分割现象，特别是欠分割现象，常产生大量混合对象，即单个分割对象由多种不同地物混合而成，给后续分析过程带来巨大挑战。另外，OBIA的最小处理单元从像素变成由分割产生的不规则的对象，导致人工智能、时间序列分析等新技术在OBIA中的应用出现一系列新的问题，例如，分割不确定性、采样不确定性、特征选择不确定性、分类不确定性等。如何认知这些不确定性机理，并在OBIA的不同处理层次克服不确定性问题，是OBIA中面临的且亟待解决的问题。

　　马磊近十年一直致力于面向对象遥感影像分析的理论与方法研究。在西南交通大学硕士毕业后，马磊在德阳市建设局担任工程师，这一年的工作经历也让马磊对城市建设和耕地保护有了实践经验，为他日后的科研提供了经验基础。随后，他前往南京大学与奥地利萨尔茨堡大学深造，攻读地理学博士。在学习与科研的过程中，马磊始终坚信：坚持就一定会取得最终的胜利。“我们所不会的东西，觉得难的东西，一定不要躲。先去搞明白，然后精湛，就比别人优秀了。因为大部分人都不舍得花力气去钻研，就被自动淘汰，所以执着的努力，就占了大便宜。”在研究过程中，遇到困难与瓶颈时，他总会这样劝自己。功夫不负有心人，经过近十年的探索，他揭示了面向对象遥感影像分析的不确定性机理，构建了从采样到精度评估全链条的面向对象遥感影像分类优化模型，形成了一套完整的面向对象遥感影像分析理论体系，并将面向对象遥感影像分析技术成功应用于城市、耕地、岛礁等典型要素监测中。他还撰写了国内首部《面向对象遥感影像分析理论与方法》专著，更是凭借这一科研成果，在2018年获德国“洪堡学者”称号。马磊的研究工作受到了学术领域的积极评价，多篇代表作得到同行学者的高度认可。在OBIA不确定性理论方面，发表的关于分类方法不确定性的研究成果，入选ESI高引论文；发表的关于特征选择不确定性的研究论文，在2019年获得国际摄影测量与遥感协会会刊ISPRS IJGI 2017“最佳论文奖”，这也是首位华人学者获得此项荣誉。而在OBIA的优化模型方法方面，通过集成人工智能与OBIA技术，马磊提出系列OBIA优化模型，该成果被写入遥感顶级期刊ISPRS P&RS并获得“高下载Top 1”的好成绩，这也是近年来在遥感顶级期刊ISPRS P&RS首位取得此成就的华人青年遥感学者。

　　打造“一带一路”沿线的天地海之眼

　　身为南京大学副教授的马磊，目前正在德国慕尼黑工业大学开展“洪堡学者”项目的研究，致力于“一带一路”沿线特大城市遥感监测研究。

　　随着全球化的发展，“一带一路”沿线国家发展迅速，这些国家的发展对我国经济政治的发展也有一定的促进作用。然而随着这些国家的城市规模日渐壮大，过快的城市化也在逐渐暴露生活生产中的弊端。我国作为一个负责任的发展中大国，主动开展“一带一路”沿线特大城市遥感监测研究，是服务国家战略需求的必然选择。在这方面科研经验丰富的马磊，旨在利用开源的中等分辨率遥感数据联合先进的面向对象遥感影像处理范式和人工智能技术，实现高精度、自动化的特大城市信息提取，提高当前的城市遥感产品的生产效率。此外，在高精度城市遥感产品的支持下，探索过去30年“一带一路”特大城市的扩张模式，并提供精细的城市历史监测信息服务。打造天空、陆地和海洋的全方位遥感检测，真正做到人工智能与遥感相结合，是马磊的科研目标，我们相信他一定会给人们带来新惊喜。

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