无人机载短波红外光谱仪研制立项申请书

1.4、项目建设内容与规模

1.5、投资概算

第二章 项目建设的必要性

（阐明拟建项目提出的背景、拟建地点，提出或出具与项目有关的长远规划或行业、地区规划资料，说明项目建设的必要性； 对改扩建项目要说明现有企业的情况； 对于引进技术和设备的项目，还要说明国内外技术的差距与概况以及进口的理由，工艺流程和生产条件的概要等。）

2.1、战略意义

传感器及智能化仪器仪表产业是国民经济的基础性、战略性产业，是信息化和工业化深度融合的源头，对促进工业转型升级、发展战略性新兴产业、推动现代国防建设、保障和提高人民生活水平发挥着重要作用。在国防设施、重大工程和重要工业装备中，传感器、智能化仪器仪表及其所构成的测控系统是必不可少的基础技术和装备核心，直接影响国防安全、经济安全和社会安全。

发达工业国家都把传感器及智能化仪器仪表技术列为国家发展战略。目前产业发展呈现以下趋势：创新驱动发展，随着传感技术、数字技术、互联网技术和现场总线技术的快速发展，采用新材料、新机理、新技术的传感器与仪器仪表实现了高灵敏度、高适应性、高可靠性，并向嵌入式、微型化、模块化、智能化、集成化、网络化方向发展。

我国传感器及智能化仪器仪表产业经过多年发展，取得一批重要科技成果，初步形成了比较完整的产业体系和技术创新体系。2011年仪器仪表行业实现工业总产值6152亿元，进口各类仪器仪表产品362亿美元，国内仪器仪表市场规模已经超过7000亿元。

2.2、国外光谱仪研究发展现状

从20世纪70年代末至80年代初美国提出高(成像)光谱遥感概念模型,并着手研制高光谱仪(成像光谱仪)以来,高光谱遥感技术研究不断发展。目前,世界上一些发达国家已经形成涵盖不同空间尺度以及不同光谱波段的立体网络化的高光谱遥感技术体系。美国以其雄厚的资金与技术,一直引领着世界高(成像)光谱技术的发展,在各个领域均有所突破,美国拥有机载成像光谱仪AV IR IS、Probe - 1、SEBASS等,在轨运行的EO - 1卫星中的Hyperion,正在积极研制的星载NEMO (CO IS)和发射失败的OrbView-4(Warfigher)的后续星等,已相继形成覆盖不同光谱区域、不同高度的高(成像)光谱遥感技术网络体系,并促使高光谱遥感技术不断

向工程化、系统化与产业化方向深入发展,以充分为美国的社会安全、资源探测与评估、环境监测与治理等提供不同层次的高(成像)光谱数据与应用技术。

自80年代以来，美国已经研制了三代高光谱成像光谱仪。1983年，第一幅由航空成像光谱仪（AIS-1）获取的高光谱分辨率图像的正式出现标志着第一代高光谱分辨率传感器面世。

第一代成像光谱仪（AIS），由美国国家航空和航天管理局（NASA）所属的喷气推进实验室设计，共有两种，AIS-1(1982年～1985年，128波段)和AIS-2(1985年～1987年，128波段)，其光谱覆盖范围为1.2～2.4μm。

1987年，由NASA喷气推进实验室研制成功的航空可见光/红外光成像光谱仪（AVIRIS）成为第二代高光谱成像仪的代表。与此同时，加拿大、澳大利亚、日本等国家竞相投入力量研究成像光谱仪。在AVIRIS之后，美国地球物理环境研究公司(GER)又研制了1台64通道的高光谱分辨率扫描仪(GERIS)，主要用于环境监测和地质研究。其中63个通道为高光谱分辨率扫描仪，第64通道是用来存储航空陀螺信息。

第三代高光谱成像光谱仪为克里斯特里尔傅立叶变换高光谱成像仪（FTHSI），其重量仅为35kg，采用256通道，光谱范围为400～1050nm，光谱分辨率为2～10nm，视场角为150°。而于1999年和2000年发射升空的中分辨率成像光谱仪（MODIS和Hyperion）都已经成为主要的应用数据来源。

美国的行星地球计划（MTPE）和地球观测系统（EOS）计划是全球性的，一直会延续到2014年以后。这些计划的最终目的是评价各种地球系统过程，包括水文过程、生物地球化学过程、大气过程及固体地球过程。成像光谱仪（星载）将成为这些计划实施中的关键仪器。但是这种星载成像光谱仪仍会面临重大难题，如卫星飞行的高度和速度能引起从空间测量高质量光谱的困难，为精确的测量光谱、辐射值及空间位置的定标需要新的处理方法和能力。因此，AVIRIS系统和其它航空成像光谱仪将会继续为科研与应用提供高质量的高光谱数据，并用来验证第一代星载成像光谱仪的工作性能。对于现有的航空成像光谱仪技术系统亦需要完善。例如，在传感器方面需要改善其获取数据的的性能，提高图像数据的信噪比，增强机上实时数据的处理能力；在数据分析处理方面，强调大气订正、信息提取技术，要求发展新算法和完善已有的算法，并向构成标准化应用处理算法软件包（工具）方向努力，特别是发展和完善那些针对高光谱海量数据和丰富光谱信息特点设计的算法和软件，以提高高光谱数据处理效率以及分析、研究和应用水平。

2.3、国内光谱仪研究发展现状

我国紧密跟踪国际光谱仪遥感技术的发展，并结合国内不断增长的应用需求，于20世纪80年代中后期着手发展自己的高光谱成像系统。主要的成像光谱仪有中科院上海技术物理研究所研制的推扫式成像光谱仪(PHI)系列、实用型模块化成像光谱仪(OMIS)系列、中科院长春光机所研制的高分辨率成像光谱仪(C2HR IS)和西安光机所研制的稳态大视场偏振干涉成像光谱仪(SLP IIS) 。

中科院上海技术物理研究所研制的中分辨率成像光谱仪(CMOD IS)于2002年随“神舟”三号发射升空，并成功获取航天高光谱影像，其获取影像从可见光到近红外共30波段，中红外到远红外的4波段，空间分辨率为500m。

2007年10月年发射的“嫦娥1号”卫星已携带中科院西安光机所研制的干涉成像光谱仪升空，用于获取月球表面二维多光谱序列图像及可分辨地元光谱图，通过与其他仪器配合使用对月球表面有用元素及物质类型的含量与分布进行分析，获得的数据用于编制各元素的月面分布图。

从2007年到2010年，我国将组建环境与灾害监测预报小卫星星座，将携带超光谱成像仪，

采用0.45～0.95μm波段，平均光谱分辨率为5nm，地面分辨率为100m。我国在积极研制具有自主知识产权的成像光谱仪的同时，在地物光谱数据技术、高光谱影像分析技术等方面的研究中也取得了部分的成果。

20世纪90年代初期，中科院安徽光机所、遥感所等单位对大量的典型地物进行了波谱采集，建立了我国第一个综合性“地物波谱特性数据库”。

1998年，中国国土资源航空物探与遥感中心建立了“典型岩石矿物波谱数据库”，其中包含了我国主要的典型岩石和矿物500余种。2000年，中国科学院遥感所基于GIS和网络技术研制了典型地物波谱数据库及其管理系统，记录了10000多条地物波谱，并能动态生成相应的波谱曲线和遥感器模拟波段，实现了波谱数据库与“3S”技术的链接。

2.4、无人机载光谱仪系统的优势

无人机航空遥感技术作为一项空间数据获取的重要手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、机动灵活等优点。相对于传统的卫星遥感和普通航空摄影成本高、受天气等因素影响比较大，无人驾驶飞行器遥感系统的机动灵活和经济便捷是它的主要优势。同时也是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充，在国外已得到广泛应用。

进入二十一世纪以后,许多国家将无人机载光谱仪系统的研究、开发、应用置于优先发展的地位,体积小、重量轻、探测精度高的新型传感器的不断问世,也使无人机载光谱仪系统的用途迅速拓展。

系统技术优势

(1)机动快速的响应能力无人机系统运输便利、升空准备时间短、操作简单,可快速到达监测区域,机载高精度遥感设备可以在短时间内快速获取遥感监测结果。

(2)性能优异无人机可按预定飞行航线自主飞行、拍摄,航线控制精度高,飞行姿态平稳。飞行高度从50m至4000m,高度控制精度10m;速度范围从70km/h至160km/h,均可平稳飞行,适应不同的遥感任务。

(3)操作简单可靠飞行操作自动化、智能化程度高,操作简单,并有故障自动诊断及显示功能,便于掌握和培训;一旦遥控失灵或其他故障,飞机自动返航到起飞点上空,盘旋等待。若故障解除,则按地面人员控制继续飞行,否则自动开伞回收。

(4)高分辨率遥感影像数据获取能力无人机搭载的高精度数码成像设备,具备面积覆盖、垂直或倾斜成像的技术能力,获取图像的空间分辨率达到分米级,适于1∶1万或更大比例尺遥感应用的需求。

(5)使用成本低无人机系统的运营成本较低,飞行操作员的培训时间短,系统的存放、维护简便,还可免去了调机和停机的费用。

第三章 市场需求分析及预测

说明：项目立项之前，政府决策者首先需要对产品市场发展前景进行了解，然后才能进行决策，决定是否将项目立项，因此在项目可行性分析报告的市场分析中，要详细阐述产品市场规模、发展趋势、需求预测等方面的内容，并确定建设规模。

3.1、项目经济环境分析 3.2、项目政策环境分析

3.2.1 经济环境分析

3.2.2 本项目产品目标市场的相关政策 3.2.3 行业相关\十二五\规划情况 3.3、无人机载光谱仪产品行业市场分析

3.3.1 无人机载光谱仪产品行业发展现状

3.3.2 无人机载光谱仪产品市场规模分析

3.3.3 无人机载光谱仪产品市场前景预测

3.4、无人机载光谱仪产品目标市场分析 3.5、市场分析小结

第四章 无人机载短波红外光谱仪产品特征

4.1、产品技术方案

暂定使用名称：ZK-1光谱仪