基本概念

遙感技術(shù)

航空和航天遙感能從不同高度、大范圍、快速和多譜段地進(jìn)行感測(cè)，獲取大量信息。航天遙感還能周期性地得到實(shí)時(shí)地物信息。因此航空和航天遙感技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和軍事的很多方面獲得廣泛的應(yīng)用。例如應(yīng)用于氣象觀測(cè)、資源考察、地圖測(cè)繪和軍事偵察等。

遙感技術(shù)的定義：

遙感技術(shù)是從遠(yuǎn)距離感知目標(biāo)反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線結(jié)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的技術(shù)。例如航空攝影就是一種遙感技術(shù)。人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，大大推動(dòng)了遙感技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)代遙感技術(shù)主要包括信息的獲取、傳輸、存儲(chǔ)和處理等環(huán)節(jié)。完成上述功能的全套系統(tǒng)稱為遙感系統(tǒng)，其核心組成部分是獲取信息的遙感器。遙感器的種類很多，主要有照相機(jī)、電視攝像機(jī)、多光譜掃描儀、成象光譜儀、微波輻射計(jì)、合成孔徑雷達(dá)等。傳輸設(shè)備用于將遙感信息從遠(yuǎn)距離平臺(tái)(如衛(wèi)星)傳回地面站。信息處理設(shè)備包括彩色合成儀、圖像判讀儀和數(shù)字圖像處理機(jī)等。

基本原理

遙感技術(shù)

遙感技術(shù)通常是使用綠光、紅光和紅外光三種光譜波段進(jìn)行探測(cè)。綠光段一般用來探測(cè)地下水、巖石和土壤的特性；紅光段探測(cè)植物生長、變化及水污染等；紅外段探測(cè)土地、礦產(chǎn)及資源。此外，還有微波段，用來探測(cè)氣象云層及海底魚群的游弋。

系統(tǒng)組成

遙感技術(shù)

遙感平臺(tái)

遙感平臺(tái)是遙感過程中乘載遙感器的運(yùn)載工具，它如同在地面攝影時(shí)安放照相機(jī)的三腳架，是在空中或空間安放遙感器的裝置。主要的遙感平臺(tái)有高空氣球、飛機(jī)、火箭、人造衛(wèi)星、載人宇宙飛船等。遙感器是遠(yuǎn)距離感測(cè)地物環(huán)境輻射或反射電磁波的儀器。使用的有20多種，除可見光攝影機(jī)、紅外攝影機(jī)、紫外攝影機(jī)外，還有紅外掃描儀、多光譜掃描儀、微波輻射和散射計(jì)、側(cè)視雷達(dá)、專題成像儀、成像光譜儀等，遙感器正在向多光譜、多極化、微型化和高分辨率的方向發(fā)展。

遙感器接收到的數(shù)字和圖像信息，通常采用三種記錄方式：膠片、圖像和數(shù)字磁帶。其信息通過校正、變換、分解、組合等光學(xué)處理或圖像數(shù)字處理過程，提供給用戶分析、判讀，或在地理信息系統(tǒng)和專家系統(tǒng)的支持下，制成專題地圖或統(tǒng)計(jì)圖表，為資源勘察、環(huán)境監(jiān)測(cè)、國土測(cè)繪、軍事偵察提供信息服務(wù)。?

中國已成功發(fā)射并回收了10多顆遙感衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星，獲得了全色像片和紅外彩色圖像，并建立了衛(wèi)星遙感地面站和衛(wèi)星氣象中心，開發(fā)了圖像處理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助制圖系統(tǒng)。從“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星獲取的紅外云圖上看，我們每天都可以從電視機(jī)上觀看到氣象形勢(shì)。^[2]

發(fā)展簡史

初期發(fā)展

• 1839-1956

1858年用系留氣球拍攝了法國巴黎的鳥瞰相片

1903年飛機(jī)的發(fā)明

1909年第一張航空相片

一戰(zhàn)期間（1914-1918）：形成獨(dú)立的航空攝影測(cè)量學(xué)的學(xué)科體系

二戰(zhàn)期間（1931-1945）：彩色攝影、紅外攝影、雷達(dá)技術(shù)、多光譜攝影、掃描技術(shù)以及運(yùn)載工具和判讀成圖設(shè)備

現(xiàn)代遙感

1957年：前蘇聯(lián)發(fā)射了人類第一顆人造地球衛(wèi)星

20世紀(jì)60年代：美國發(fā)射了TIROS、ATS、ESSA等氣象衛(wèi)星和載人宇宙飛船

1972年：發(fā)射了地球資源技術(shù)衛(wèi)星ERTS-1（后改名為LandsatLandsat-1），裝有MSS感器，分辨率79米

1982年Landsat-4發(fā)射，裝有TM傳感器，分辨率提高到30米

1986年法國發(fā)射SPOT-1，裝有PAN和XS遙感器，分辨率提10米

1999年美國發(fā)射IKONOS，空間分辨率提高到1米

遙感事業(yè)

1950年代組建專業(yè)飛行隊(duì)伍，開展航攝和應(yīng)用

1970年4月24日，第一顆人造地球衛(wèi)星

1975年11月26日，返回式衛(wèi)星，得到衛(wèi)星相片

80年代空前活躍，六五計(jì)劃遙感列入國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目

1988年9月7日中國發(fā)射第一顆“風(fēng)云1號(hào)”氣象衛(wèi)星

1999年10月14日中國成功發(fā)射資源衛(wèi)星

應(yīng)用范圍

遙感技術(shù)

1、可見光遙感：應(yīng)用比較廣泛的一種遙感方式。對(duì)波長為0.4～0.7微米的可見光的遙感一般采用感光膠片（圖像遙感）或光電探測(cè)器作為感測(cè)元件。可見光攝影遙感具有較高的地面分辨率，但只能在晴朗的白晝使用。

2、紅外遙感：又分為近紅外或攝影紅外遙感，波長為0.7～1.5微米，用感光膠片直接感測(cè)；中紅外遙感，波長為1.5～5.5微米；遠(yuǎn)紅外遙感，波長為5.5～1000微米。中、遠(yuǎn)紅外遙感通常用于遙感物體的輻射，具有晝夜工作的能力。常用的紅外遙感器是光學(xué)機(jī)械掃描儀。

3、多譜段遙感：利用幾個(gè)不同的譜段同時(shí)對(duì)同一地物（或地區(qū)）進(jìn)行遙感，從而獲得與各譜段相對(duì)應(yīng)的各種信息。將不同譜段的遙感信息加以組合，可以獲取更多的有關(guān)物體的信息，有利于判釋和識(shí)別。常用的多譜段遙感器有多譜段相機(jī)和多光譜掃描儀。

4、紫外遙感：對(duì)波長0.3～0.4微米的紫外光的主要遙感方法是紫外攝影。

5、微波遙感：對(duì)波長1～1000毫米的電磁波（即微波）的遙感。微波遙感具有晝夜工作能力，但空間分辨率低。雷達(dá)是典型的主動(dòng)微波系統(tǒng)，常采用合成孔徑雷達(dá)作為微波遙感器。

現(xiàn)代遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是由紫外譜段逐漸向X射線和γ射線擴(kuò)展。從單一的電磁波擴(kuò)展到聲波、引力波、地震波等多種波的綜合。

優(yōu)越性

遙感技術(shù)

獲取資料的速度快、周期短。實(shí)地測(cè)繪地圖，要幾年、十幾年甚至幾十年才能重復(fù)一次；陸地衛(wèi)星4、5為例，每16天可以覆蓋地球一遍。

受地面條件限制少：不受高山、冰川、沙漠和惡劣條件的影響。

手段多，獲取的信息量大：用不同的波段和不同的遙感儀器，取得所需的信息；不僅能利用可見光波段探測(cè)物體，而且能利用人眼看不見的紫外線、紅外線和微波波段進(jìn)行探測(cè)；不僅能探測(cè)地表的性質(zhì)，而且可以探測(cè)到目標(biāo)物的一定深度；微波波段還具有全天候工作的能力；遙感技術(shù)獲取的信息量非常大，以四波段陸地衛(wèi)星多光譜掃描圖像為例，像元點(diǎn)的分辨率為79×57m，每一波段含有7600000個(gè)像元，一幅標(biāo)準(zhǔn)圖像包括四個(gè)波段，共有3200萬個(gè)像元點(diǎn)。

用途：遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、地理、海洋、水文、氣象、測(cè)繪、環(huán)境保護(hù)和軍事偵察等許多領(lǐng)域。

發(fā)展趨勢(shì)

1進(jìn)行地面,航空,航天多層次遙感，建立地球環(huán)境衛(wèi)星觀測(cè)網(wǎng)絡(luò).

2傳感器向電磁波譜全波段覆蓋.

3圖象信息處理實(shí)現(xiàn)光學(xué)-電子計(jì)算機(jī)混合處理，因入其他技術(shù)理論方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類和模式識(shí)別.

4實(shí)現(xiàn)遙感分析解譯的定量話與精確化.

5與GIS和GPS形成一體化的技術(shù)系統(tǒng).^[1]

“遙感技術(shù)并不神秘。簡單理解，就像是在‘北京一號(hào)’這樣的小衛(wèi)星上，安裝一臺(tái)功能強(qiáng)大的照相機(jī)，通過圖像分析獲取想要得到的數(shù)據(jù)?！眹医y(tǒng)計(jì)局北京調(diào)查總隊(duì)農(nóng)業(yè)調(diào)查處處長張群說。前面提到的一幕就是配合遙感開展的抽樣調(diào)查。

長期以來，我國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)一直相對(duì)較弱。2006年，借助第二次全國農(nóng)業(yè)普查的契機(jī)，北京市統(tǒng)計(jì)局、國家統(tǒng)計(jì)局北京調(diào)查總隊(duì)開始嘗試引入遙感等空間技術(shù)，探索創(chuàng)新農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)調(diào)查方法。到2009年，冬小麥、玉米面積、設(shè)施農(nóng)業(yè)占地面積率先實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化，北京成為全國第一家實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)遙感業(yè)務(wù)化運(yùn)行的地區(qū)。

遙感技術(shù)的應(yīng)用讓農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的獲取途徑發(fā)生重大變化，大大提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。一個(gè)例子生動(dòng)說明了這種轉(zhuǎn)變。

糧食補(bǔ)貼政策實(shí)施以后，北京郊區(qū)個(gè)別農(nóng)村存在虛報(bào)糧食種植面積，以獲取補(bǔ)貼的情況?！耙郧斑@種現(xiàn)象挺難發(fā)現(xiàn)和核實(shí)。有了遙感技術(shù)，一個(gè)地區(qū)的糧食種植面積在衛(wèi)星照片上一目了然。一旦發(fā)現(xiàn)上報(bào)面積與遙感得到的面積有出入，我們就要去相關(guān)村鎮(zhèn)核實(shí)。”張群說。

在衛(wèi)星的“法眼”監(jiān)測(cè)之下，虛報(bào)糧食種植面積的現(xiàn)象越來越難以遁形。當(dāng)統(tǒng)計(jì)人員入村調(diào)查時(shí)，曾經(jīng)存有僥幸心理的村民會(huì)趕緊朝統(tǒng)計(jì)人員擺擺手，“你們甭來啦，我們不虛報(bào)了，知道天上有衛(wèi)星看著呢?！睋?jù)張群介紹，在衛(wèi)星俯視下，1畝以上的種植地塊都能被監(jiān)測(cè)到，在與地面調(diào)查互相驗(yàn)證后，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度可以達(dá)到95%以上。