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遙感技術(shù)及其應(yīng)用

突破思路

　　森林大火、特大洪災(zāi)的監(jiān)測，如果單靠人工進(jìn)行，不僅要花費(fèi)大量的人力和財力，而且要經(jīng)過很長的時間才能獲得全面的資料；而用遙感技術(shù)，則能在很短的時間內(nèi)獲得全面的資料，以便于及時安排防災(zāi)、救災(zāi)工作。實際上遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，例如：資源普查、災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、工程建設(shè)及規(guī)劃、軍事偵察、海上交通和海洋漁業(yè)等。為便于學(xué)生理解本節(jié)內(nèi)容，教材以1998年長江流域特大洪水淹沒區(qū)估算為例，介紹遙感技術(shù)及其應(yīng)用。

　　另外，我們可以組織學(xué)生搜集一些遙感圖像，同學(xué)之間交流一下，并嘗試判讀、分析。

RS技術(shù)的應(yīng)用

　　遙感技術(shù)包括傳感器技術(shù)，信息傳輸技術(shù)，信息處理、提取和應(yīng)用技術(shù)，目標(biāo)信息特征的分析與測量技術(shù)等。

　　遙感技術(shù)依其遙感儀器所選用的波譜性質(zhì)可分為：電磁波遙感技術(shù)、聲納遙感技術(shù)、物理場（如重力和磁力場）遙感技術(shù)。電磁波遙感技術(shù)是利用各種物體／物質(zhì)反射或發(fā)射出不同特性的電磁波進(jìn)行遙感的。其可分為可見光、紅外、微波等遙感技術(shù)。按照感測目標(biāo)的能源作用可分為：主動式遙ks5u感技術(shù)和被動式遙感技術(shù)。按照記錄信息的表現(xiàn)形式可分為：圖像方式和非圖像方式。按照遙感器使用的平臺可分為：航天遙感技術(shù)、航空遙感技術(shù)、地面遙感技術(shù)。按照遙感的應(yīng)用領(lǐng)域可分為：地球資源遙感技術(shù)、環(huán)境遙感技術(shù)、氣象遙感技術(shù)、海洋遙感技術(shù)等。

　　常用的傳感器：航空攝影機(jī)（航攝儀）、全景攝影機(jī)、多光譜攝影機(jī)、多光譜掃描儀（Multi Spectral Scanner，MSS）、專題制圖儀（Thematic Mapper，TM）、反束光導(dǎo)攝像管（RBV）、HRV（High Resolution Visible range instru—ments）掃描儀ks5u、合成孔徑側(cè)視雷達(dá)（Side—Looking　Airborne　Radar，SLAR）。常用的遙感數(shù)據(jù)有：美國陸地衛(wèi)星（Landsat）TM和MSS遙感數(shù)據(jù)、法國SPOT衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、加拿大Radarsat雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)系統(tǒng)包括：空間信息采集系統(tǒng)（包括遙感平臺和傳感器），地面接收和預(yù)處理系統(tǒng)（包括輻射校正和幾何校正），地面實況調(diào)查系統(tǒng)（如收集環(huán)境和氣象數(shù)據(jù)），信息分析應(yīng)用系WWW.KS5U.COM統(tǒng)。

　　遙感應(yīng)用：陸地水資源調(diào)查、土地資源調(diào)查、植被資源調(diào)查、地質(zhì)調(diào)查、城市遙感調(diào)查、海洋資源調(diào)查、測繪、考古調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測和規(guī)劃管理等。目前，主要的遙感應(yīng)用軟件是PCI、ERMapper和ERDAS。

RS發(fā)展史

　　遙感作為一種空間探測技術(shù)，至今已經(jīng)經(jīng)歷了地面用感、航空遙感和航天遙感三個階段。廣義地講，遙感技術(shù)是從19世紀(jì)初期（1839年）出現(xiàn)攝影術(shù)開始的。19世紀(jì)中葉（1858年），就有人使用氣球從空中對地面進(jìn)行攝影。

　　1903年飛機(jī)問世以后，便開始了可稱為航空遙感的第一次試驗，從空中對地面進(jìn)行攝影，并將航空像應(yīng)用于地形和地圖制圖等方面。可以說這揭開了當(dāng)今遙感技術(shù)的序幕。

　　隨著空間技術(shù)、無線電電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)中期，遙感技術(shù)有了很大發(fā)展。遙感器從第一代的航空攝影機(jī)，第二代的多光譜攝影機(jī)、掃描儀，很快發(fā)展到第三代固體掃描儀（CCD）；遙感器的運(yùn)載工具，從收音機(jī)很快發(fā)展到衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機(jī)，遙感信息的記錄和傳輸從圖像的直接傳輸發(fā)展到非圖像的無線電傳輸。

在這期間，我國遙感技術(shù)的發(fā)展也十分迅速，我們不僅可以直接接收、處理和提供衛(wèi)星的遙感信息，而且具有航空航天遙感信息采集的能力，能夠自行設(shè)計制造像航空攝影機(jī)、全景攝影機(jī)、紅外線掃描儀、多炮譜掃描儀、合成孔徑側(cè)視雷達(dá)等多種用途的航空航天遙感儀器和用于地物波譜測定的儀器。而且，進(jìn)行過多次規(guī)模較大的航空遙感試驗。

　近十幾年來，我國還自行設(shè)計制造了多種遙感信息處理系統(tǒng)。如假彩色合成儀、密度分割儀、TJ一82圖像計算機(jī)處理系統(tǒng)、微機(jī)圖像處理系統(tǒng)等。

RS定義

“遙感”，顧名思義，就是遙遠(yuǎn)地感知。人類通過大量的實踐，發(fā)現(xiàn)地球上每一個物體都在不停地吸收、發(fā)射信息和能量，其中有一種人類已經(jīng)認(rèn)識到的形式——電磁波，并且發(fā)現(xiàn)不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據(jù)這個原理來探測地表物體對電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠(yuǎn)距離識別物體。遙感的實現(xiàn)還需要遙感平臺，像衛(wèi)星、飛機(jī)、氣球等，它們的作用就是穩(wěn)定地運(yùn)載傳感器。當(dāng)在地面試驗時，還會用到像三角架這樣簡單的遙感平臺。針對不同的應(yīng)用和波段范圍，人們已經(jīng)研究出很多種傳感器，探測和接收物體在可見光、紅外線和微波范圍內(nèi)的電磁輻射。傳感器會把這些電磁輻射按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為原始圖像。原始圖像被地面站接收后，要經(jīng)過一系列復(fù)雜的處理，才能提供給不同的用戶使用。 合作討論1

材料：1987年5月6日至6月2日，中國東北大興安嶺北部發(fā)生了特大森林火災(zāi)，在撲滅大火的過程中，衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)發(fā)揮了重要作用。在撲滅大火戰(zhàn)斗中，國家氣象局向森林防火總指揮提供了70余幅反映林火發(fā)展情況的衛(wèi)星影像圖。為制定滅火計劃、做出滅火部署提供了科學(xué)的依據(jù)。 　　問題：遙感技術(shù)在森林滅火中是如何發(fā)揮作用的？它還能應(yīng)用于其他領(lǐng)域嗎？ 　　我的思路：地球上的物體都在不停地吸收、發(fā)射和反射電磁波，并且不同物體的電磁波特性是不同的——遙感技術(shù)就是在這個原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。遙感的關(guān)鍵裝置是一種被稱為傳感器的儀器。傳感器在航空或航天器中接收地面物體反射的電磁波信號，以圖像的膠片或數(shù)據(jù)磁帶形式記錄下來，傳送到地面，最后通過處理和判讀分析，揭示物體的特征、性質(zhì)及其變化。 　　由于遙感探測范圍大，獲取資料速度快、周期短，受地面限制少，因而廣泛應(yīng)用于資源普查、災(zāi)害監(jiān)測、工程建設(shè)及規(guī)劃等各個領(lǐng)域。

合作與討論2

我國是多自然災(zāi)害的國家。讀相關(guān)材料，回答有關(guān)問題。 　　材料一：在過去的2200年間，我國共發(fā)生大水災(zāi)1600多次，大旱災(zāi)也有1600多次。1977年以前的508年中，稱得上“風(fēng)調(diào)雨順”的年份僅有7年。20世紀(jì)80年代以來，受災(zāi)的耕地每年都在40%左右。 　　材料二：今年從3月18日傍晚起，我國北方大部分地區(qū)經(jīng)歷了20世紀(jì)90年代以來最強(qiáng)的一次沙塵暴天氣過程，持續(xù)時間最長達(dá)100小時，甘肅局部地區(qū)能見度小于50米；20日一天內(nèi)便給北京“輸送”了3萬噸沙土，北京人均分?jǐn)?st1:chmetcnv w:st="on" TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="3" UnitName="千克">3千克。 　　材料三：2002年3月29日《中國環(huán)境報》以“高科技‘千里眼’鎖定沙塵暴”為題報道：我國對沙塵暴研究使用的方法與手段同發(fā)達(dá)國家并無太大區(qū)別，已建立了由激光雷達(dá)和地球同步氣象衛(wèi)星觀測信息接收站等組成的遙感系統(tǒng)和由25個監(jiān)測站組成的地面監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，覆蓋了北方200多萬平方千米的荒漠化土地。 　　問題： 　?。?）水旱災(zāi)害是我國嚴(yán)重的自然災(zāi)害，它的頻發(fā)地區(qū)是____________（填災(zāi)害區(qū)名稱）。我國夏季多暴雨，暴雨在山區(qū)可能誘發(fā)泥石流、滑坡等____________災(zāi)害。目前人類尚不能控制水旱災(zāi)害的發(fā)生。我國通過大規(guī)模的____________和營造防護(hù)林等改善____________的工程措施，以減輕災(zāi)害的損失。 　?。?）試分析沙塵暴天氣形成的原因。為了減輕沙塵暴天氣的危害，可采取哪些對策？ 　?。?）我國和世界發(fā)達(dá)國家一樣，對大尺度天氣系統(tǒng)和大范圍自然災(zāi)害的研究，目前水平處于………………………………………………………………………………………（　?。?　　A．跟蹤階段——實時報告事象的發(fā)生、過程、影響 　　B．探索階段——尋找科學(xué)的研究方法，憑經(jīng)驗預(yù)測其發(fā)展變化 　　C．預(yù)報階段——根據(jù)發(fā)生機(jī)制，預(yù)測將發(fā)生的時間、強(qiáng)度、發(fā)展和影響 　　D．控制階段——雖不能控制其發(fā)生，但能對發(fā)生時間、強(qiáng)度和演變加以控制 ?。?）簡要說明高科技在這次沙塵暴天氣過程中所起的作用。 　　我的思路：自然災(zāi)害的種類很多。各種自然災(zāi)害的分布具有一定的規(guī)律性。水旱災(zāi)害是我國嚴(yán)重的自然災(zāi)害，它的頻發(fā)地區(qū)是東部平原區(qū)。我國夏季多暴雨，暴雨在山區(qū)可能誘發(fā)泥石流、滑坡等地質(zhì)地貌災(zāi)害。人類活動雖然不能控制自然災(zāi)害的發(fā)生，但可以想方設(shè)法減輕災(zāi)害帶來的損失。我國通過大規(guī)模的治河（或治水）和營造防護(hù)林等改善生態(tài)環(huán)境的工程措施，以減輕災(zāi)害的損失。 　　沙塵暴天氣形成的原因既有自然原因，也有人為原因。自然原因：西部有大片荒漠半荒漠區(qū)，氣候異常，干旱少雨，冬春常出現(xiàn)強(qiáng)勁西風(fēng)和西北季風(fēng)；人為原因：濫墾濫伐，過度放牧，土地沙化。 　　為了減輕沙塵暴天氣的危害，可采取的對策有營造“三北”防護(hù)林體系，退耕還林、還草，推廣輪牧等。 　　我國和世界發(fā)達(dá)國家一樣，對大尺度天氣系統(tǒng)和大范圍自然災(zāi)害的研究，目前水平處于預(yù)報階段——根據(jù)發(fā)生機(jī)制，預(yù)測將發(fā)生的時間、強(qiáng)度、發(fā)展和影響。 　　高科技在這次沙塵暴天氣過程中所起的作用是提供圖像數(shù)據(jù)資料，跟蹤監(jiān)測、預(yù)報等。 思考過程1 走近遙感技術(shù)

　　1．主干知識 　　遙感技術(shù)的概念：遙感，就是遙遠(yuǎn)的感知，簡稱RS，是一種不通過直接接觸目標(biāo)物而獲取其信息的一種技術(shù)。包括空對地、地對空、空對空遙感，它是實時獲取、動態(tài)處理空間信息的觀測、分析的先進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)。 　　遙感技術(shù)的原理：地球上的物體都在不停地吸收、發(fā)射和反射電磁波，并且不同物體的電磁波是不同的。 　　遙感技術(shù)的環(huán)節(jié)：信息的獲取→傳輸→接收與處理→分析和應(yīng)用 　　遙感技術(shù)的作用：遙感技術(shù)具有探測范圍大、獲取資料快、受地面條件限制少、獲取信息量大等特點(diǎn)，能在很短的時間內(nèi)獲得全面的資料。以陸地衛(wèi)星多光譜掃描圖像為例，一幅圖像所含的信息量就達(dá)7.58×106個。 　　2．思維提示 　　遙感技術(shù)是在“地球上的物體都在不停地吸收、發(fā)射和反射電磁波，并且不同物體的電磁波是不同的”這個原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。從傳感器接受信息到遙感信息的應(yīng)用過程稱遙感技術(shù)。如空對空遙感，就是從不同的工作平臺（如氣球、飛機(jī)、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)）的探測儀器（傳感器）對地球表面的電磁波（包括反射和發(fā)射）特征信息進(jìn)行探測，并經(jīng)信息的傳輸、處理及判讀分析，以對地球資源及其環(huán)境等進(jìn)行調(diào)整等進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測、評估研究的綜合技術(shù)。 　　遙感包括信息的獲取、傳輸、接收與處理、分析和應(yīng)用幾個環(huán)節(jié)。如圖4—15：

圖4—15 3．能力提升 遙感技術(shù)是比較成熟的技術(shù)。教材對遙感技術(shù)的概念、工作原理及其應(yīng)用介紹比較詳細(xì)，教學(xué)過程中，教師可以選取一些學(xué)生較為熟悉的地理事物的遙感影像，介紹它們與普通地圖的區(qū)別，加深學(xué)生對遙感技術(shù)手段遠(yuǎn)距離探測、感知地理事物，獲取圖像信息的認(rèn)識，遙感就是“順風(fēng)耳”“千里眼”。了解遙感技術(shù)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國土整治方面起到了很大的作用。 思考過程2 遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

　　1．主干知識

應(yīng)用領(lǐng)域	具體內(nèi)容	備注
資源普查	礦產(chǎn)資源、水資源、土地資源、森林草場資源、野生動物資源等	可對農(nóng)作物進(jìn)行估產(chǎn)
災(zāi)害監(jiān)測	旱情、水災(zāi)，滑坡、泥石流、地震、農(nóng)林病蟲害、森林失火等	有助于防災(zāi)減災(zāi)
環(huán)境監(jiān)測	荒漠化、土壤鹽漬化、環(huán)境污染、海洋生態(tài)、全球氣候變化及其影響、植被變化、海洋冰山漂流等
工程建設(shè)及規(guī)劃	大型水利工程、港口工程、核電站、路網(wǎng)、城市規(guī)劃等
其他	軍事偵察、海上交通、海洋漁業(yè)等

　　2．思維提示 　　遙感技術(shù)已被應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，包括資源評估、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警及其他地物變化的分析等。隨著遙感技術(shù)應(yīng)用的廣度和深度發(fā)展，遙感技術(shù)的用途將大大擴(kuò)展。 　3．能力提升 遙感探測將更趨于實用化、商業(yè)化和國際化。 思考過程3 學(xué)看遙感影像

　　1．主干知識 　　判讀標(biāo)志：不同地物有不同的影像特征，這些影像特征是判讀識別各種地物的依據(jù)，這種依據(jù)就叫遙感影像解譯標(biāo)志，又稱判讀標(biāo)志。解譯標(biāo)志分為直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志。 　　直接解譯標(biāo)志指能夠直接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感影像的各種特征，包括遙感影像上的色調(diào)、色彩、大小、形狀、陰影、紋理、圖型等。解譯者利用直接解譯標(biāo)志可以直觀識別遙感影像上的目標(biāo)地物。 　　間接解譯標(biāo)志指能夠間接反映和表現(xiàn)目標(biāo)地物信息的遙感影像的各種特征，借助它可以推斷其他的相關(guān)地物。 　　2．思維提示 　　學(xué)看遙感影像：（以假彩色衛(wèi)星影像的判讀為例）

解譯標(biāo)志		目標(biāo)地物
直 接 解 譯 標(biāo) 志	色調(diào)色彩	自然要素	人文要素
	邊界輪廓	水文要素為深藍(lán)色或者藍(lán)黑色，如河流、湖泊等；植物為紅色	人工建筑為灰白色或者淺藍(lán)色，如城市、村莊、道路等
	形狀	邊界圓滑的多為自然事物	邊界棱角明顯往往是人工建筑、工程
	圖型	城市為面狀、村莊為不規(guī)則的點(diǎn)狀或星狀	湖泊為面狀、道路、河流多是線狀
	線狀地物	河流的寬度從上游到下游逐漸變寬且彎曲多變	道路的寬度往往不發(fā)生變化而且相對比較順直
間 接 解 譯 標(biāo) 志	難以分辨的小村莊、小池塘	與湖泊相連的線狀地物為河流、河渠；與村莊相連的線狀地物則多為道路
		與河流相連的是小池塘，與道路相連的是小村莊

　　3．能力提升 　　由于不同地區(qū)地物的差異、合成影像波段的差異以及地物特征的季節(jié)差異，不同地區(qū)、不同波段、不同季節(jié)的影像解譯標(biāo)志是不同的。具體情況應(yīng)該具體分析，有的還應(yīng)當(dāng)結(jié)合實地調(diào)查進(jìn)行解讀。