遙感(Remote Sensing),即“遙遠(yuǎn)地感知”,就是通過不接觸的方式感測目標(biāo)物的信息,并通過對信息的分析研究,確定目標(biāo)物的有關(guān)屬性。從廣義遙感來講,自然界中很多動物都有自己獨特的遙感方式,例如蝙蝠通過超聲波、響尾蛇通過熱紅外來感知周圍環(huán)境和獵物。而人的眼睛識別物體的過程也是一種遙感過程,通過視覺獲得目標(biāo)物的顏色、亮度形狀、紋理、大小等信息,進(jìn)而結(jié)合知識判斷目標(biāo)物的其他屬性。 狹義而言,遙感是一門新興的科學(xué)技術(shù),主要指從遠(yuǎn)距離、高空,以至外層空間的平臺上,利用可見光、紅外、微波等探測儀器,通過攝影或掃描、信息感應(yīng)、傳輸和處理,從而識別地面物質(zhì)的性質(zhì)和運動狀態(tài)的新興學(xué)科和現(xiàn)代化技術(shù)系統(tǒng)。它具備接收、傳送、處理和分析遙感信息,并最后識別目標(biāo)的功能,一般由遙感平臺、傳感器、遙感數(shù)據(jù)接收與處理系統(tǒng)、遙感資料分析及應(yīng)用系統(tǒng)組成。 電磁波讓感知成為可能 任何溫度高于絕對零度(-273℃)的物體,都會反射或發(fā)射不同波長的電磁波。人的眼睛或普通照相機,只能感受其中的可見光譜段,但專業(yè)的遙感儀器卻能識別物體從紫外、紅外直至微波波段的電磁輻射信息及其變化,借助計算機或其他設(shè)備的分析、解譯,再現(xiàn)這些物體的影像,變成人眼可以識別的圖形圖像,并可以進(jìn)一步通過構(gòu)建特定波段電磁輻射與地物相互作用的機理模型,定量地獲取物體的一些生物物理化學(xué)特征。 目前遙感工作的電磁波譜段 目前人們常用的遙感儀器工作波段如上圖所示,其中紫外波段(波長10~380納米)的太陽光具有被低、中、高層大氣強烈散射和被大氣中的臭氧等微量氣體強烈選擇吸收的特點。大氣紫外散射光譜對大氣密度、大氣臭氧、氣溶膠及其他微量氣體的密度和垂直分布極為敏感,因此多被用于觀測整層大氣密度和臭氧等的三維分布。 可見光波段(波長0.4~0.7微米)是人眼可以分辨的電磁波段,從長波一側(cè)開始,人眼可以依次看到赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7種光譜。因為感光膠片的感色范圍也在這個波長范圍,所以這個波長范圍是人們最早用來進(jìn)行遙感的光譜段,可以通過不同的感光波段得到單一波段的黑白全色影像或紅-綠-藍(lán)三原色的組合形成彩色影像,它也是傳統(tǒng)航空攝影偵察和航空攝影測繪中最常用的工作波段。 紅外波段(波長0.76~1000微米),又分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外。其中,近紅外和中紅外反映的主要是物體表面對各波段范圍電磁波的反射特征,主要用于探測植被、土壤等在這個波段反射特征比較明顯的地物;遠(yuǎn)紅外又稱熱紅外,反映地物自身和溫度有關(guān)的發(fā)射輻射,在探測火山、地?zé)?、地下水、土壤溫度,查明地質(zhì)構(gòu)造和污染監(jiān)測方面應(yīng)用廣泛。 微波波段(波長1毫米~1米),因為波長范圍已經(jīng)遠(yuǎn)大于大氣中氣溶膠、小水滴的尺寸,所以具備全天候晝夜工作的能力,并且能穿透云層,不易受氣象和日照條件的影響;能穿透植被,具有探測地表下目標(biāo)的能力。 遙感服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域 正如上文所述,遙感技術(shù)類型根據(jù)傳感器所接收的電磁波譜,分為紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感和多光譜遙感。同時,還有多種分類方式,比如根據(jù)使用的平臺不同,分為地面遙感、航空遙感(飛機、氣球)和航天遙感(人造衛(wèi)星、飛船、空間站、火箭);根據(jù)傳感器所接收的能量來源,分為主動和被動遙感;根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域,分為環(huán)境遙感、大氣遙感、資源遙感、海洋遙感、地質(zhì)遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、水利遙感等。 當(dāng)前遙感技術(shù)已經(jīng)形成了一個從地面到空中,乃至空間,從信息數(shù)據(jù)收集、處理到判讀分析和應(yīng)用,對全球進(jìn)行探測和監(jiān)測的多層次、多視角、多領(lǐng)域的觀測體系,成為獲取地球資源與環(huán)境信息的重要手段,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、氣象、水文、環(huán)保等領(lǐng)域。 在地學(xué)應(yīng)用方面,遙感為地質(zhì)、地理、環(huán)境科學(xué)等方面的勘測提供了新的手段和最新資料,為地球宏觀規(guī)律的研究、地球環(huán)境的監(jiān)測和評價、自然資源的開發(fā)利用創(chuàng)造了有利條件。在地質(zhì)方面,遙感可以很好地應(yīng)用于地質(zhì)構(gòu)造、巖石種類的鑒定以及礦床勘探等;在海洋方面,遙感可以利用遙感測定海岸地形、淺海海底地貌、海流邊界與方向、流速、海面溫度、浮游生物區(qū)和生物量、鹽分、水質(zhì)等;在水文方面,遙感可以進(jìn)行水資源、湖泊、河流的探測,利用衛(wèi)星影像可測出雪蓋面積、分布范圍、雪線高度,分析冰川的動態(tài)進(jìn)退,監(jiān)測海冰運動等。目前,隨著全球變化、可持續(xù)發(fā)展等全球性、長時間尺度的科學(xué)和社會問題研究的深入,遙感更是推動了空間地球科學(xué)等新興學(xué)科的發(fā)展。 在環(huán)境應(yīng)用方面,遙感可以對自然與社會環(huán)境的動態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測或做出評價與預(yù)報,可以進(jìn)行水體污染、大氣環(huán)境、海洋環(huán)境、地表污染的監(jiān)測;對人類活動引起的土地利用變化進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測及對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行影響分析;隨時監(jiān)測斷裂活動和地面變化,可為地震預(yù)報提供依據(jù)。 在測繪應(yīng)用方面,遙感主要是利用航空、航天等遙感平臺獲取地物的大小、形狀、位置等幾何信息,并主要用于各類專題地圖的制作。現(xiàn)在我國已經(jīng)發(fā)展到亞米級光學(xué)立體測繪衛(wèi)星,實現(xiàn)我國民用1∶10000比例尺衛(wèi)星立體測圖。 在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面,農(nóng)業(yè)遙感是遙感技術(shù)應(yīng)用最為廣泛,從中受益民眾最多的應(yīng)用方向。農(nóng)業(yè)遙感在作物面積勘定、農(nóng)作物長勢及產(chǎn)量監(jiān)測預(yù)測、農(nóng)業(yè)災(zāi)害遙感監(jiān)測、作物遙感識別與制圖、農(nóng)業(yè)土地資源遙感等方面對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了全方位的支撐作用。 隨著高分辨率、定量遙感時代的來臨,遙感數(shù)據(jù)獲取與信息服務(wù)能力均得到了前所未有的發(fā)展。我國遙感事業(yè)經(jīng)過50余年的發(fā)展,目前已形成資源衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、測繪衛(wèi)星和飛船等空間對地觀測系統(tǒng),廣泛服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。 |
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