[科普中国]-遥感技术

遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。把遥感器放在高空气球、飞机等航空器上进行遥感，称为航空遥感。

把遥感器装在航天器上进行遥感，称为航天遥感。完成遥感任务的整套仪器设备称为遥感系统。 航空和航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测，获取大量信息。航天遥感还能周期性地得到实时地物信息。因此航空和航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获得广泛的应用。例如应用于气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦察等。

遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线，对目标进行探测和识别的技术。例如航空摄影就是一种遥感技术。人造地球卫星发射成功，大大推动了遥 感技术的发展。现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。完成上述功能的全套系统称为遥感系统，其核心组成部分是获取信息的遥感器。遥感器的种类很多，主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成像光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。传输设备用于将遥感信息从远距离平台(如卫星)传回地面站。信息处理设备包括彩色合成仪、图像判读仪和数字图像处理机等。

任何物体都具有光谱特性，具体地说，它们都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的性能。在同一光谱区各种物体反映的情况不同，同一物体对不同光谱的反映也有明显差别。即使是同一物体，在不同的时间和地点，由于太阳光照射角度不同，它们反射和吸收的光谱也各不相同。

遥感技术就是根 据这些原理，对物体作出判断。遥感技术通常是使用绿光、红光和红外光三种光谱波段进行探测。绿光段一般用来探测地下水、岩石和土壤的特性；红光段探测植物生长、变化及水污染等；红外段探测土地、矿产及资源。此外，还有微波段，用来探测气象云层及海底鱼群的游弋。

遥感仪器在探测中

遥感技术是由遥感器、遥感平台、信息传输设备、接收装置以及图像处理设备等组成。遥感器装在遥感平台上，它是遥感系统的重要设备，它可以是照相机、多光谱扫描仪、微波辐射计或合成孔径雷达等。信息传输设备是飞行器和地面间传递信息的工具。图像处理设备（见遥感信息处理）对地面接收到的遥感图像信息进行处理（几何校正、滤波等）以获取反映地物性质和状态的信息。图像处理设备可分为模拟图像处理设备和数字图像处理设备两类，现代常用的是后一类。判读和成图设备是把经过处理的图像信息提供给判释人员直接判释，或进一步用光学仪器或计算机进行分析，找出特征，与典型地物特征进行比较，以识别目标。地面目标特征测试设备测试典型地物的波谱特征，为判释目标提供依据。

遥感平台是遥感过程中乘载遥感器的运载工具，它如同在地面摄影时安放照相机的三脚架，是在空中或空间安放遥感器的装置。主要的遥感平台有高空气球、飞机、火箭、人造卫星、载人宇宙飞船等。遥感器是远距离感测地物环境辐射或反射电磁波的仪器。使用的有20多种，除可见光摄影机、红外摄影机、紫外摄影机外，还有红外扫描仪、多光谱扫描仪、微波辐射和散射计、侧视雷达、专题成像仪、成像光谱仪等，遥感器正在向多光谱、多极化、微型化和高分辨率的方向发展。

遥感器接受到的数字和图像信息，通常采用三种记录方式：胶片、图像和数字磁带。其信息通过校正、变换、分解、组合等光学处理或图像数字处理过程，提供给用户分析、判读，或在地理信息系统和专家系统的支持下，制成专题地图或统计图表，为资源勘察、环境监测、国土测绘、军事侦察提供信息服务。

我国已成功发射并回收了10多颗遥感卫星和气象卫星，获得了全色像片和红外彩色图像，并建立了卫星遥感地面站和卫星气象中心，开发了图像处理系统和计算机辅助制图系统。从“风云二号”气象卫星获取的红外云图上，我们每天都可以从电视机上观看到气象形势。

1839-1956

1858年用系留气球拍摄了法国巴黎的鸟瞰相片

1903年飞机的发明

1909年第一张航空相片

一战期间（1914-1918）：形成独立的航空摄影测量学的学科体系

二战期间（1931-1945）：彩色摄影、红外摄影、雷达技术、多光谱摄影、扫描技术以及运载工具和判读成图设备

1957年：前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星

20世纪60年代：美国发射了TIROS、ATS、ESSA等气象卫星和载人宇宙飞船

1972年：发射了地球资源技术卫星ERTS-1（后改名为Landsat Landsat-1），装有MSS感器，分辨率79米

1982年Landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米

1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和XS遥感器，分辨率提10米

1999年美国发射 IKNOS，空间分辨率提高到1米

1950年代组建专业飞行队伍，开展航摄和应用

1970年4月24日，第一颗人造地球卫星

1975年11月26日，返回式卫星，得到卫星相片

80年代空前活跃，六五计划遥感列入国家重点科技攻关项目

1988年9月7日中国发射第一颗 “风云1号”气象卫星

1999年10月14日中国成功发射资源卫星

卫星遥感反射图

遥感技术广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监 视、气象观测和互剂侦检等。在民用方面,遥感技术广泛用于地球资源普查、植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测等方面。遥感技术总的发展趋势是：提高遥感器的分辨率和综合利用信息的能力,研制先进遥感器、信息传输和处理设备以实现遥感系统全天候工作和实时获取信息,以及增强遥感系统的抗干扰能力。 遥感按常用的电磁谱段不同分为可见光遥感、红外遥感、多谱段遥感、紫外遥感和微波遥感。

1、可见光遥感：应用比较广泛的一种遥感方式。对波长为0.4～0.7微米的可见光的遥感一般采用感光胶片（图像遥感）或光电探测器作为感测元件。可见光摄影遥感具有较高的地面分辨率，但只能在晴朗的白昼使用。

2、红外遥感：又分为近红外或摄影红外遥感，波长为0.7～1.5微米,用感光胶片直接感测；中红外遥感,波长为1.5～5.5微米；远红外遥感,波长为5.5～1000微米。中、远红外遥感通常用于遥感物体的辐射，具有昼夜工作的能力。常用的红外遥感器是光学机械扫描仪。

3、多谱段遥感：利用几个不同的谱段同时对同一地物（或地区）进行遥感，从而获得与各谱段相对应的各种信息。将不同谱段的遥感信息加以组合，可以获取更多的有关物体的信息，有利于判释和识别。常用的多谱段遥感器有多谱段相机和多光谱扫描仪。

4、紫外遥感：对波长0.3～0.4微米的紫外光的主要遥感方法是紫外摄影。

5、微波遥感：对波长1～1000毫米的电磁波（即微波）的遥感。微波遥感具有昼夜工作能力，但空间分辨率低。雷达是典型的主动微波系统，常采用合成孔径雷达作为微波遥感器。

现代遥感技术的发展趋势是由紫外谱段逐渐向 X射线和γ射线 扩展。从单一的电磁波扩展到声波、引力波、地震波等多种波的综合。

中科院运用遥感技术勘测分布图

探测范围大：航摄飞机高度可达10km左右；陆地卫星轨道高度达到910km左右。一张陆地卫星图像覆盖的地面范围达到3万多平方千米，约相当于我国海南岛的面积。我国只要600多张左右的陆地卫星图像就可以全部覆盖。

获取资料的速度快、周期短。实地测绘地图，要几年、十几年甚至几十年才能重复一次；陆地卫星4、5为例，每16天可以覆盖地球一遍。

受地面条件限制少：不受高山、冰川、沙漠和恶劣条件的影响。

方法多，获取的信息量大：用不同的波段和不同的遥感仪器，取得所需的信息；不仅能利用可见光波段探测物体，而且能利用人眼看不见的紫外线、红外线和微波波段进行探测；不仅能探测地表的性质，而且可以探测到目标物的一定深度；微波波段还具有全天候工作的能力；遥感技术获取的信息量非常大，以四波段陆地卫星多光谱扫描图像为例，像元点的分辨率为79×57m，每一波段含有7600000个像元，一幅标准图像包括四个波段，共有3200万个像元点。

用途：遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、地理、海洋、水文、气象、测绘、环境保护和军事侦察等许多领域。

1、进行地面,航空,航天多层次遥感,建立地球环境卫星观测网络。

2、传感器向电磁波谱全波段覆盖。

3、图象信息处理实现光学-电子计算机混合处理,因入其他技术理论方法,实现自动分类和模式识别。

4、实现遥感分析解译的定量化与精确化。

5、与GIS和GPS形成一体化的技术系统。

“遥感技术并不神秘。简单理解，就像是在‘北京一号’这样的小卫星上，安装一台功能强大的照相机，通过图像分析获取想要得到的数据。”国家统计局北京调查总队农业调查处处长张群说。前面提到的一幕就是配合遥感开展的抽样调查。

长期以来，我国农业统计一直相对较弱。2006年，借助第二次全国农业普查的契机，北京市统计局、国家统计局北京调查总队开始尝试引入遥感等空间技术，探索创新农业统计调查方法。到2009年，冬小麦、玉米面积、设施农业占地面积率先实现业务化，北京成为全国第一家实现统计遥感业务化运行的地区。

遥感技术的应用让农业统计数据的获取途径发生重大变化，大大提升了数据的准确性。一个例子生动说明了这种转变。

粮食补贴政策实施以后，北京郊区个别农村存在虚报粮食种植面积，以获取补贴的情况。“以前这种现象挺难发现和核实。有了遥感技术，一个地区的粮食种植面积在卫星照片上一目了然。一旦发现上报面积与遥感得到的面积有出入，我们就要去相关村镇核实。”张群说。

在卫星的“法眼”监测之下，虚报粮食种植面积的现象越来越难以遁形。当统计人员入村调查时，曾经存有侥幸心理的村民会赶紧朝统计人员摆摆手，“你们甭来啦，我们不虚报了，知道天上有卫星看着呢。”据张群介绍，在卫星俯视下，1亩以上的种植地块都能被监测到，在与地面调查互相验证后，统计数据的准确度可以达到95%以上。1