[科普中国]-可见光遥感

介绍

可见光遥感(visible remote sensing)它主要是利用人类眼睛可见谱段（波长0．4—0．7um）进行空间遥感技术应用的总称。1从波长长的一侧开始，人的眼睛可以 依次看到的赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种光谱，因此， 这一电磁波谱区也称为可见光谱段。

可见光谱段是人们最早用来进行遥感的光谱段，也是传统航空摄影侦察和航空摄影测绘中最常用的工作波段。因感光胶片的感色范围正好在这个波长范围，故可得到具有很高地面分辨率和判读与地图制图性能的黑白全色或彩色影像。但因受太阳光照条件的极大限制，加之红外摄影和多波段遥感的相继出现，可见光遥感已把工作波段外延至近红外区（约0. 9微米）。在成像方式上也从单一的摄影成像发展为包括黑白摄影、红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影及多波段摄影和多波段扫描，其探测能力得到极大提高。可见光遥感以画幅式航天摄影机的应用为标志的航天摄影测量很有发展潜力。

发展与应用19世纪航空摄影的发展以及第二次 世界大战以来，彩色胶片的出现，都是主要利用可见光谱段 来观察地球表面。自从1957年人类第一次把人造地球卫星送 人地球轨道以来，航天遥感得到了蓬勃发展，气象卫星、阿 波罗飞船、陆地卫星、航天飞机等 相继出现，为人类观测地球提供了新手段。尽管这些飞行器 上携带的传感器光谱覆盖范围发展到了红外和微波波段。但是，可见光仍然是航天遥感的主要波段。根据地表电磁波辐 射特性及大气传输的特点，可见光遥感仍是获取高空间分辨 率的最佳波段。

随着新型探测器件的出现，航天遥感空间分辨率得到了 迅速发展，如美国20世纪团年代发射的TIROS气象卫星采 用了热敏电阻型测热辐射计和光电二极管，其空间分辨率分别为7.5千米和0.9千米；之后发射的陆地卫星，由于采 用了光电倍增、硅光二极管、啼一锅一汞及光导摄像管等新 探测器，其空间分辨率达到了79米。 随着探测技术的提高，法国SRyT卫星第一次采用6侧像元的CCD器件作为固态推扫式遥感器的核心，从而获得多光谱20米、全色10米地面分辨率的遥感图像。

“先进地球观测卫星”(ADE0s)，其主要遥感系统—高 级可见光、近红外辐射计(AVNIR)，是以CCD器件为探测器 的固态扫描系统，它可在星下so千米的扫描带上以16米 (多光谱)和8米(全色)的空间分辨率成像。 随着遥感商业化进程加快，一些公司已开始推出自己的 小卫星系统。由美国EyeglaSS公司提出并于1997年发射的小 型卫星“助eglass”，是一颗功能单一的卫星系统，它将采用 一台具有巧仪刃像元的和CCD阵列探测器，以巧千米的地面 宽度及l米的地面分辨率成像，其像元之多以及地面分辨率 之高，超过了目前已知的任何一种民用遥感系统。

原理和优势因感光胶片的感色范围正好在这个波长范围，故可得到具有很高地面分辨率和判读与地图制图性能的黑白全色或彩色影像。但因受太阳光照条件的极大限制，加之红外摄影和多波段遥感的相继出现，可见光遥感已把工作波段外延至近红外区（约0. 9微米）。在成像方式上也从单一的摄影成像发展为包括黑白摄影、红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影及多波段摄影和多波段扫描，其探测能力得到极大提高。可见光遥感以画幅式航天摄影机的应用为标志的航天摄影测量很有发展潜力。

可见光遥感设备照相照相是最常用的遥感手段，也是遥感初期所使用的主要手段。最初使用黑白胶片，以后发展到使用彩色胶片和彩色红外胶片。遥感照相和测量照相在采用胶片和胶片显影处理上有所不同,前者用低(反差系数)值,后者用高值；前者是为了获得层次丰富的影像，后者是为了获得对比显明的影像。由于拍摄环境、摄影平台运动或其他因素引起的误差，遥感照相除了作几何修正之外，还要作辐射修正，才能对校正过的照片进行判读和测量。

多光谱照相是指在几个或十几个窄的光谱波段内同时拍摄同一地区的地物，因此可获得不同波段的一组黑白照片。对不同波段的照片进行组合处理，如光学彩色合成、电视与计算机的彩色合成与密度的彩色分割，用颜色突出信息，使得科技工作者更易判读和解译图像，从而获得所需要调查的地物与现象。颜色可以与地物相同，即真色；也可以与地物不同，即假色。例如针叶树和阔叶树在可见波段都是绿色的，但在红外波段反射率却不相同，两个波段的同影物照片进行彩色合成或红外波段的同幅照片的密度分割，就可以得到截然不同的两种颜色，将针、阔叶树分辨出来。

多光谱扫描成像多光谱扫描系统的研制成功是遥感技术的一大进展，它利用分光和光电技术同时记录和发送某一被扫描点上的数个以至数十个波段的光谱反射能的信息（像元），并将同一波段的诸扫描像元构成一帧扫描像，因此获得多个光谱波段的扫描像。

例如卫星载的多光谱扫描系统把0.47~1.1微米的光谱区分成四个波段,一个扫描点的大小相当于地面10000平方米，也称一个像元。当卫星飞越一地区上空时，就会发出四幅为一组的由像元组成的光谱反射能的图像信息，由卫星地面站接收。这一技术特别适用于长期飞行的卫星，因为可省去无法供应的大量胶片。

以后由于成像器件和探测器阵列的发展，单个的光电探测器已为它们所取代，这种探测器阵列每一单元所对应的地面面积，就是一个像元，也表征系统的空间分辨能力。