遙感技術:基本概念,定義,基本原理,系統組成,遙感平台,發展簡史,初期發展,現代遙

這是20世紀60年代興起的一種探測技術，是根據電磁波的理論，套用各種感測儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，進行收集、處理，並最後成像，從而對地面各種景物進行探測和識別的一種綜合技術，通過遙感技術，可查詢到高分一號、高分二號、資源三號等國產高解析度遙感影像。

基本介紹

中文名：遙感技術
外文名：remote sensing technique
興起時間：20世紀60年代
具體含義：探測技術

基本概念,定義,基本原理,系統組成,遙感平台,發展簡史,初期發展,現代遙感,遙感事業,範圍劃分,優越性,發展趨勢,

基本概念

遙感技術是從人造衛星、飛機或其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息，判認地球環境和資源的技術。它是60年代在航空攝影和判讀的基礎上隨航天技術和電子計算機技術的發展而逐漸形成的綜合性感測技術。任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特徵。航空航天遙感就是利用安裝在飛行器上的遙感器感測地物目標的電磁輻射特徵，並將特徵記錄下來，供識別和判斷。把遙感器放在高空氣球、飛機等航空器上進行遙感，稱為航空遙感。

把遙感器裝在太空飛行器上進行遙感，稱為航天遙感。完成遙感任務的整套儀器設備稱為遙感系統。航空和航天遙感能從不同高度、大範圍、快速和多譜段地進行感測，獲取大量信息。航天遙感還能周期性地得到實時地物信息。因此航空和航天遙感技術在國民經濟和軍事的很多方面獲得廣泛的套用。例如套用於氣象觀測、資源考察、地圖測繪和軍事偵察等。

定義

遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對目標進行探測和識別的技術。例如航空攝影就是一種遙感技術。人造地球衛星發射成功，大大推動了遙感技術的發展。現代遙感技術主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環節。完成上述功能的全套系統稱為遙感系統，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、電視攝像機、多光譜掃瞄器、成像光譜儀、微波輻射計、合成孔徑雷達等。傳輸設備用於將遙感信息從遠距離平台(如衛星)傳回地面站。信息處理設備包括彩色合成儀、圖像判讀儀和數字圖像處理機等。

基本原理

任何物體都具有光譜特性，具體地說，它們都具有不同的吸收、反射、輻射光譜的性能。在同一光譜區各種物體反映的情況不同，同一物體對不同光譜的反映也有明顯差別。即使是同一物體，在不同的時間和地點，由於太陽光照射角度不同，它們反射和吸收的光譜也各不相同。

遙感技術就是根據這些原理，對物體作出判斷。遙感技術通常是使用綠光、紅光和紅外光三種光譜波段進行探測。綠光段一般用來探測地下水、岩石和土壤的特性；紅光段探測植物生長、變化及水污染等；紅外段探測土地、礦產及資源。此外，還有微波段，用來探測氣象雲層及海底魚群的游弋。

系統組成

遙感儀器在探測中

遙感技術是由遙感器、遙感平台、信息傳輸設備、接收裝置以及圖像處理設備等組成。遙感器裝在遙感平台上，它是遙感系統的重要設備，它可以是照相機、多光譜掃瞄器、微波輻射計或合成孔徑雷達等。信息傳輸設備是飛行器和地面間傳遞信息的工具。圖像處理設備（見遙感信息處理）對地面接收到的遙感圖像信息進行處理（幾何校正、濾波等）以獲取反映地物性質和狀態的信息。圖像處理設備可分為模擬圖像處理設備和數字圖像處理設備兩類，現代常用的是後一類。判讀和成圖設備是把經過處理的圖像信息提供給判釋人員直接判釋，或進一步用光學儀器或計算機進行分析，找出特徵，與典型地物特徵進行比較，以識別目標。地面目標特徵測試設備測試典型地物的波譜特徵，為判釋目標提供依據。

遙感平台

遙感平台是遙感過程中乘載遙感器的運載工具，它如同在地面攝影時安放照相機的三腳架，是在空中或空間安放遙感器的裝置。主要的遙感平台有高空氣球、飛機、火箭、人造衛星、載人宇宙飛船等。遙感器是遠距離感測地物環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、紅外攝影機、紫外攝影機外，還有紅外掃瞄器、多光譜掃瞄器、微波輻射和散射計、側視雷達、專題成像儀、成像光譜儀等，遙感器正在向多光譜、多極化、微型化和高解析度的方向發展。

遙感器接受到的數字和圖像信息，通常採用三種記錄方式：膠片、圖像和數字磁帶。其信息通過校正、變換、分解、組合等光學處理或圖像數字處理過程，提供給用戶分析、判讀，或在地理信息系統和專家系統的支持下，製成專題地圖或統計圖表，為資源勘察、環境監測、國土測繪、軍事偵察提供信息服務。

我國已成功發射並回收了10多顆遙感衛星和氣象衛星，獲得了全色像片和紅外彩色圖像，並建立了衛星遙感地面站和衛星氣象中心，開發了圖像處理系統和計算機輔助製圖系統。從“風雲二號”氣象衛星獲取的紅外雲圖上，我們每天都可以從電視機上觀看到氣象形勢。

發展簡史

初期發展

1839-1956

1858年用系留氣球拍攝了法國巴黎的鳥瞰相片

1903年飛機的發明

1909年第一張航空相片

一戰期間（1914-1918）：形成獨立的航空攝影測量學的學科體系

二戰期間（1931-1945）：彩色攝影、紅外攝影、雷達技術、多光譜攝影、掃描技術以及運載工具和判讀成圖設備

現代遙感

1957年：前蘇聯發射了人類第一顆人造地球衛星

20世紀60年代：美國發射了TIROS、ATS、ESSA等氣象衛星和載人宇宙飛船

1972年：發射了地球資源技術衛星ERTS-1（後改名為Landsat Landsat-1），裝有MSS感器，解析度79米

1982年Landsat-4發射，裝有TM感測器，解析度提高到30米

1986年法國發射SPOT-1，裝有PAN和XS遙感器，解析度提10米

1999年美國發射 IKONOS，空間解析度提高到1米

遙感事業

1950年代組建專業飛行隊伍，開展航攝和套用

1970年4月24日，第一顆人造地球衛星

1975年11月26日，返回式衛星，得到衛星相片

80年代空前活躍，六五計畫遙感列入國家重點科技攻關項目

1988年9月7日中國發射第一顆 “風雲1號”氣象衛星

1999年10月14日中國成功發射資源衛星

範圍劃分

衛星遙感反射圖

遙感技術廣泛用於軍事偵察、飛彈預警、軍事測繪、海洋監視、氣象觀測和互劑偵檢等。在民用方面,遙感技術廣泛用於地球資源普查、植被分類、土地利用規劃、農作物病蟲害和作物產量調查、環境污染監測、海洋研製、地震監測等方面。遙感技術總的發展趨勢是：提高遙感器的解析度和綜合利用信息的能力,研製先進遙感器、信息傳輸和處理設備以實現遙感系統全天候工作和實時獲取信息,以及增強遙感系統的抗干擾能力。遙感按常用的電磁譜段不同分為可見光遙感、紅外遙感、多譜段遙感、紫外遙感和微波遙感。

1、可見光遙感：套用比較廣泛的一種遙感方式。對波長為0.4～0.7微米的可見光的遙感一般採用感光膠片（圖像遙感）或光電探測器作為感測元件。可見光攝影遙感具有較高的地面解析度，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；中紅外遙感,波長為1.5～5.5微米；遠紅外遙感,波長為5.5～1000微米。中、遠紅外遙感通常用於遙感物體的輻射，具有晝夜工作的能力。常用的紅外遙感器是光學機械掃瞄器。

3、多譜段遙感：利用幾個不同的譜段同時對同一地物（或地區）進行遙感，從而獲得與各譜段相對應的各種信息。將不同譜段的遙感信息加以組合，可以獲取更多的有關物體的信息，有利於判釋和識別。常用的多譜段遙感器有多譜段相機和多光譜掃瞄器。

4、紫外遙感：對波長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，但空間解析度低。雷達是典型的主動微波系統，常採用合成孔徑雷達作為微波遙感器。

現代遙感技術的發展趨勢是由紫外譜段逐漸向 X射線和γ射線擴展。從單一的電磁波擴展到聲波、引力波、地震波等多種波的綜合。

優越性

中科院運用遙感技術勘測分布圖

探測範圍大：航攝飛機高度可達10km左右；陸地衛星軌道高度達到910km左右。一張陸地衛星圖像覆蓋的地面範圍達到3萬多平方千米，約相當於我國海南島的面積。我國只要600多張左右的陸地衛星圖像就可以全部覆蓋。

獲取資料的速度快、周期短。實地測繪地圖，要幾年、十幾年甚至幾十年才能重複一次；陸地衛星4、5為例，每16天可以覆蓋地球一遍。

受地麵條件限制少：不受高山、冰川、沙漠和惡劣條件的影響。

方法多，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行探測；不僅能探測地表的性質，而且可以探測到目標物的一定深度；微波波段還具有全天候工作的能力；遙感技術獲取的信息量非常大，以四波段陸地衛星多光譜掃描圖像為例，像元點的解析度為79×57m，每一波段含有7600000個像元，一幅標準圖像包括四個波段，共有3200萬個像元點。

用途：遙感技術已廣泛套用於農業、林業、地質、地理、海洋、水文、氣象、測繪、環境保護和軍事偵察等許多領域。

發展趨勢

1、進行地面,航空,航天多層次遙感,建立地球環境衛星觀測網路。

2、感測器向電磁波譜全波段覆蓋。

3、圖象信息處理實現光學-電子計算機混合處理,因入其他技術理論方法,實現自動分類和模式識別。

4、實現遙感分析解譯的定量化與精確化。

5、與GIS和GPS形成一體化的技術系統。

“遙感技術並不神秘。簡單理解，就像是在‘北京一號’這樣的小衛星上，安裝一台功能強大的照相機，通過圖像分析獲取想要得到的數據。”國家統計局北京調查總隊農業調查處處長張群說。前面提到的一幕就是配合遙感開展的抽樣調查。

長期以來，我國農業統計一直相對較弱。2006年，藉助第二次全國農業普查的契機，北京市統計局、國家統計局北京調查總隊開始嘗試引入遙感等空間技術，探索創新農業統計調查方法。到2009年，冬小麥、玉米面積、設施農業占地面積率先實現業務化，北京成為全國第一家實現統計遙感業務化運行的地區。

遙感技術的套用讓農業統計數據的獲取途徑發生重大變化，大大提升了數據的準確性。一個例子生動說明了這種轉變。

糧食補貼政策實施以後，北京郊區個別農村存在虛報糧食種植面積，以獲取補貼的情況。“以前這種現象挺難發現和核實。有了遙感技術，一個地區的糧食種植面積在衛星照片上一目了然。一旦發現上報面積與遙感得到的面積有出入，我們就要去相關村鎮核實。”張群說。

在衛星的“法眼”監測之下，虛報糧食種植面積的現象越來越難以遁形。當統計人員入村調查時，曾經存有僥倖心理的村民會趕緊朝統計人員擺擺手，“你們甭來啦，我們不虛報了，知道天上有衛星看著呢。”據張群介紹，在衛星俯視下，1畝以上的種植地塊都能被監測到，在與地面調查互相驗證後，統計數據的準確度可以達到95%以上。

遙感技術