当代“火眼金睛”——遥感技术

“西游记”中孙悟空的火眼金睛可以远望千里,入地三尺,但那毕竟只是美妙的神话。而地球资源卫星,也称陆地卫星则是人类现实生活中实实在在的“火眼金睛”。

世界上第一颗地球资源卫星是由美国在 1972 年 7 月 23 日发射的。从它

发射后第 4 天送回来的照片上,发现了美国阿拉斯加中部森林中正在熊熊燃

烧的一场大火,火灾地区有 29 公里宽。

通过资源卫星,各个国家都获得巨大经济效益,如美国在阿拉斯加发现了新油田;伊朗找到了新水源;加拿大在北冰洋找到了船队通航的新航道⋯⋯。分析一张我国洞庭湖的照片,可以知道湖中淤积的泥砂来自长江, 而不是来自湘江。从卫星云图照片上可以清楚地看到台风的形成和移动情况这些奇迹的创造很大部分依赖于遥感技术。

那么什么是遥感技术呢?

通俗地讲,遥感就是从遥远的地方对所要研究的对象进行探测。

遥感技术的理论基础是根据地面物体的光谱特性。我们知道,各种物体

具有不同的吸收、反射和辐射光谱特性。在同一光谱区各种物体反射不同, 同一物体在不同光谱区也有明显差别。不仅如此,在不同季节,不同地区以及不同的太阳照射角度,同一物体的反射和吸收和光谱也各不相同。因此, 遥感技术就是对地球表面物体进行多波段、多时相信息的探测。

所以,比较准确地说遥感就是在一定距离之外不接触目标的情况下,通过传感仪器对其进行电磁波能量测量,从而获取该目标的信息。

遥感技术的发展可以追溯到 20 世纪初期。其早期技术是第一、二次世界大战中国军事侦察需要而发展起来的航空摄影技术。战后这一技术很快转移民用,并广泛应用于土壤、森林勘测与绘制地图等方面。但当时利用的电磁波谱段仅限于可见光范围。第一颗地球资源卫星上天后,遥感技术在全世界范围得到突飞猛进的发展。

遥感系统产生包括信息获取,目前的遥感平台多种多样,如美国形成了由气象卫星、陆地卫星和海洋卫星为主体的地球遥感卫星系列,加上高、低空遥感飞机,形成了具有不同飞行高度、覆盖周期、观测范围和图象分辨率的多层次对地立体观测系统。遥感传感器利用了紫外——可见光——红外—

—微波这一很宽的电磁波谱段。而正处于开发研究过程中的各种新型传感器不下二十余种。如海洋色温扫描仪、合成孔径雷达、全球臭氧监测辐射计等专用传感器。

地球观测卫星的摄影设备的分辨率也在不断提高。分当辨率为 30 米时, 在照片上可看出城市的轮廊和巨大的建筑物。10 米的分辨率则能看到所有的建筑物和街道。分辨率为 5 米时可分辨出小巷、汽车甚至售货亭。不同用途的卫星所获照片的分辨率是不一样的,侦察卫星的运行轨道比观测卫星低(其寿命也短,只有一二十天,观测卫星寿命可达一年),其照片的分辨率则高得多,如美国“大鸟”侦察卫星照片的分辨率可达 1 米。

随着遥感数据获取手段的加强,需要处理的遥感信息量急剧增加。对计算机处理技术应用的要求也越来越高。这主要涉及三个方面,一是遥感图像处理,二是遥感与地理信息系统的结合,三是人工智能技术的应用。

遥感以其迅速、宏观、准确、周期性等特点,正成为资源环境宏观管理、规划与决策的一个重要工具,有着十分广泛的应用基础,它涉及土地、水、森林植被、矿产等自然资源的调查;环境污染与生态环境变化的监测;自然灾害(如洪水、林火、飓风、地震)的监测与评估;工程建设选址或选线; 军事目标识别等各个方面,随着其自身技术的不断发展和应用效益的日益提高,遥感已越来越受到各国管理部门和科研机构的重视。