遙感系統:地理學術語-中文百科頻道

簡介

遙感是以航空攝影技術為基礎，在20世紀60年代初發展起來的一門新興技術。開始為航空遙感，自1972年美國發射了第一顆陸地衛星後，這就标志着航天遙感時代的開始。經過幾十年的迅速發展，到21世紀初遙感技術已廣泛應用于資源環境、水文、氣象，地質地理等領域，成為一門實用的，先進的空間探測技術。

主要特點

1．可獲取大範圍數據資料。遙感用航攝飛機飛行高度為10km左右，陸地衛星的衛星軌道高度達910km左右，從而，可及時獲取大範圍的信息。例如，一張陸地衛星圖像，其複蓋面積可達3萬多km2。這種展示宏觀景象的圖像，對地球資源和環境分析極為重要。

2．獲取信息的速度快，周期短。由于衛星圍繞地球運轉，從而能及時獲取所經地區的各種自然現象的最新資料，以便更新原有資料，或根據新舊資料變化進行動态監測，這是人工實地測量和航空攝影測量無法比拟的。例如，陸地衛星4、5，每16天可複蓋地球一遍，NOAA氣象衛星每天能收到兩次圖像。Meteosat每30分鐘獲得同一地區的圖像。

3．獲取信息受條件限制少。在地球上有很多地方，自然條件極為惡劣，人類難以到達，如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。采用不受地面條件限制的遙感技術，特别是航天遙感可方便及時地獲取各種寶貴資料。

4．獲取信息的手段多，信息量大。根據不同的任務，遙感技術可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可采用可見光探測物體，也可采用紫外線，紅外線和微波探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性，還可獲取地物内部信息。例如，地面深層、水的下層，冰層下的水體，沙漠下面的地物特性等，微波波段還可以全天候的工作。

遙感技術所獲取信息量極大，其處理手段是人力難以勝任的。例如Landsat衛星的TM圖像，一幅複蓋185km×185km地面面積，象元空間分辨率為30m，象元光譜分辨率為28位的圖，其數據量約為6000×6000=36Mb。若将6個波段全部送入計算機，其數據量為：36Mb×6=216Mb

為了提高對這樣龐大數據的處理速度，遙感數字圖像技術随之得以迅速發展。

到21世紀初，遙感技術已廣泛應用于農業、林業、地質、海洋、氣象、水文、軍事、環保等領域。在未來的十年中，預計遙感技術将步入一個能快速，及時提供多種對地觀測數據的新階段。遙感圖像的空間分辨率，光譜分辨率和時間分辨率都會有極大的提高。其應用領域随着空間技術發展，尤其是地理信息系統和全球定位系統技術的發展及相互滲透，将會越來越廣泛。

遙感（Remote Sensing），從廣義上說是泛指從遠處探測、感知物體或事物的技術。即不直接接觸物體本身，從遠處通過儀器（傳感器）探測和接收來自目标物體的信息（如電場、磁場、電磁波、地震波等信息），經過信息的傳輸及其處理分析，識别物體的屬性及其分布等特征的技術。

通常遙感是指空對地的遙感，即從遠離地面的不同工作平台上（如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛星、宇宙飛船、航天飛機等）通過傳感器，對地球表面的電磁波（輻射）信息進行探測，并經信息的傳輸、處理和判讀分析，對地球的資源與環境進行探測和監測的綜合性技術。

當前遙感形成了一個從地面到空中，乃至空間，從信息數據收集、處理到判讀分析和應用，對全球進行探測和監測的多層次、多視角、多領域的觀測體系，成為獲取地球資源與環境信息的重要手段。

遙感在地理學中的應用，進一步推動和促進了地理學的研究和發展，使地理學進入到一個新的發展階段。

遙感信息應用是遙感的最終目的。遙感應用則應根據專業目标的需要，選擇适宜的遙感信息及其工作方法進行，以取得較好的社會效益和經濟效益。

遙感技術系統是個完整的統一體。它是建築在空間技術、電子技術、計算機技術以及生物學、地學等現代科學技術的基礎上的，是完成遙感過程的有力技術保證。

原理與實踐

以上海市第三輪航空遙感調查為例

在人類即将告别20世紀，并邁步跨入21世紀之際，上海市人民政府要求:對20世紀末的上海城市發展狀況，作一次全面的航空遙感調查，這是繼1988年和1994年前兩輪航空遙感調查之後的上海市第三輪航空遙感調查。

本次航空遙感調查的目的是：運用現代信息技術手段，将20世紀末的上海城市發展狀況，以數字化的形式真實、詳細地記錄下來，建立相應的遙感影像資料數據庫，并對這些數據充分加以分析和利用，以便為未來的上海城市發展提供信息服務和決策參考。

（一）基本概念

遙感一詞來源于英語“Remote Sensing”，其直譯為“遙遠的感知”，時間長了人們将它簡譯為遙感。遙感是20世紀60年代發展起來的一門對地觀測綜合性技術。自20世紀80年代以來，遙感技術得到了長足的發展，遙感技術的應用也日趨廣泛。随着遙感技術的不斷進步和遙感技術應用的不斷深入，未來的遙感技術将在中國國民經濟建設中發揮越來越重要的作用。

關于遙感的科學含義通常有廣義和狹義兩種解釋:廣義的解釋:一切與目标物不接觸的遠距離探測。狹義的解釋:運用現代光學、電子學探測儀器，不與目标物相接觸，從遠距離把目标物的電磁波特性記錄下來，通過分析、解譯揭示出目标物本身的特征、性質及其變化規律。

（二）系統的組成

遙感是一門對地觀測綜合性技術，它的實現既需要一整套的技術裝備，又需要多種學科的參與和配合，因此實施遙感是一項複雜的系統工程。根據遙感的定義，遙感系統主要由以下四大部分組成：

1、信息源：信息源是遙感需要對其進行探測的目标物。任何目标物都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性，當目标物與電磁波發生相互作用時會形成目标物的電磁波特性，這就為遙感探測提供了獲取信息的依據。

2、信息獲取：信息獲取是指運用遙感技術裝備接受、記錄目标物電磁波特性的探測過程。信息獲取所采用的遙感技術裝備主要包括遙感平台和傳感器。其中遙感平台是用來搭載傳感器的運載工具，常用的有氣球、飛機和人造衛星等;傳感器是用來探測目标物電磁波特性的儀器設備，常用的有照相機、掃描儀和成像雷達等。

3、信息處理：信息處理是指運用光學儀器和計算機設備對所獲取的遙感信息進行校正、分析和解譯處理的技術過程。信息處理的作用是通過對遙感信息的校正、分析和解譯處理，掌握或清除遙感原始信息的誤差，梳理、歸納出被探測目标物的影像特征，然後依據特征從遙感信息中識别并提取所需的有用信息。

4、信息應用：信息應用是指專業人員按不同的目的将遙感信息應用于各業務領域的使用過程。信息應用的基本方法是将遙感信息作為地理信息系統的數據源，供人們對其進行查詢、統計和分析利用。遙感的應用領域十分廣泛，最主要的應用有:軍事、地質礦産勘探、自然資源調查、地圖測繪、環境監測以及城市建設和管理等。

原理

振動的傳播稱為波。電磁振動的傳播是電磁波。電磁波的波段按波長由短至長可依次分為:γ-射線、X-射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波。電磁波的波長越短其穿透性越強。遙感探測所使用的電磁波波段是從紫外線、可見光、紅外線到微波的光譜段。太陽作為電磁輻射源，它所發出的光也是一種電磁波。太陽光從宇宙空間到達地球表面須穿過地球的大氣層。

太陽光在穿過大氣層時，會受到大氣層對太陽光的吸收和散射影響，因而使透過大氣層的太陽光能量受到衰減。但是大氣層對太陽光的吸收和散射影響随太陽光的波長而變化。通常把太陽光透過大氣層時透過率較高的光譜段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有:紫外、可見光和近紅外波段。

地面上的任何物體（即目标物），如大氣、土地、水體、植被和人工構築物等，在溫度高于絕對零度（即0°k=-273.16℃）的條件下，它們都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性。當太陽光從宇宙空間經大氣層照射到地球表面時，地面上的物體就會對由太陽光所構成的電磁波産生反射和吸收。

由于每一種物體的物理和化學特性以及入射光的波長不同，因此它們對入射光的反射率也不同。各種物體對入射光反射的規律叫做物體的反射光譜。

特點

遙感作為一門對地觀測綜合性技術，它的出現和發展既是人們認識和探索自然界的客觀需要，更有其它技術手段與之無法比拟的特點。

遙感技術的特點歸結起來主要有以下三個方面:1、探測範圍廣、采集數據快，遙感探測能在較短的時間内，從空中乃至宇宙空間對大範圍地區進行對地觀測，并從中獲取有價值的遙感數據。這些數據拓展了人們的視覺空間，為宏觀地掌握地面事物的現狀情況創造了極為有利的條件，同時也為宏觀地研究自然現象和規律提供了寶貴的第一手資料。這種先進的技術手段與傳統的手工作業相比是不可替代的。

2、能動态反映地面事物的變化：遙感探測能周期性、重複地對同一地區進行對地觀測，這有助于人們通過所獲取的遙感數據，發現并動态地跟蹤地球上許多事物的變化。同時，研究自然界的變化規律。尤其是在監視天氣狀況、自然災害、環境污染甚至軍事目标等方面，遙感的運用就顯得格外重要。

3、獲取的數據具有綜合性：遙感探測所獲取的是同一時段、複蓋大範圍地區的遙感數據，這些數據綜合地展現了地球上許多自然與人文現象，宏觀地反映了地球上各種事物的形态與分布，真實地體現了地質、地貌、土壤、植被、水文、人工構築物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之間的關聯性。并且這些數據在時間上具有相同的現勢性。

微型無人機遙感系統具有運行成本低、執行任務靈活性高等優點,是遙感數據獲取的重要工具之一。