关于光学遥感介绍

[拼音]：guangxue yaogan

[外文]：optical remote sensing

从地表上空利用传感器搜集和记录地球环境中的物体和现象的有关信息，并且处理成为形、像、谱、色的技术。

原理

各种地物（例如某种土壤、岩石和作物）都具有不同的原子和分子结构，它们吸收、反射光的能力也不一样，也就是说，它们对不同的光谱波长具有各不相同的吸收率和反射率。此外，高于绝对温度零度的物体自身要辐射，它的发射率与波长的关系也各不相同。由此，而感知成形、像、谱、色。把遥感所获得的地物光谱信息与已知地物的光谱数据比较，就可预测地物的种类和群体地物的组合。附图给出光学遥感的工作波段和大气透射的特征曲线。

根据上述原理可把遥感的工作方式分为两类：接收自然辐射能的被动方式和接收人造辐射能的主动方式。目前，被动方式主要包括研究地物对太阳辐射的反射情况和地物自发辐射的情况；主动方式主要利用激光或雷达发射的微波照射地物，研究反射回来的辐射能的强度和波长分布。遥感获得的信息常受到各种因素（如大气中的成分、地物表面不规则形状、熔凝程度、湿度）的影响，因此常带有宏观特点。

遥感技术

遥感的历史可追溯到19世纪，例如1858年在巴黎上空，利用气球拍摄了第一张空中照片。1909年又在飞机上拍摄了空中照片。第二次世界大战中发展了红外与彩色红外侦察照相和多波段黑白照相。1957年苏联发射了第一颗人造地球卫星，开始了利用卫星观测地球的时代。与此同时，发展了多种的遥感器，从而大幅度地提高了分辨地物的能力（包括地物的性质和大小）。下面着重介绍几种主要的遥感技术。

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γ(反差系数)值，后者用高γ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。

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。（见彩图）

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。

可见光谱波段只占电磁波的很小部分，为了获得地物更丰富的信息，人们早已把遥感的工作波段向红外扩展。在红外区采集的是地物自身的辐射，而不是对太阳辐射的反射比。一种地物发射的辐射总量和光谱分布取决于它自身的温度和物质的结构，后者决定光谱发射率。在红外区采用的方法与可见区的一样，如红外照相，多光谱照相和多光谱扫描。它对勘探火山的活动、地热位置、地下水出口、地理上的断层和裂缝特别有效。

除了光学遥感以外，利用微波雷达和高频雷达探测地面的工作也取得了很多成果。

结合遥感技术的发展，计算机的图像处理技术也获得了巨大发展，在解决各种实际问题方面起了重大的作用。

遥感应用

任何物体都能借助反射太阳光或通过自身辐射来反映自身存在的信息，因此通过遥感技术和地面的信息处理能探测和识别物体的种类是相当广泛的，在军用、民用和科学研究方面具有重要作用。例如，军事上及早发现敌方洲际导d的发射，可提供足够的战前准备时间；及时预报气象情况，为卫星侦察、战役准备和例行的军事活动服务；识别和发现敌方军事活动和军事目标，提供军事测绘所需要的数据和资料。民用上，包括资源调查;地质结构研究;编制地图、土地利用图、植物分类图、海洋沼泽植被分布图；估测牧草的密度及长势；调查农作物的长势、病虫害、灌溉、产量情况；探测牧场及森林火灾；监视鱼群活动；调查水利资源、洪水情况；监视火山、地震活动情况、环境污染；从事海洋研究，等等。

发展趋向

1983年美国成功发射了航天飞机，可利用航天飞机发送和回收、修复各种人造地球卫星，从而显著降低使用遥感技术的费用。此外利用航天飞机的运载能力可以把更大型的装备例如天文望远镜等送入太空，甚至还提出建立太空实验室的设想。有的国家在准备海洋卫星系统；有的准备发射地质卫星，迫切希望从空间摄取高分辨率的立体照片；或利用卫星上的地磁仪和重力计进行地区性磁场、重力场的变异的研究。

利用激光测绘浅海地形，利用激光喇曼光谱仪研究海底的温度和含盐量也受到了重视。

参考书目

1. R. G. Reeves， et al.，Manual of Remot Sensing，American Society of Photogrammetry，Falls Church，Virginia， 1975.
2. P.N.Slaater， Remote Sensing：Optics and Optical System， Addison-Wesley， Reading， Mass.， 1980.