遥感基础知识
遥感的基本概念
一、遥感的基本知识
“遥感”一词来自英语Remote Sensing，从字面上理解就是“遥远的感知”之意。顾名思义，遥感就是不直接接触物体，从远处通过探测仪器接受来自目标物体的电磁波信息，经过对信息的处理，判别出目标物体的属性。
实际工作中，重力、磁力、声波、机械波等的探测被划为物理探测(物探)的范畴，因此，只有电磁波探测属于遥感的范畴。
根据遥感的定义，遥感系统包括：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用这五大部分。
1. 目标物的电磁波特性
任何目标物体都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感探测的依据。
2. 信息的获取
接受、记录目标物体电磁波特征的仪器，称为“传感器”或者“遥感器”。如：雷达、扫描仪、摄影机、辐射计等。
3. 信息的接收
传感器接受目标地物的电磁波信息，记录在数字磁介质或者胶片上。胶片由人或回收舱送至地面回收，而数字介质上记录的信息则可通过卫星上的微波天线输送到地面的卫星接收站。
4. 信息的处理
地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，记录在高密度的磁介质上，并进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换为用户可以使用的通用数据格式，或者转换为模拟信号记录在胶片上，才能被用户使用。
5. 信息的应用
遥感技术是一个综合性的系统，它涉及到航空、航天、光电、物理、计算机和信息科学以及诸多应用领域，它的发展与这些科学紧密相关。
二、遥感的分类
1、按遥感平台分
地面遥感：传感器设置在地面上，如：车载、手提、固定或活动高架平台。
航空遥感：传感器设置在航空器上，如：飞机、气球等。
航天遥感：传感器设置在航天器上，如：人造地球卫星、航天飞机等。
2、按传感器的探测波段分
紫外遥感：探测波段在0.05~0.38μm之间。
可见光遥感：探测波段在0.38~0.76μm之间。
红外遥感：探测波段在0.76~1000μm之间。
微波遥感：探测波段在1mm~10m之间。
3、按工作方式分
主动遥感：有探测器主动发射一定电磁波能量并接受目标的后向散射信号。
被动遥感：传感器仅接收目标物体的自身发射和对自然辐射源的反射能量。
4、按遥感的应用领域分
外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等。
5、 遥感平台分类：
1)、地面遥感平台：0-50m，如三脚架、遥感塔、遥感车
2)、航空平台：百米--十余千米，如低、中、高空飞机，飞艇、气球
3)、航天平台：150km以上，如静止卫星(36000km)、地球观测卫星(700-900km，Landsat、SPOT、MOS)、航天飞机(300km)
6、遥感平台传感器分类：
1)、按工作方式分类：主动式(合成孔径测试雷达SAR)、被动式(多波段扫描仪)
2)、按传感器的记录方式分类：非成像方式(红外辐射温度计)、成像方式(扫描仪、摄像机、成像雷达)
3)、按成像方式分类：摄影方式、扫描方式
7、遥感影像分类：
1)、常规摄影成像：可将光、彩色
2)、非常规摄影成像：紫外、红外、多波段摄影像片
3)、非摄像图像资料：各种扫描仪成像的单谱段影像(紫外、红外和雷达影像)、多光谱扫描影像、数字磁带回放制作的影像(Landsat的TM影像)
4、传感器的分辨率：空间、光谱、时间、温度分辨率
三、遥感发展简史
最早使用“遥感”一词的是美国海军研究所的艾弗林*普鲁伊特。1961年，在美国国家科学院和国家研究理事会的支持下，在密歇根大学的威罗*兰实验室召开了“环境遥感国际讨论会”，此后，在世界范围内，遥感作为一门新兴学科飞速发展起来。
1)无记录的地面遥感阶段(1608---1838年)
1608年，汉斯*李波尔赛制造了世界第一架望远镜，1609年伽利略制作了放大倍数3倍的科学望远镜，从而为观测远距离目标开辟了先河。但望远镜观测不能吧观测到的事物用图像记录下来。
2)有记录的地面遥感阶段(1839---1857年)
对探测目标的记录与成像始于摄影技术的发展，并与望远镜相结合发展为远距离摄影。
3)空中摄影遥感阶段(1858---1956年)
1858年，G..F.陶纳乔用系留气球拍摄了法国巴黎的“鸟瞰”像片。
1860年，J.布莱克乘气球升空至630m，成功的拍摄了美国波士顿的照片。
1903年，J.钮布郎特设计了一种捆绑在飞鸽身上的微型相机。这些试验性的空间摄影，为后来的实用化航空摄影打下了基础。
在第一次世界大战期间，航空摄影成了军事侦探的重要手段，并形成了一定规模。与此同时，像片的判读水平也大大提高。一战以后，航空摄影人员从军事转向商务和科学研究。美国和加拿大成立了航测公司，并分别出版了《摄影测量工程》及类似性质的刊物，专门介绍有关技术方法。
1924年，彩色胶片出现，使得航空摄影记录的地面目标信息更为丰富。
二战中，微波雷达的出现及红外技术应用于军事侦查，使遥感探测的电磁波谱段得到了扩展。
4)航空遥感阶段(1957---)
1957年10月4日，苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，标志着人的空间观测进入了新纪元。此后，美国发射了“先驱者2号”探测器拍摄了地球云图。真正从航天器上对地球进行长期探测是从1960年美国发射TIROS-1和NOAA-1太阳同步卫星开始。
此外，多宗探测技术的集成日趋成熟，如雷达、多光谱成像与激光测高、GPS的集成可以同时取得经纬度坐标和地面高程数据，由于实时测图。
总之，随着遥感应用向广度和深度发展，遥感探测更趋于实用化、商业化和国际化。
四、遥感应用的一个简单例子
大兴安岭森林火灾发生的时候，由于着火的树木温度比没有着火的树木温度高，它们在电磁波的热红外波段会辐射出比没有着火的树木更多的能量，这样，当消防指挥官面对着熊熊烈火担心不已的时候，如果这时候正好有一个载着热红外波段传感器的卫星经过大兴安岭上空，传感器拍摄到大兴安岭周围方圆上万平方公里的影像，因为着火的森林在热红外波段比没着火的森林辐射更多的电磁能量，在影像着火的森林就会显示出比没有着火的森林更亮的浅色调。当影像经过处理，交到消防指挥官手里时，指挥官一看，图像上发亮的范围这么大，而消防队员只是集中在一个很小的地点上，说明火情逼人，必须马上调遣更多的消防员到不同的地点参加灭火战斗。
五、中国遥感技术的发展
我国自1970年4月24日发射“东方红1号”人造卫星后，相继发射了数十颗不同类型的人造地球卫星，使得我国开展宇宙探测、通讯、科学实验、气象观测等研究有了自己的信息源。1999年10月14日中国---巴西地球资源卫星CBERS---1的成功发射，使我国拥有了自己的资源卫星。
在遥感图形处理方面，已开始从普遍采用国际先进的商品化软件向国产化迈进。在科技部、信息产业部的倡导下，国产图像处理软件从研制走向了商品化，并占有一定的市场份额，如photomapper等。
在遥感应用方面，国家将遥感列入重点攻关项目和“863”工程。
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