遥感经典

遥感（RS）技术应用一、引言•21世纪，是国际上群星璀璨，对地观测信息极大丰富的时代。日本1997年发射了第三代改进型遥感卫星（ADEOS），预期2010年前发射的各种卫星将超过30颗。NASDA提出了雄心勃勃的WEDOS计划，为全球环境监测提供卫星信息、建立服务网络。美国NASA重新推出CEOS计划，网罗各国科学家参加地面实况验证和开拓应用领域的工作，免费提供卫星影像和数据资料。NASA、ESA和NASDA之间，形成遍布全球的卫星地面接收台站网络，不惜巨额投资，竞相争夺亚洲，特别是东南亚的信息阵地，使东南亚地面卫星站的密度，远远超过了其他各洲，甚至超过世界最发达的地区，彼此重叠覆盖。我国2000年以前发射的国内外通信及资源、气象等卫星也已达到30颗。日本除已支持泰国建设外，最近又打算在菲律宾、印尼、蒙古和中国西部合作建站。加拿大则支持在苏拉威西岛、新加坡建站。加上南亚地区印度、巴基斯但、孟加拉、伊朗等国的卫星地面站，以及中国已建和筹建中的若干地面站，应该可以说，21世纪初，亚洲地区的卫星信息源的采集能力是很大的，关键在于开发应用的广度和深度，这是空间技术发展向应用部门提出的时代召唤和挑战。•1999年9月24日美国洛克希德-马丁公司为空间成像公司(SpaceImaging)制造的IKONOS卫星于在范登堡空军基地由一枚雅典娜(Athena)II型火箭发射升空。IKONOS源于希腊词汇“图像”，其发音为“Eye-Koh-Nos”。IKONOS同时获取1米分辩率的全色波段数据和4米分辩率多光谱数据。前者对应的全色波段为0.45-0.90µm，后者成像谱段为蓝(0.45-0.52µm)、绿(0.51-0.60µm)、红(0.63-0.70µm)和近红外谱段(0.76-0.85µm)。IKONOS是世界上第一个1米分辩率的商业卫星，该卫星自重约720公斤，轨道距地面约680公里，运动速度每秒约7公里，轨道周期约98分钟，重复周期为1到3天。1999年10月12日空间成像公司(SpaceImaging)在科罗拉多州丹佛市为IKONOS卫星获取的第一幅影像举行了揭幕仪式。该影像是1999年9月30日的1米分辩率黑白影像，展示了华盛顿中心mall区的一部分。自1999年底开始，IKONOS影像系列产品冠以空间成像公司的CARTERRA商标进入市场。这个系列产品包括CARTERRAGeo、CARTERRAPrecision、CARTERRAReference、CARTERRAPro和CARTERRAMap等。日前，可以订购的是前三种产品，它们在北美地区的价格分别为12-17、29-44、66-99美元/平方公里。CARTERRAGeo在北美以外地区价格为29-44美元/平方公里。产品价格的变化主要取决于对数据处理过程的要求和数据精度。IKONOS卫星影像能区分汽车、道路、管线、树木、房子、大型设备等尺寸大于1米的目标，可广泛应用于制图、农业、林业、油气开发、房地产、环境、交通等各个领域。一、引言美国华盛顿（1米）中国北京（1米）•2000年2月11日至2月22日美国「奋进」号航天飞机进行了新千年的首航，也是人类历史上第一次从地球轨道高度对地球表面进行雷达三维成像。该雷达是一种新型的合成孔径干涉成像雷达。航天飞机入轨后，弹射出一顶端带有天线的六十米长的金属杆，构成了历史上人类在太空中部署的最长的单个物体。利用穿梭机上两部天线采集到的回波信号来精确测绘地球上的地势，绘制用於环境和军事目的、最新的地球三维地形图。为期十一天的飞行覆盖地球表面南北纬六十度之间的广阔区域，覆盖面积达地球表面的百分之八十，人口占全球的百分之九十以上。中国国土百分之百被覆盖，为制作一幅三维地表地形图创造了条件。「奋进号」穿梭机获取的有关中国的数据量估计可相当於二千五百套中国大百科全书。这些最先进的数据将有助於中国进行最新的地形制图，地壳活动监测，洪水及滑坡灾害预防，生态环境保护，特别是对我国的西部大开发中资源探测与开发、生态环境监测与保护等提供极有价值的资料。一、引言奋进号航天飞机外观图I由SRTM－C波段获取DEM再与TM图像叠加的结果•1．遥感的基本原理•遥感，可通俗的理解为遥远地感知，也既不与物体直接接触，便能得知物体的属性情况。遥感的理论基础是电磁辐射理论。人类通过大量的实践，发现地球上的每一个物体，都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式――电磁波。并且发现：不同物体的电磁波特性是不同的。遥感技术的基本原理就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体的过程。二、遥感的概念与在国民经济中的作用1．遥感传感器•传感器是指不与物体直接接触，便能得知物体的属性情况的仪器设备或器官。如：眼、耳、鼻等传感器官，照相机、摄影机等传感器。遥感传感器能把电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。原始图像被地面站接收后，经过一系列复杂的处理，才能提供给不同的用户使用，他们才能用这些处理过的影像开展自己的工作。针对不同的应用和波段范围，人们已经研究出很多种传感器，探测和接收物体在可见光、红外线和微波范围内的电磁辐射。1．遥感平台遥感平台是指安置传感器的运载工具。常用的遥感平台有卫星、飞机、气球等；当在地面试验时，还会用到地面象三角架这样简单的遥感平台。4.遥感的分类广义的可将遥感分为物理场遥感和机械波遥感，物理场遥感又可分为电磁场遥感（紫外线、可见光、红外线、微波）和力场遥感（重力、磁力），机械波遥感又可分为地震波遥感（人工地震）和声波遥感（声纳）。5．遥感与航测的区别前者确定实体的物质成分，后者确定几何形态。如：一个山包，遥感可确定构成山包的物质是土或是岩石以及何种类型等，航测则确定其高程、面积及其形态等几何量。5、遥感信息处理流程卫星定位与定轨遥感信息传输目标提取、识别与变化监测(自动化、智能化)数据处理(高光谱、高分辨率、雷达)分发多源数据融合与集成用户遥感成像机理与模型目前遥感正处于飞速发展中。更理想的平台、更先进的传感器、效果更好的影像处理技术正在不断地发展。遥感集中了空间、电子、光学、计算机、通讯和地球科学、生物学等学科的最新成就，在地球系统科学、资源与环境科学以及农业、林业、地质。水文、城市与区域开发、海洋、气象、测绘等科学和国民经济的重大领域，发挥着越来越大的作用。中巴资源卫星CBERS-1遥感为地球科学提供了全新的研究手段，导致了地球科学的研究范围、内容、性质和方法的巨大变化，标志着地球科学的一场革命。和传统的对地观测手段相比，它的优势表现在：提供了全球或大区域精确定位的高频度宏观影像，从而揭示了岩石圈、水圈、气圈和生物圈的相互作用和相互关系，促进了地球系统科学的诞生；扩大了人的视野，从可见光发展到红外、微波等波谱范围，加深了人类对地球的了解；在遥感与地理信息系统基础上建立的数学模型为定量化分析奠定了基础；同时，还实现了空间和时间的转移：空间上野外部分工作转移到实验室；时间上从过去、现在的研究发展到在三维空间上定量地预测未来。遥感技术正在改变着地球科学研究的进程。环境与资源是地球科学的主要应用研究领域，也是以遥感技术为核心的对地观测技术最具有应用潜力的领域之一。我国正面临着日益严重的环境与资源问题，本世纪末到下世纪初，将是我国环境与资源问题最为尖锐的时期，如果处理不好，必将影响到国民经济的持续发展。因此，遥感技术已被列为国家90年代国民经济发展的35项关键技术之一。遥感技术在解决我国资源与环境问题、促进国民经济持续发展的作用是：（1）为制定国民经济发展计划提供资源与环境动态基础数据。(2)为国家重大的资源、环境突发性事件提供及时准确的监测评估数据，保证国家对这些重大问题作出正确、快速的反应。（3）生物量估测。包括农作物产量、产草量、水面初级生产力预估和评价。（4）为国家的重要经济领域提供信息服务。（5）科学研究通过对地球表面各圈层物质，即岩石圈、水圈、生物圈和大气圈物质与电磁波辐射之间相互作用所表现出来的一系列特征及其在时间和空间上的展布与延伸；通过物理基础模型的建立和地学规律的结合，数学算法及计算机信息处理技术的发展，达到深入研究地球表层物质的类型，识别属性，区分类型，分析其时空动态变化及数量的目的。因此，以地表物质与电磁波辐射相互作用为主线，以及所产生的电磁波在各个区域，如可见光、近红外和短波红外、热红外，微波等的反射、透射、吸收发射和散射为基础，建立电磁波遥感信息在大气、水体、岩石圈土壤中的传输模型，研究遥感信息在大尺度空间分异和时间序列上的动态变化，在光谱维的延伸上研究成像光谱信息与地球科学特征的定量关系，在微波遥感方面研究其成像机理及识别地物的能力。遥感应用的综合性是其重要的技术特征和技术优势。遥感技术在地质矿产和水资源的勘探，森林，草场资源调查与评价，海洋渔场调查，城市的规划，气象，海洋预报等领域均发挥着重要作用。它的技术发展将推动国民经济各领域信息技术进步，更好地为国家发展决策服务。