遥感技术及其在环境领域的应用.pdf

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1、遥感技术及其在环境领域的应用王伟马波(武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉430079)摘要：遥感技术是上世纪60年代在现代物理学(如光学、红外、微波、雷达等)、计算机技术、空问技术等技术支持下形成的一门综合性探测技术，目前其应用领域十分广泛。本文介绍了遥感的基本技术原理；重点分析了遥感在环境领域的应用，以及在该领域应用的优越性。关键词：遥感技术，环境，应用遥感技术是上世纪60年代在现代物理学(如光学、红外、微波、雷达等)、计算机技术、空间技术等支持下形成的--I'-J综合性探测技术。它在地学和环境学方面的广泛应用，产生了十分可观的经济效益和显

2、著的社会效益。目前，人类面临着人口、环境、资源和灾害四大问题，而遥感技术是调查、监测和分析这四大难题的最好手段之一。环境条件如气温、湿度的改变和环境污染大多会引起地物光谱特征发生不同程度的变化，而地物光谱特征的差异正是遥感识别地物的最根本依据，因此环境遥感便应运而生。1遥感技术原理1．1遥感的物理基础遥感是建立在物体电磁波辐射的理论基础上的。根据麦克斯韦尔理论，假定在空间某区域内有变化电场，那么在邻近区域内将引起变化磁场；这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的区域内引起新的变化磁场。这种变化的电场和磁场的交替产生，由近及远，以有限的

3、速度在空间传播的过程称为电磁波。无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线、伽马射线等都是电磁波，只是产生的波长或频率不同而已。地球上任何地物都有对电磁波的发射，吸收，反射，透射等特性，称为地物光谱特性。地物的光谱特陛与物质结构有密切关系，尤其是与原子能级、分子能级和固体能带直接有关。太阳电磁辐射是地球上生物、地球大气运动的来源能源。太阳辐射先通过大气层，再到达地面，一部分被地物吸收，另一部分又一次反射经过大气层到达传感器。遥感技术就是靠传感器接收和记录这部分能量的反射光谱或发射光谱，从而获得各种地物的特征信息。遥感传感器从高空探测地面物体时，所接

4、收到的电磁波能量包括：(1)太阳经大气衰减后照射地面，经地物反射后，又经过大气第二次衰减进入传感器的能量；(2)地面物体本身辐射的能量经大气后进入传感器；(3)大气散射和辐射的能量等。由于不同地物在不同的波段反射率不同，因而在不同波段的相片上呈现不同色调。对不同的研究对象、可根据它们各自的光谱特性。选择最佳波段、最佳摄影季节的相片进行判读。由于技术和仪器限制，目前并不是所有的波段都能用于遥感。现在遥感技术所使用的波段主要是从紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段。1．2遥感系统构成现代遥感技术系统主要由遥感平台、传感器以及遥感信息的接收和处理三部分组成。

5、具体的遥感工作系统中，可能包括控制中心、运载工具及传感器、地面遥测数据收集站、跟踪站、遥感数据接收站、数据中继卫星、数据处理中心、遥感技术中心、遥感技术培训和教育中心、基础研究中心和试验场等子系统。传感器子系统在控制中心的指令下，接收来自地面上各种地物的电磁波信号，同时收集地面数据收集站发送的消息，将这两种信息发回地面数据接收站。数据处理中心负责将数据接收站接收的数据进行加工处理，最后将处理过的数据提供给有关用户。遥感传感器是获取遥感数据的关键设备，由于设计和获取数据的特点不同，传感器的种类也就繁多，包括摄影类型传感器、扫描成像类型传感器、雷达成像类型

6、传感器、非图像类型传感器等。但无论何种传感器，其基本的结构都如下：收集器探测器处理器输出器收集器将地面辐射来的能量收集起来，探测器则将收集来的辐射能转变成化学能或者是电能；这些收集的信号可能包括一些噪音和偏差，有必要用处理器对收集的信号进行处理；最后，用输出器来输出获取的数据。1．3遥感的分类(1)按遥感平台的高度分类大体上可分为太空遥感、航空遥感和地面遥感。太空遥感：利用各种太空飞行器(如人造地球卫星，航天飞机，太空站等)为平台的遥感技术系统。航空遥感泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对地观测的遥感技术系统。地面遥感主要以高塔、车、船为平台的遥感技术系

7、统。(2)按遥感所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见光／反射红外遥感，热红外遥感、微波遥感三种类型。可见光／反射红外遥感，主要指利用可见光(0．4-0．7微米)和近红外(0．7-2．5微米)波段的遥感技术统称，其辐射源是太阳，在这二个波段上只反映地物对太阳辐射的反射。热红外遥感，指通过红外敏感元件，探测物体的热辐射能量，显示目标的辐射温度或热场图像的遥感技术的统称。遥感中指8～14微米波段范围，在此波段地物的热辐射能量，大于太阳的反射能量。微波遥感，指利用波长1～i000毫米电磁波遥感的统称。通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的

8、电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。(3)按应用的空间尺度分类可分为全球遥感、区域