遙感：宏觀世界的微觀解讀

常睿春

遙感，人類的天眼

1957年10月4日，在灼熱的、渦動(dòng)的氣體中，184磅重的衛(wèi)星騰空而起進(jìn)入空間飛行，這是蘇聯(lián)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星被送入空間軌道。在將近六十年后的今天，我們看到已經(jīng)發(fā)射了幾千顆這樣的衛(wèi)星，其中，有繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的，也有繞太陽(yáng)、月球運(yùn)轉(zhuǎn)的，當(dāng)然還有一些則繞其他行星運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，我們也看到已經(jīng)有人駕駛著飛船到空間飛行；也有些飛行器穿越宇宙空間，飛行極遠(yuǎn)的距離，永不返回地面。這些衛(wèi)星和飛行器上的儀器把大量新的信息傳送到地面，而這些信息我們是不能用任何其他方法得到的。特別是它們正在擴(kuò)大我們的視野，前景令人興奮。

這些新發(fā)展就是遙感。1962年在美國(guó)密歇根大學(xué)召開(kāi)的第一次國(guó)際環(huán)境遙感討論會(huì)上，美國(guó)海軍研究局的Eretyn Pruitt（伊·普魯伊特）首次提出了“Remote Sensing”一詞，會(huì)后被普遍采用至今。

遙感（ Remote Sensing），就字面含義可以解釋為遙遠(yuǎn)的感知。也就是遠(yuǎn)離目標(biāo)，在不直接接觸物體的情況下，從遠(yuǎn)處通過(guò)某種平臺(tái)上裝載的探測(cè)儀器（傳感器）接收來(lái)自目標(biāo)地物的特征信息，經(jīng)過(guò)對(duì)所獲取信息的提取、判定、加工處理以及應(yīng)用分析的綜合性技術(shù)。例如：到過(guò)月球的宇航員，感到月球的表面是干燥的、布滿塵埃的，這不是遙感，因?yàn)檫@是宇航員在月球上直接感覺(jué)到的。但是，如果你在家里，坐在電視機(jī)面前的舒適椅子上，看到宇航員的登月器撞擊月球表面的時(shí)候升起一片塵云，于是你推論出月球上是干燥的、布滿塵埃的，這就是遙感。又如，當(dāng)年伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀看天體的時(shí)候，他就是一個(gè)初期的遙感工作者。早上交通擁擠的時(shí)候，直升飛機(jī)駕駛員駕駛著直升飛機(jī)觀察地面交通運(yùn)輸?shù)那闆r，并把交通阻塞的情形立即報(bào)告給地面，他也是一個(gè)遙感工作者。當(dāng)然，現(xiàn)代的遙感技術(shù)遠(yuǎn)比所舉的這些例子要復(fù)雜、精密得多。

遙感正在使我們能用新的眼睛來(lái)看地球，擴(kuò)大了我們的眼界。探測(cè)儀器（傳感器）可以裝載到普通飛機(jī)、直升飛機(jī)、氣球、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船和航天飛機(jī)上，每一件探測(cè)儀器（傳感器）在不同高度上進(jìn)行的工作將告訴我們一些不同的內(nèi)容。按遙感平臺(tái)類型的不同分為地面遙感、航空遙感、航天遙感和航宇遙感。從飛機(jī)上進(jìn)行測(cè)量的歷史是古老而光榮的歷史，雖然目前已經(jīng)應(yīng)用到了衛(wèi)星上，但飛機(jī)絕沒(méi)有過(guò)時(shí)。新的攝影技術(shù)和其他成像方式的發(fā)展，使航空遙感的方法處于顯著地位，同時(shí)飛機(jī)獲得的遙感經(jīng)驗(yàn)也有助于衛(wèi)星獲得其他驚人的成功。

遙感發(fā)展史

20世紀(jì)60年代以來(lái)，蘇美空間技術(shù)競(jìng)相發(fā)展，分別發(fā)射了一系列空間計(jì)劃衛(wèi)星，促進(jìn)了航天遙感技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)70年代，空間技術(shù)轉(zhuǎn)向?yàn)槿祟惙?wù)，地球資源技術(shù)衛(wèi)星由此誕生。20世紀(jì)80年代，地球資源技術(shù)衛(wèi)星傳感器技術(shù)不斷提高。20世紀(jì)90年代，除美蘇外，其他國(guó)家均發(fā)射了各種資源衛(wèi)星。21世紀(jì)以來(lái)，高分辨率的商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速。其中比較著名的是陸地衛(wèi)星Landsat系列（美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)射）；SPOT系列（以法國(guó)為主，聯(lián)合比利時(shí)、瑞典等一些歐共體國(guó)家設(shè)計(jì)、研制）；氣象衛(wèi)星系列（目前在軌的氣象衛(wèi)星有100多顆）；海洋衛(wèi)星（美國(guó)的SEASAT系列、日本的MOMO系列、歐洲遙感衛(wèi)星ERS系列、加拿大RADARSAT系列等）；地球資源衛(wèi)星（美國(guó)商用IKONOS、中巴資源衛(wèi)星CBERS、美國(guó)地球觀測(cè)衛(wèi)星EO-1）。

中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站與國(guó)際衛(wèi)星管理機(jī)構(gòu)簽約，目前能獲取的數(shù)據(jù)為陸地衛(wèi)星Landsat系列、SPOT系列、RADARSAT、ENVISAT、JERS-1、JERS-2等。

數(shù)據(jù)解碼的財(cái)富

各類應(yīng)用衛(wèi)星傳送回來(lái)的遙感數(shù)據(jù)是極其豐富的，事實(shí)上，遙感數(shù)據(jù)多得使我們應(yīng)接不暇。處理和解譯這些資料是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)，它需要特殊的地面接收站和高度專業(yè)化的解碼人員。而且把這些資料傳遞給有關(guān)方面，就其本身來(lái)說(shuō).也是一件繁瑣的事。例如，有關(guān)森林失火、航道上冰塊的移動(dòng)、春季洪水泛濫的影響和其他突然事件，除非極快地將這些情況通知給有關(guān)方面，否則，這些資料也是無(wú)用的。而其他資料，如內(nèi)陸湖泊和其他地形特征的標(biāo)圖，就不必那么快處理。這些資料使我們發(fā)現(xiàn)：我們的許多地圖，特別是遙遠(yuǎn)的地區(qū)，如北極圈的地圖，必須重新繪制；我們地理書(shū)上的一些島嶼，它們恰恰不在圖上所示的位置。很明顯，像俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)、加拿大、澳大利亞這些國(guó)家，領(lǐng)土遼闊，有許多地區(qū)又是難以通行的，因而遙感是一種特別重要的工具。根據(jù)我們電視機(jī)中的氣象預(yù)報(bào)圖，我們對(duì)這種方法已經(jīng)有了親身體驗(yàn)。尤其是一些災(zāi)難片電影中出現(xiàn)的天氣異常，例如《后天》《2012》災(zāi)難最先發(fā)現(xiàn)者都是通過(guò)航空遙感影像觀測(cè)到的；在一些現(xiàn)代軍事、戰(zhàn)爭(zhēng)題材的電影中，會(huì)展現(xiàn)遙感衛(wèi)星和其他一些空間飛行器在軍事偵查中發(fā)揮的重要作用：利用多光譜遙感揭露軍事偽裝、利用熱紅外圖像識(shí)別夜晚已發(fā)動(dòng)的各種軍車、艦艇、飛機(jī)甚至導(dǎo)彈發(fā)射井等。電影《特種部隊(duì)》里面就是利用微波圖像揭開(kāi)叢林掩蓋，發(fā)現(xiàn)軍事目標(biāo)的。

遙感能夠告訴林務(wù)員關(guān)于森林的大量資料，如樹(shù)木的種類、范圍、病害、伐木或環(huán)境變化對(duì)森林的破壞等；遙感能幫助地質(zhì)學(xué)家，告訴他們關(guān)于地面的礦物情況，從而指出可能的礦物沉積和有進(jìn)一步探察價(jià)值的地區(qū)；遙感可以為地理學(xué)家提供新的制圖、測(cè)繪技術(shù)，為農(nóng)學(xué)家提供預(yù)報(bào)農(nóng)作物產(chǎn)量，作物長(zhǎng)勢(shì)及病蟲(chóng)害預(yù)報(bào)；為水文與海洋科學(xué)家提供水資源調(diào)查、水資源動(dòng)態(tài)研究、冰雪監(jiān)控、海洋漁業(yè)信息；為研究環(huán)境污染問(wèn)題的專家提供監(jiān)視和區(qū)分油膜及污染物質(zhì)的方法；為氣象學(xué)家提供全球氣候演變研究數(shù)據(jù)；為國(guó)土資源部門(mén)提供國(guó)土資源調(diào)查、規(guī)劃和政府決策依據(jù)；為城市綜合調(diào)查、規(guī)劃及發(fā)展提供技術(shù)支持；甚至于為考古提供遺址調(diào)查和預(yù)報(bào)。

遙感利用非接觸傳感器來(lái)獲取有關(guān)目標(biāo)的時(shí)空信息，不僅著眼于解決傳統(tǒng)目標(biāo)的幾何定位，更為重要的是對(duì)利用外層空間傳感器獲取的影像和非影像信息進(jìn)行解譯，提取客觀世界中各種目標(biāo)對(duì)象的幾何與物理特征信息。因此，遙感對(duì)所有人來(lái)說(shuō)，它是一只“空中的眼睛”，為人類帶來(lái)非常實(shí)際的利益，它的潛力是巨大的。