遙感技術(shù)及其在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用.pdf

《遙感技術(shù)及其在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、遙感技術(shù)及其在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用王偉馬波(武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點實驗室，武漢430079)摘要：遙感技術(shù)是上世紀60年代在現(xiàn)代物理學(xué)(如光學(xué)、紅外、微波、雷達等)、計算機技術(shù)、空問技術(shù)等技術(shù)支持下形成的一門綜合性探測技術(shù)，目前其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。本文介紹了遙感的基本技術(shù)原理；重點分析了遙感在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，以及在該領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)，環(huán)境，應(yīng)用遙感技術(shù)是上世紀60年代在現(xiàn)代物理學(xué)(如光學(xué)、紅外、微波、雷達等)、計算機技術(shù)、空間技術(shù)等支持下形成的--I'-J綜合性探測技術(shù)。它在地學(xué)和環(huán)境學(xué)方面的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了十分可觀的經(jīng)濟效益和顯

2、著的社會效益。目前，人類面臨著人口、環(huán)境、資源和災(zāi)害四大問題，而遙感技術(shù)是調(diào)查、監(jiān)測和分析這四大難題的最好手段之一。環(huán)境條件如氣溫、濕度的改變和環(huán)境污染大多會引起地物光譜特征發(fā)生不同程度的變化，而地物光譜特征的差異正是遙感識別地物的最根本依據(jù)，因此環(huán)境遙感便應(yīng)運而生。1遙感技術(shù)原理1．1遙感的物理基礎(chǔ)遙感是建立在物體電磁波輻射的理論基礎(chǔ)上的。根據(jù)麥克斯韋爾理論，假定在空間某區(qū)域內(nèi)有變化電場，那么在鄰近區(qū)域內(nèi)將引起變化磁場；這一變化的磁場又在較遠的區(qū)域內(nèi)引起新的變化電場，并在更遠的區(qū)域內(nèi)引起新的變化磁場。這種變化的電場和磁場的交替產(chǎn)生，由近及遠，以有限的

3、速度在空間傳播的過程稱為電磁波。無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、伽馬射線等都是電磁波，只是產(chǎn)生的波長或頻率不同而已。地球上任何地物都有對電磁波的發(fā)射，吸收，反射，透射等特性，稱為地物光譜特性。地物的光譜特陛與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，尤其是與原子能級、分子能級和固體能帶直接有關(guān)。太陽電磁輻射是地球上生物、地球大氣運動的來源能源。太陽輻射先通過大氣層，再到達地面，一部分被地物吸收，另一部分又一次反射經(jīng)過大氣層到達傳感器。遙感技術(shù)就是靠傳感器接收和記錄這部分能量的反射光譜或發(fā)射光譜，從而獲得各種地物的特征信息。遙感傳感器從高空探測地面物體時，所接

4、收到的電磁波能量包括：(1)太陽經(jīng)大氣衰減后照射地面，經(jīng)地物反射后，又經(jīng)過大氣第二次衰減進入傳感器的能量；(2)地面物體本身輻射的能量經(jīng)大氣后進入傳感器；(3)大氣散射和輻射的能量等。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現(xiàn)不同色調(diào)。對不同的研究對象、可根據(jù)它們各自的光譜特性。選擇最佳波段、最佳攝影季節(jié)的相片進行判讀。由于技術(shù)和儀器限制，目前并不是所有的波段都能用于遙感?，F(xiàn)在遙感技術(shù)所使用的波段主要是從紫外線、可見光、紅外線到微波的光譜段。1．2遙感系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)代遙感技術(shù)系統(tǒng)主要由遙感平臺、傳感器以及遙感信息的接收和處理三部分組成。

5、具體的遙感工作系統(tǒng)中，可能包括控制中心、運載工具及傳感器、地面遙測數(shù)據(jù)收集站、跟蹤站、遙感數(shù)據(jù)接收站、數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、數(shù)據(jù)處理中心、遙感技術(shù)中心、遙感技術(shù)培訓(xùn)和教育中心、基礎(chǔ)研究中心和試驗場等子系統(tǒng)。傳感器子系統(tǒng)在控制中心的指令下，接收來自地面上各種地物的電磁波信號，同時收集地面數(shù)據(jù)收集站發(fā)送的消息，將這兩種信息發(fā)回地面數(shù)據(jù)接收站。數(shù)據(jù)處理中心負責將數(shù)據(jù)接收站接收的數(shù)據(jù)進行加工處理，最后將處理過的數(shù)據(jù)提供給有關(guān)用戶。遙感傳感器是獲取遙感數(shù)據(jù)的關(guān)鍵設(shè)備，由于設(shè)計和獲取數(shù)據(jù)的特點不同，傳感器的種類也就繁多，包括攝影類型傳感器、掃描成像類型傳感器、雷達成像類型

6、傳感器、非圖像類型傳感器等。但無論何種傳感器，其基本的結(jié)構(gòu)都如下：收集器探測器處理器輸出器收集器將地面輻射來的能量收集起來，探測器則將收集來的輻射能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能或者是電能；這些收集的信號可能包括一些噪音和偏差，有必要用處理器對收集的信號進行處理；最后，用輸出器來輸出獲取的數(shù)據(jù)。1．3遙感的分類(1)按遙感平臺的高度分類大體上可分為太空遙感、航空遙感和地面遙感。太空遙感：利用各種太空飛行器(如人造地球衛(wèi)星，航天飛機，太空站等)為平臺的遙感技術(shù)系統(tǒng)。航空遙感泛指從飛機、飛艇、氣球等空中平臺對地觀測的遙感技術(shù)系統(tǒng)。地面遙感主要以高塔、車、船為平臺的遙感技術(shù)系

7、統(tǒng)。(2)按遙感所利用的電磁波的光譜段分類可分為可見光／反射紅外遙感，熱紅外遙感、微波遙感三種類型?？梢姽猓瓷浼t外遙感，主要指利用可見光(0．4-0．7微米)和近紅外(0．7-2．5微米)波段的遙感技術(shù)統(tǒng)稱，其輻射源是太陽，在這二個波段上只反映地物對太陽輻射的反射。熱紅外遙感，指通過紅外敏感元件，探測物體的熱輻射能量，顯示目標的輻射溫度或熱場圖像的遙感技術(shù)的統(tǒng)稱。遙感中指8～14微米波段范圍，在此波段地物的熱輻射能量，大于太陽的反射能量。微波遙感，指利用波長1～i000毫米電磁波遙感的統(tǒng)稱。通過接收地面物體發(fā)射的微波輻射能量，或接收遙感儀器本身發(fā)出的

8、電磁波束的回波信號，對物體進行探測、識別和分析。(3)按應(yīng)用的空間尺度分類可分為全球遙感、區(qū)域