| 词条 | 遥感方法 |
| 释义 | § 遥感方法 遥感技术系统由遥感平台、遥感器、信息传输设备、接收装置以及数字或图像处理设备等组成。遥感平台是安放遥感仪器的装置，如气球、飞机、人造卫星、航天飞机以及遥感铁塔等。遥感仪器是接收和记录物体辐射、反射、散射信息的装置，常见的有可见光照相机、红外照相机、红外扫描仪、多波段扫描仪、微波辐射仪、真实孔径雷达和合成孔径侧视雷达等20余种。 地理学所运用的遥感方法，是利用地球表层所接收到的太阳辐射能、人工发射的激光或微波能，反馈到远离地面的遥感仪器的敏感元件上，转换为电信号或数字信号，通过信息传输设备，输送给接收装置，经过数字或图像处理系统校正、增强、滤波等处理和加工，向用户提供数字或图像信息。这些信息通过专业判读、模式识别和实地验证，即可为地理学研究提供空间数学模型或专题图件。 遥感方法产生于20世纪60年代。它与地理定位试验站网络（见地理定位研究）和地理信息系统，并列为现代地理学的三大技术支柱。地理定位试验站网络侧重于研究物质能量迁移的机理和过程；地理信息系统体现区域性和综合性的特点，具备系统分析的功能；遥感则提供准同步的、反映宏观的空间分布规律的信息。三者相辅相成，把地理学推进到一个新的高度、广度和深度。 遥感分类 按遥感平台的高度和特点，一般分为航天遥感、航空遥感、近地遥感。①航天遥感。又称卫星遥感。指轨道高度在100000米以上的人造卫星、航天飞机和天空实验室等遥感。由于轨道高度和遥感对象不同，遥感器的地面分辨率和可能识别的地物大小也不同。例如，用于监测大气活动的气象卫星所获取的遥感图像的地面分辨率为1.1～1.4公里；用于资源勘测与环境监测的陆地卫星或资源卫星为20、30、80米不等；适用于资源详查和城市、海岸带研究的回收型卫星或航天飞机一般可达 5～10米。②航空遥感。利用飞机携带遥感仪器的遥感，包括距地面高度600～10000米的低、中空遥感和10000～25000米的高空、超高空遥感，可获取分辨率很高、波谱信息很丰富的照片或扫描图像。由于航空遥感继承并发展了航空摄影测量学的原理和方法，因而具有较高的定位精度和编制大比例尺系列专题地图的功能。但是，航空遥感覆盖的地区较小，技术处理过程较复杂，生产周期较长，主要适用于城市管理、工程设计、污染监测和灾情调查等方面。③近地遥感。指距地面高度在1000米以下的系留气球（500～1000米）、遥感铁塔(30～400米)、遥感长臂车（8～25米）等的遥感,主要用于对大气辐射订正和光谱特性测试，以辅助高空遥感器的波谱选择、辐射订正和为图像判读分析提供参考。遥感铁塔还可用于海面污染和森林火灾监测。另外，有火箭和高空气球遥感，这些一般只作为一种辅助手段，以快速获取短暂的局部性的大气或地面信息。 按电磁波的波谱范围，遥感可分为可见光遥感、红外遥感、紫外遥感、微波遥感、超短波遥感和多谱段遥感。①可见光遥感。用分波段照相机或用多波段扫描仪采集0.34～0.76微米波段的信息。主要用于立体摄影测量、资源调查、军事侦察等。②红外遥感。指利用波长0.76～3.0微米的近红外和波长3.0～15微米的远红外波段的遥感。红外遥感对地表热力场和植物叶绿素含量特别敏感，温度分辨率可达0.1～0.2℃。用于城市热岛、温泉、海面温度、埃尔尼诺现象、海洋中的淡水涌泉、海冰、积雪、冰川和湖泊的观测，以及森林、草场、作物长势的分级和湖泊富营养化、海面赤潮、海洋初级生产力的估算等。③紫外遥感。利用波长0.3～0.4微米的紫外波段的遥感，主要用于大气和海洋温度场的探测。④微波遥感。利用 1～1000毫米波段的遥感。具有全天候工作和穿透云层、干冰、沙漠和植被的功能，但空间分辨率低。可用于地质勘探、资源调查等。⑤多谱段遥感。利用几个不同波段范围，同时对某一地物或地区进行遥感，对获得的信息加以组合，以获取有关物体的更多的信息。⑥超短波遥感。利用超短波的 α射线和X射线的遥感。如拖曳于海底的α射线探测仪，用于海底沉积和基岩剖面的探测。⑦激光遥感。用于大地测量的卫星定位、活动断层地形变化和 40～200米以内水下地形的测绘等。 按获取信息的特点，遥感又可分为回收型、极轨型和静止型。①回收型。回收遥感器后取得信息,如U-2飞机、航天飞机、回收型卫星等都是在着陆后，从遥感器中取得遥感数据或图像。工作时间由1到300多天不等。信息源不连续，但地面分辨率很高。一般用于自然灾害监测、局部地区的军事侦察等。②极轨型。利用极轨卫星取得遥感信息。工作周期每天或14～18天重复一次，连续2～3年不间断，能提供区域性的中长周期的准同步动态信息。适用于都市群发展、土地利用和土地覆盖的变化，以及洪涝、虫害、风沙、台风灾害的趋势分析。③静止型。高度为 35786公里、定轨于赤道上空的地球同步轨道卫星（又称静止卫星）对所覆盖范围，提供连续不断的遥感数据或图像，其同步性很高，但分辨率较低。适用于监测全球性的宏观动态变化，如全球大气状况、大陆绿波推移、南北极冰盖进退、埃尔尼诺现象、洋流摆动等。 遥感与地理信息 由于资源和环境卫星的发射，遥感获取的地理信息已相当丰富。通过大气遥感信息，研究大气的状况和特征，以及遥感信息通过大气圈传输的机理。地球表层的水圈、岩石圈和生物圈，以及人类活动情况，也是遥感的目标。例如，气象和海洋卫星提供全球海洋表面物理场的动态遥感信息；陆地卫星和资源卫星提供陆地表面的地质构造、岩性、地表水、地下水、植被、土地覆盖和利用、环境生态效应等的直接或间接信息。航空遥感和近地遥感可提供较为详细的地理信息。 信息周期 不同遥感信息源的时间周期不同,有5种尺度：①超短期的，如热带气旋、寒潮、海况、鱼情、赤潮、晴空湍流、城市热岛和污染事故等，其动态通过卫星遥感监测，按小时计算，并需结合定位观测台站来检验；②短期的，如洪水、冰凌、旱涝、森林虫害、作物长势、绿波指数等，其动态变化，需要不同时间的对比，按日数计算，并需结合地面实况调查来研究；③中期的，如土地利用、作物估产、森林蓄积量、草场载畜量、海洋初级生产力等，按周年的季节变化估算，并需要有经济统计数字作校正；④长期的，如水土保持、自然保护、冰川进退、河流改道、海岸变迁、湖泊消涨、荒漠化和绿洲化等，其演变过程往往经历若干年的时间，需要历史地图和文献的佐证；⑤超长期的，如新构造运动、火山喷发等地质现象，主要观察其在遥感图像上的历史痕迹和间接标志，参考化石、孢粉或C-14分析，推断其年代，重建其发生发展过程，演绎其变化规律。 信息处理 遥感信息处理过程可分为预处理、精加工和判读制图 3个步骤。预处理是对遥感图像的光谱辐射订正和平台姿态参数的校准；精加工是按地面控制展布高精度的正射图像地图；判读制图是对图像进一步增强特征抽取和数理统计分析，从而编绘研究需用的专题地图，并加以实地验证。这些步骤的实施，以光学仪器为主体的称为光学图像处理；以计算机为主体的称为数字图像处理；以地学规律或地理系统为支撑的称为地学处理。在比较复杂的判读和制图作业中，往往需要多种方法的配合，混合处理。 遥感图像分析方法，最常用的有以下几种：①目视判读（或称解译）。运用地学（生物学）知识，借助光学仪器或电子光学仪器，根据自然环境与人文现象的相关性，对遥感图像上的直接或间接标志作综合的定性、定量分析，这种方法适用于航空照片或摄影图像。②系列制图。以航空或卫星图像作为统一的信息源，按地理系统（或景观），逐级划分单元。这些单元内部具有统一的物质和能量的内循环，属于有共性的统一体，而与外部有明显的分异特征和界线。根据地面采样专业指标，将这些单元合并或细分为各种“类型”。按照自然发生发展的过程顺序作业，首先编绘地形图和地质图，其次是土地利用图和水文地质图，最后是土壤图和土地评价图。③自动分类。对数字化多谱段遥感图像，借助于计算机，通过主成分分析、边界增强、傅里叶变换、KL变换等图像增强手段，对像元进行识别，最后绘出分布图，并统计面积。④信息复合。由于不同遥感图像的波谱、时相，以及空间、时间分辨率不同，所提供的地理环境信息也不同。不同图像复合在一起，综合分析，可获得更多的信息。例如，洪水与枯水期湖泊图像复合，可以反映湖面的消长；雷达与多谱段扫描仪的图像复合，可以突出地质构造与岩性的关系。⑤专家系统。地理信息系统的数据源，部分来自遥感，部分来自非遥感。后者包括地图数据库、高程数字模型库、地名库等。获取遥感图像或数据之后，以地理信息系统为基础，迅速更新多级比例尺的专题地图，做出预测预报。例如，通过专业评价模型软件，直接输出土壤侵蚀或森林蓄积量的图像数据，作出农作物估产或自然灾害趋势预测。 特点 遥感方法广泛应用于研究整个地球表层的岩石、大气、水、生物诸要素及其构成的自然综合体的特征、地理分布、相互作用和动态变化，以及人对自然环境的影响、提供了前所未有的信息源，不仅获得新的地理知识和促成了一些新的地理概念，而且促进了地理学研究从微观到宏观、从静态到动态、从定性到定量、从描述到预测预报的转变。 运用遥感方法对地理学研究的重要意义，有以下方面：①区域调查方法的变革。长期以来，地理工作者主要通过定位观测和野外考察来研究区域地理现象，即以点、线的直接观察为基础，认识地理规律。遥感方法则使地理工作者可以首先通过卫星图像对整个区域、甚至全球作宏观概查，然后针对关键地区与关键问题，组织大比例尺的航空遥感详查，并结合野外实地考察。这种作业顺序更符合认识论的逻辑，更符合区域规划、工程设计的要求。②全球性的准同步观测。常规的地面调查，需要较长时间才能完成，使用遥感方法可大大地缩短所用时间。通过卫星遥感，使人们能获得接近于同步的全球观测数据和图像。③动态监测与预报。遥感技术系统具有大面积覆盖、准同步快速获取和处理大量信息的功能，特别是在高速计算机和地理信息系统支持下，加速和加深了人们对资源变化、自然灾害发生、区域经济发展趋势等的认识。把地理数据采集、处理、分析、模拟的全过程，压缩在自然和社会环境动态变化过程的时间之内，从而赢得预测预报的时间。④向太空和宇宙的延伸。地理学主要以地球表层为研究对象，而遥感方法使地理学某些研究扩展到月球和其他行星，如通过卫星遥感，绘制了整个月球的地形图和地质图，以及火星和木星的地图。⑤建立和更新地理信息系统，为地理学的区域性和综合性研究，提供了现代化的技术保证。地理信息系统的数据采集和更新，除利用地图和调查统计数据外，遥感也是重要来源之一。 参考书目 陈述彭主编：《陆地卫星影像：中国地学分析图集》，科学出版社，北京，1984。 P N.斯温，S.M.戴维斯编著，朱振福等译：《遥感定量方法》，科学出版社,北京，1984。(P.H.Swain,S.M.Davis, ed., Remote Sensing: The Quantitative Approach,McGraw-Hill,New York,1978.) § 配图 § 相关连接 |
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