2019年城規(guī)考試規(guī)劃相關知識復習指導：遙感基本概念

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遙感基本概念

遙感一詞來源于英語“Remote Sensing”，其直譯為“遙遠的感知”，時間長了人們將它簡譯為遙感。遙感是20世紀60年代發(fā)展起來的一門對地觀測綜合性技術。自20世紀80年代以來，遙感技術得到了長足的發(fā)展，遙感技術的應用也日趨廣泛。隨著遙感技術的不斷進步和遙感技術應用的不斷深入，未來的遙感技術將在我國國民經濟建設中發(fā)揮越來越重要的作用。 關于遙感的科學含義通常有廣義和狹義兩種解釋: 廣義的解釋: 一切與目標物不接觸的遠距離探測。 狹義的解釋: 運用現代光學、電子學探測儀器，不與目標物相接觸，從遠距離把目標物的電磁波特性記錄下來，通過分析、解譯揭示出目標物本身的特征、性質及其變化規(guī)律。

系統(tǒng)的組成

遙感是一門對地觀測綜合性技術，它的實現既需要一整套的技術裝備，又需要多種學科的參與和配合，因此實施遙感是一項復雜的系統(tǒng)工程。根據遙感的定義，遙感系統(tǒng)主要由以下四大部分組成：

1、信息源 信息源是遙感需要對其進行探測的目標物。任何目標物都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性，當目標物與電磁波發(fā)生相互作用時會形成目標物的電磁波特性，這就為遙感探測提供了獲取信息的依據。

2、信息獲取 信息獲取是指運用遙感技術裝備接受、記錄目標物電磁波特性的探測過程。信息獲取所采用的遙感技術裝備主要包括遙感平臺和傳感器。其中遙感平臺是用來搭載傳感器的運載工具，常用的有氣球、飛機和人造衛(wèi)星等; 傳感器是用來探測目標物電磁波特性的儀器設備，常用的有照相機、掃描儀和成像雷達等。

3、信息處理 信息處理是指運用光學儀器和計算機設備對所獲取的遙感信息進行校正、分析和解譯處理的技術過程。信息處理的作用是通過對遙感信息的校正、分析和解譯處理，掌握或清除遙感原始信息的誤差，梳理、歸納出被探測目標物的影像特征，然后依據特征從遙感信息中識別并提取所需的有用信息。

4、信息應用 信息應用是指專業(yè)人員按不同的目的將遙感信息應用于各業(yè)務領域的使用過程。信息應用的基本方法是將遙感信息作為地理信息系統(tǒng)的數據源，供人們對其進行查詢、統(tǒng)計和分析利用。遙感的應用領域十分廣泛，最主要的應用有: 軍事、地質礦產勘探、自然資源調查、地圖測繪、環(huán)境監(jiān)測以及城市建設和管理等。

遙感原理

振動的傳播稱為波。電磁振動的傳播是電磁波。電磁波的波段按波長由短至長可依次分為: γ-射線、X-射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波。電磁波的波長越短其穿透性越強。遙感探測所使用的電磁波波段是從紫外線、可見光、紅外線到微波的光譜段。 太陽作為電磁輻射源，它所發(fā)出的光也是一種電磁波。太陽光從宇宙空間到達地球表面須穿過地球的大氣層。太陽光在穿過大氣層時，會受到大氣層對太陽光的吸收和散射影響，因而使透過大氣層的太陽光能量受到衰減。但是大氣層對太陽光的吸收和散射影響隨太陽光的波長而變化。通常把太陽光透過大氣層時透過率較高的光譜段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有: 紫外、可見光和近紅外波段。 地面上的任何物體(即目標物)，如大氣、土地、水體、植被和人工構筑物等，在溫度高于絕對零度(即0°k=-273.15℃)的條件下，它們都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性。當太陽光從宇宙空間經大氣層照射到地球表面時，地面上的物體就會對由太陽光所構成的電磁波產生反射和吸收。由于每一種物體的物理和化學特性以及入射光的波長不同，因此它們對入射光的反射率也不同。各種物體對入射光反射的規(guī)律叫做物體的反射光譜。

遙感三要素

遙感一般有三個要素，目標物(object)，傳感器(sensor)，和測量方法(retrieval method)。

簡單地說，用你的眼睛看五彩繽紛的世界就是一個遙感過程。在這里，花草樹木是目標物，你的眼睛是傳感器，紅綠藍等不同顏色對視網膜會有不同刺激，這背后隱藏的生物物理原理則是測量方法。

根據遙感平臺(platforms)分類， 遙感可分為機載遙感(airborne)、星載遙感(satellite-borne)和地面遙感(ground remote sensing)，其中機載遙感是飛機攜帶傳感器(包括CCD相機等)對地面的觀測，星載遙感是指傳感器被放置在大氣層外的衛(wèi)星上，地面遙感是利用雷達等地面遙感器進行的。根據傳感器感知光譜范圍的不同，遙感又可分為可見光-近紅外遙感(Vis-NIR remote sensing)，紅外遙感(Infrared remote sensing)及微波遙感(Microwave remote sensing)等。

現在，遙感技術已經廣泛地應用我們生活中，天氣預報中使用的衛(wèi)星云圖就是遙感獲取，用Google Earth查看的大部分都是高分辨率(high resolution)的衛(wèi)星遙感圖像。

遙感作為一門對地觀測綜合性技術，它的出現和發(fā)展既是人們認識和探索自然界的客觀需要，更有其它技術手段與之無法比擬的特點。遙感技術的特點歸結起來主要有以下三個方面:

1、探測范圍廣、采集數據快

遙感探測能在較短的時間內，從空中乃至宇宙空間對大范圍地區(qū)進行對地觀測，并從中獲取有價值的遙感數據。這些數據拓展了人們的視覺空間，為宏觀地掌握地面事物的現狀情況創(chuàng)造了極為有利的條件，同時也為宏觀地研究自然現象和規(guī)律提供了寶貴的第一手資料。這種先進的技術手段與傳統(tǒng)的手工作業(yè)相比是不可替代的。

2、能動態(tài)反映地面事物的變化

遙感探測能周期性、重復地對同一地區(qū)進行對地觀測，這有助于人們通過所獲取的遙感數據，發(fā)現并動態(tài)地跟蹤地球上許多事物的變化。同時，研究自然界的變化規(guī)律。尤其是在監(jiān)視天氣狀況、自然災害、環(huán)境污染甚至軍事目標等方面，遙感的運用就顯得格外重要。

3、獲取的數據具有綜合性

遙感探測所獲取的是同一時段、覆蓋大范圍地區(qū)的遙感數據，這些數據綜合地展現了地球上許多自然與人文現象，宏觀地反映了地球上各種事物的形態(tài)與分布，真實地體現了地質、地貌、土壤、植被、水文、人工構筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之間的關聯性。并且這些數據在時間上具有相同的現勢性。

為了便于專業(yè)人員研究和應用遙感技術，人們從不同的角度對遙感作如下分類:

1、按搭載傳感器的遙感平臺分類

根據遙感探測所采用的遙感平臺不同可以將遙感分類為:

地面遙感，即把傳感器設置在地面平臺上，如車載、船載、手提、固定或活動高架平臺等;

航空遙感，即把傳感器設置在航空器上，如氣球、航模、飛機及其它航空器等;

航天遙感，即把傳感器設置在航天器上，如人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間實驗室等。

2、按遙感探測的工作方式分類

根據遙感探測的工作方式不同可以將遙感分類為:

主動式遙感，即由傳感器主動地向被探測的目標物發(fā)射一定波長的電磁波，然后接受并記錄從目標物反射回來的電磁波;

被動式遙感，即傳感器不向被探測的目標物發(fā)射電磁波，而是直接接受并記錄目標物反射太陽輻射或目標物自身發(fā)射的電磁波。

3、按遙感探測的工作波段分類

根據遙感探測的工作波段不同可以將遙感分類為:

紫外遙感，其探測波段在0.3～0.38um之間; 可見光，其探測波段在0.38～0.76um之間;

紅外遙感，其探測波段在0.76～14um之間; 微波遙感，其探測波段在1mm～1m之間; 多光譜遙感，其探測波段在可見光與紅外波段范圍之內，微波遙感 多譜段遙感

4 應用領域或專題

環(huán)境遙感 大氣遙感 資源遙感 海洋遙感 地質遙感 農業(yè)遙感 林業(yè)遙感

1.可獲取大范圍數據資料。遙感用航攝飛機飛行高度為10km左右，陸地衛(wèi)星的衛(wèi)星軌道高度達910km左右，從而，可及時獲取大范圍的信息。例如，一張陸地衛(wèi)星圖像，其覆蓋面積可達3萬多平方千米。這種展示宏觀景象的圖像，對地球資源和環(huán)境分析極為重要。

2.獲取信息的速度快，周期短。由于衛(wèi)星圍繞地球運轉，從而能及時獲取所經地區(qū)的各種自然現象的最新資料，以便更新原有資料，或根據新舊資料變化進行動態(tài)監(jiān)測，這是人工實地測量和航空攝影測量無法比擬的。例如，陸地衛(wèi)星4、5，每16天可覆蓋地球一遍，NOAA氣象衛(wèi)星每天能收到兩次圖像。Meteosat每30分鐘獲得同一地區(qū)的圖像。

3.獲取信息受條件限制少。在地球上有很多地方，自然條件極為惡劣，人類難以到達，如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。采用不受地面條件限制的遙感技術，特別是航天遙感可方便及時地獲取各種寶貴資料。

4.獲取信息的手段多，信息量大。根據不同的任務，遙感技術可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可采用可見光探測物體，也可采用紫外線，紅外線和微波探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性，還可獲取地物內部信息。例如，地面深層、水的下層，冰層下的水體，沙漠下面的地物特性等，微波波段還可以全天候的工作。

遙感技術所獲取信息量極大，其處理手段是人力難以勝任的。例如Landsat衛(wèi)星的TM圖像，一幅覆蓋185km×185km地面面積，象元空間分辨率為30m，象元光譜分辨率為28位的圖，其數據量約為6000×6000=36Mb。若將6個波段全部送入計算機，其數據量為：

36Mb×6=216Mb

為了提高對這樣龐大數據的處理速度，遙感數字圖像技術隨之得以迅速發(fā)展。

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