遥感技术的发展历史与应用

遥感技术的发展历史与应用---黄晨遥感应用范围十分广泛民用上包括：陆地水资源调查、土地资源调查、植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、测绘、考古调查、环境监测和规划管理等。军事上遥感技术广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监视、气象观测和互剂侦检等现代遥感史以20世纪60年代末人类首次登上月球为重要里程碑，随后美国宇航局（NASA）、欧空局（ESA）和其他一些国家，如加拿大、日本、印度和中国先后建立了各自的遥感系统。所有这些系统已提供了大量从太空向地球观测而获取得有价值的数据和图片。随着信息技术和传感器技术的飞速发展，卫星遥感影像分辨率有了很大提高，包括空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。1974年我国引进美国地球资源卫星图象，开展了遥感图象处理研究。例如针对我国土地资源不清等状况，我国先后利用卫星遥感数据开展了多次全国范围的土地利用和水土流失调查与监测，建成全国土地利用和土壤侵蚀数据库。通过全国土地资源遥感详查，我国现有耕地的数量核准为19．5亿亩。全国土地资源和作为农业生产基础的耕地资源数量及其变化，城市化与农业争地发展到何种程度等因素直接影响到我国21世纪到底能承载多少人口，利用遥感可以实现动态监测。长期以来灾害监测和预报准确性以及时效性很差。利用遥感对灾害作出及时、准确的监测和评估，为国家防灾救灾及时提供了科学客观的依据。1998年长江中下游和松花江、嫩江的特大洪水期间，各地统计上报的数据汇总显示淹没范围竟达3亿多亩，而根据遥感监测的数据实际上只有3000多万亩，两者相差达10倍之多！遥感已成为把握客观现状，控制多报、虚报和减少主观失误的重要科学依据。青海省卫星遥感中心最新遥感卫星照片清楚地显示，青海湖已从单一的高原大湖泊分裂为一大数小的湖泊群。卫星与遥感技术遥感的分类：按照感测目标的能源作用可分为：主动式遥感技术和被动式遥感技术。按照记录信息的表现形式可分为：图像方式和非图像方式。按照遥感器使用的平台可分为：航天遥感技术，航空遥感技术、地面遥感技术。按照遥感的应用领域可分为：地球资源遥感技术，环境遥感技术，气象遥感技术，海洋遥感技术等。而遥感技术与卫星的结合应用最为广泛。基于军事方面的考虑，各主要航天大国相继研制出各种以对地观测为目的的遥感卫星，并逐步向商用化转移。随着计算机技术、光电技术和航天技术的不断发展，卫星遥感技术正在进入一个能快速、及时提供多种对地观测海量数据的新阶段及应用研究的新领域。一、国外主要遥感卫星1.美国资源卫星美国于1961年发射了第一颗试验型极轨气象卫星，到70年代，在气象卫星的基础上研制发射了第一代试验型地球资源卫星(陆地—1、2、3)。这三颗卫星上装有返束光导摄像机和多光谱扫描仪MSS，分别有3个和4个谱段，分辨率为80m。各国从卫星上接收了约45万幅遥感图像。80年代，美国分别发射了第二代试验型地球资源卫星(陆地—4、5)。卫星在技术上有了较大改进，平台采用新设计的多任务模块，增加了新型的专题绘图仪TM，可通过中继卫星传送数据。TM的波谱范围比MSS大，每个波段范围较窄，因而波谱分辨率比MSS图像高，其地面分辨率为30m(TM6的地面分辨率只有120m)。陆地—5卫星是1984年发射的，现仍在运行。90年代，美国又分别发射了第三代资源卫星(陆地—6，7)。陆地—6卫星是1993年发射的，因未能进入轨道而失败。由于克林顿政府的支持，1999年发射了陆地—7卫星，以保持地球图像、全球变化的长期连续监测。该卫星装备了一台增强型专题绘图仪ETM+，该设备增加了一个15m分辨率的全色波段，热红外信道的空间分辨率也提高了一倍，达到60m。美国资源卫星每景影像对应的实际地面面积均为185km×185km，16天即可覆盖全球一次。美国的陆地卫星7（Landsat－7）于1999年4月15日发射升空后，由于其优越的数据质量，以及与以前的Landsat系列卫星保持了在数据上的延续性，现在已成为我国遥感卫星地面站的主要产品之一。美国陆地卫星七号(LANDSAT-7)陆地卫星7号于1999年4月15日由美国航空航天局发射，携带了增强型主题成像传感器（ETM+）卫星参数：近极近环形太阳同步轨道轨道高度：705公里倾角:98.22o运行周期：98.9分钟24小时绕地球:15圈穿越赤道时间:上午10点扫描带宽度:185公里重复周期:16天卫星绕行:233圈•2.法国遥感卫星•继1986年以来，法国先后发射了斯波特—１、2、3、4对地观测卫星。斯波特—1、2、3采用832km高度的太阳同步轨道，轨道重复周期为26天。卫星上装有两台高分辨率可见光相机(HRV)，可获取10m分辨率的全遥感图像以及20m分辨率的三谱段遥感图像。这些相机有侧视观测能力，可横向摆动27°，卫星还能进行立体观测。斯波特—4卫星遥感器增加了新的中红外谱段，可用于估测植物水分，增强对植物的分类识别能力，并有助于冰雪探测。该卫星还装载了一个植被仪，可连续监测植被情况。斯波特—5是新一代遥感卫星，其分辨率更高，即将向全世界提供服务。•3.“奋进”号航天飞机•美国国家航空航天局(NASA)的“奋进”号航天飞机于今年发射成功。该飞机上装有一个X波段合成孔径雷达和一个C波段梭动成像雷达。其中一个雷达上装有一根碳纤维复合材料制成的60m长的波段天线，天线伸向机身外，与另一雷达构成一个视角。两个雷达从不同位置聚焦到地面，即航天飞机雷达地形测绘可获取地球的立体影像。•4.依科诺斯•依科诺斯卫星是美国Spaceimage公司于1999年9月发射的高分辨率商用卫星，卫星飞行高度680km，每天绕地球14圈，星上装有柯达公司制造的数字相机。相机的扫描宽度为11km，可采集1m分辨率的黑白影像和4m分辨率的多波段(红、绿、蓝、近红外)影像。由于其分辨率高、覆盖周期短，故在军事和民用方面均有重要用途。国外部分投入商业运行的遥感卫星资料一览•二、我国遥感卫星•中国和巴西联合研制的中巴地球资源卫星即资源一号卫星，于1999年10月14日发射成功。•经过在轨测试后转入应用运行阶段。由北京、广州和乌鲁木齐三个地面接收站接收该卫星获取的我国境内的遥感数据。所接收影像的地面分辨率分别有19.5m、78m、256m等三种。资源二号卫星现已在轨运行，这将会为我国遥感事业的发展以及在国民生活中的应用提供地面分辨率更高的卫星影像。•目前世界资源遥感技术发展的总趋势将趋向于国际间互相配合，共同发展，共同使用，不仅提高遥感技术水平还要提高遥感技术应用水平，使世界资源遥感技术及应用走向整体化、系列化、国际化遥感技术发展展望•(1)追求更高的空间分辨率。目前空间分辨率，多波段为20m，全色波段为10m，但已有好几颗卫星计划装载空间分辨率优于10m的遥感器。•(2)追求更精细的光谱分辨率。目前星载遥感器的光谱率大约为可见近红外波段略优于100nm(10-4m)，在热红外波段约为200nm左右，而机载的成像光谱仪已达到可见光、近红外波段约10nm，热红外波段约30nm左右，整个波段数已达到256个波段。美国制定的EOS计划（地球观测计划）就包括有中分辨率和高分辨率的成像光谱仪。•(3)综合多种遥感器的遥感卫星平台。一颗卫星装备多种遥感器，既有高空间光谱分辨率，窄成像带的遥感器，适合于小范围详细研究，又有中低空间、光谱分辨率、宽成像带的遥感器，适合宏观快速监测，二者综合，服务不同的需求目的。(4)多波段、多极化、多模式合成孔径雷达卫星。合成孔径雷达具有全天侯和高空间分辨率等特点。目前已有几颗卫星装备有单波段、单极化的合成孔径雷达。1995年11月4日加拿大发射的Radarsat（雷达卫星）就具有多模式的工作能力，能够改变空间分辨率、入射角、成像宽度和侧视方向等工作参数。1995年美国航天飞机两次飞行试验了多波段、多极化合成孔径雷达。(5)斜视、立体观测、干涉测量技术的发展。可见光斜视、立体观测可以用于卫星地形测绘,干涉测量技术是利用相邻两次的合成孔径雷达影像进行地形测量和微位移形变测量的技术。目前法国的SPOT卫星已具备斜视立体观测能力，进行地形测绘的技术取得重大进展，但仍未完全实用化。干涉测量技术在欧空局的ERS-1卫星C波段SAR计划中进行过实验。法国一个小组利用这项计划研究了火山爆发后火山锥的变化，但这项技术仍有待研究发展。