2015年城市规划相关知识：遥感基本概念

　　遥感一词来源于英语“Remote Sensing”，其直译为“遥远的感知”，时间长了人们将它简译为遥感。遥感是20世纪60年代发展起来的一门对地观测综合性技术。自20世纪80年代以来，遥感技术得到了长足的发展，遥感技术的应用也日趋广泛。随着遥感技术的不断进步和遥感技术应用的不断深入，未来的遥感技术将在我国国民经济建设中发挥越来越重要的作用。 关于遥感的科学含义通常有广义和狭义两种解释: 广义的解释: 一切与目标物不接触的远距离探测。 狭义的解释: 运用现代光学、电子学探测仪器，不与目标物相接触，从远距离把目标物的电磁波特性记录下来，通过分析、解译揭示出目标物本身的特征、性质及其变化规律。

　　系统的组成

　　遥感是一门对地观测综合性技术，它的实现既需要一整套的技术装备，又需要多种学科的参与和配合，因此实施遥感是一项复杂的系统工程。根据遥感的定义，遥感系统主要由以下四大部分组成：

　　1、信息源 信息源是遥感需要对其进行探测的目标物。任何目标物都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性，当目标物与电磁波发生相互作用时会形成目标物的电磁波特性，这就为遥感探测提供了获取信息的依据。

　　2、信息获取 信息获取是指运用遥感技术装备接受、记录目标物电磁波特性的探测过程。信息获取所采用的遥感技术装备主要包括遥感平台和传感器。其中遥感平台是用来搭载传感器的运载工具，常用的有气球、飞机和人造卫星等; 传感器是用来探测目标物电磁波特性的仪器设备，常用的有照相机、扫描仪和成像雷达等。

　　3、信息处理 信息处理是指运用光学仪器和计算机设备对所获取的遥感信息进行校正、分析和解译处理的技术过程。信息处理的作用是通过对遥感信息的校正、分析和解译处理，掌握或清除遥感原始信息的误差，梳理、归纳出被探测目标物的影像特征，然后依据特征从遥感信息中识别并提取所需的有用信息。

　　4、信息应用 信息应用是指专业人员按不同的目的将遥感信息应用于各业务领域的使用过程。信息应用的基本方法是将遥感信息作为地理信息系统的数据源，供人们对其进行查询、统计和分析利用。遥感的应用领域十分广泛，最主要的应用有: 军事、地质矿产勘探、自然资源调查、地图测绘、环境监测以及城市建设和管理等。

　　遥感原理

　　振动的传播称为波。电磁振动的传播是电磁波。电磁波的波段按波长由短至长可依次分为: γ-射线、X-射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。电磁波的波长越短其穿透性越强。遥感探测所使用的电磁波波段是从紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段。 太阳作为电磁辐射源，它所发出的光也是一种电磁波。太阳光从宇宙空间到达地球表面须穿过地球的大气层。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有: 紫外、可见光和近红外波段。 地面上的任何物体(即目标物)，如大气、土地、水体、植被和人工构筑物等，在温度高于绝对零度(即0°k=-273.15℃)的条件下，它们都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性。当太阳光从宇宙空间经大气层照射到地球表面时，地面上的物体就会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同，因此它们对入射光的反射率也不同。各种物体对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱。

　　遥感三要素

　　遥感一般有三个要素，目标物(object)，传感器(sensor)，和测量方法(retrieval method)。

　　简单地说，用你的眼睛看五彩缤纷的世界就是一个遥感过程。在这里，花草树木是目标物，你的眼睛是传感器，红绿蓝等不同颜色对视网膜会有不同刺激，这背后隐藏的生物物理原理则是测量方法。

　　根据遥感平台(platforms)分类， 遥感可分为机载遥感(airborne)、星载遥感(satellite-borne)和地面遥感(ground remote sensing)，其中机载遥感是飞机携带传感器(包括CCD相机等)对地面的观测，星载遥感是指传感器被放置在大气层外的卫星上，地面遥感是利用雷达等地面遥感器进行的。根据传感器感知光谱范围的不同，遥感又可分为可见光-近红外遥感(Vis-NIR remote sensing)，红外遥感(Infrared remote sensing)及微波遥感(Microwave remote sensing)等。

　　现在，遥感技术已经广泛地应用我们生活中，天气预报中使用的卫星云图就是遥感获取，用Google Earth查看的大部分都是高分辨率(high resolution)的卫星遥感图像。

　　遥感作为一门对地观测综合性技术，它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要，更有其它技术手段与之无法比拟的特点。遥感技术的特点归结起来主要有以下三个方面:

　　1、探测范围广、采集数据快

　　遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据。这些数据拓展了人们的视觉空间，为宏观地掌握地面事物的现状情况创造了极为有利的条件，同时也为宏观地研究自然现象和规律提供了宝贵的第一手资料。这种先进的技术手段与传统的手工作业相比是不可替代的。

　　2、能动态反映地面事物的变化

　　遥感探测能周期性、重复地对同一地区进行对地观测，这有助于人们通过所获取的遥感数据，发现并动态地跟踪地球上许多事物的变化。同时，研究自然界的变化规律。尤其是在监视天气状况、自然灾害、环境污染甚至军事目标等方面，遥感的运用就显得格外重要。

　　3、获取的数据具有综合性

　　遥感探测所获取的是同一时段、覆盖大范围地区的遥感数据，这些数据综合地展现了地球上许多自然与人文现象，宏观地反映了地球上各种事物的形态与分布，真实地体现了地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之间的关联性。并且这些数据在时间上具有相同的现势性。

　　为了便于专业人员研究和应用遥感技术，人们从不同的角度对遥感作如下分类:

　　1、按搭载传感器的遥感平台分类

　　根据遥感探测所采用的遥感平台不同可以将遥感分类为:

　　地面遥感，即把传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等;

　　航空遥感，即把传感器设置在航空器上，如气球、航模、飞机及其它航空器等;

　　航天遥感，即把传感器设置在航天器上，如人造卫星、宇宙飞船、空间实验室等。

　　2、按遥感探测的工作方式分类

　　根据遥感探测的工作方式不同可以将遥感分类为:

　　主动式遥感，即由传感器主动地向被探测的目标物发射一定波长的电磁波，然后接受并记录从目标物反射回来的电磁波;

　　被动式遥感，即传感器不向被探测的目标物发射电磁波，而是直接接受并记录目标物反射太阳辐射或目标物自身发射的电磁波。

　　3、按遥感探测的工作波段分类

　　根据遥感探测的工作波段不同可以将遥感分类为:

　　紫外遥感，其探测波段在0.3～0.38um之间; 可见光，其探测波段在0.38～0.76um之间;

　　红外遥感，其探测波段在0.76～14um之间; 微波遥感，其探测波段在1mm～1m之间; 多光谱遥感，其探测波段在可见光与红外波段范围之内，微波遥感 多谱段遥感

　　4 应用领域或专题

　　环境遥感 大气遥感 资源遥感 海洋遥感 地质遥感 农业遥感 林业遥感

　　1.可获取大范围数据资料。遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而，可及时获取大范围的信息。例如，一张陆地卫星图像，其覆盖面积可达3万多平方千米。这种展示宏观景象的图像，对地球资源和环境分析极为重要。

　　2.获取信息的速度快，周期短。由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。例如，陆地卫星4、5，每16天可覆盖地球一遍，NOAA气象卫星每天能收到两次图像。Meteosat每30分钟获得同一地区的图像。

　　3.获取信息受条件限制少。在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。

　　4.获取信息的手段多，信息量大。根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线，红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。

　　遥感技术所获取信息量极大，其处理手段是人力难以胜任的。例如Landsat卫星的TM图像，一幅覆盖185km×185km地面面积，象元空间分辨率为30m，象元光谱分辨率为28位的图，其数据量约为6000×6000=36Mb。若将6个波段全部送入计算机，其数据量为：

　　36Mb×6=216Mb

　　为了提高对这样庞大数据的处理速度，遥感数字图像技术随之得以迅速发展。

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