遙感是什么?有什么用處?

【專家解說】：遙感是以航空攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，在本世紀60年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。開始為航空遙感，自1972年美國發(fā)射了第一顆陸地衛(wèi)星后，標志著航天遙感時代的開始。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于資源環(huán)境、水文、氣象，地質(zhì)地理等領(lǐng)域，成為一門實用的，先進的空間探測技術(shù)。 遙感是利用遙感器從空中來探測地面物體性質(zhì)的，它根據(jù)不同物體對波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理，識別地面上各類地物，具有遙遠感知事物的意思。也就是利用地面上空的飛機、飛船、衛(wèi)星等飛行物上的遙感器收集地面數(shù)據(jù)資料，并從中獲取信息，經(jīng)記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。 遙感技術(shù)主要特點為: 1.可獲取大范圍數(shù)據(jù)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)星圖象，其覆蓋面積可達3萬多km2。這種展示宏觀景象的圖象，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(zhuǎn)，從而能及時獲取所經(jīng)地區(qū)的各種自然現(xiàn)象的最新資料，以便更新原有資料，或根據(jù)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象。Meteosat每30分鐘獲得同一地區(qū)的圖象。 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(shù)，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(jù)不同的任務(wù)，遙感技術(shù)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(nèi)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。 用處: 一、遙感在資源調(diào)查方面的應(yīng)用 遙感在資源調(diào)查中可發(fā)揮很大的作用，特別在自然資源調(diào)查中，近年來做了很多工作，取得了豐碩的成果和可觀的效益。其主要表現(xiàn)在國民經(jīng)濟建設(shè)中的農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)礦產(chǎn)及水利建設(shè)等部門中。 (一)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面的應(yīng)用 遙感在農(nóng)林方面的應(yīng)用主要是在農(nóng)、林土地資源調(diào)查、土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、農(nóng)林病蟲害、土壤干旱、鹽化、沙化的調(diào)查及監(jiān)測，以及農(nóng)作物長勢的監(jiān)測與估產(chǎn)、森林資源的清查等方面。近年來，在牧場草場資源調(diào)查、短中期農(nóng)林災害、農(nóng)用水資源，以及野生動物生態(tài)環(huán)境調(diào)查等方面也相繼開展工作，取得了成果。 遙感在土地資源與土壤調(diào)查中，得到廣泛應(yīng)用。遙感加快了調(diào)查工作的進度，工作精度、質(zhì)量也有很大提高。例如，我國利用560幅陸地衛(wèi)星圖像，僅用兩年時間完成了全國15種土地利用類型的分析和量算統(tǒng)計工作，提供了全國和分省的土地利用基本數(shù)據(jù)和有關(guān)圖件。 作物估產(chǎn)是體現(xiàn)遙感在農(nóng)業(yè)方面綜合應(yīng)用的最好例證。自1974年以來，美國、前蘇聯(lián)、阿根廷、中國、日本、印度等國先后進行了不同范圍、不同作物的估產(chǎn)工作。美國對世界小麥產(chǎn)量的估產(chǎn)精度已達90%以上，并擴大到對玉米、大豆等八種以上作物的估產(chǎn)。我國于1983-1986年在京津冀進行跨省市的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)較大范圍冬小麥遙感估產(chǎn)試驗，精度也超過90%。 遙感在林業(yè)上的應(yīng)用也很廣泛。例如，我國近年完成的“三北”防護林遙感綜合調(diào)查。在包括西北大部、華北北部和東北西北部總面積為128萬平方公里的“三北”造林一期工程的調(diào)查中，完成了對現(xiàn)有防護林類型、分布、面積和保存率;草地數(shù)量、質(zhì)量和分布;土地資源類型、分布、數(shù)量及利用現(xiàn)狀的調(diào)查。提供了200余幅各類遙感專題系列圖，并建成了全區(qū)資源與環(huán)境信息系統(tǒng)，為掌握防護林區(qū)現(xiàn)狀、林區(qū)的進一步發(fā)展和規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。 (二)在地質(zhì)礦產(chǎn)方面的應(yīng)用 遙感在地質(zhì)及其礦產(chǎn)資源方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在基礎(chǔ)地質(zhì)工作、礦產(chǎn)地質(zhì)工作，以及工程地質(zhì)、地震地質(zhì)、災害地質(zhì)的地質(zhì)綜合調(diào)查等方面的應(yīng)用。遙感已成為地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究中的一種先進工作手段和重要方法。 遙感圖像視域?qū)掗?，客觀真實地反映出各種地質(zhì)現(xiàn)象及其相互間的關(guān)系，形象地反映出區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，以及區(qū)域構(gòu)造間的空間關(guān)系，為跨區(qū)域甚至全球的區(qū)域地質(zhì)研究提供了極有利的條件和基礎(chǔ)。例如近年來對雅魯藏布江深斷裂帶的延伸和走向的研究、郯 斷裂的延伸和走向問題的論證，以及重新修編的1∶400萬中國構(gòu)造體系圖的工作，都是建立在遙感圖像基礎(chǔ)上的新的認識和發(fā)現(xiàn)的體現(xiàn)，解決了一些地質(zhì)學界長期爭論或按常規(guī)很難解決的問題。遙感為持不同學術(shù)觀點的地質(zhì)學者提供了一個可共同參照的基礎(chǔ)，推動和促進了地質(zhì)學的發(fā)展。 遙感在礦產(chǎn)地質(zhì)工作中的應(yīng)用已取得許多成果，獲得了一致的好評。例如，我國地礦系統(tǒng)采用遙感地質(zhì)調(diào)查方法，在小秦嶺金礦田地區(qū)劃分出線性構(gòu)造1030條，環(huán)形構(gòu)造138個，古采峒1000余處;綜合化探、物探成果提出13個遠景地段。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)含金石英脈帶、蝕變構(gòu)造帶22條，已見金礦3處，全部工作僅歷時一年時間。又如:煤田總公司在東北大興安嶺西坡，采用遙感地質(zhì)方法圈定出17個含煤盆地，其中4個屬新發(fā)現(xiàn)，新增儲量540億噸。類似的實例不勝枚舉，遙感地質(zhì)方法已成為礦產(chǎn)地質(zhì)工作的重要方法。 工程地質(zhì)、地震地質(zhì)、水文地質(zhì)以及災害地質(zhì)等綜合地質(zhì)調(diào)查中也廣泛地應(yīng)用了遙感這一現(xiàn)代化手段。僅在1980-1985年期間，地礦部遙感地質(zhì)工作者就為較大工程做了工程穩(wěn)定性評價課題13個，研究大型滑坡4個。地礦部遙感中心在長江三峽的重慶至宜昌間先后進行了彩色及側(cè)視雷達成像飛行。利用獲得的資料對三峽庫區(qū)進行了詳細的工程地質(zhì)判讀分析，對新灘坡體的形態(tài)、形成機理及發(fā)展趨勢作了較為詳細的分析，為國家提供了有關(guān)三峽工程建設(shè)的基礎(chǔ)資料。 基于遙感在地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查中廣泛的應(yīng)用以及取得的顯著效益，我國地勘部門相繼成立了專業(yè)的遙感應(yīng)用和科研機構(gòu)，遙感地質(zhì)隊伍也不斷擴大，成果累累，展現(xiàn)出遙感在地質(zhì)礦產(chǎn)資源方面美好的發(fā)展前景。 (三)在水文、水資源方面的應(yīng)用 遙感在水文水資源方面的應(yīng)用，如水資源的調(diào)查、流域規(guī)劃、水土流失調(diào)查、冰雪監(jiān)測、?？诤０稁Ъ皽\海地形調(diào)查、海洋調(diào)查研究等方面，都能發(fā)揮重要作用。特別是在人類足跡難以到達的荒涼地區(qū)，遙感技術(shù)可成為水文水資源調(diào)查的有效手段。例如，我國青藏高原在以往300年來先后經(jīng)歷了150多次探險考察，曾查出500多個湖泊，而近年來采用航空像片、衛(wèi)星圖像判讀，不僅對這些湖泊的面積、形狀進行了修正定位，而且還補充了地面考察或地圖上未標明的300多個湖泊。 遙感圖像，特別是紅外遙感圖像在識別含水層、判斷充水斷層、查明富水地段位置方面是很有利的。例如，美國在夏威夷群島，利用紅外遙感發(fā)現(xiàn)了200多處地下淡水出露點，從而解決了該島對淡水的需求。我國在大連地區(qū)開展航空熱紅外遙感試驗，在該地區(qū)沿海共發(fā)現(xiàn)22處從未有歷史記錄的淡水泉點，通過對這些泉點的分析，確定了地下淡水排泄地段，為解決沿海地區(qū)人畜飲水水源提供了一個重要途徑。 利用遙感圖像進行海岸帶岸線測量、河口及近岸懸浮泥沙運移，以及海洋環(huán)境監(jiān)測，諸如海水溫度、鹽度、水深、洋流、波浪、潮汐等海洋諸要素的測量，都可發(fā)揮重要作用，對海洋的開發(fā)具有重要意義，特別是遙感圖像可提供大尺度、現(xiàn)實性強、多層次、全天候、客觀逼真的豐富信息，為海洋研究及指導海洋漁業(yè)生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。 二、遙感在環(huán)境監(jiān)測評價及對抗自然災害方面的應(yīng)用 (一)在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用 遙感在環(huán)境監(jiān)測中主要是利用遙感提供的瞬間成像的大范圍圖像，對大氣污染、水體污染、土地污染以及海洋污染等進行監(jiān)測。由于遙感所提供的信息快速及時，現(xiàn)實性好，以及真實客觀、形象的特點，可實時地了解和掌握污染源的位置、污染物的性質(zhì)、污染物的動態(tài)變化，以及污染對環(huán)境的影響，為及時采取防護或疏導措施，以及環(huán)境評價提供了基礎(chǔ)。例如，地礦部水文方法隊與地質(zhì)遙感中心合作，對長江下游蘇州河口至吳凇口的水污染現(xiàn)狀做了調(diào)查研究，他們利用航空熱紅外掃描圖像，共判讀出異常點29處，繪制了約25公里江段的污染判讀圖。他們還對北起大連，南至海南島海岸沿線的港口及海上平臺對海水的污染情況進行了航空紅外監(jiān)測，為國家海洋局執(zhí)法提供了依據(jù)。 長江三峽水利樞紐工程是一項規(guī)模宏大、技術(shù)復雜、具有重大經(jīng)濟效益和社會效益的巨大工程，但是，在長江干流上興建三峽大壩，必將對其生態(tài)、環(huán)境及社會產(chǎn)生深刻地影響。為此，在系統(tǒng)地開展三峽工程對生態(tài)與環(huán)境的影響及其對策的研究中，以及在實地調(diào)查工作中都采用了遙感綜合分析的方法，充分發(fā)揮了遙感在三峽環(huán)境論證與信息儲備中的作用。并在庫區(qū)環(huán)境本底調(diào)查、環(huán)境演變分析、環(huán)境動態(tài)監(jiān)測等方面取得許多明顯成效，為我國三峽工程的科學決策提供了可靠的資料和基礎(chǔ)。 近年來，我國相繼在長春、太原、北京、天津、廣州等大中城市，利用航空遙感進行城市環(huán)境的監(jiān)測和評價，這標志著我國遙感在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用正向更為廣泛深入的方向發(fā)展。 (二)在對抗自然災害中的應(yīng)用 自然災害是指環(huán)境異?；颦h(huán)境的突發(fā)性變化，給人類生活和生存帶來的災難。近年來遙感技術(shù)在預報災害方面取得很多重要成就，成為預報自然災害的有力工具和手段。 氣象衛(wèi)星當前已進入業(yè)務(wù)性運轉(zhuǎn)，形成多層次的預報網(wǎng)絡(luò)，在災害性天氣監(jiān)測、天氣分析預報、氣象研究等方面，發(fā)揮了十分重要的作用。我國“風云一號”“風云二號”氣象衛(wèi)星的研制和相繼發(fā)射成功，標志著我國的氣象預報技術(shù)已從單項、短期、小范圍的預報發(fā)展成綜合性、中長期、大范圍的準確預報。為我國的旱情、洪水，以及滑坡、泥石流和病蟲害的準確預報提供了可靠資料，為采取減災措施提供了可靠基礎(chǔ)。 森林火災一直是威脅林業(yè)建設(shè)的重要災害之一，早在70年代，我國就進行機載遙感-林火探測實驗，在3000米高空通過熱紅外傳感器可發(fā)現(xiàn)地面 0.1平方米的火源。1987年5月，黑龍江省大興安嶺森林特大火災中，遙感在準確確定火源位置、范圍，以及火源蔓延趨勢，為撲滅大火提供及時準確的火情信息上，以及在監(jiān)測火勢發(fā)展，災后評估火災損失和恢復重建規(guī)劃方面，都發(fā)揮了重要的作用，獲得顯著的社會經(jīng)濟效益。 近年來，在利用多時相遙感資料和地理信息系統(tǒng)技術(shù)對黃土高原水土流失進行綜合調(diào)查和研究;利用全球定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)，監(jiān)測地殼及其板塊的運動，進行大區(qū)域的地球動力學研究，探索地震的發(fā)生機理，進行地震的中長期預報;利用多時相大比例尺航空遙感圖像結(jié)合氣象預報資料和地面勘查進行滑坡、泥石流的調(diào)查與監(jiān)測，保障重點工程及鐵路沿線的安全;以及利用遠距離衛(wèi)星通訊技術(shù)，提高災害預報的及時性和準確性，為救災和決策提供依據(jù)等方面，都取得很大成效和重大的進展。 三、遙感在區(qū)域分析及建設(shè)規(guī)劃方面的應(yīng)用 遙感圖像是地表面一定區(qū)域景觀的真實、客觀的記錄和形象顯示。地理學區(qū)域分析亦充分利用和發(fā)揮了遙感圖像的這一特點和優(yōu)勢，成為遙感在地理學應(yīng)用的重要方面。例如，我國早期開展的滕沖、長春、新疆及長江中下游地區(qū)的遙感試驗，以及近年來開展的黃土高原遙感綜合調(diào)查，“三北”防護林遙感綜合調(diào)查等大型遙感工程中，都是以遙感區(qū)域分析為先導，以區(qū)域分析為基礎(chǔ)，取得的成果。我國在遙感的區(qū)域分析應(yīng)用中，已形成一定特色，進入世界先進水平行列。 近年來隨著城市化及城市建設(shè)的熱潮，城市遙感方興未艾。城市遙感可提供諸如城市土地利用現(xiàn)狀，城市用地分析，城市環(huán)境監(jiān)測及評價，城鎮(zhèn)布局結(jié)構(gòu)分析，城市道路交通分析，城市人口分析及城鎮(zhèn)的生態(tài)分析等城市發(fā)展的基礎(chǔ)信息，為城市建設(shè)規(guī)劃及決策服務(wù)。例如，由北京市政府和地質(zhì)礦產(chǎn)部、城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合組織實施的“北京航空遙感(8301工程)，于1983年開始遙感飛行，到1986年底，在城市環(huán)境地質(zhì)、城市建設(shè)、農(nóng)業(yè)水利建設(shè)、生態(tài)環(huán)境、影像地圖以及文物、古建筑等諸多方面，共獲得41項研究成果，有23項填補了北京市基礎(chǔ)資料的空白，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 繼北京市之后，城市遙感在全國各大、中城市較為普遍地開展起來，并在應(yīng)用的深度和廣度上有不同程度的提高。特別是隨著城市遙感應(yīng)用的深化，城市地理信息系統(tǒng)的建立及在城市總體規(guī)劃、城市建設(shè)的輔助決策中的應(yīng)用，將城市遙感應(yīng)用提高到一個更高層次的階段。 四、遙感在全球性宏觀研究中的應(yīng)用 遙感的全球性研究雖然目前尚未系統(tǒng)地進行，形成規(guī)模。但是，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，特別是諸如世界人口增加，資源危機，環(huán)境惡化等一系列涉及全球性的問題，越來越引起人們的關(guān)注。全球性研究(Global Study)已提到日程上，得到世界各國普遍的重視，全球性研究必將有一個較大的發(fā)展。 全球研究的目的主要是宏觀地、整體性地對人類賴以生存的巖石圈、大氣圈、水圈、生物圈的研究，以此帶動區(qū)域性研究的深化，促進全球環(huán)境的改善。因此，這無疑為遙感發(fā)揮自身的特點和優(yōu)勢，開拓的又一應(yīng)用領(lǐng)域。遙感可為全球研究提供各種便利條件，促進全球性研究的進一步開展和深化。例如，可利用遙感全球定位系統(tǒng)(GPS)監(jiān)測和研究板塊的運移，深大斷裂活動，研究環(huán)形構(gòu)造的成因及其機制;利用氣象衛(wèi)星資料及其它遙感信息，進行全球性氣象研究及世界災情的預報;海洋動力學研究，地球表面固態(tài)水的分布，世界冰川的進退，以及世界大環(huán)境的監(jiān)測和治理等。遙感必將在全球性研究中發(fā)揮出更大的作用，做出更大的貢獻。 當前，全球性研究已陸續(xù)開展，1992年已確定為國際空間年(ISY);一種全新的數(shù)字式全球變化百科全書將問世，它將說明遙感可以對監(jiān)測全球變化做出的貢獻。我國已決定積極地參與“地圈與生物圈”(IGBP)、“國際空間年”(ISY)、“國際減災十年”等科技項目合作。承接全球變化地圖集與全球變化電子百科全書等部分項目的工作。中國將對全球性研究作出貢獻。 五、遙感在其它方面的應(yīng)用 (一)在測繪制圖方面的應(yīng)用 航空攝影測量一直是測繪制圖的一種主要資料來源和重要的技術(shù)方法，形成了完整而系統(tǒng)的學科體系。當代遙感的發(fā)展使測繪制圖的資料來源更為多樣化，資料的準確可靠性及其快速及時性和適時動態(tài)性等方面都有較大的改觀;成圖周期大為縮短;影像地圖、數(shù)字地圖等新圖種和制圖新工藝大量涌現(xiàn)，使測繪制圖產(chǎn)生了新的變化和進展。例如，我國依據(jù)近年來所發(fā)射的衛(wèi)星獲得的圖像，完成了黃河三角洲1∶5萬，1∶10萬地圖的編制，繪制完成了我國第一幅南沙群島影像地圖。遙感還能在各種氣候氣象條件復雜，常規(guī)方法難于進行工作的地區(qū)獲得資料，填補地面工作的空白。例如，巴西亞馬孫河流域有近500萬平方公里的熱帶雨林區(qū)，那里人煙稀少，云霧終日不散，常規(guī)測量工作難于進行。利用遙感側(cè)視雷達技術(shù)，在不到一年的時間里就完成了該地區(qū)1∶40萬雷達掃描成像工作，取得了有價值的資料，為該地區(qū)測量制圖提供了基礎(chǔ)。利用遙感圖像進行各種專題圖的編制，以及編制中小比例尺大區(qū)域的省(區(qū))、全國乃至大洲影像地圖已較普遍，西歐各國已應(yīng)用SPOT衛(wèi)星資料修編和更新1∶5萬地形圖等。隨著遙感信息在空間分辨率、光譜分辨率以及時相分辨率方面的提高，遙感將為測繪制圖技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，開拓出更加美好的前景。 (二)在歷史遺跡、考古調(diào)查方面的應(yīng)用 近年來在進行野外考古調(diào)查中，配合應(yīng)用遙感圖像分析，發(fā)現(xiàn)了許多重大的歷史遺跡，取得顯著的成果。例如，英國遙感專家通過計算機增強的衛(wèi)星圖像，在英國倫敦以北約30公里的地下發(fā)現(xiàn)了羅馬時代的古城堡遺跡。我國也曾利用遙感提供的信息，進行北京圓明園遺跡考察，長城遺跡的考察，以及內(nèi)蒙古金代古城的發(fā)現(xiàn)等方面取得很好的效果。遙感為野外考古調(diào)查帶來了變革，成為考古工作者有力的工具和手段，促進和加快了野外考古工作。 (三)軍事上的應(yīng)用 遙感在軍事上的應(yīng)用是不言而喻的。事實上，軍事應(yīng)用是遙感最早最成功的應(yīng)用，今天遙感的發(fā)展是得利于遙感軍事上成功的應(yīng)用而迅速發(fā)展起來的。目前，發(fā)射的繞地球運行的衛(wèi)星，絕大部分是與軍事有關(guān)的。當今戰(zhàn)爭的勝負，不僅決定于軍事實力(人力、武器)的對比上，準確可靠的信息獲取，傳輸和決策對戰(zhàn)爭的勝負起著關(guān)鍵性的作用。英國、阿根廷的馬島戰(zhàn)爭、中東戰(zhàn)爭，以及海灣戰(zhàn)爭都充分證實了遙感在軍事戰(zhàn)爭中所起到的至關(guān)重要的作用。