遥感技术系统及其技术原理是什么

第一篇：遥感技术系统及其技术原理是什么

遥感技术系统及其技术原理是什么？试举例说明其农业应用。

概念：

遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线结目标进行探测和识别的技术。例如航空摄影就是一种遥感技术。人造地球卫星发射成功,大大推动了遥感技术的发展。现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。完成上述功能的全套系统称为遥感系统,其核心组成部分是获取信息的遥感器。遥感器的种类很多,主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成象光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。传输设备用于将遥感信息从远距离平台(如卫星)传回地面站。信息处理设备包括彩色合成仪、图像判读仪和数字图像处理机等。遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息，判认地球环境和资源的技术。它是60年代在航空摄影和判读的基础上随航天技术和电子计算机技术的发展而逐渐

形成的综合性感测技术。任何物体都有不同的电磁波反射或辐射特征。航空航天遥感就是利用安装在飞行器上的遥感器感测地物目标的电磁辐射特征，并将特征记录下来，供识别和判断。把遥感器放在高空气球、飞机等航空器上进行遥感，称为航空遥感。把遥感器装在航天器上进行遥感，称为航天遥感。完成遥感任务的整套仪器设备称为遥感系统。航空和航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测，获取大量信息。航天遥感还能周期性地得到实时地物信息。因此航空和航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获得广泛的应用。例如应用于气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦察等

遥感技术系统包括：信息源即波谱特征 spectrum feature、信息的获取 Information

obtain、信息的接收 Receive、信息的处理 Processing（辐射校正、姿态校正、几何校正、增强处理等）、信息的应用 applying

空间信息获取系统

地球表面地物目标空间信息获取主要由遥感平台、遥感器等协同完成。

遥感平台(Platform for Remote Sensing)是安放遥感仪器的载体，包括气球、飞机、人造卫星、航天飞机以及遥感铁塔等。

遥感器(Remote Sensor)是接收与记录地表物体辐射、反射与散射信息的仪器。目前常用的遥感器包括遥感摄影机、光机扫描仪、推帚式扫描仪、成像光谱仪和成像雷达。按其特点，遥感器分为摄影、扫描、雷达等几种类型。

遥感数据传输与接收

空间数据传输与接收是空间信息获取和空间数据应用中必不可少的中间环节。

遥感器接收到地物目标的电磁波信息，被记录在胶片或数字磁带上。从遥感卫星向地面接收站传输的空间数据中，除了卫星获取的图像数据以外，还包括卫星轨道参数、遥感器等辅助数据。这些数据通常用数字信号传送。遥感图像的模拟信号变换为数字信号时，经常采用二进制脉冲编码的 PCM 式（pulse code modulation: 脉冲编码调制）。由于传送的数据量非常庞大，需要采用数据压缩技术。

卫星地面接收站的主要任务是接收、处理、存档和分发各类地球资源卫星数据。地面站接收的卫星数据通常被实时记录到 HDDT(high density digital tape，高密度磁带)上，然后根据需要拷贝到 CCT(computer compatible tape，计算机兼容磁带)、光盘、盒式磁带等其他载体上。CCT、光盘、盒式磁带等是记录、保存、分发卫星数据等最常用的载体。

遥感图像处理

遥感图像处理是在计算机系统支持下对遥感图像加工的各种技术方法的统称。遥感图像

处理依赖于一定的图像处理设备。对于数字图像处理系统来说，它包括计算机硬件和软件系统两部分。硬件部分包括：计算机(完成图像数据处理任务)、显示设备(高分辨率真彩色图像显示）、大容量存贮设备、图像输入输出设备等。软件部分包括：由数据输入、图像校正、图像变换、滤波和增强、图像融合、图像分类、图像分析以及计算、图像输出等功能模块。

遥感信息提取与分析

遥感信息提取是从遥感图像（包括数字遥感图像）等遥感信息中有针对性地提取感兴趣的专题信息，以便在具体领域应用或辅助用户决策。遥感信息分析指通过一定的方法或模型对遥感信息进行研究，判定目标物的性质和特征或深入认识目标物的属性和环境之间的内在关系

原理

任何物体都具有光谱特性，具体地说，它们都具有不同的吸收反射、辐射光谱的性能。在同一光谱区各种物体反映的情况不同，同一物体对不同光谱的反映也有明显差别。即使是同一物体，在不同的时间和地点，由于太阳光照射角度不同，它们反射和吸收的光谱也各不相同。遥感技术就是根据这些原理，对物体作出判断。

遥感技术通常是使用绿光、红光和红外光三种光谱波段进行探测。绿光段一般用来探测地下水、岩石和土壤的特性；红光段探测植物生长、变化及水污染等；红外段探测土地、矿产及资源。此外，还有微波段，用来探测气象云层及海底鱼群的游弋。

在农业上的应用：

遥感技术在农业资源调查上的应用

中国的农业遥感技术起步于20世纪80年代初．二十余年取得了大量赶超世界先进水平的理论研究与应用成果。比如．作为我国农业遥感应用的代表，由中国科学院资源环境局主持的“黄土高原遥感专题研究”项目，在林草资源遥感调查、土壤侵蚀定量遥感调查、土地类型遥感综合研究、草场生物量的遥感估算、农业地物光谱特征及其应用基础研究以及黄土区暴雨与下垫面关系的遥感分析等许多方面取得了大量成果．为黄土高原的综合治理提供了全方位的技术支持。武汉测绘科技大学在湖北省利川市利用多光谱影像进行了草场资源调查．6个人用半年时间就完成了近百人需要历时3年才能完成的工作量．且吻合率达96％，成为遥感技术在农业资源调查上应用的成功范例。我国利用560幅陆地卫星图像．仅用两年时间完成了全国15种土地利用类型的分析和量算统计工作．提供了全国和分省的土地利用基本数据和有关图件。我国近年完成的“三北”防护林遥感综合调查．在包括西北大部、华北北部和东北西北部总面积为128万l【111z的“三北”造林

一期工程的调查中．完成了对现有防护林类型、分布、面积和保存率；草地数量、质量和分布；土地资源类型、分布、数量及利用现状的调查。提供了200余幅各类遥感专题系列图．建成了全区资源与环境信息系统。为掌握防护林区现状、林区的进一步发展和规划奠定了基础

1．2农业遥感专用软件相继出现

我国农业遥感应用技术日趋深入．还表现在应用软件的开发和应用方面。进入20世纪90年代中后期．一大批较为成熟的农业遥感专用软件相继出现。比如．可应用于农业资源调查与监测的软件有：由中国农业工程研究设计院农业遥感研究室开发的土地利用现状调查和数据处理系统软件：由中国农业科学院草原研究所开发的北方草地产量动态监测系统软件：由农业部资源监测总站开发的耕地变化监测系统软件：由成都农业遥感分中心开发的湿地资源调查系统：由中国农业工程研究设计院农业遥感研究室开发的黄淮海盐碱地调查系统软件以及由农业部资源监测总站开发的棉花种植面积遥感调查系统软件等。可应用于作物产量预测的软件有：由南京农业遥感分中心开发的南方水稻遥感估产系统软件：由北方农业遥感中心开发的冬小麦估产系统软件：由中国农业工程研究设计院农业遥感研究室开发的遥感光谱法水稻估产系统软件以及由北京大学遥感与地理信息系统研究所开发的农作物遥感估产信息系统软件等。可应用于农业灾害监测与评估的软件有：由中国农科院草原研究所开发的北方草场火灾、雪灾监测系统软件以及由南京大学大地海洋科学系遥感室开发的东南沿海小河流域防洪信息系统软件等罔。这些新的遥感处理软件使科技人员的工作效率大大提高。

1．3遥感技术在灾情监测与预报上的应用

对灾情．结合陆地卫星与气象卫星所获得的资料，利用当时的卫星影像与常年卫星影像进行

对比．可获得有关洪水泛滥成灾面积和灾情程度的较准确的结果。对旱灾的面积和危害程度的监测预报也通过卫星资料来进行。其他如土壤的侵蚀、沙化。草原的退化以及由某些工程引起的环境恶化等．均可通过卫星和航空遥感来进行监测。我国洪涝灾害遥感调查是在为山区大型工程建设或为大江大河洪涝灾害防治服务中逐渐发展起来的。湖南省率先利用遥感技术在洞庭湖地区开展了水利工程的地质环境及地质灾害调查工作。有关单位先后在雅砻江二滩电站、红水河龙滩电站、长江三峡工程、黄河龙羊峡电站、金沙江下游落渡、白鹤滩及乌东清电站库区开展了大规模的区域性滑坡、泥石流遥感调查。20世纪80年代中期．分别在宝成、宝天、成昆等铁路沿线进行了大规模的航空摄影．为调查地质灾害分布及其危害提供了信息源。20世纪90年代起。在主干公路及铁路选线．如京九铁路沿线等也使用了地质灾害遥感调查技术。20世纪90年代末期在全国

开展的“省级国土资源遥感综合调查”工作中．各省(区)都设立了专门的中小比例尺“地质灾害遥感综合调查”课题．主要是识别地质灾害微地貌类型及活动性．评价地质灾害对大型工程施工及运行的影响等。近年来，在重大工程论证中，都开展了工程地质遥感调查工作，如杭州湾跨海大桥、向山港跨海大桥等。大兴安岭发生特大森林火灾时．中国科学院卫星地面站提供的火情现势卫星影像图对现场指挥、调度扑救起到了决定性作用。长江、嫩江流域发生特大洪灾时．航空、航天平台的遥感实时监测，为指挥救灾、恢复生产发挥了巨大作用。

1．4遥感技术在农业环境保护方面的应用环境卫星遥感监测是环境管理的重要手段之一，连续监测、定时监测和严格的管理相结合．能准确地反映环境质量状况，能有针对性地加强监督管理。在大气遥感监测方面．我国重点开展了四个方面的工作：一是利用遥感技术监测大气污染与污染源．如辽宁省环保所应用遥感技术对抚顺露天煤矿进行了监测：分析了矿坑上空逆温层的形成与大气污染物扩散的关系，搞清了矿坑内产生污染的条件．为露天矿场的污染防治和环境污染预报提供了科学依据：中国环境科学研究院在太原市进行了以大气污染为目标的遥感监测：北京市环境保护科学研究院曾对规划市区的烟囱高度、分布进行了航空遥感分析等．这些都为污染防治和环境污染预报提供了科学依据。二是通过遥感图像上植物的季相节律变化和遭受污染后的反应差异．以植物对污染的指示性反演大气污染，如确定大气污染的范围、程度和扩散变化．如进行津渤环境遥感试验时曾利用遥感图像上呈现的树冠影像的色调和大小差异．圈定了二氧化硫和酸气、氟化氢等典型污染场。三是以地面

采样的分析结果作参照量．与遥感图像进行相关分析，如进行津渤环境遥感试验时．曾采集树木叶片测定其含硫、含氯量以及树皮的pH值，分析二氧化硫、氯气及酸雾的污染。四是利用飞机携带大气监测仪器．在污染地区上空分层采样并进行数据处理分析，如天津、太原曾用该方法监测大气气溶胶、飘尘及二氧化硫的时空分布特征和运移规律嘲。在水污染的监测方面．我国先后对海河、渤海湾、蓟运河、大连湾、长春南湖、于桥水库、珠江、苏南大运河、滇池等大型水体进行了遥感监测：研究了有机污染、油污染及富营养化等：利用水体叶绿素与富营养化间的关系研究了滇池水体污染与富营养化状况：利用卫星遥感资料估算了渤海湾表层水体叶绿素的含量．建立了叶绿素含量与海水光谱反射率之间的相关模式．定量地划分了有机污染区域；利用水体热污染原理先后对湘江、大连湾、海河、闽江、黄浦江等进行了红外遥感监测问。

1．5遥感技术在农作物估产上的应用

自“六五”开始．我国即试用卫星遥感进行农作物产量预报的研究．并在局部地区开展产量估算试验。“七五”期间．国家气象局于1987年开展了北方11省市小麦气象卫星综合测产．探索运用周期短、价格低的卫星进行农作物估产的新方法阍。“八五”期间．国家将遥感估产列为攻关课题．由中国科学院主持．联合农业部等40个单位．开展了对小麦、玉米和水稻大面积遥感估产试验研究．建成了大面积“遥感估产试验运行系统”并完成了全国范围的遥感估产的部分基础工作。通过1993～1996年4年试验运行，分别对四省两市(河北、山东、河南、安徽北部和北京市、天津市)的小麦，湖北、江苏和上海市的水稻；吉林省的玉米种植面积、长势和产量的监测和预报．在指导农业生产及农业决策中发挥了重要作用。特别是解决了一些关键技术问题．为进一步开展全国性的卫星遥感估产提供了重要保证嘲。1995年中国科学院、气象局及多家高等院校、研究所致力于遥感估产技术的研究．并在浙江、江西、江苏各省及华北、东北、江汉平原等地区对冬小麦、玉米、水稻、糜子等作物进行遥感估产。在遥感信息源选取、作物识别、面积提取、模型构建、系统集成等各个技术环节有了大幅的进步。这些模型汲取了以前模型的优点．模型因子的选择更加合理，可操作性更强，精确程度更高

2．1遥感卫星在美国农业上的应用

近十余年来．美国遥感卫星应用产业迅速发展。其中卫星通信已实现产业化．并且具有商业化的特点．其产业推动全球经济的增长．大批跨国公司企业和风险投资商竞相进入．抢占市场。美国No从等气象卫星资料全球公开．相关的地面设备遍布世界各地．产生了巨大的商业价值。遥感气象卫星在天气气候、环境生态和防灾减灾中均发挥着作用。美国LaIldSat、SeaStar等陆地与海洋资源环境卫星采取了“授权接收+数据定价”的产业模式。尤其是自20世纪90年代以来．通过拓展应用领域和应用层次．应用产业取得了很大的成功。美国1972年发射了第一颗遥感卫星LaIldsat—1．随着技术的进步．卫星及传感器性能在提高．而价格却在降低。陆地卫星系列具有持续时间长、综合性能好及波段设置合理等特点．对全球的遥感技术与应用产生了重要而广泛的影响。LandSat卫星数据的应用面非常广。在国土资源调查、地质勘探、旱涝灾情监测、农作物估产、地图修测修编、林业资源调查、水利规划、城市规划和环境污染监测等众多领域发挥积极作用。

2．2遥感技术在加拿大农业上的应用

加拿大在农田信息采集和服务方面充分应用了卫星遥感系统。在农业资源清查、核算、评估与监测方面．遥感系统强大的图形分析与制作功能。可编绘出土地利用现状图、植被分布图、地形地貌图、水系图、气候图、交通规划图等一系列社会经济指标统计图．也可进行多种专题图的重叠而获得综合信息．实现对具有时空变化特点的农业资源存量和

价值量的测算以及资源现状、潜力和质量的客观评估．从而真实反映农业资源状况．为科学利用和管理农业资源提供强有力的决策依据。在农业区划方面．遥感系统通过构建区划模型．进行不同区划方案空间过程动态模拟与评价．可使农

业区划从野外调查、资料收集、信息处理、计算模拟、目标决策、规划成图到监督实施全过程实现现代化。在土地资源与土地利用研究方面．遥感系统能方便获取资源数量和质量变化．提供研究区域土地面积、土壤特性、地形、地貌、水文、植被及社会、经济及自然环境的真实信息．直观反映土地利用现状、利用条件、开发利用特点和动态变化规律。

在作物估产与长势监测方面．遥感系统多时相影像信息。可反映出宏观植被生长发育的节律特征，可通过对各种数据信息空间分析．识别作物类型。统计量算播种面积．分析作物生长过程中自身态势和生长环境的变化．构建不同条件下作物生长模型和多种估产模式．根据各种模型预估作物产量。在农业灾害预警及应急反应方面．遥感系统可追踪害虫群集密集、飞行状况、生活习性及迁移方向等．通过分析处理．可给出农作物病虫害发生图、分布图及可能蔓延区图．为防虫治害提供及时、准确、直观的决策依据。另外，可实现洪涝灾、旱灾、水土污染等农业重大灾害预测预报、灾情演变趋势模拟和灾情变化动态、灾情损失估算等，为防灾、抗灾、救灾预警及应急措施提供准确的决策信息。在农业环境监测和管理方面．遥感系统能够对农业资源环境质量变化进行动态监测．及时发现情况进行预警：能够建立农业资源环境空间数据库。管理、分析和处理环境数据。高效汇总、汲取有用的决策信息；能够建立若干环境污染模型，模拟区域农业资源环境污染演变状况及发展趋势。

2．3遥感技术在德国农业上的应用

德国农业机械化程度很高．遥感技术和机器耕作的结合大大提高了农业生产效率、降低了成本。在大型农机上安装接收机。接收卫星信号，经电脑处理、分析和综合。根据土地和作物情况确定播种、施肥和用药量．可节省10％的肥料和23％的农药。遥感技术在病虫害检测和预报方面也得到了广泛应用．人们根据遥感卫星提供的数据建立预报模型．尽可能准确地作短期预报。

第二篇：无线通信技术与遥感技术

红外无线通信技术与遥感技术

xx

（xxxx大学理学院 光信-2班 xx 2xxxxx）

摘要：红外在通信领域中有具有许多优点他的抗干扰能力，和无线传输功能用途十分广泛。将来在通信方面会有大的作为。随着机器的高度自动化，它在无人驾驶方面会有大的用途。

关键字：红外通信，红外应用，无人驾驶。

红外通信，顾名思义，就是通过红外线传输数据。在电脑技术发展早期，数据都是通过线缆传输的，线缆传输连线麻烦，需要特制接口，颇为不便。于是后来就有了红外无线数据传输技术。[1]

1.红外辐射的特点

红外辐射既有与可见光相似的特性，如反射、折射、干涉、衍射和偏振，又具有粒子性。此外，红外辐射还有一些与可见光不一样的独特性：

（1）人的眼睛对红外辐射不敏感，所以必须用对红外辐射敏感的红外探测器才能探测到；

（2）红外辐射的光量子能量比可见光的小，例如10000nm波长的红外光子的能量大约是可见光子能量的1/20；

（3）红外辐射的热效应比可见光要强的多；

（4）红外辐射更易被物质所吸收，但对于薄雾来讲长波红外辐射更

容易通过。[2]

2.红外无线传输的优点

一个比较完整的红外系统通常包括光学系统、调制盘（或扫描器）、红外探测器、电子线路和显示记录装置等。目标是红外系统所探测的对象，目标的辐射在传输过程中将受到大气中某些气体分子的选择性吸收以及大气中悬浮微粒的散射而衰减。透过大气的目标辐射被光学系统接收，并聚焦到红外探测器平面上。调制盘将连续光调制成交变电流并进行空间滤波，而扫描器输出的信号经过电子线路完成放大处理。显示记录装置将经过处理的信号进行显示和记录。如果是用于监控的红外系统，还需将处理后的信号输入监控装置，以驱动执行机构工作，实现自动监控。与雷达系统和可见光仪器相比，红外系统具有如下特点：

（1）尺寸小，重量轻；

（2）能有效地抗可见光波段的伪装；

（3）比雷达有更高的角精确度；

（4）对辅助装置要求最少。[3]

把光学系统看作收集和传递信息的系统，它的作用和通信系统在本质上是相同的。只不过在通信系统中，信息是空间的，如复振幅或强度的空间分布。正是这种本质上的共同点，导致了光学和通信理念的联系。[4]

3.红外无线通信和遥感的应用

基于以上红外线的优良特点，红外线可以在众多领域中得到应用。随着家庭电器的智能化。许多电器将有一个中央控制器进行控制。如果各个电器都以线路连接将给连接、安装和使用带来诸多不便，红外装置连接将是很好的发展前景。红外通信装置还可运用到汽车机车的无人驾驶方面。以汽车为例，在汽车上安装红外发射装置和红外接收装置。在专门铺设的无人驾驶道路上每隔一定距离装一个红外发射器。当无人驾驶的汽车到达这种路段时，汽车将自动切换成无人驾驶模式。通过汽车内的红外接收装置，测量车子到路两边的红外发射装置的距离，按照设定好的统一标准进行调整运行。车子与车子之间也通过红外装置进行测距与通信。来保持车距，和处理突发事件。根据物体辐射红外线的特点不问白天黑夜，也不问有无生命都会发出红外线，所以道路上还可以用红外探测仪来探测道路上的非车辆。遇到有异常时以信号方式提醒过往车辆减速或转道避让。之所以选用红外线，是因为他比可见光信号和无线电波具有更好的抗干扰性，比雷达有更高的角精确度而且对辅助装置要求最少有更好的经济效应。

参考文献：

[1] 《百度百科》

[2] 张建奇 方小平《红外物理》 西安电子科技大学出版社p4

[3] 张建奇 方小平《红外物理》 西安电子科技大学出版社p4-p5

[4] 吕乃光 《傅立叶光学》 机械工业出版社p1

第三篇：遥感技术

遥感技术在地球资源方面的应用

姓名：王大伟

班级：资工

学号：

序号：10709 200701846 46

遥感技术在地球资源方面的应用

一、对地球观测技术发展的简要历程

对地观测，即对地球观测（earth observing）。它作为一个专有名词，起源於八十年代中期美国空间站对地观测系统（EOS）。对地观测技术是现代遥感技术发展的重要标志，它可追溯到六十年代的初期，刚刚出现人造地球卫星。当时一般都将它称为地球资源和环境的遥感技术。遥感（Remote Sensing）这个词最早出自於1960年。当时，美国海军科研局一位官员把一项研究照相判读技术的计划称为“遥感”计划。后来，经过一系列相关专业研讨会的确认，才得以传播开来。

六十年代的空间实验

六十年代，卫星出现不久，发展应用卫星的有效载荷技术，完全处於试验和摸索阶段。作为空间遥感卫星试验的前奏，应当特别提及飞机遥感技术的发展。世界许多国家都是首先开展大规模的机载对地观测技术的飞行试验活动，其“领头羊”是美国。美国在早期发展卫星遥感技术和应用，首先进行大量的飞机试验活动。为了获得卫星遥感仪技术的每一知识，几乎都是首先开展在飞机上的试验和验证。特别是为准备发射地球资源遥感卫星，本世纪六十年代末期，美国宇航局（NASA）在全美国展开了有史以来规模最大的机载飞行实验活动。历时三年。他们动用了当时能够提供的所有遥感仪器。包括微波雷达、红外扫描仪、和各种照相机设备。开辟了近400个试验场和典型地物场地。实验应用的范围极其广泛，包括农、林、地质、地理、水文、海洋、城市、工程等一大批应用。从此以后，至今还没有那次试验在规模上超过它。通过这次活动，人们不仅认识了各种遥感仪技术的作用和潜力，而且还初步学会如何开展应用遥感的具体方法。这是人类对遥感技术及应用的第一次、比较系统的实践。这次活动结束后二年，美国地球资源技术卫星（ERTS）发射成功。从此在全世界掀起了空间遥感应用的热潮。现在，回过头来再审视一下这次实验活动，会深刻体会到机载遥感飞行试验在整个空间对地观测技术发展中的重要作用。

1、气象卫星

早在人造卫星发射之前，世界各国就开始开展卫星遥感应用的技术准备。即卫星有效载荷对地观测仪器技术的探索和研究工作。卫星在围绕地球飞行过程中，能够在短时间内覆盖观测全地球。它特别符合气象观测的需求，因此，卫星一出现便受到气象工作者的重视。当时的问题是采用什么样的遥感仪器，能够在卫星飞行中摄取的地面图像并即时将其送回地面。在当时的传感技术中只有电视摄像机满足这一要求。1960年4月1日美国发射第一颗气象卫星泰罗斯（TIROS）卫星，全称为电视和红外观察卫星。星上电视摄像机首次送回地球大气清晰的可见光云图，具有气象价值。§1.1.2 地球资源卫星

早在六十年代初期，美国就酝酿利用空间技术勘察地球的资源。随即制订了“地球资源勘察”计划。包括发射资源卫星和天空实验室飞船，以及飞机计划。经过七年的论证和研制等准备工作，於1972年7月成功地发射第一颗实验型“地球资源技术卫星”（ERTS）。在这颗卫星上，安装有二种摄取地面图像的遥感仪器：三台返束光导摄像管（RBV）和多光谱扫描仪（MSS）。它们工作在可见光和近红外光谱区域。RBV有三个波段，地面分辨率100m。MSS包括四个波段: MSS1（0.5~0.6）μm，MSS2(0.6~0.7)μm，MSS3(0.7~0.8)μm，MSS4(0.8~1.1)μm。分辨率79m。在当时，电视摄像机已在气象卫星上试验成功。为提高分

辨率，请著名的美无线电公司（RCA）专门研制高分辨率电视摄像管，返束光导摄像管。扫描线达4500条。多光谱扫描仪（MSS）是一种利用行扫描原理的高分辨率光学-机械扫描成像系统。在扫描仪的焦平面上，利用分光元件和光电探测器相配合，在可见光和近红外光谱范围的四个狭窄波段摄取地面图像。光谱分辨率△λ＝0.1μm。从总体说来，ERTS-1的首次实验是成功的。虽然RBV在太空运行很短时间就因高压电源故障而停止，但是MSS获取的图像却得到了意想不到的成功。

ERTS-1原订寿命一年，MSS实际工作5.5年。它摄取了3.3万个地面景物，提供约150万张图像。这种包含（185×185）Km2地面的多光谱图像，初步分析便得到了在当时非常惊人的结果。当时发现，加拿大西部有镍矿、巴基斯坦可能有铜矿、看到了纽约海港的污染情况，断定了农作物的长势、与现有地图相比较发现一批错误和遗漏...。这些意想不到的结果引起了世界各国的普遍重视。这种卫星的多光谱图像迅速在世界范围扩散。随即掀起了世界性的地球资源与环境空间遥感应用的热潮。

从对地观测技术发展的角度来审视应用技术的发展历史，六十年代的实验活动是有成效的。通过气象和资源两类应用卫星的实践过程，建立了初步满足实用化要求的信息获取技术。利用光电探测和光-机扫描成像原理的光电遥感仪器技术，被确定为实用化卫星有效载荷技术，推动了对地观测技术及其应用的整体发展。事实证明，这是一条正确的技术路线。

2.海洋遥感卫星

美国的海洋卫星（SeaSat）是从七十年代初期开始论证和研制的。这是第一颗专门用於海洋遥感的实验性空间飞船。1978年7月26日发射成功。由於星上电源故障，该星仅工作160天便停止工作。尽管如此，它还是完成了预定的海洋遥感实验。这颗卫星装载了在当时技术条件下能够研制出来的所有海洋遥感仪器。包括：雷达测高仪（ALT）、散射计、合成孔径雷达（SAR）、多通道微波辐射计、可见光和红外辐射计等。它们收集地球海面和包括风、浪、温度、海水、形貌等大批信息。同时也对最新研制的各种遥感仪技术进行实验和评价。

从海洋卫星（Seasat）以后的海洋遥感卫星看，第一颗卫星的实验是成功的，它基本上达到了既定目标。雷达高度计、散射计和辐射计等仪器的实验均转入实用化阶段，它们后来都成为海洋遥感的基本工具。此后，美国海军的海洋遥感系统（NROSS）、美国宇航局和法国合作的海貌卫星（Topex/Poseidon）,日本的海洋观测卫星（MOS-1）以及欧空局的遥感卫星（ERS-1）等，都是后续的海洋遥感卫星，实用化的具体计划。

从遥感技术发展过程看，海洋卫星上首次装载的合成孔径雷达（SAR）实现太空飞行，这是一件有意义的事情。众所周知，早在五十年代初期，为军事侦察需要发明了真实孔径侧视成像雷达。微波辐射的穿透和全天候特性，吸引许多人继续从事研制高分辨率成像雷达的工作。结果，合成孔径雷达（SAR）的概念诞生。到六十年代，机载SAR的飞行，图像分辨率可达到15m的水平。七十年代初期，空间遥感技术发展引起世界性轰动，但技术界人士都非常明白，这完全是因为光电遥感技术的成功。因此，把高分辨率成像雷达搬到卫星上去，是技术专家和遥感用户共同的迫切愿望。海洋卫星实现了SAR的空间首次飞行，得到分辨率为25m的地面雷达图像，据说曾引起了很大的轰动和反响。可想而知，在当时，这种全天候图像在军事上的意义是很大的。此后，日本、欧洲、俄国、中国和加拿大等国都全力投入空间SAR技术研究工作，并研制SAR卫星。

二、全新一代对地观测技术

从世界范围看，对地观测技术到八十年代中期，在大气、陆地、海洋三大应用领域基本上完成了应用遥感技术的初步研究工作。此后各国便加紧向着实用化空间遥感技术发展。此时此刻，人们自然要问，人类对地球的观测的研究活动下一步的总体目标是什么。为此，还要发展哪些高级的对地观测技术。

人类应当对于自己居住的星球有一个全面而深刻的了解。掌握地球科学的知识，这是人类追求最高目标的基本条件。也是全世界每个国家和每个团体义不容辞的责任。卫星诞生后所发展的地球资源和环境遥感技术，是人类迈向这一伟大目标的第一步。当我们看到七十年代空间遥感应用的巨大成就，使我们更加深刻地认识到,全面地认识地球体系是非常重要的。确信，现在更加有条件完成这一任务。

地球是宇宙太阳系内一个独特的星球。它的表面分布着一大批特定的材料。在它们接收到太阳辐射能量之后，实现着一系列复杂过程。地球科学家始终想知道,地球体系整体是如何运行的。地球的表面、内部和大气层等各部分,在整体运行过程中都处於什么状态。产生什么作用。地球上许多过程是横跨地球的几个部分发生的。显然，地球体系各部分之间的相互作用，是该体系整体运行的重要内容。

因此，有必要建立一个对地球整体的观测系统。采用一大批敏感仪器，利用所有能够传递信息的媒质，获取有关地球体系及其各个组成部分的详细数据或信息。具体说，在更加宽广的电磁辐射波谱范围，建立一批新型的信息获取手段，满足各学科和各部门的信息需求。空间站对地观测系统（EOS）

八十年代中期，美国提出空间站的发展设想。专门成立了对地观测系统（EOS）科学和飞行任务需求的研究工作小组，他们从理论上提出了地球科学应用的基本任务。确定了低轨道地球观测的基本需求。从地球物理、气候过程、生物化学、和水文等四大学科，确定六个方面的观测内容。详见表1－1。应当说，这个总结是比较全面的。它指导着一个时代的相关技术发展。

最初，他们设想，建立极轨空间站平台，装载EOS有效载荷。平台总重约10吨，峰值功率25KW，数据容量500Mpbs。在这种平台上，将装载五组仪器，其中有12种新型对地观测敏感仪器。具体罗列如下：

第一组，地面成像和探测（SISP）。包括中分辨率成像光谱仪；高分辨率成像光谱仪；高分辨率多频微波辐射计；光雷达大气探测和测高仪。

陆地方面 海洋方面 气候学方面

岩体、地壳、地面变迁

冰层（气候、地貌、植被、地质、土壤等）各因素间关系

速度的长期变化

表层对流

重力场和磁场

长时间变化现象海洋循环

海洋与大气的耦合海冰动态

上部海水

物理和生物过程

表层水和深水的交换气象长期变化模型

太阳辐射的变化

气象变化与海温海流变化间的关系

陆地变化对局部气候的影响

陆地生物数据的作用

气候预报

增加气候知识

大气方面 生物化学循环 水文循环方面

各大气层的多种关联

上下大气层的关联

臭氧层的变化

天气预报的准确度C、N、S、金属的生化循环

生物质、生产和呼吸的全球分布

沉积物和营养物输运

对流层气体的输运

酸雨过程降雨、蒸发、蒸散、和溶出水的过程

海和陆冰的作用

植被、土壤和地形之间的相互作用

第二组，主动式微波敏感仪（SAM）。包括合成孔径雷达（SAR）；雷达测高仪；雷达散射计。

第三组，大气物理和化学监视器（APACM）。包括：多普勒光雷达；上层大气干涉仪；对流层成份监视器；上层大气成份监视仪；高能粒子监视器。

第四组，实用化温度和湿度探测仪。包括：扫描辐射计，高分辨率红外探测仪。

第五组，监视仪。监视太阳、粒子和场、地球辐射收支等。包括：太阳紫外光谱辐照度监视仪、太阳常数监视仪、磁圈粒子和场探测仪、磁圈流体和场测量仪、和地球辐射收支仪等。§1.3.2 “行星地球”国际计划

人口增加，加速消耗地球的资源。工业化竞争带来环境恶化。过度地使用土地、森林面积减少，使沙漠化加速漫延。臭氧层破坏、CO2增加，大气污染日趋严重。地球的环境已经开始影响世界的农业、能源和人类健康。人类必须面对这个涉及到自身生存的严重问题，保护地球环境。

1989年美国等24国提出行星地球计划（Mission To Planet Earth，MTPE）。这项空间计划的目标是：跟踪地球环境的变化过程；记录自然过程同植物、动物和人类生活等两者之间的相互作用过程；记录大气、海洋和陆地等三者之间的相互作用过程。该计划的基本任务是，收集那些在地球环境方面对于国际组织选择正确方法和国家决定正确决策起作用的信息。该计划将耗资数百亿美元、费时15年、建立由一大批卫星或空间飞船组成的对地观测系统。坚持长期观察和测量，累积具有论断能力的数据。九十年代初期世界“冷战”结束的政治形势，更加有利於这一计划的实施。

“行星地球”计划的主要内容。建立三种空间平台，根据总目标确定每种平台的卫星数量和星上有效载荷任务。这样，从九十年代后期开始，将发射二十多颗各种卫星，它们共同构成整个对地球观测的完整系统。

极轨平台是指大型太阳同步极轨卫星。目前已经确定并部分完成的三个卫星系列，即美国的对地观测系统（EOS-AM，－PM，-Chem-1），欧空局的环境卫星-1（Envisat-1）,以及日本的高级对地观测卫星（ADEOS）。它们均属於大型遥感平台。重量在（3～8）吨范围，平台上安放多种遥感仪。卫星由各国自行组织研制和发射，有效载荷内容协商确定，数据共享。共同建立集成的从空间对地球体系的观测系统。

地球同步轨道平台，包括5－6颗静止轨道卫星。分别由美、日、欧等国负责发射。它们提供整个地球范围的连续的环境数据。在波段上，还将增加微波遥感仪，提供地球表面的温度和湿度的数据。

小型“地球探针”是一批针对性较强的小卫星。例如，测量臭气总量的光谱仪（TOMS），将由小火箭作为独立小卫星发射。它们专门收集特殊的信息，作为EOS主体的补充。由众多遥感仪器组成的庞大对地观测系统，所产生的数据数量也是巨大的。该计划将专门建立数据和信息系统（例如，EOSDIS）。除了按常规方法建立数据标准格式的数据库之外，还将研究巨量数据的管理方法、所有权、及预订数据等方法。特别，受空间遥感商业化发展的影响，EOS 数据和信息也有可能走商业化的发展道路。

第四篇：遥感技术

数据标识：LE7***40PFS00

产品名称：L7slc-off

快视图：[ 查看大图 ]

卫星：LANDSAT7

条带号：130行编号：42

行象元数：1000列象元数：1100

传感器：ETM+

接收站标识：PFS

数据获取日期：20110209白天/夜晚：DAY

开始时间：2011-02-09 03:33:57结束时间：2011-02-09 03:34:24平均云量：0

左上云量：0

右上云量：0

左下云量：0

右下云量：0

太阳方位角：143.00465393

太阳高度角：40.90883636

中心纬度：25.98835 中心经度：101.92129

左上点纬度：26.92758 左上点经度：101.17262

右上点纬度：26.65255 右上点经度：103.06684

左下点纬度：25.31472 左下点经度：100.78824

右下点纬度：25.04337 右下点经度：102.65691

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第五篇：遥感技术论文

南京信息工程大学

滨江学院

遥感与遥控技术论文

班级：11电信（2）学号：20112305914 姓名：陈宇豪

遥感技术的应用

摘要：

遥感技术集合了空间、电子、光学、计算机、生物学和地学等科学的最新成就，是现代高新技术领域的重要组成部分。自从1972年美国第一颗地球资源技术卫星发射成功并获取了大量地球表面的卫星图像后，遥感技术就开始在世界范围内迅速发展和广泛应用。遥感技术的出现揭开了人类从外层空间观测地球的序幕，为人类认识国土、开发资源、监测环境、研究灾害以及分析全球气候变化等提供了新的途径。

关键词：遥感技术 环境科学 应用 3S一体化 发展趋势

遥感是从远离地面的不同工作平台上，如高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等，通过传感器对地球表面的电磁波辐射信息进行探测，然后经信息的传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测与监测的综合性技术。遥感技术从远距离采用高空鸟瞰的形式进行探测，包括多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息，能提供综合系统性、瞬时或同步性的连续区域性同步信息，在环境科学领域的应用具有很大优越性。

20世纪90年代以来，环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化，城市扩展动态监测评价，土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算，生物栖息地评价和保护，工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析，海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测，珊瑚和红树林的现状调查与变化监测，堤坝的规划与水沙平衡分析，水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析，大气污染范围识别与定量评价，大气气溶胶污染特征参数化，全球水、气和化学元素等的循环研究，全球环境变化以及重大自然灾害的评估等，几乎覆盖了整个地球系统。

一、遥感技术在环境科学中的应用

1.遥感技术在水污染监测方面的应用

（1）利用红外扫描仪监视石油污染

全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨，利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色，往外扩散的油膜变薄，呈黄紫混在一起的颜色，再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析，确定油膜的漂移方向，计算出其扩散速度和扩散面积。

（2）利用遥感技术监测水体富营养化

浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。

（3）通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染

废水的颜色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样，可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大，水体反射量也会相应增加，反射峰随之红移，定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65～0.85微米。

（4）应用红外扫描仪监测水体热污染

应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量，真实反映其温度差异。在热红外图像上，热水温度高，辐射能量多，呈浅色调。冷水和冰辐射能量少，呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流，利用光学技术和计算机对热图像作密度分割，根据少量的同步实测水温，画出水体等温线。

（5）通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化

水体总体反射率较低，选择1.55～1.75微米波段的多时域影像可以分析水域的分布变化。沼泽化在时域图像上反映为水体面积缩小，从水体向边缘有规律变化，显示出不同程度的植被特征。

2.遥感技术在大气环境监测方面的应用

（1）臭氧层

臭氧层位于地球上空25～30千米的平流层中，对0.3米以下紫外区的电磁波有较大吸收，可用紫外波段来测定臭氧层的变化。臭氧层在2.74毫米处也有一个吸收带，可用频率为11O83兆赫兹的地面微波辐射计来测定臭氧在大气中的垂直分布。另外臭氧层会吸收太阳紫外线而升温，可使用红外波段来探测，如用7.75～13.3微米热红外探测器测定臭氧层的温度变化，参照浓度与温度的相关关系，推算出臭氧浓度的水平分布。

（2）大气气溶胶

利用遥感图像可分析大气气溶胶的分布和含量，工业烟雾、火灾浓烟和大规模沙尘暴在遥感图像上都有清晰的图像，可以直接圈定其大致范围。利用周期性气象卫星图可监测沙尘运动，估计其运动速度，及时预报沙尘暴。通过卫星资料可及早发现森林火灾，把灾害损失降到最低。大比例图片可用来调查城市烟囱的数量和分布，还可以通过烟囱阴影的长度来计算其大致高度。应用计算机对影像进行微密度分割，建立烟雾浓度与影像灰度值的相关关系，可测出烟雾浓度的等值线图。

（3）有害气体

彩红外相片可监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况，通过植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般污染较轻的地区，植被受污染的情况不宜被人察觉，但其光谱反射率却会明显变化，在遥感影像上表现为灰度的差异。正常生长的植物叶片能强烈反射红外线，在彩红外相片上色泽鲜红明亮。受到污染的叶子，其叶绿素遭到破坏，对红外线的反射能力下降，其彩红外相片颜色发暗，如白蜡树受污染后呈紫红色，柳树呈品红色略带蓝灰色。

（4）气候变化

美国、欧盟、日本和俄罗斯的地球同步轨道气象卫星组成的静止气象卫星监测系统昼夜不停地观测地球的气候变化，得到全球范围内的大气参数、海洋参数、地表状况、辐射收支和臭氧分布等信息，对全球变暖、臭氧层空洞以及厄尔尼诺现象的研究非常重要。

3.遥感技术在城市环境监测与管理中的应用

彩红外遥感影像可监测固体废弃物引起的生态环境变化，热红外遥感影像可调查工业废水和废气的排放情况。城市道路宽的呈带状和环状，窄的呈线状，城市广场一般以块状蓝灰色与街道紧密相连于中心地带。居民区呈灰色，高层楼房带有宽长影，平房呈密集排列的小长方块状。水系呈浅蓝色，绿地呈红色。从遥感图像上获取这些信息，对优化城市结构有很大帮助。另外城市里的高大建筑物对太阳辐射和其他热辐射的吸收和释放特性跟以土地和农作物为主要下垫面的郊区有很大不同，利用热红外遥感对城市下垫面进行分析就可以得出城市的热岛效应。

4.应用遥感技术监控生态环境

遥感影像真实记录地貌形态特征并提供各环境参数的组合情况，根据其空间一致性和差异性进行区域环境范围的生态区划。利用遥感卫星相片还可以编制森林树种、生长状况和森林覆盖图，使用计算机集群分类，精度可高达8O％。一般野生动物环境与森林植被关系最为密切，通过研究植物的分布与长势可大致确定动物的活动繁殖场所，从而编制森林野生动物保护规划。

5.利用遥感技术监测自然灾害

遥感技术对于暴雨、水土流失、地震和山体滑坡等地质灾害的调查与监测也很有效。比如说地震与地球活动构造块体分布及其活动方式密切相关，利用卫星预测地震技术主要集中在电磁波辐射和电离层异常监测、地表形变监测、红外辐射监测以及卫星重力监测等方面。但由于目前技术条件的限制，地震还是不能准确预测，2008年5月的汶川大地震几乎震碎了中国人的心，期待有一天，我们中国人能通过遥感技术准确预测地震灾害，今天的悲剧永远不要发生了。

二、遥感技术的发展趋势

随着科学技术的进步，光谱信息成像化，雷达成像多极化，光学探测多向化，地学分析智能化，环境研究动态化以及资源研究定量化，大大提高了遥感技术的实时性和运行性，使其向多尺度、多频率、全天候、高精度和高效快速的目标发展。

1.遥感影像获取技术越来越先进

（1）随着高性能新型传感器研制开发水平以及环境资源遥感对高精度遥感数据要求的提高，高空间和高光谱分辨率已是卫星遥感影像获取技术的总发展趋势。遥感传感器的改进和突破主要集中在成像雷达和光谱仪，高分辨率的遥感资料对地质勘测和海洋陆地生物资源调查十分有效。

（2）雷达遥感具有全天候全天时获取影像以及穿透地物的能力，在对地观测领域有很大优势。干涉雷达技术、被动微波合成孔径成像技术、三维成像技术以及植物穿透性宽波段雷达技术会变得越来越重要，成为实现全天候对地观测的主要技术，大大提高环境资源的动态监测能力。

（3）开发和完善陆地表面温度和发射率的分离技术，定量估算和监测陆地表面的能量交换和平衡过程，将在全球气候变化的研究中发挥更大的作用。

（4）由航天、航空和地面观测台站网络等组成以地球为研究对象的综合对地观测数据获取系统，具有提供定位、定性和定量以及全天候、全时域和全空间的数据能力，为地学研究、资源开发、环境保护以及区域经济持续协调发展提供科学数据和信息服务。

2.遥感信息处理方法和模型越来越科学

神经网络、小波、分形、认知模型、地学专家知识以及影像处理系统的集成等信息模型和技术，会大大提高多源遥感技术的融合、分类识别以及提取的精度和可靠性。统计分类、模糊技术、专家知识和神经网络分类有机结合构成一个复合的分类器，大大提高分类的精度和类数。多平台、多层面、多传感器、多时相、多光谱、多角度以及多空间分辨率的融合与复合应用，是目前遥感技术的重要发展方向。不确定性遥感信息模型和人工智能决策支持系统的开发应用也有待进一步研究。

3.3S一体化

计算机和空间技术的发展、信息共享的需要以及地球空间与生态环境数据的空间分布式和动态时序等特点，将推动3S一体化。全球定位系统为遥感对地观测信息提供实时或准实时的定位信息和地面高程模型；遥感为地理信息系统提供自然环境信息，为地理现象的空间分析提供定位、定性和定量的空间动态数据；地理信息系统为遥感影像处理提供辅助，用

于图像处理时的几何配准和辐射订正、选择训练区以及辅助关心区域等。在环境模拟分析中，遥感与地理信息系统的结合可实现环境分析结果的可视化。3S一体化将最终建成新型的地面三维信息和地理编码影像的实时或准实时获取与处理系统。

4.建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统

随着3S一体化，资源与环境的遥感数据量和计算机处理量也将大幅度增加，遥感数据处理系统就必须要有更高的处理速度和精度。神经网络具有全并行处理、自适应学习和联想功能等特点，在解决计算机视觉和模式识别等特大复杂的数据信息方面有明显优势。认真总结专家知识，建立知识库，寻求研究定量精确化算法，发展快速有效的遥感数据压缩算法，建立高速、高精度和大容量的遥感数据处理系统。

5.建立国家环境资源信息系统

国家环境资源信息是重要的战略资源，环境资源数据库是国家环境资源信息系统的核心。我们要提高对环境资源的宏观调控能力，为我国社会经济和资源环境的协调可持续发展提供科学的数据和决策支持。

6.建立国家环境遥感应用系统

国家环境遥感应用系统将利用卫星遥感数据和地面环境监测数据，建立天地一体化的国家级生态环境遥感监测预报系统以及重大污染事故应急监测系统，可定期报告大气环境、水环境和生态环境的状况。环境遥感地理信息系统是其支撑系统，在各种应用软件的辅助下实现环境遥感数据的存储、处理和管理；环境遥感专业应用系统是其应用平台，在环境专业模型的支持下实现环境遥感数据的环境应用；环境遥感决策支持系统是其最上层系统，在环境预测评价和决策模型的驱动下进行环境预测评价分析，制定环境保护的辅助决策方案；数据网络环境是其数据输入和输出的开放网络环境，实现环境海量数据的快速流通。总之，遥感技术在环境科学领域有广泛应用，随着科学的进步，遥感技术会越来越先进，其所发挥的作用也会越来越大。

参考文献：1.任源，杨晓晶.遥感技术在现代环境监测与环境保护中的应用.环境保护科学第33卷第3期，2007

2.王旭，徐永花，李莉.遥感技术在环境科学领域的应用及其发展趋势.地下水第29卷第3期，2007

3.施益强，陈崇成，陈玲.遥感技术在环境科学与工程应用中的进展.科技导报，2002

4.徐铁兵.3s技术集成及其在环境科学中的应用.河北环境科学第3期，2002