《碧空慧眼——遙感入門》

陳達文

一本介紹遙感的基本原理及其應用的科普讀物

什么叫遙感？我們人類的眼睛是怎樣看見周圍大多數的物體的？又是怎樣辨別不同的顏色的？遙感是怎樣“看”我們周圍的物體的？為什么遙感可以從幾百公里高空觀察到地面上很小的物體？為什么它白天黑夜都能“看”到物體？而且能穿透云霧、揭露人工偽裝？為什么它能找出地下的寶藏，“看”清楚農作物的長勢、發現病蟲害？為什么又能發現水源、查明水質、監測污染？為什么遙感具有如此多方面的、過去簡直不可想象的神秘的能力？對于這些有趣的、又是現代科學知識的問題，以及別的一些問題，在《碧空慧眼——遙感入門》中都能得到詳細的答案。

人造衛星的出現，是現代科學最令人興奮的進展之一。隨著人造衛星的上天，以及電子計算機技術的突飛猛進，六十年代初，遙感開始獨立成為一門新興的科學領域。遙感的出現，大大延伸了人們的感覺器官，為人們觀察和認識客觀世界提供了新的手段。它的重要意義已經得到人們的充分估價和認識。近年來，國外已把遙感技術廣泛應用于軍事偵察、地質、地理、農業、水文、海洋、氣象、天文和環境保護等方面。隨著遙感的出現，國外研究遙感的專著和供大學用的教科書，以及通俗地介紹遙感基本原理的科普讀物也大量出版?！侗炭栈垩邸b感入門》就是寫得深入淺出的一本介紹遙感的科普讀物。

這本《碧空慧眼——遙感入門》(Eye in theSky——Intro－duction to Remote Sensing)，1976年由加拿大多科學出版社出版。作者多蘿西，哈珀(Dorothy Harper)，長期在加拿大的一個研究中心工作，主管有關物理測量法的研究任務，以后又擔任一個大學的物理系副教授，曾寫過一本科普讀物《活動中的同位素》。作者在本書的《前言》中說，她為了寫作這本書曾經“拜訪了遍布加拿大的許多機構中將近一百名科學家，……他們供給我筆記、像片和圖表?！?/p>

作為一本科普讀物，本書最顯著的特色是以生動的例子、形象的比喻來說明往往使一般讀者感到枯燥的科學原理和公式。讀著本書，給人的印象是：似乎不是在讀介紹現代最新科學技術的書籍，其中介紹的原理和知識使人感到陌生和不太容易理解，而是仿佛在閱讀一本引人入勝的文藝作品。這樣說，可能有的同志會覺得是不是過分了，實際的情況是本書確實寫得比較生動，作者不斷地提出一個個有趣的問題，激發人們去思考，引起人們必欲窮探原因的愿望，于是讀下去，讀下去，感到只有一口氣讀完這本十二、三萬字的書，才感到獲得知識的滿足。

什么是遙感？作者不先從抽象的定義來解釋，她先從具體的例子談起。作者說：“到過月球的宇航員，感到月球的表面是干燥的、布滿塵埃的，這不是遙感，因為這是宇航員在月球上直接感覺到的。但是，如果你是在家里，坐在電視機面前的舒適椅子上，看到宇航員的登月器撞擊月球表面的時候升起一片塵云，于是你推論出月球上是干燥的、布滿塵埃的。這就是遙感。”“當伽利略用望遠鏡觀看天體的時候，他就是一個初期的遙感工作者。在早上交通擁擠的時候，直升飛機駕駛員駕駛著直升飛機觀察地面交通運輸的情況，并把交通阻塞的情形立即報告給地面，他是一個遙感工作者?！碑斎唬F代的遙感技術遠比所舉的這些例子復雜得多，精密得多。作者所以這樣寫，是從具體到抽象，先給讀者對什么是遙感有一點感性知識，然后再按照比較嚴格的科學定義，指出：遙感就是利用遙感儀器在遠距離和不接觸物體的條件下，通過接收、記錄物體的電磁波輻射信息，并經過數據處理，來探知和識別目標。

遙感的物理基礎是電磁波輻射。什么是電磁波輻射呢？作者也不先從抽象的原理來談，而是先從我們大家都很熟悉的光談起。光，與無線電波和X射線一樣，是電磁波輻射的一種形式。我們的眼睛能看見周圍的大多數物體，就是由光引起的。這光白天來自太陽，晚上來自人工光源。光一消失，我們也就不能看到任何物體。我們的眼睛能識別不同的顏色，是由于物體對光的吸收和反射的情況不同，即是由于進入我們眼睛的光的波長不同而引起的。在可見波光段，如果波長450毫微米左右的光觸及我們眼睛后面的視網膜，我們就看到藍光；如果波長在550毫微米左右，我們就看到綠光；如果波長在700毫微米左右，我們就看到紅光，等等。組成各種物體的原子和分子的性質是各不相同的，各種物體對光的吸收和反射的情況也就各不相同。當日光射到一片綠色的葉子上的時候，葉子的葉綠素吸收了相當于光譜中紅光和藍光區域的那些波長，反射的僅僅是它們的互補色綠光，所以我們看到葉子是綠色的。大海為什么是藍色的呢？就是因為它反射藍光的緣故。日光是所有可見光的這些波長的混合物，由于它們互相抵銷，以致完全無色，就被稱為白光。

作者說：“我們的眼睛是一種最卓越的儀器，它實際上有一個可變焦距的透鏡，能夠自動地、連續地對離我們10英寸左右到極遠處的物體焦聚。它有一個自動調節的孔徑，象貓眼一樣，在明亮的條件下，孔徑閉攏些；而在黑暗的條件下，張開些。眼睛也有非常高的光譜分辨力，換句話說，眼睛能夠很好地區別不同的顏色，盡管它們的色調是非常接近的。人們的大腦與眼睛相結合，它能夠吸收和解釋傳送到眼睛的各種信息。眼睛和大腦就代表一個數據處理系統，這個系統在某些方面是難以超越的，它能夠判斷和記憶。然而我們的眼睛僅僅利用了電磁波譜中一個很小的范圍，即大約從400毫微米到750毫微米的可見光波段”，因此我們的目力還是很有限的，不能看到很多物體，受到很大的局限，而人造的傳感器——碧空慧眼，能夠利用的范圍可以從紫外線、可見光到紅外線，并延伸到微波，這就大大擴展了視野，這就是為什么它獨具慧眼的道理。作者就這樣生動具體地介紹了遙感的基本原理，進而介紹遙感的各種傳感器，如可見光照相機、電視攝像機、紅外掃描儀、多光譜掃描儀和雷達等，從而揭示遙感為什么白天黑夜、風雨無阻、全天候都能觀察事物，為什么能夠穿透云霧、揭露人工偽裝，以及能勘探地下礦藏等等這種具有很神秘的能力的秘密。接著作者又介紹了主動遙感、遙感工作平臺、遙感資料的接收和處理，以及遙感資料在各個方面應用等情況。

遙感是一門新興的科學領域，在我國實現社會主義現代化中，我們要加強對這門學科的研究，大力發展。對于廣大的一般讀者來說，也需要了解它，增進我們的現代科學知識?！侗炭栈垩邸b感入門》這本書，對我國廣大讀者是很需要的。(中譯本由南京大學地理系遙感組翻譯，在商務印書館出版。)