遙感：宏觀世界的微觀解讀

常睿春

遙感，人類的天眼

1957年10月4日，在灼熱的、渦動的氣體中，184磅重的衛星騰空而起進入空間飛行，這是蘇聯發射的第一顆人造衛星被送入空間軌道。在將近六十年后的今天，我們看到已經發射了幾千顆這樣的衛星，其中，有繞地球運轉的，也有繞太陽、月球運轉的，當然還有一些則繞其他行星運轉。同時，我們也看到已經有人駕駛著飛船到空間飛行；也有些飛行器穿越宇宙空間，飛行極遠的距離，永不返回地面。這些衛星和飛行器上的儀器把大量新的信息傳送到地面，而這些信息我們是不能用任何其他方法得到的。特別是它們正在擴大我們的視野，前景令人興奮。

這些新發展就是遙感。1962年在美國密歇根大學召開的第一次國際環境遙感討論會上，美國海軍研究局的Eretyn Pruitt（伊·普魯伊特）首次提出了“Remote Sensing”一詞，會后被普遍采用至今。

遙感（ Remote Sensing），就字面含義可以解釋為遙遠的感知。也就是遠離目標，在不直接接觸物體的情況下，從遠處通過某種平臺上裝載的探測儀器（傳感器）接收來自目標地物的特征信息，經過對所獲取信息的提取、判定、加工處理以及應用分析的綜合性技術。例如：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。又如，當年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。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，他也是一個遙感工作者。當然，現代的遙感技術遠比所舉的這些例子要復雜、精密得多。

遙感正在使我們能用新的眼睛來看地球，擴大了我們的眼界。探測儀器（傳感器）可以裝載到普通飛機、直升飛機、氣球、火箭、人造地球衛星、宇宙飛船和航天飛機上，每一件探測儀器（傳感器）在不同高度上進行的工作將告訴我們一些不同的內容。按遙感平臺類型的不同分為地面遙感、航空遙感、航天遙感和航宇遙感。從飛機上進行測量的歷史是古老而光榮的歷史，雖然目前已經應用到了衛星上，但飛機絕沒有過時。新的攝影技術和其他成像方式的發展，使航空遙感的方法處于顯著地位，同時飛機獲得的遙感經驗也有助于衛星獲得其他驚人的成功。

遙感發展史

20世紀60年代以來，蘇美空間技術競相發展，分別發射了一系列空間計劃衛星，促進了航天遙感技術的發展。20世紀70年代，空間技術轉向為人類服務，地球資源技術衛星由此誕生。20世紀80年代，地球資源技術衛星傳感器技術不斷提高。20世紀90年代，除美蘇外，其他國家均發射了各種資源衛星。21世紀以來，高分辨率的商業衛星發展迅速。其中比較著名的是陸地衛星Landsat系列（美國國家航空航天局發射）；SPOT系列（以法國為主，聯合比利時、瑞典等一些歐共體國家設計、研制）；氣象衛星系列（目前在軌的氣象衛星有100多顆）；海洋衛星（美國的SEASAT系列、日本的MOMO系列、歐洲遙感衛星ERS系列、加拿大RADARSAT系列等）；地球資源衛星（美國商用IKONOS、中巴資源衛星CBERS、美國地球觀測衛星EO-1）。

中國遙感衛星地面站與國際衛星管理機構簽約，目前能獲取的數據為陸地衛星Landsat系列、SPOT系列、RADARSAT、ENVISAT、JERS-1、JERS-2等。

數據解碼的財富

各類應用衛星傳送回來的遙感數據是極其豐富的，事實上，遙感數據多得使我們應接不暇。處理和解譯這些資料是一項非常艱巨的任務，它需要特殊的地面接收站和高度專業化的解碼人員。而且把這些資料傳遞給有關方面，就其本身來說.也是一件繁瑣的事。例如，有關森林失火、航道上冰塊的移動、春季洪水泛濫的影響和其他突然事件，除非極快地將這些情況通知給有關方面，否則，這些資料也是無用的。而其他資料，如內陸湖泊和其他地形特征的標圖，就不必那么快處理。這些資料使我們發現：我們的許多地圖，特別是遙遠的地區，如北極圈的地圖，必須重新繪制；我們地理書上的一些島嶼，它們恰恰不在圖上所示的位置。很明顯，像俄羅斯、美國、中國、加拿大、澳大利亞這些國家，領土遼闊，有許多地區又是難以通行的，因而遙感是一種特別重要的工具。根據我們電視機中的氣象預報圖，我們對這種方法已經有了親身體驗。尤其是一些災難片電影中出現的天氣異常，例如《后天》《2012》災難最先發現者都是通過航空遙感影像觀測到的；在一些現代軍事、戰爭題材的電影中，會展現遙感衛星和其他一些空間飛行器在軍事偵查中發揮的重要作用：利用多光譜遙感揭露軍事偽裝、利用熱紅外圖像識別夜晚已發動的各種軍車、艦艇、飛機甚至導彈發射井等。電影《特種部隊》里面就是利用微波圖像揭開叢林掩蓋，發現軍事目標的。

遙感能夠告訴林務員關于森林的大量資料，如樹木的種類、范圍、病害、伐木或環境變化對森林的破壞等；遙感能幫助地質學家，告訴他們關于地面的礦物情況，從而指出可能的礦物沉積和有進一步探察價值的地區；遙感可以為地理學家提供新的制圖、測繪技術，為農學家提供預報農作物產量，作物長勢及病蟲害預報；為水文與海洋科學家提供水資源調查、水資源動態研究、冰雪監控、海洋漁業信息；為研究環境污染問題的專家提供監視和區分油膜及污染物質的方法；為氣象學家提供全球氣候演變研究數據；為國土資源部門提供國土資源調查、規劃和政府決策依據；為城市綜合調查、規劃及發展提供技術支持；甚至于為考古提供遺址調查和預報。

遙感利用非接觸傳感器來獲取有關目標的時空信息，不僅著眼于解決傳統目標的幾何定位，更為重要的是對利用外層空間傳感器獲取的影像和非影像信息進行解譯，提取客觀世界中各種目標對象的幾何與物理特征信息。因此，遙感對所有人來說，它是一只“空中的眼睛”，為人類帶來非常實際的利益，它的潛力是巨大的。