遥感是什么?有什么用处?

【专家解说】：遥感是以航空摄影技术为基础，在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后，标志着航天遥感时代的开始。经过几十年的发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术。 遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的，它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，识别地面上各类地物，具有遥远感知事物的意思。也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物。 遥感技术主要特点为: 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，一张陆地卫星图象，其覆盖面积可达3万多km2。这种展示宏观景象的图象，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象。Meteosat每30分钟获得同一地区的图象。 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。 用处: 一、遥感在资源调查方面的应用 遥感在资源调查中可发挥很大的作用，特别在自然资源调查中，近年来做了很多工作，取得了丰硕的成果和可观的效益。其主要表现在国民经济建设中的农业、林业、地质矿产及水利建设等部门中。 (一)在农业、林业方面的应用 遥感在农林方面的应用主要是在农、林土地资源调查、土地利用现状调查、农林病虫害、土壤干旱、盐化、沙化的调查及监测，以及农作物长势的监测与估产、森林资源的清查等方面。近年来，在牧场草场资源调查、短中期农林灾害、农用水资源，以及野生动物生态环境调查等方面也相继开展工作，取得了成果。 遥感在土地资源与土壤调查中，得到广泛应用。遥感加快了调查工作的进度，工作精度、质量也有很大提高。例如，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。 作物估产是体现遥感在农业方面综合应用的最好例证。自1974年以来，美国、前苏联、阿根廷、中国、日本、印度等国先后进行了不同范围、不同作物的估产工作。美国对世界小麦产量的估产精度已达90%以上，并扩大到对玉米、大豆等八种以上作物的估产。我国于1983-1986年在京津冀进行跨省市的统一网络较大范围冬小麦遥感估产试验，精度也超过90%。 遥感在林业上的应用也很广泛。例如，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128万平方公里的“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，并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。 (二)在地质矿产方面的应用 遥感在地质及其矿产资源方面的应用主要表现在基础地质工作、矿产地质工作，以及工程地质、地震地质、灾害地质的地质综合调查等方面的应用。遥感已成为地质矿产调查研究中的一种先进工作手段和重要方法。 遥感图像视域宽阔，客观真实地反映出各种地质现象及其相互间的关系，形象地反映出区域地质构造，以及区域构造间的空间关系，为跨区域甚至全球的区域地质研究提供了极有利的条件和基础。例如近年来对雅鲁藏布江深断裂带的延伸和走向的研究、郯 断裂的延伸和走向问题的论证，以及重新修编的1∶400万中国构造体系图的工作，都是建立在遥感图像基础上的新的认识和发现的体现，解决了一些地质学界长期争论或按常规很难解决的问题。遥感为持不同学术观点的地质学者提供了一个可共同参照的基础，推动和促进了地质学的发展。 遥感在矿产地质工作中的应用已取得许多成果，获得了一致的好评。例如，我国地矿系统采用遥感地质调查方法，在小秦岭金矿田地区划分出线性构造1030条，环形构造138个，古采峒1000余处;综合化探、物探成果提出13个远景地段。经检查发现含金石英脉带、蚀变构造带22条，已见金矿3处，全部工作仅历时一年时间。又如:煤田总公司在东北大兴安岭西坡，采用遥感地质方法圈定出17个含煤盆地，其中4个属新发现，新增储量540亿吨。类似的实例不胜枚举，遥感地质方法已成为矿产地质工作的重要方法。 工程地质、地震地质、水文地质以及灾害地质等综合地质调查中也广泛地应用了遥感这一现代化手段。仅在1980-1985年期间，地矿部遥感地质工作者就为较大工程做了工程稳定性评价课题13个，研究大型滑坡4个。地矿部遥感中心在长江三峡的重庆至宜昌间先后进行了彩色及侧视雷达成像飞行。利用获得的资料对三峡库区进行了详细的工程地质判读分析，对新滩坡体的形态、形成机理及发展趋势作了较为详细的分析，为国家提供了有关三峡工程建设的基础资料。 基于遥感在地质矿产调查中广泛的应用以及取得的显著效益，我国地勘部门相继成立了专业的遥感应用和科研机构，遥感地质队伍也不断扩大，成果累累，展现出遥感在地质矿产资源方面美好的发展前景。 (三)在水文、水资源方面的应用 遥感在水文水资源方面的应用，如水资源的调查、流域规划、水土流失调查、冰雪监测、海口海岸带及浅海地形调查、海洋调查研究等方面，都能发挥重要作用。特别是在人类足迹难以到达的荒凉地区，遥感技术可成为水文水资源调查的有效手段。例如，我国青藏高原在以往300年来先后经历了150多次探险考察，曾查出500多个湖泊，而近年来采用航空像片、卫星图像判读，不仅对这些湖泊的面积、形状进行了修正定位，而且还补充了地面考察或地图上未标明的300多个湖泊。 遥感图像，特别是红外遥感图像在识别含水层、判断充水断层、查明富水地段位置方面是很有利的。例如，美国在夏威夷群岛，利用红外遥感发现了200多处地下淡水出露点，从而解决了该岛对淡水的需求。我国在大连地区开展航空热红外遥感试验，在该地区沿海共发现22处从未有历史记录的淡水泉点，通过对这些泉点的分析，确定了地下淡水排泄地段，为解决沿海地区人畜饮水水源提供了一个重要途径。 利用遥感图像进行海岸带岸线测量、河口及近岸悬浮泥沙运移，以及海洋环境监测，诸如海水温度、盐度、水深、洋流、波浪、潮汐等海洋诸要素的测量，都可发挥重要作用，对海洋的开发具有重要意义，特别是遥感图像可提供大尺度、现实性强、多层次、全天候、客观逼真的丰富信息，为海洋研究及指导海洋渔业生产提供了基础。 二、遥感在环境监测评价及对抗自然灾害方面的应用 (一)在环境监测方面的应用 遥感在环境监测中主要是利用遥感提供的瞬间成像的大范围图像，对大气污染、水体污染、土地污染以及海洋污染等进行监测。由于遥感所提供的信息快速及时，现实性好，以及真实客观、形象的特点，可实时地了解和掌握污染源的位置、污染物的性质、污染物的动态变化，以及污染对环境的影响，为及时采取防护或疏导措施，以及环境评价提供了基础。例如，地矿部水文方法队与地质遥感中心合作，对长江下游苏州河口至吴凇口的水污染现状做了调查研究，他们利用航空热红外扫描图像，共判读出异常点29处，绘制了约25公里江段的污染判读图。他们还对北起大连，南至海南岛海岸沿线的港口及海上平台对海水的污染情况进行了航空红外监测，为国家海洋局执法提供了依据。 长江三峡水利枢纽工程是一项规模宏大、技术复杂、具有重大经济效益和社会效益的巨大工程，但是，在长江干流上兴建三峡大坝，必将对其生态、环境及社会产生深刻地影响。为此，在系统地开展三峡工程对生态与环境的影响及其对策的研究中，以及在实地调查工作中都采用了遥感综合分析的方法，充分发挥了遥感在三峡环境论证与信息储备中的作用。并在库区环境本底调查、环境演变分析、环境动态监测等方面取得许多明显成效，为我国三峡工程的科学决策提供了可靠的资料和基础。 近年来，我国相继在长春、太原、北京、天津、广州等大中城市，利用航空遥感进行城市环境的监测和评价，这标志着我国遥感在环境监测方面的应用正向更为广泛深入的方向发展。 (二)在对抗自然灾害中的应用 自然灾害是指环境异常或环境的突发性变化，给人类生活和生存带来的灾难。近年来遥感技术在预报灾害方面取得很多重要成就，成为预报自然灾害的有力工具和手段。 气象卫星当前已进入业务性运转，形成多层次的预报网络，在灾害性天气监测、天气分析预报、气象研究等方面，发挥了十分重要的作用。我国“风云一号”“风云二号”气象卫星的研制和相继发射成功，标志着我国的气象预报技术已从单项、短期、小范围的预报发展成综合性、中长期、大范围的准确预报。为我国的旱情、洪水，以及滑坡、泥石流和病虫害的准确预报提供了可靠资料，为采取减灾措施提供了可靠基础。 森林火灾一直是威胁林业建设的重要灾害之一，早在70年代，我国就进行机载遥感-林火探测实验，在3000米高空通过热红外传感器可发现地面 0.1平方米的火源。1987年5月，黑龙江省大兴安岭森林特大火灾中，遥感在准确确定火源位置、范围，以及火源蔓延趋势，为扑灭大火提供及时准确的火情信息上，以及在监测火势发展，灾后评估火灾损失和恢复重建规划方面，都发挥了重要的作用，获得显著的社会经济效益。 近年来，在利用多时相遥感资料和地理信息系统技术对黄土高原水土流失进行综合调查和研究;利用全球定位系统(GPS)技术，监测地壳及其板块的运动，进行大区域的地球动力学研究，探索地震的发生机理，进行地震的中长期预报;利用多时相大比例尺航空遥感图像结合气象预报资料和地面勘查进行滑坡、泥石流的调查与监测，保障重点工程及铁路沿线的安全;以及利用远距离卫星通讯技术，提高灾害预报的及时性和准确性，为救灾和决策提供依据等方面，都取得很大成效和重大的进展。 三、遥感在区域分析及建设规划方面的应用 遥感图像是地表面一定区域景观的真实、客观的记录和形象显示。地理学区域分析亦充分利用和发挥了遥感图像的这一特点和优势，成为遥感在地理学应用的重要方面。例如，我国早期开展的滕冲、长春、新疆及长江中下游地区的遥感试验，以及近年来开展的黄土高原遥感综合调查，“三北”防护林遥感综合调查等大型遥感工程中，都是以遥感区域分析为先导，以区域分析为基础，取得的成果。我国在遥感的区域分析应用中，已形成一定特色，进入世界先进水平行列。 近年来随着城市化及城市建设的热潮，城市遥感方兴未艾。城市遥感可提供诸如城市土地利用现状，城市用地分析，城市环境监测及评价，城镇布局结构分析，城市道路交通分析，城市人口分析及城镇的生态分析等城市发展的基础信息，为城市建设规划及决策服务。例如，由北京市政府和地质矿产部、城乡建设部联合组织实施的“北京航空遥感(8301工程)，于1983年开始遥感飞行，到1986年底，在城市环境地质、城市建设、农业水利建设、生态环境、影像地图以及文物、古建筑等诸多方面，共获得41项研究成果，有23项填补了北京市基础资料的空白，取得了良好的经济效益和社会效益。 继北京市之后，城市遥感在全国各大、中城市较为普遍地开展起来，并在应用的深度和广度上有不同程度的提高。特别是随着城市遥感应用的深化，城市地理信息系统的建立及在城市总体规划、城市建设的辅助决策中的应用，将城市遥感应用提高到一个更高层次的阶段。 四、遥感在全球性宏观研究中的应用 遥感的全球性研究虽然目前尚未系统地进行，形成规模。但是，随着社会经济的发展，特别是诸如世界人口增加，资源危机，环境恶化等一系列涉及全球性的问题，越来越引起人们的关注。全球性研究(Global Study)已提到日程上，得到世界各国普遍的重视，全球性研究必将有一个较大的发展。 全球研究的目的主要是宏观地、整体性地对人类赖以生存的岩石圈、大气圈、水圈、生物圈的研究，以此带动区域性研究的深化，促进全球环境的改善。因此，这无疑为遥感发挥自身的特点和优势，开拓的又一应用领域。遥感可为全球研究提供各种便利条件，促进全球性研究的进一步开展和深化。例如，可利用遥感全球定位系统(GPS)监测和研究板块的运移，深大断裂活动，研究环形构造的成因及其机制;利用气象卫星资料及其它遥感信息，进行全球性气象研究及世界灾情的预报;海洋动力学研究，地球表面固态水的分布，世界冰川的进退，以及世界大环境的监测和治理等。遥感必将在全球性研究中发挥出更大的作用，做出更大的贡献。 当前，全球性研究已陆续开展，1992年已确定为国际空间年(ISY);一种全新的数字式全球变化百科全书将问世，它将说明遥感可以对监测全球变化做出的贡献。我国已决定积极地参与“地圈与生物圈”(IGBP)、“国际空间年”(ISY)、“国际减灾十年”等科技项目合作。承接全球变化地图集与全球变化电子百科全书等部分项目的工作。中国将对全球性研究作出贡献。 五、遥感在其它方面的应用 (一)在测绘制图方面的应用 航空摄影测量一直是测绘制图的一种主要资料来源和重要的技术方法，形成了完整而系统的学科体系。当代遥感的发展使测绘制图的资料来源更为多样化，资料的准确可靠性及其快速及时性和适时动态性等方面都有较大的改观;成图周期大为缩短;影像地图、数字地图等新图种和制图新工艺大量涌现，使测绘制图产生了新的变化和进展。例如，我国依据近年来所发射的卫星获得的图像，完成了黄河三角洲1∶5万，1∶10万地图的编制，绘制完成了我国第一幅南沙群岛影像地图。遥感还能在各种气候气象条件复杂，常规方法难于进行工作的地区获得资料，填补地面工作的空白。例如，巴西亚马孙河流域有近500万平方公里的热带雨林区，那里人烟稀少，云雾终日不散，常规测量工作难于进行。利用遥感侧视雷达技术，在不到一年的时间里就完成了该地区1∶40万雷达扫描成像工作，取得了有价值的资料，为该地区测量制图提供了基础。利用遥感图像进行各种专题图的编制，以及编制中小比例尺大区域的省(区)、全国乃至大洲影像地图已较普遍，西欧各国已应用SPOT卫星资料修编和更新1∶5万地形图等。随着遥感信息在空间分辨率、光谱分辨率以及时相分辨率方面的提高，遥感将为测绘制图技术的发展应用，开拓出更加美好的前景。 (二)在历史遗迹、考古调查方面的应用 近年来在进行野外考古调查中，配合应用遥感图像分析，发现了许多重大的历史遗迹，取得显著的成果。例如，英国遥感专家通过计算机增强的卫星图像，在英国伦敦以北约30公里的地下发现了罗马时代的古城堡遗迹。我国也曾利用遥感提供的信息，进行北京圆明园遗迹考察，长城遗迹的考察，以及内蒙古金代古城的发现等方面取得很好的效果。遥感为野外考古调查带来了变革，成为考古工作者有力的工具和手段，促进和加快了野外考古工作。 (三)军事上的应用 遥感在军事上的应用是不言而喻的。事实上，军事应用是遥感最早最成功的应用，今天遥感的发展是得利于遥感军事上成功的应用而迅速发展起来的。目前，发射的绕地球运行的卫星，绝大部分是与军事有关的。当今战争的胜负，不仅决定于军事实力(人力、武器)的对比上，准确可靠的信息获取，传输和决策对战争的胜负起着关键性的作用。英国、阿根廷的马岛战争、中东战争，以及海湾战争都充分证实了遥感在军事战争中所起到的至关重要的作用。