遥感技术的发展和普及

从科学的“千里眼”说起

在我国古代神话故事中，常常讲到一些神仙长有一双“千里眼”，只要用这种奇妙的感官往前一看，百里、千里以外的景物就历历在目。这当然是一种幻想，但是我们的祖先是多么渴望有这种神妙的感觉器官呀！随着科学的发达，人们逐渐发明了望远镜，使用它，百米、千米以外的景物清晰地展现在眼前。到第二次世界大战，有了航空摄影，从飞机上向地面摄影，只要把照片放大，地面的景物就看得清清楚楚。而到了最近一、二十年，科学技术的发展更是日新月异，人们向高空发射地球卫星，卫星中装上仪器，就能从几百公里的高空“看”清地面的一切。测量地球上的森林资源，人们在地面探测，可能成年累月还测不完一大片森林，而让卫星探测，它十八天能绕遍整个地球。这种远距离探测地面情况的技术，可以把它比作科学的“千里眼”，用今天的科学术语来说，这就叫做“遥感技术”。

“遥感”这一术语是在一九六二年前后才出现的，意思是遥远的感知。遥感可分航空遥感与卫星航天遥感，指的是从飞机、高空气球，或是从人造卫星、火箭、天空实验室，利用多种遥感器接收来自地面物体反射或发射的电磁波，从而根据所收到的信息进行分析判读，确定其存在及变化动态。航空遥感一般是指运用飞机或高空气球对地面情况进行探测，高度可达二万米;航天遥感一般是指运用卫星进行工作，高度达几百公里，象美国地球资源技术卫星高度达九百一十八公里，一张照片拍摄地面的范围是一百八十五公里见方（相当于一个海南岛），它不间断地工作，十八天就能把整个地球拍摄一遍，因此最适宜于反映地面自然现象的动态变化。利用遥感技术对地球资源进行研究，目前在世界许多国家已成为一种相当普遍的现代化技术手段。

下面谈一谈遥感技术的发展概况。

美国从一九五八年起曾多次发射了“双子星座”、“水星号”、“阿波罗”等一系列无人或载人宇宙飞船，偷拍了各国大量地面照片。苏联先后发射过“流星”、“宇宙”和“联盟”等飞船和卫星，也都带有军事侦察的性质。

一九六四——六五年，美国国家宇航局、国家科学院和海洋研究局等共同发起一个“空间地理学”研究计划，邀请八十多位地学专家进行专题讨论，探索从空间收集地面信息的可能性。以后逐渐形成一个以地球为目标的空间探测规划。

一九六四年十月，美国装备了第一架遥感飞机，一九六五年又装备第二架遥感飞机，上面装有多种遥感探测仪器，其中有微波幅射仪、多光谱照象机、红外扫描仪、侧视雷达等。

一.九六七年，美国宇航局又进一步制定了“地球资源探测计划”。随后美国农业部、内政部、海军海洋局、地质调查所以及一些有关大学也参加进来。经过几年酝酿讨论后，逐步形成了关于“地球资源技术卫星”计划。

与此同时，宇航局成立了一个卫星试验小组，研究工作者来自美国二十九个州和地区以及二十二个其它国家和两个国际组织，共三百零五人，其专业分配情况如下：

另外一项同时进行的是地球资源航空遥感计划，它是用飞机从事遏感技术试验，僻决各部门提出的问题，也为地球资源技术卫星作试验准备，其中包括试验各种遥感仪器，各种信息收集和处理技术，各种遥感图象的判读分析技术，并在美国国内建立了各种类型的二百七十六个地面实验场。许多大学积極参加了地面实验场的工作，例如密执安大学红外光学实验室，在一九六九年受美国国家宇航局委托，对六百多种岩石和矿物，一千多种土壤，近三百种植物，六十多种水样进行了系统的光学测量，为分析掌握各种地球资源的光谱信息，积累了基本数据资料。

根据美国地球资源技术卫星计划，要发射六颗卫星.第一颗是实验型的，已于一九七二年发射。第二颗是正式作业使用的，已于一九七三年发射。第三、第四颗使用制图照象机并回收胶卷，第五、第六颗是研究海洋专用的。一九七三年美国发射的“天空实验室”，也是一种载人空间遥感飞行器，部分地承担地球资源的勘测工作。

随着遥感技术的发展，参加这项工作的专业也越来越多。第一次遥感技术讨论会是在美国密执安大学举行的，当时参加的只有七十二个科学工作者。以后密执安大学又出面召开过多次国际性环境遥感技术会议。到今年四月，即将在菲律宾召开的第十二次国际会议，参加的人数将近一千人。

遥感技术的几种主要手段

目前国际上比较普遍应用的遥感技术手段有：摄影和电视遥感、多光谱遥感、红外遥感、雷达遥感、激光遥感与全息遥感。美国使用的遥感仪器大约有二十多种，欧洲最常用的有九种。

摄影是遥感技术中最基本的手段，其中彩色摄影和彩色电视用的比较广泛。彩色摄影所得象片比黑白象片的信息量要大得多，在分析判读各种地物时显示出更大的优越性。一般在飞机上主要是拍摄彩色象片，而在人造卫星上则配备彩色电视摄象机，在地面上接收电视、象片或数据。

多光谱遥感是利用各种物体反射和发射的电磁波，构成鉴别各种物体的光学基础。多光谱照象机或扫描仪都是用几个波段来接收地面形象的。用不同的波段可以分别探测水体、地形、植物等。

红外遥感是由于任何物体都能以其特有的方式发射、吸收、透射和反射红外幅射能量。因此利用红外线原理可以进行遥感。红外遥感器常用来探测地球上的水体，也可用来发现地下水露头。红外遥感在调查地热分布和强幅射矿床也十分有效。

雷达遥感主要是建立在微波技术的基础上的。也有利用红外波段工作的红外雷达，利用激光工作的激光雷达，此外还有利用超声波工作的雷达（也叫声纳）。现在遥感技术中常用的是飞机运载的侧视雷达。它可以日夜工作，基本上不受雨云影响。能探清北坡地形而不受太阳阴影的影响。具有一定穿透力，尤其在沙漠地区可穿透干燥的沙层达到潜水面。能分辨十五米以内被云雾、森林遮盖的地面影象，对松散层和冰雪也有穿透力，可以显示隐伏在冰雪或沙层下的地质构造，可以初测浅层地下水埋藏深度。

激光可应用于全息照相，是遥感的最新的探索方向。由于激光具有相干性，单色性和方向性，能在空间上和时间上高度集中，因此很有发展前途。目前常用来测量地面高度。

从遥感技术手段获得的各种图象和数据，必须进行予处理，这是遥感应用的必要步骤。处理的目的是把遥感仪器输出的信号恢复，或者制成具有一定精度的相片或计算机用磁带。这个工作量是相当大的，需用电子计算机来进行。星载遥感器在高空飞行，高度达几百公.里，对地物的判断不能完全凭目视，必须用新的分析判读技术。其中主要有假彩色影象增强技术和计算机自动识别和分类技术。假彩色影象增强技术可以提高人眼对影象的分辨能力，易于分析和鉴别。计算机自动识别和分类技术，是对计算机进行一定的“训练"，使其达到对物体自动识别和分类的目的。这是一种先进而有广阔发展前途的工作方法。

遥感技术的推广应用

由地球资源技术卫星和航空遥感飞机所取得的图象数据资料，已在各个生产和科研领域加以推广应用。应用领域有农业、林业、地质、地理、水文、海洋、环境监测、军事侦察等。遥感技术的出现，为生产和科学的发展提供了一个崭新的手段，推动了它们的革新。

农林方面应用空间遥感资料，可以收集植物、土壤和水分的情报，测量出农作物含水情况、受凍情况和病虫灾害情况，并能估算农作物产量、牧草产量等。也可以测定土壤含盐量和土壤肥力。英国全国土地利用调查，过去组织中小学教师六千人用了六年时间才完成，现在利用遥感技术，四个人工作九个月即能更新一次。森林病虫害侵袭十四天以后，人眼还未能察觉，但由于叶绿素受到破坏，森林的光谱特性起了变化，因此应用多光谱遥感，可以提前约一个多星期发现病虫害。应用红外遥感技术可以发现隐伏在森林中的火源和监视森林火灾蔓延及分布范围，有助于采取防范和抢救措施。瑞典利用地球资源卫星的多光谱扫描磁带，可以分析二十九种不同类型的森林，识别松树四个年令等级，估算可以砍伐的木材体积和更新的面积。

卫星遥感资料在水资源调查研究中也有广泛的前途。在高原或高山高寒地区，在浩瀚无垠的沙漠地带，人们很难到达的区域，利用卫星遥感可以十分方便地了解该地区的江、河、湖、海的位置和数量，以及水质、水量等。在南美沙漠、半沙漠地区，利用卫星图象，发现了三百二十个以前地图上没有的干盐湖和咸水湖，并对以前地图上已有的八十六个咸水湖及其边界作了重大和精确的修改，对三十二个咸水湖作了订正，并在八十八个地方画出了湖泊和季节性洪水，其中有三十六处完全是根据卫星图象画出来的。我国西藏地区，在遥感象片上，也发现了过去地图上遗漏的几个咸水湖和干湖泊，例如在申扎地区，过去的地图上就遗漏了八十平方公里、三十二平方公里、十六平方公里三个大的湖泊。从美国“双子星座”载人飞船偷拍我国洞庭湖的彩色照片上，可以看出整个湖水的深度分布，并能看清湖内泥沙主要来源来自长江，江水在象片上呈浑浊黄色，而湘、资两水河口，色调偏兰，反映含泥沙量较少。从而也可以看出湖泊淤积的趋势。利用卫星遥感技术可以了解天山每年冰雪溶化情况，绘出在溶雪时期内雪复盖面积的变化，从而予报融雪洪水，这对灌溉用水管理，予报水情都是十分有用的。美国中部发生了暴雨特大洪水，利用卫星图象可以清晰地看到洪水淹没范围;英国的雷达网，可以予报二小时后的暴雨洪水，这些都有利于及时采取救灾应急措施。

海洋由于它的面积广大，应用遥感技术研究海洋是最合适的。恒河口卫星象片表明混浊的河水流入印度洋延伸达六十到七十公里。浅海地区的卫星图象通过反差增强，进行光密度测量和电子密度计算，可估算水深。海洋的状况可通过色调来分析。绿色的海洋反映水生植物比较旺，产量高。通过对海洋色调的分析，海洋水温的变化，鱼群活动排出的油脂所蒸发的化合物的发现，可得知鱼群活动情况，为监视和追踪鱼群提出情报。海流的运动使海藻适当的集中，在多光谱图象上出现亮线，这就有助于勾绘海流的边界。洋流中的海面往往比周围的海水要高些，而高起的海面产生的白沫使光散射，反射较强。利用气象卫星的红外图象，可用来分析暖流和寒流的推移。海冰在地球资源卫星图象的各个光谱段都能探测到。瑞典经常对多种卫星相片作分析，可以划分海冰类型，监测大浮冰的移动情况。这对指挥破冰船作业，保障海上钻井安全十分重要。

军事侦察的需要，推动了遥感技术的发展更是毋庸赘述的。如有一张机场上的红外扫描照片，可以判断出哪些飞机的发动机正在发动，有的飞机虽然已经飞走，但它的太阳阴影仍然会反映在红外相片上，而且根据影子尾迹色调，可判断飞机飞走的先后。侧视雷达遥感技术对钢铁格外敏感，可以发现隐蔽在森林里的军用车辆或坦克部队。现代遥感技术的发展，完全有可能随时监视对方各种军事设施，并掌握对方军事活动的变化。

在地质找矿方面，地球资源卫星相片可放大至一比二十五万，为地质填图提供足够详尽的细节。美国和法国科学家正在用激光来测定地球大陆的漂移，证明非洲正以每年几厘米的速度离开南美向东漂移。根据已知斑岩铜矿有关的地质标志，在巴基斯坦，用卫星相片找出了潜在的斑岩铜矿勘探区。资源卫星相片还提供了许多过去不知道的深大断裂，美国加利福尼亚、内华达，墨西哥历次地震的震中就位在这些大断层上。一九六四年阿拉斯加大地震，对形成原因一直认识不透彻，用一九七二年拍摄的六幅卫星相片进行研究后，发现许多地震震中都靠近大的构造线或在这些大构造线的交叉处。

此外，在环境保护方面，例如海洋油污染，河湖热污染，土壤盐渍化和大气污染的动态监测，采用遥感技术也达到了很好的效果。

遥感技术教育动态

由于广泛地适应军事、工业、农业多方面的需要，遥感技术的教育和普及推广工作，受到各国教育部门、大专院校的重视。遥感专业课程的设置与日俱增。遥感所涉及的学科很广，在大学的物理、地球物理、地质、地理、海洋、大地测量、无线电工程、空间技术等系科，都有开设遥感课程的。

美国一九七六年统计，已有一百六十六所高等院校，开设了四百五十四门有关遥感技术与航空摄影的课程。例如密执安大学，可以说是美国遥感技术教育的中心，侧重遥感应用的理论基础。进行有关地物光谱幅射，大气传输的大量地面观测与遥感仪器的实验，经常举办短期培训班，吸收无线电等新技术专业和地理、地质、海洋专业的大学毕业生参加。几乎每年召开国际性的环境遥感学术讨论会，出版论文集，还创办了《环境遥感》杂志。

英国牛津大学的大气物理系，以动力气象学家豪顿教授为首的实验室，在理论研究、仪器设计与数据处理方面都取得了出色的成果。这个实验室承担着美国国家字航局“雨云”五号、六号、七号气象卫星的红外遥感仪器设计、试制工作。美国华盛顿每天把接收到的高空幅射资料，通过交通卫星和专用电缆，送到牛津大学来。由这个实验室用一台大型计算机在二小时内处理完毕，提供全世界气象部门使用。同时，豪顿和他的研究生就利用这种源源而来的数据，进行全球大气环流的理论研究。他指出，南北两极三公里高空的气压大小的变化与高低压中心的偏移，与近几年欧亚大陆暴雨和干旱的气候异常具有极明显的相关，可以作为中长期气候予测的一种依据。

又如伦敦近郊的莱顿大学地理系，它是英国遥感学术活动的中心之一，侧重于微波遥感的应用，特别是侧视雷达的图象分析。莱顿附近设有地面实验场，由英国遥感学会经常举办遥感讨论会，并为生产部门培训遥感技术人员。此外苏格兰的丹迪大学无线电工程系负责诺瓦气象卫星与泰罗士气象卫星云图的接收，研制了一套全景象片纠正与经纬线自动加网的仪器，使接收工作高度自动化。只有二位兼职教授和四名专职人员，就每天供应着英国十七个政府部门和生产单位的需要。英国这些大学的遥感技术教育，联系生产实际，花钱不多，各校分工明确，重点突出。他们的经验值得加以研究。

瑞典斯德哥尔摩大学校长霍培教授兼任瑞典国家遥感委员会主席。斯德哥尔摩大学自然地理系设有新技术研究室，主要是搞遥感与自动化制图，他们承担着联合国委托的世界森林图的设计任务，也在分批进行瑞典全国森林图的更新工作。瑞典国土面积百分之七十五是森林，森林资源勘测任务的重要性就可想而知了。地理系的教师和研究生，改进了旧的航测制图仪，使森林制图实现了半自动化。瑞典最古老的隆德大学有一位研究生，还为森林制图设计了一种计算机控制的喷笔，可以喷出三种颜色，每种颜色各分十个浓淡等级，用来表示各种森林的组合，但被美国收买了专利权。

但是应该指出，资本主义国家的遥感技术教育，强烈地反映出向第三世界渗透的殖民主义的气息。例如美国宇航局在南方设立的休斯顿训练中心，专门负责培训来自亚、非、拉美国家的遥感技术人员。美国目前已在国外建立了近十个地球资源卫星接收站。欧洲国家的所谓海外部，所属的一些学校和研究所，也很注意对第三世界的渗透。

在这些西方国家里，遥感已经成为生产部门广泛应用的技术手段。因此，不仅高等院校重视，就是在社会教育方面，遥感推广工作也十分活跃。例如在英国，大约有一百五十五个遥感小组，分散在政府部门、勘测设计单位以及研究所和大学，它们组成了遥感学会，每年开展学术交流，举办技术训练班。美国“摄影测量学会”成立于一九三四年，现在也改名为“遥感与摄影测量学会”，出版的杂志也改换了名称，大量刊登遥感论文，还出版了大型的《遥感手册》。加拿大除全国遥感中心外，建立了三个省级的遥感中心，为用户提供图象。人们可以利用电话向遥感中心检索目录，并要求把卫星图象显示到用户的家庭电视屏幕上来。遥感中心大力推广遥感技术，给用户提供图象分析设备，委托拍摄航空多光谱象片。加拿大、美国、日本都拍摄有关遥感技术应用的科教电影.片，宣传如何分析判读卫星与航空象片，提供科学资料和情报。

甚至伦敦著名的地质博物馆，由于板块学说的复活和卫星遥感资料的不断增加，其中陈列室的布置，近年也焕然一新。在前几间陈列室里，大部都是“阿波罗”卫星摄取的全景照片，以及月球、火星的遥感图象，用以说明地球形成和发展的历史。其他陈列室里到处可以看到地球资源卫星象片，并展示地壳活动以及找矿、找水、地热、能源勘测中遥感技术的应用，给人以十分直观而又具体的印象。许多中小学生，可以在這所博物馆里学习到矿物、天文、地质、地理的最新科学知识，也接触到空间技术和遥感的最新成就。

遵循伟大领袖毛主席关于“我们也要搞人造卫星”的指示，我国已经多次成功地发射和回收了地球卫星。有些大学已经成功地接收了分辨率很高的气象卫星图象，积极参加国际气象组织的学术活动。同时拥有广泛的航空摄影资料，正在开展航空遥感实验，为生产、教学，科研部门提供了丰富的遥感资料。生产部门应用日益广泛，遥感技术的教学和普及必须相应地加强。中学的地理和物理课本要有介绍遥感技术、人造地球卫星的内容。要做好遥感技术的推广普及工作。大学理工科可根据各自特点，应尽快开设有关的遥感课程和专业.要发展我国自己的遥感技术系统，迅速建设好遥感技术队伍，为实现四个现代化作出贡献。

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