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生活中的物理学
1.3.21 遥感技术
遥感技术

遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术,是应用电磁波的理论,用各种传感仪器对远距离目标辐射和反射的电磁波信息进行收集,处理并最后成像,从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。遥感是雷达的概念和用途的引申和推广,用来探测远距离物体的位置、大小和性质等有关信息。遥感被广泛应用于军事、地质、水文、农业、海洋、气象等许多领域。人类在探索自然、利用自然、改造自然的过程中,缺少不了遥感这位好帮手。最早的遥感是利用可见光波段的遥感器,如高倍光学望远镜、远摄镜头光学照相机、可变焦距电视摄像机等。用可见光遥感器观测到的目标直接又形象,但遇到巧妙的伪装和隐蔽,观测就会受影响。下面我们来看看现在应用较广泛的红外遥感和微波遥感两种遥感新技术。

红外遥感(infrared remote sensing)是指传感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。探测波段一般在0.76~1000微米之间,是应用红外遥感器(如红外摄影机、红外扫描仪)探测远距离外的植被等地面物体所反射或辐射红外特性差异的信息,以确定地面物体性质、状态和变化规律的遥感技术。红外遥感主要感受地面物体反射或自身辐射的红外线,有时可不受黑夜限制,另外红外线波长较长,大气中穿透力强,红外摄影时不受烟雾影响,透过很厚的大气层仍能拍摄到地面清晰的相片。电磁波谱中,通常把波长范围为0.76~1000微米这一波谱区间称为红外波谱区。其中,又分为近红外(0.76~3.0微米)、中红外(3.0~6.0微米)和远红外(6.0~15.0微米)和超远红外(15.0~1000微米)。红外波谱区很宽,但由于大气的吸收,实际上仅有几个红外“窗口”可利用。常用的红外波段有近、中红外的0.3~1.3微米、1.5~1.8微米、2.0~2.6微米、3.0~3.6微米、4.2~5.0微米和远红外的7.0~15.0微米。近红外波段主要用于光学摄影,如彩色红外摄影,只能在白天工作,也用于多波段摄影或多波段扫描,远红外(热红外)由于是地物自身辐射的,主要用于夜间红外扫描成像。红外遥感可在军事侦察,探测火山、地热、地下水、土壤温度,查明地质构造和污染监测方面应用很广,可它有一大缺陷,不能在云、雨、雾天工作。常用的红外遥感器是光学机械扫描仪。

微波遥感是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术,是利用某种特殊传感器接受地理各种地物发射或者反射的微波信号,识别、分析地物,提取地物所需的信息。常用的微波波长范围为0.8~30厘米。微波遥感的工作方式分有源微波遥感和无源微波遥感。有源微波遥感传感器发射微波波束再接收由地面物体反射或散射回来的回波,如侧视雷达;无源微波遥感接收地面物体自身辐射的微波,如微波辐射计等。微波遥感的突出优点是具全天候工作能力,不受云、雨、雾的影响,可在夜间工作,并能透过植被、冰雪和干沙土,以获得近地面以下的信息,广泛应用于海洋研究、陆地资源调查和地图制图。微波遥感具有昼夜工作能力,但空间分辨率低。雷达是典型的主动微波系统,常采用合成孔径雷达作为微波遥感器。