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概述
系统
特点
应用
航天遥感与航空遥感的区别
航天遥感应用的畅想
遥感分类
概述
data/attachment/portal/201111/06/0905167p2izzk55zu7oo2p.jpg航天遥感
航天遥感
spaceremotesensing；spaceborneremotesensing
定义：
在地球大气层以外的宇宙空间，以人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、火箭等航天飞行器为平台的遥感。同义词：太空遥感
利用装载在航天器上的遥感器收集地物目标辐射或反射的电磁波，以获取并判认大气、陆地或海洋环境信息的技术。各种地物因种类和环境条件不同，都有不同的电磁波辐射或反射特性。感测并收集地物和环境所辐射或反射的电磁波的仪器称为遥感器。航天遥感能提供地物或地球环境的各种丰富资料，在国民经济和军事的许多方面获得广泛的应用，例如气象观测、资源考察、地图测绘和军事侦察等。航天遥感是一门综合性的科学技术，它包括研究各种地物的电磁波波谱特性，研制各种遥感器，研究遥感信息记录、传输、接收、处理方法以及分析、解译和应用技术。航天遥感的核心内容是遥感信息的获取、存储、传输和处理技术。
系统
航天遥感系统由遥感器、信息传输设备以及图像处理设备等组成。装在航天器上的遥感器是航天遥感系统的核心，它可以是照相机、多谱段扫描仪、微波辐射计或合成孔径雷达。航天遥感可分为可见光遥感、红外遥感、多谱段遥感、紫外遥感和微波遥感。信息传输设备是航天器内的遥感器向地面传递信息的工具，遥感器获得的图像信息也可记录在胶卷上直接带回地面。图像处理设备对接收到的遥感图像信息进行处理(几何校正、辐射校正、滤波等)以获取反映地物性质和状态的信息。判读和成图设备是把经过处理的图像信息提供给判读、解译人员直接使用，或进一步用光学仪器或计算机进行分析，找出特征并与典型地物特征作比较，以识别目标。地面目标特征测试设备测试典型地物的波谱特征，为判读目标提供依据。
特点
航天遥感感测面积大、范围广、速度快、效果好，可定期或连续监视一个地区，不受国界和地理条件限制；能取得其他手段难以获取的信息，对于军事、经济、科学等均有重要作用。
应用
航天遥感已用于军事领域，如侦察、预警、测地、气象等。如利用航天器上的遥感器获取侦察情报，是现代战略侦察的主要手段；通过卫星上的红外遥感器感测洲际或潜地弹道导弹喷出火焰中的红外辐射，以探测和跟踪导弹的发射和飞行，争取到比远程预警雷达系统长得多的预警时间等。
随着遥感技术的发展，航天遥感在军事和国民经济上必将得到更广泛的应用。
航天遥感与航空遥感的区别
航天遥感泛指利用各种空间飞行器为平台的遥感技术系统。它以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和空间站，有时也把各种行星探测器包括在内。在航天遥感平台上采集信息的方式有四种：一是宇航员操作，如在“阿波罗”飞船上宇航员利用组合像机拍摄地球照片：二是卫星舱体回收，如中国的科学实验卫星回收的卫星像片；三是通过扫描将图像转换成数字编码，传输到地面接收站；四是卫星数据采集系统收集地球或其它行星、卫星上定位观测站发送的探测信号，中继传输到地面接受站。
航空遥感泛指从飞机、气球、飞艇等空中平台对地面感测的遥感技术系统。按飞行高度，分为低空（600～3000米）、中空（3000～10000米）、高空（10000米以上）三级，此外还有超高空（U－2侦察机）和超低空的航空遥感。
由此可见，航天遥感和航空遥感的区别主要是：一是使用的遥感平台不同，航天遥感使用的是空间飞行器，航空遥感使用的是空中飞行器，这是最主要的区别；二是遥感的高度不同，航天遥感使用的极地轨道卫星的高度一般约1000公里，静止气象卫星轨道的高度约360O公里，而航空遥感使用的飞行器的飞行高度只有几百米、几公里、几十公里。俗话说，登高才能望远。航天遥感与航空遥感相比，感测的地域显然要大得多，美国“陆地卫星”的一幅多光谱图像覆盖地面的面积达34000平方公里，相当于台湾岛的面积，而赤道上空的气象卫星可以覆盖南北纬40°以内、东西经相距70°左右的区域。因此，航天遥感能够以空前广阔的视野时刻监视着地球。
航天遥感应用的畅想
作者：国科学院遥感应用研究所陈述彭
从幻想到现实
神话故事可以看做是人们基于现实的一种向往。四川广汉三星堆古蜀文化遗址挖掘出许许多多神傩面具，双目突显，两耳竖张，有人解释是千里眼、顺风耳，可以登高望远、明察秋毫，可以空谷传声、万籁俱闻。作家吴承恩为唐僧取经配备了火眼金睛的孙悟空，为他探路，去征服高山荒漠、雪域火山和各种妖魔；从虚幻的神话故事到火箭发射各种人造卫星、人造飞船，人类就这样超越时空，走进了全球化、网络化的信息时代。神话与现实越来越接近了!何以见得？请看：西部开发的863-318项目不是叫做“金睛行动”计划吗？我国的载人宇宙飞船不是叫做“神舟”么？
近年来，我们加强了对国土意识、环境意识、海洋意识的普及教育，但对太空意识还没有引起足够的重视。王希季、闵桂荣、庄逢甘、张履谦4位院士为此发出了呼吁。
太空又称外层空间。一个现代化强国，必须在太空建设自己的基础设施和安全保障，有能力利用太空资源和外层生存空间和权益，例如必要的卫星轨道、位置和通信频率等。通过综合信息网络，能将地球观测系统所获取的海、陆、空数据加以融合、处理和提升，以满足国民经济建设和国家安全的需要。太空基础设施应该列入国家可持续发展长远规划和建设计划，这是具有长远战略意义的。美国的国家导弹防御计划（NMD）就公然鼓吹太空霸权主义，向联合国1967年“外层空间为全人类所共有”的公约提出挑战，受到世界爱好和平国家的强烈反对。俄罗斯为此组建了“天军”，保卫“天疆”。
我国是世界上成功发射和回收卫星和飞船的三个国家之一，同时也积极投入和平利用。例如，利用卫星和飞船在空间飞行时的微重力、高真空并受宇宙高能粒子辐射的特殊条件，筛选出人类需要的、能优质高产的生物和材料。1996年返回卫星搭载的96-1黄瓜种子，亩产达到3000kg，单果长达40～52cm，重1～1.8kg，已在北京、四川、江苏和江西扩大种植。
在遥感卫星应用领域，我国于1999年召开了“数字地球”国际研讨会，发表了“北京宣言”，呼吁世界所有爱好和平的国家共建共享，为拥护世界和平和地区可待续发展服务，反对发达国家的技术垄断和霸权主义，呼吁发达国家和技术先进的国家支援第三世界国家。国内积极开展了“数字城市”、“数字省区”等地理信息系统建设，努力提高信息化、现代化水平；加强国际共享与合作，迎接加入世界贸易组织（WTO）的机遇与挑战，承诺世界气象组织（WMO）l×1km格网的数据交换，公开1∶100万地形数字模型；积极参加全球制图计划、南北极考察、大陆深钻、世界自然与文化遗产保护等国际合作计划。所有这些都赢得了全世界的支持，为全球化网络经济作出了积极贡献。
天地一体化
2000年11月22日，国务院新闻办公室发布了“中国的航天”白皮书，展示了我国21世纪的航天特点:第一，全面发展空间技术、空间科学与空间应用；第二，在继续开发新型遥感卫星的同时，强调开发卫星应用；第三，建设卫星发射基地的同时，重视测控系统的上下行指令与地面接收台站的协调，强化卫星应用系统的建设。这些观点的转换和进步，反映出航天事业面向应用、面向用户、寻求社会经济效益以及面向市场经济的新理念。就是说，航天事业将更加开放，更加接近人民生活和社会需求，力图与国际市场接轨，增强国际竞争能力。
就遥感卫星平台而论，可以说是初步构成了“天罗地网”，但还不能说是疏而不漏。因为我们与国际遥感卫星相比，还有比较大的差距。应该知己知彼，取长补短，继续积累和利用国际遥感卫星的数据并为我所用。进入WTO以后，我国除原来承诺的
WMO气象卫星lx1km数据还要继续交换外，“数字地球”的共建共享更需要加强。我们不能固步自封、画地为牢，要密切关注经济全球化的发展和数字地球的和平利用，必须以高质量、高效率而自立于世界民族之林，满怀信心去加入网络化的全球竞争。
展望21世纪的卫星遥感应用，必将形成天地一体化的快速信息流，满足社会高速信息公路的需求。具体体现在：一是航天、航空与地面台站形成多级平台的互联网络系统；二是实现海量数据的全数字流程，图像图形的宽带网络传输；三是地球各圈层的动态监测，从地表植被指数、作物长势、土地覆盖与生态、环境变迁、荒漠化、城市化过程的动态监测到地壳内部的地磁、地热、地震、地气、地球重力场的异常以及外层空间的辐射、磁暴、臭氧变化，都是卫星对地观测的新内容。这些数据，对于无线电信号、导航定位以及卫星寿命、国家安全都有一定的影响，成为新一代环境遥感卫星应用的增长点，也是空间科学探索的主题。
时空尺度转换
遥感技术的巨大成就，首先在于对电磁波谱全波段的不断发掘和充分利用。遥感仪器不断从可见光波段向两端延伸，特别是向远红外和微波波段的拓展，远远超越了人类视觉的极限，看到许多原来看不见的“东西”，发现许多新的时间或空间的现象和规律。
以单项工程技术而言，我国卫星遥感应用在20世纪末已经奠定了相当扎实的基础，达到了相当高的水平，开拓了相当广阔的应用领域。但是，由于工程系统建设的综合集成程度不高，产业化规模和投入太小，还没有达到可以统一协调光谱分辨率与时、空分辨率之间的矛盾的新阶段，当务之急是加速遥感应用系统工程的高度综合与集成。这是实现天地一体化的前提，也是对迎接全球化与网络化挑战的准备。具体地说，首先是要接受以下新的理念：
●树立全球化、网络化的开放观念。遥感应用系统需要与国际接轨，兼容并充分利用国际卫星信息资源，支持“数字地球”的共建共享。
●明确遥感应用现阶段的新目标，由静态识别进入动态监测，加强影像数据库和地理信息系统的建设，实现点目标侦察与面扫描普查功能的集成，军用、民用优势互补。
●改变传统作业方式，摒弃从大比例尺地图逐级浓缩到小比例地图的旧模式，寻找分布式保存、无级缩放、压缩存储、图像思维等新的技术解决方案，实现功能的飘移。
●简化目前图像处理与分析的复杂过程，提高自动化作业水平，采用并行处理和地学信息图谱等方法，缩短从信息获取到决策的全过程，以便赢得预测预报的时间。力图将我国遥感观测的信息反馈时间由现在的几天、几小时压缩到几分钟，逐步接近准实时的水平。
美国根据航天飞机所收集的数据绘制的全球高精度3维地图将陆续公布，JPL项目负责人汤姆·法尔说：第一部分将是科罗拉多州，2002年2月可能给出整个北美，只有得到五角大楼批准的研究人员才能看到清晰度最高的版本。大约用2年的时间，就能完成北纬65°～南纬50°之间（约占地球水陆表面80％）的地图。这是美国集中国防部等制图机构的优势、重组国家影像地图局（NIMA，NatonalImageryMappingAgency）的结果，其海量信息处理能力和制图速度都是空前的。从政治、军事上来看，毫无疑问这是一个为霸权主义服务的全球垄断计划。但是从科学技术来看，同时也是一个高投入、高产出、抢占制高点、体现全球化网络经济的先进生产方式，实现了天地一体化的有效模式，很值得我们深思！
定量化综合集成
卫星遥感只是信息社会的一个成员，它不是孤立的，更不是万能的。科学技术的进步，本来就是相辅相成的。卫星遥感应用不应拘泥于技术层次上的分工，而应该树立多学科交叉的新理念，即由多学科（multidiscipline）走向学科交叉（Interdiscipline）。改变以学科和专业划分职能的观念，转变为针对现实问题寻求解决方案的观念。航空与航天、红外与微波、主动与被动遥感方式的比较分析不仅是为了优选，更重要的是优势互补、取长补短。
科学分类本来就是人为的，是随着科学技术的进步而不断发展的。21世纪的卫星遥感应用，在继续深入到空间科学和地球科学的同时，还要紧密依托信息科学，也应积极开拓与生命科学和生物技术的联系，相互交叉渗透。无论农林、生态、环境与海洋领域的遥感应用，都需要生命科学与生物技术的介入。
我国城镇化指数将由2000年的26.7％增加到2015年36％。同时，卫星遥感数据的地面分辨率达到米级，航空遥感已实现了3维成像，数字城市蓬勃兴起，高分辨率、多光谱遥感在城市建设中的应用方兴未艾。
遥感在人文、社会经济方面的应用也逐步提到日程。首先是对土地覆盖与土地利用的调查研究。中科院已经进行了大量工作，建成了全国1∶25万数据库，解决了更新问题，特别是对城镇化的监测，包括城市扩张和耕地占用。国土资源部组织了近100个大中城市的遥感监测，成效卓著。在天津、广州、上海、北京、哈尔滨、沈阳、香港、澳门、济南等城市，还对城市热岛、绿地、地价、生态环境、历史文化等不同领域做过试验性的城市遥感调查研究。
总之，20世纪的卫星遥感应用比较侧重于自然、无机环境、资源以及静态观测与识别，而21世纪的卫星遥感应用必将更多地关注人文、生态和环境以及动态监测与评估。在调查研究方法上，也将从单项的侦察、识别逐步走向定量化的综合集成，由单纯的遥感仪器观测数据逐步走向多种数据源的融合。不问哪种方法、哪门学科的贡献多少，但求能够高速、高效地解决实际问题。
21世纪的卫星遥感应用的将是铁人运动式的接力赛。通过遥感手段的优选、多平台的组合乃至多源信息的融合，集成一条快速的生产流水线。加拿大国家遥感中心的作业流水线10年前已达到25分钟生成一幅1∶25万或1∶100万比例尺的土地覆盖利用图。美国重组的NIMA预计以2年的时间完成全球海陆面积80％的3维专题制图。“速度”是我国卫星遥感应用的当前最明显的差距。如前所述，必须把信息处理流程的全部时间压缩到自然或社会演化过程之内，才能赢得预测预报的时间。能否及时做出科学、准确的预测和预报，是科学技术现代化、实用化最重要的标志。
目前，我国服务于卫星测控的“空间信息系统”是非常先进的，而服务于卫星遥感应用的“空间信息系统”却相对滞后，还停留在低级、复杂的阶段，远没有形成高级、简单、聪明、智能的“傻瓜式”作业流程。逼近到准实时或实时处理的水平，赢得预警或预报的“前置量”,这就是21世纪我国卫星遥感应用系统的总体奋斗目标。
遥感分类
1）按遥感平台的高度分类大体上可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感。
航天遥感又称太空遥感(spaceremotesensing)泛指利用各种太空飞行器为平台的遥感技术系统，以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和太空站，有时也把各种行星探测器包括在内。
卫星遥感(satelliteremotesensing)为航天遥感的组成部分，以人造地球卫星作为遥感平台，主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。航空遥感泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对地观测的遥感技术系统。
地面遥感主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统，地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上,可进行各种地物波谱测量。
（2）按所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见光/反射红外遥感，热红外遥感、微波遥感三种类型。
可见光／反射红外遥感，主要指利用可见光(0.4-0.7微米)和近红外(0.7-2.5微米)波段的遥感技术统称，前者是人眼可见的波段,后者即是反射红外波段，人眼虽不能直接看见,但其信息能被特殊遥感器所接受。它们的共同的特点是，其辐射源是太阳，在这二个波段上只反映地物对太阳辐射的反射，根据地物反射率的差异，就可以获得有关目标物的信息，它们都可以用摄影方式和扫描方式成象。
热红外遥感，指通过红外敏感元件，探测物体的热辐射能量，显示目标的辐射温度或热场图象的遥感技术的统称。遥感中指8-14微米波段范围。地物在常温(约300K)下热辐射的绝大部分能量位于此波段，在此波段地物的热辐射能量，大于太阳的反射能量。热红外遥感具有昼夜工作的能力。
微波遥感，指利用波长1-1000毫米电磁波遥感的统称。通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。微波遥感的特点是对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日地全天侯工作。
（3）按研究对象分类可分为资源遥感与环境遥感两大类。
资源遥感：以地球资源作为调查研究的对象的遥感方法和实践，调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化，是遥感技术应用的主要领域之一。利用遥感信息勘测地球资源，成本低，速度快,有利于克服自然界恶劣环境的限制，减少勘测投资的盲目性。
环境遥感：利用各种遥感技术，对自然与社会环境的动态变化进行监测或作出评价与预报的统称。由于人口的增长与资源的开发、利用，自然与社会环境随时都在发生变化,利用遥感多时相、周期短的特点，可以迅速为环境监测。评价和预报提供可靠依据。
（4）按应用空间尺度分类可分为全球遥感、区域遥感和城市遥感。
全球遥感：全面系统地研究全球性资源与环境问题的遥感的统称区域遥感：以区域资源开发和环境保护为目的的遥感信息工程，它通常按行政区划（国家、省区等）和自然区划（如流域）或经济区进行。
城市遥感：以城市环境、生态做为主要调查研究对象的遥感工程。