遙感顧名思義就是“遙遠的感知”,通常是指在航天或航空平臺上對地球系統(tǒng)或其他天體進行特定電磁波譜段的成像觀測,進而獲取被觀測對象多方面特征信息的技術(shù)。
現(xiàn)代遙感技術(shù)起源于20世紀60年代,以數(shù)字化成像方式為特征,是衡量一個國家科技發(fā)展水平和綜合實力的重要標志,歷來被世界主要科技和經(jīng)濟大國所重視。
中國政府特別重視遙感科技的發(fā)展,尤其是20世紀80 年代以后,我國航天遙感事業(yè)取得長足進步,一系列重要遙感衛(wèi)星的成功發(fā)射,使我國也已躋身于世界遙感科技的前列。
風云氣象衛(wèi)星(1988年以來)
資源系列衛(wèi)星(1999年以來)
環(huán)境減災系列衛(wèi)星(2008年以來)
高分系列衛(wèi)星(2013年以來)
碳衛(wèi)星(2016年)
遙感技術(shù)與國民經(jīng)濟、生態(tài)保護和國防安全的關(guān)系也越來越緊密,比如土地資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)監(jiān)測與作物估產(chǎn)、災害預報與災情評估、海洋環(huán)境調(diào)查等,包括與日常生活息息相關(guān)的天氣預報、空氣質(zhì)量監(jiān)測、電子地圖與導航等活動,遙感都發(fā)揮了重大作用。進入21 世紀,遙感科技已顯現(xiàn)出高空間分辨率、高光譜分辨率、高時間分辨率的“三高”新特征,并開拓了更多的應用新領(lǐng)域。
空間分辨率 能夠被傳感器辨識的單一地物或2個相鄰地物間的最小尺寸??臻g分辨率越高,遙感圖像包含的地物形態(tài)信息就越豐富,能識別的目標就越小。
高空間分辨率圖像 簡稱“高分圖像”,包含了地物豐富的紋理、形狀、結(jié)構(gòu)、鄰域關(guān)系等信息,可主要應用于地物分類、目標提取與識別、變化檢測等。
近年來,隨著我國空間技術(shù)的快速發(fā)展,特別是高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項的實施,我國的衛(wèi)星遙感技術(shù)邁入了亞米級時代,高分2 號衛(wèi)星(GF-2)全色譜段星下點空間分辨率達到0.8m。
商業(yè)化高分圖像的多領(lǐng)域應用
1.城市規(guī)劃管理:GF-2圖像可準確地識別城市街道、行道綠地、公園、建筑物、甚至車輛數(shù)量信息。
2.災情評估:高分圖像可以實現(xiàn)滑坡和洪水淹沒區(qū)快速提取、建筑物毀壞等監(jiān)測。
3.軍事國防:高分圖像可以精確識別敵方的人員與裝備,包括裝備的型號、數(shù)量、調(diào)動等重要信息。
高光譜遙感 起源于20世紀80年代的高光譜分辨率遙感,又稱為高光譜遙感(Hyperspectral Re‐mote Sensing),它利用成像光譜儀在連續(xù)的幾十個甚至幾百個光譜通道獲取地物輻射信息,在取得地物空間圖像同時,每個像元都能夠得到一條包含地物診斷性光譜特征的連續(xù)光譜曲線。
世界上第一臺成像光譜儀AIS-1 于1983 年在美國研制成功。
1987 年,美國又推出了第二代高光譜成像儀AVIRIS,并持續(xù)不斷更新?lián)Q代,已成為美國航空航天高光譜遙感科技發(fā)展的孵化器。
此后,許多國家先后研制了多種類型航空成像光譜儀,如加拿大的CASI、德國的ROSIS、澳大利亞的HyMap等。
在經(jīng)過航空試驗和成功應用之后,1999 年底美國新千年計劃EO-1 衛(wèi)星搭載了具有200 多個波段的Hyperion 航天成像光譜儀,正式開啟了航天高光譜遙感時代。
我國高光譜遙感科技發(fā)展幾乎與美國同步,1989 年中科院研制了我國第一臺模塊化航空成像光譜儀(MAIS),并在20世紀90年代又陸續(xù)研發(fā)了推帚式成像光譜儀(PHI)、新型模塊化成像光譜儀(OMIS)、輕型高穩(wěn)定度干涉成像光譜儀(LASIS)等。
2002 年“神舟三號”搭載了我國第一臺航天成像光譜儀,此后我國發(fā)射的“嫦娥-1”探月衛(wèi)星、環(huán)境與減災小衛(wèi)星(HJ-1)星座、風云氣象衛(wèi)星、GF-5衛(wèi)星等也都搭載了航天成像光譜儀。
礦物分析 通過對礦物元素的診斷性光譜特征分析,高光譜遙感能夠?qū)崿F(xiàn)對礦物成分及其豐度進行精確識別和填圖
植被研究 通過高光譜數(shù)據(jù)能夠反演植被物理和化學參數(shù),進行作物長勢監(jiān)測、品質(zhì)評估等
水質(zhì)監(jiān)測 通過對水中葉綠素、黃色物質(zhì)、懸浮物等成分的光譜反演,可以掌握水華爆發(fā)、黑臭水體分布以及污染來源等
其他 近年來,成像光譜技術(shù)也逐漸滲透進了各種非傳統(tǒng)遙感行業(yè),比如在醫(yī)學、生物、刑偵、考古、文物保護等領(lǐng)域開展了廣泛的探索性應用。
高光譜遙感技術(shù)從其起步就被賦予了強烈的軍事應用色彩,在軍事目標偵察、陣地與裝備偽裝識別、戰(zhàn)場環(huán)境背景分析等方面有巨大應用潛力。
偽裝目標揭露 我國的高光譜遙感科技發(fā)展一直處于國際前列,中科院自主研發(fā)的高光譜圖像處理與分析通用軟件系統(tǒng)(HIPAS)被國際同行評為國際六大頂尖高光譜圖像處理軟件之一,并在高光譜遙感應用方面實現(xiàn)了向美、日、澳等發(fā)達國家的技術(shù)輸出,成果在國際上產(chǎn)生了重大影響。