航天器遙測技術方法有哪些

『壹』 遙感系統的遙感(RS)簡介

遙感是以航空攝影技術為基礎，在20世紀60年代初發展起來的一門新興技術。開始為航空遙感，自1972年美國發射了第一顆陸地衛星後，這就標志著航天遙感時代的開始。經過幾十年的迅速發展，到21世紀初遙感技術已廣泛應用於資源環境、水文、氣象，地質地理等領域，成為一門實用的，先進的空間探測技術。
遙感是利用遙感器從空中來探測地面物體性質的，它根據不同物體對波譜產生不同響應的原理，識別地面上各類地物，具有遙遠感知事物的意思。也就是利用地面上空的飛機、飛船、衛星等飛行物上的遙感器收集地面數據資料，並從中獲取信息，經記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。 1．可獲取大范圍數據資料。遙感用航攝飛機飛行高度為10km左右，陸地衛星的衛星軌道高度達910km左右，從而，可及時獲取大范圍的信息。例如，一張陸地衛星圖像，其覆蓋面積可達3萬多km2。這種展示宏觀景象的圖像，對地球資源和環境分析極為重要。
2．獲取信息的速度快，周期短。由於衛星圍繞地球運轉，從而能及時獲取所經地區的各種自然現象的最新資料，以便更新原有資料，或根據新舊資料變化進行動態監測，這是人工實地測量和航空攝影測量無法比擬的。例如，陸地衛星4、5，每16天可覆蓋地球一遍，NOAA氣象衛星每天能收到兩次圖像。Meteosat每30分鍾獲得同一地區的圖像。
3．獲取信息受條件限制少。在地球上有很多地方，自然條件極為惡劣，人類難以到達，如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。採用不受地面條件限制的遙感技術，特別是航天遙感可方便及時地獲取各種寶貴資料。
4．獲取信息的手段多，信息量大。根據不同的任務，遙感技術可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可採用可見光探測物體，也可採用紫外線，紅外線和微波探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性，還可獲取地物內部信息。例如，地面深層、水的下層，冰層下的水體，沙漠下面的地物特性等，微波波段還可以全天候的工作。
遙感技術所獲取信息量極大，其處理手段是人力難以勝任的。例如Landsat衛星的TM圖像，一幅覆蓋185km×185km地面面積，象元空間解析度為30m，象元光譜解析度為28位的圖，其數據量約為6000×6000=36Mb。若將6個波段全部送入計算機，其數據量為：
36Mb×6=216Mb
為了提高對這樣龐大數據的處理速度，遙感數字圖像技術隨之得以迅速發展。
到21世紀初，遙感技術已廣泛應用於農業、林業、地質、海洋、氣象、水文、軍事、環保等領域。在未來的十年中，預計遙感技術將步入一個能快速，及時提供多種對地觀測數據的新階段。遙感圖像的空間解析度，光譜解析度和時間解析度都會有極大的提高。其應用領域隨著空間技術發展，尤其是地理信息系統和全球定位系統技術的發展及相互滲透，將會越來越廣泛。
遙感（Remote Sensing），從廣義上說是泛指從遠處探測、感知物體或事物的技術。即不直接接觸物體本身，從遠處通過儀器（感測器）探測和接收來自目標物體的信息（如電場、磁場、電磁波、地震波等信息），經過信息的傳輸及其處理分析，識別物體的屬性及其分布等特徵的技術。
通常遙感是指空對地的遙感，即從遠離地面的不同工作平台上（如高塔、氣球、飛機、火箭、人造地球衛星、宇宙飛船、太空梭等）通過感測器，對地球表面的電磁波（輻射）信息進行探測，並經信息的傳輸、處理和判讀分析，對地球的資源與環境進行探測和監測的綜合性技術。
當前遙感形成了一個從地面到空中，乃至空間，從信息數據收集、處理到判讀分析和應用，對全球進行探測和監測的多層次、多視角、多領域的觀測體系，成為獲取地球資源與環境信息的重要手段。
遙感在地理學中的應用，進一步推動和促進了地理學的研究和發展，使地理學進入到一個新的發展階段。
遙感信息應用是遙感的最終目的。遙感應用則應根據專業目標的需要，選擇適宜的遙感信息及其工作方法進行，以取得較好的社會效益和經濟效益。
遙感技術系統是個完整的統一體。它是建築在空間技術、電子技術、計算機技術以及生物學、地學等現代科學技術的基礎上的，是完成遙感過程的有力技術保證。 --以上海市第三輪航空遙感調查為例
在人類即將告別20世紀，並邁步跨入21世紀之際，上海市人民政府要求: 對20世紀末的上海城市發展狀況，作一次全面的航空遙感調查，這是繼1988年和1994年前兩輪航空遙感調查之後的上海市第三輪航空遙感調查。本次航空遙感調查的目的是：運用現代信息技術手段，將20世紀末的上海城市發展狀況，以數字化的形式真實、詳細地記錄下來，建立相應的遙感影像資料資料庫，並對這些數據充分加以分析和利用，以便為未來的上海城市發展提供信息服務和決策參考。
（一）基本概念
遙感一詞來源於英語「Remote Sensing」，其直譯為「遙遠的感知」，時間長了人們將它簡譯為遙感。遙感是20世紀60年代發展起來的一門對地觀測綜合性技術。自20世紀80年代以來，遙感技術得到了長足的發展，遙感技術的應用也日趨廣泛。隨著遙感技術的不斷進步和遙感技術應用的不斷深入，未來的遙感技術將在我國國民經濟建設中發揮越來越重要的作用。 關於遙感的科學含義通常有廣義和狹義兩種解釋: 廣義的解釋: 一切與目標物不接觸的遠距離探測。 狹義的解釋: 運用現代光學、電子學探測儀器，不與目標物相接觸，從遠距離把目標物的電磁波特性記錄下來，通過分析、解譯揭示出目標物本身的特徵、性質及其變化規律。
（二）系統的組成
遙感是一門對地觀測綜合性技術，它的實現既需要一整套的技術裝備，又需要多種學科的參與和配合，因此實施遙感是一項復雜的系統工程。根據遙感的定義，遙感系統主要由以下四大部分組成：
1、信息源 信息源是遙感需要對其進行探測的目標物。任何目標物都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性，當目標物與電磁波發生相互作用時會形成目標物的電磁波特性，這就為遙感探測提供了獲取信息的依據。
2、信息獲取 信息獲取是指運用遙感技術裝備接受、記錄目標物電磁波特性的探測過程。信息獲取所採用的遙感技術裝備主要包括遙感平台和感測器。其中遙感平台是用來搭載感測器的運載工具，常用的有氣球、飛機和人造衛星等; 感測器是用來探測目標物電磁波特性的儀器設備，常用的有照相機、掃描儀和成像雷達等。
3、信息處理 信息處理是指運用光學儀器和計算機設備對所獲取的遙感信息進行校正、分析和解譯處理的技術過程。信息處理的作用是通過對遙感信息的校正、分析和解譯處理，掌握或清除遙感原始信息的誤差，梳理、歸納出被探測目標物的影像特徵，然後依據特徵從遙感信息中識別並提取所需的有用信息。
4、信息應用 信息應用是指專業人員按不同的目的將遙感信息應用於各業務領域的使用過程。信息應用的基本方法是將遙感信息作為地理信息系統的數據源，供人們對其進行查詢、統計和分析利用。遙感的應用領域十分廣泛，最主要的應用有: 軍事、地質礦產勘探、自然資源調查、地圖測繪、環境監測以及城市建設和管理等。 為了便於專業人員研究和應用遙感技術，人們從不同的角度對遙感作如下分類: 1、按搭載感測器的遙感平台分類 根據遙感探測所採用的遙感平台不同可以將遙感分類為: 地面遙感，即把感測器設置在地面平台上，如車載、船載、手提、固定或活動高架平台等；航空遙感，即把感測器設置在航空器上，如氣球、航模、飛機及其它航空器等; 航天遙感，即把感測器設置在航天器上，如人造衛星、宇宙飛船、空間實驗室等。 2、按遙感探測的工作方式分類 根據遙感探測的工作方式不同可以將遙感分類為: 主動式遙感，即由感測器主動地向被探測的目標物發射一定波長的電磁波，然後接受並記錄從目標物反射回來的電磁波; 被動式遙感，即感測器不向被探測的目標物發射電磁波，而是直接接受並記錄目標物反射太陽輻射或目標物自身發射的電磁波。 3、按遙感探測的工作波段分類 根據遙感探測的工作波段不同可以將遙感分類為: 紫外遙感，其探測波段在0.3～0.38um之間; 可見光，其探測波段在0.38～0.76um之間; 紅外遙感，其探測波段在0.76～14um之間; 微波遙感，其探測波段在1mm～1m之間; 多光譜遙感，其探測波段在可見光與紅外波段范圍之內，但又將這一?
遙感技術的特點
遙感作為一門對地觀測綜合性技術，它的出現和發展既是人們認識和探索自然界的客觀需要，更有其它技術手段與之無法比擬的特點。遙感技術的特點歸結起來主要有以下三個方面: 1、探測范圍廣、採集數據快 遙感探測能在較短的時間內，從空中乃至宇宙空間對大范圍地區進行對地觀測，並從中獲取有價值的遙感數據。這些數據拓展了人們的視覺空間，為宏觀地掌握地面事物的現狀情況創造了極為有利的條件，同時也為宏觀地研究自然現象和規律提供了寶貴的第一手資料。這種先進的技術手段與傳統的手工作業相比是不可替代的。 2、能動態反映地面事物的變化 遙感探測能周期性、重復地對同一地區進行對地觀測，這有助於人們通過所獲取的遙感數據，發現並動態地跟蹤地球上許多事物的變化。同時，研究自然界的變化規律。尤其是在監視天氣狀況、自然災害、環境污染甚至軍事目標等方面，遙感的運用就顯得格外重要。 3、獲取的數據具有綜合性 遙感探測所獲取的是同一時段、覆蓋大范圍地區的遙感數據，這些數據綜合地展現了地球上許多自然與人文現象，宏觀地反映了地球上各種事物的形態與分布，真實地體現了地質、地貌、土壤、植被、水文、人工構築物等地物的特徵，全面地揭示了地理事物之間的關聯性。並且這些數據在時間上具有相同的現勢性。

『貳』 什麼是遙感技術

遙感技術是從人造衛星、飛機或其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息，以判認地球環境和資源的技術。它是20世紀60年代在航空攝影和判讀的基礎上隨航天技術和電子計算機技術的發展而逐漸形成的綜合性感測技術。任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特徵。航空航天遙感就是利用安裝在飛行器上的遙感器感測地物目標的電磁輻射特徵，並將特徵記錄下來，供識別和判斷。把遙感器放在高空氣球、飛機等航空器上進行遙感，稱為航空遙感。把遙感器裝在航天器上進行遙感，稱為航天遙感。完成遙感任務的整套儀器設備稱為遙感系統。 航空和航天遙感能從不同高度、大范圍、快速和多譜段地進行感測，獲取大量信息。航天遙感還能周期性地得到實時地物信息。因此航空和航天遙感技術在國民經濟和軍事的很多方面獲得廣泛的應用。例如應用於氣象觀測、資源考察、地圖測繪和軍事偵察等。

「遙感」從詞義上講就是遙遠的感知。遙感技術是指從遠距離、高空或外層空間平台上，利用可見光、紅外、微波等探測器，通過攝影、掃描方式，對電磁輻射（包括發射、反射、吸收和透射）能量的感應、傳輸和處理，從而識別目標物的性質和運動狀態的系統技術。例如航空攝影就是一種遙感技術。人造地球衛星發射成功,大大推動了遙感技術的發展。現代遙感技術主要包括信息的獲取、傳輸、存儲和處理等環節。完成上述功能的全套系統稱為遙感系統,其核心組成部分是獲取信息的遙感器。遙感器的種類很多,主要有照相機、電視攝像機、多光譜掃描儀、成像光譜儀、微波輻射計、合成孔徑雷達等。傳輸設備用於將遙感信息從遠距離平台（如衛星）傳回地面站。信息處理設備包括彩色合成儀、圖像判讀儀和數字圖像處理機等。

在地球上空日夜飛行的地球資源衛星，不斷向地球發回照片，既反映了地球各區域的地形、地物，也反映了地質構造和岩石礦物，為地質研究和勘探提供十分寶貴的信息，從而創立了一門嶄新的科學——遙感地質學。野外地質是近距離觀察，而遙感地質，則是運用遙感技術的遠距離觀察。

遙感為野外地質調查插上了「翅膀」。地球資源衛星給地面拍攝的相片，是按一定比例縮小了的、客觀的、真實的地表自然景觀的詳細記錄。放大以後，就是一幅立體的地形圖。按照地質工作的需要，採取合適的遙感所拍攝下來的衛星照片，能夠把地形和各種岩石分布、地質現象、構造現象等一覽無餘地記錄下來，還能把地下一定深度的地質構造等反映出來。這些照片經過地質解釋和繪制工作，就成為勘探人員所需要的「地質圖」。因此，遙感地質在一定程度上代替了野外地質人員跋山涉水，人工填圖，特別是在地形艱險、高寒缺氧的「生命禁區」，給地質人員帶來了福音。衛星在地球上空拍攝照片，可以說是「居高臨下」、「高瞻遠矚」，人在地面上看不到的地質現象、礦產露頭，衛星都能「看到」並且忠實無誤的拍攝下來（圖4.7）。

圖4.7衛星遙感技術