遥感 - 改变世界的技术

雷达和激光不再像几十年前那样，
像科幻电影般令人叹为观止。
自科学向前迈出了一大步以来，
这些创新已被广泛用作遥感中的传感器类型。
随着时间的推移，
遥感技术在人类生活的各个领域得到了应用。
农民每天都受益于各种遥感卫星。
许多重要决策都基于来自 RADARSAT、TerraSAR-X、SRTM、EOS、ERS、Sentinel、LANDSAT 等的数据。

什么是主动遥感？

主动遥感存在两种主要类型的遥感，
根据用于探索物体的信号源分类，
分为主动与被动。
有源遥感仪器使用自己的发射源或光源运行，
而无源遥感仪器依赖于反射源。
辐射也因其波长而有所不同，
分为短波长（可见光、近红外、中红外）和长波长（微波）。

主动遥感仪器

遥感中的每个有源传感器将其信号引导至物体，
并检查接收到的数量。
大多数设备都使用微波，
因其相对不受天气条件的影响。
主动遥感技术的不同之处在于传输的内容（光或波）以及确定的内容（如：距离、高度、大气条件等）。

雷达是一种协助测距无线电信号的传感器。
它的特点是天线发射脉冲。
当雷达主动遥感中的能量流遇到障碍物时，
会在一定程度上散射回传感器。
根据其数量和行驶时间，
可以估计目标的距离。
激光雷达用光确定距离。
激光雷达主动遥感意味着传输光脉冲并检查检索到的数量。
通过将时间乘以光速来了解目标位置和距离。
激光高度计使用激光雷达测量高度。
测距仪器通过不同平台上的一个或两个相同的设备相互发送信号来估计范围。
探测器通过发射脉冲垂直研究天气状况，以防其属于活动类别。
散射仪是测量反射（反向散射）辐射的特定设备。

应用和好处

除了多种实现方式外，
有源遥感器对研究条件基本没有限制。
主动型遥感系统在一天中的任何时间都可以充分发挥作用，
因不需要阳光，
并且相对独立于大气散射。
各种类型的遥感技术在科学分支和更实际的行业中都有应用。
航天飞机雷达地形任务收集了地球的高程数据。
天空中的激光雷达主动遥感有助于构建地球表面的数字模型。

用遥感仪器获取的数据服务于农业家和林务员，
且对于海洋科学和救援任务中难以到达的地方至关重要。
测深仪有助于开发具有湿度、降水、温度垂直剖面的天气预报。

什么是被动遥感？

与有源传感器不同，
遥感中的无源传感器不会将其自身的能量流线化到研究对象或表面。
被动遥感依赖于目标反射的自然能量（太阳光线）。
因此，只能在适当的阳光下使操作，
否则不会有任何反射。

被动遥感采用多光谱或高光谱传感器，
通过多个波段组合测量获取的数量。
这些组合因通道数（两个波长或更多）而异。
波段范围包括人类视觉范围内和以外的光谱（可见光、IR、NIR、TIR、微波）。

被动遥感设备

最流行的被动遥感设备是各种类型的辐射计或光谱仪。
仪器名称清楚地表明其测量的内容：

• 光谱仪区分和分析光谱带。
• 辐射计确定物体在特定波段范围内（可见光、红外、微波）发射的辐射功率。
• 分光辐射计在几个波段范围内找出辐射的功率。
• 高光谱辐射计与遥感中使用的最精确类型的无源传感器一起工作。
  由于极高的分辨率，
  它可以区分可见、近红外和中红外区域内的数百个最终窄光谱带。
• 成像辐射计扫描物体或表面以再现图像。
• 测深仪垂直感知大气状况。
• 加速度计检测每单位时间的速度变化（例如，线性或旋转）。

被动遥感的应用和优势

在遥感无源传感器的示例中，
Landsat 无疑是最持久的地球观测任务。
它监测了我们的星球并记录了获得的数据，
使我们能够分析它在 40 年内的变化方式。
该任务的最大优点是信息对公众开放，
解释适用于地质、测绘、生态、林业和农业、海洋科学、气象学等。

在农业中，遥感利用植被的反射特性，
对其进行测量，
并通过植被指数评估作物健康状况。
因为植被指数的特定值与特定生长阶段的特定物种相关。
EOSDA 作物监测
应用程序可帮助全球农业企业管理其日常任务，
以及检查田地状况并保持其上的健康植被。

什么是微波遥感？

微波传感的分类包括有源和无源两种类型，
并根据发送和接收信号或仅接收的原则。
区别在于波长。
在这种特殊情况下，
它从 1cm 到 1m 不等。
与较短的波长不同，
它们几乎可以突破任何大气条件，
但大雨除外。
它们对气溶胶不敏感，
几乎可以在任何天气和任何时间进行监测。

无源微波遥感

被动微波传感检查目标的微波发射，
像辐射计或扫描仪这样的无源传感器可以区分自然能量并记录下来，
不同之处在于它的天线特别检测微波，
而不是其他更短的波。
该方法使专家能够通过与辐射量的某些相关性来了解目标的温度和湿度，
这种类型的传感器检测到的能量被发射、传输或反射。

该方法为气象、水文、农业、生态学、海洋学等许多分支提供数据。
特别是，
它使科学家能够检查土壤水分、大气水和臭氧浓度，
区分石油泄漏和解决水污染问题。

有源微波遥感

有源微波传感器将自己的信号辐射到目标并检查反弹量。
不同目标的不同后向散射特性以及传播时间，
可以勾勒出它们的轮廓并找出距离，
了解信号往返的时间。
该数量还取决于照明角度和表面平整度/粗糙度。
这种设备最典型的例子是雷达（使用微波）。
此类别中基本的两种遥感类型是：

• 成像（二维，例如雷达）；
• 非成像（线性，例如高度计或散射计）。

该技术特别有利于飞机/航天器工业、海洋科学和气象学，仅举几例。

地球观测：用于多种用途的可靠数据

遥感卫星在既定的时间间隔内围绕我们的星球旋转，
提供几乎实时的数据并记录下来。
获得的信息不仅可以分析事物的当前状态，
还可以分析历史背景。
这些技术发现滋养了科学研究，
并促进了人们在许多领域的日常活动，
无论是实践的还是理论的，
享受多种应用程序和好处，
还有很多发现。