遥感中的被动与主动传感器

主动传感器有自己的光源或照明， 特别是，它主动发送脉冲并测量反射到传感器的反向散射。 然而被动传感器测量从太阳发出的反射阳光。 当阳光普照时，被动传感器会测量这种能量。 本文将对两种传感器进行详细的介绍，希望对大家有所帮助。

主动传感器

当打开闪光灯拍照时， 相机会发出自己的光源。 在照亮目标后， 摄像机将反射光捕捉回镜头。 因此，当摄影师使用闪光灯时， 相机是主动传感器， 它照亮目标并测量反射回摄像机的能量， 这时我们可以把主动传感器想象成一个打开闪光灯的手持相机。

主动遥感有多种形式。 例如，它们可以是环绕地球运行的卫星、 空中的直升机或者地面上的任何东西。

被动传感器

当摄影师不使用闪光灯时， 相机是被动传感器， 相机不发送光源， 它使用的是太阳自然发出的光。 被动传感器使用来自太阳的自然发射光， 没有太阳，就不会有被动遥感。

通常有数百种遥感应用程序使用主动和被动传感器。 那么让我们更深入地研究这两种类型的遥感。

遥感示例

现在我们对被动和主动遥感有了清晰的了解， 那么看一下它在卫星传感器中的应用。 在下面的示意图中， 可以看到太阳如何发光。 首先，光线通过大气窗口， 然后从地球反射到环绕地球的卫星传感器上。

而主动传感器照亮其目标。 在此示例中， 它是一个侧视传感器， 向地球表面发送自己的脉冲。 首先从地面反弹， 并再次从建筑物上反弹。 最后返回传感器。 实际上， 这种类型的反向散射称为双回波反向散射， 稍后将对此进行详细介绍。

主动遥感示例

如果有机会看到合成孔径雷达图像， 那么看起来可能会有类似下图这样的光斑：

对于未经视力训练的眼睛来说， 这看起来只是一张黑白像素的图片， 但现实上能够看到的远不止这些。 例如，3种主要的后向散射类型为：

• 镜面反射：镜面反射是图像中出现黑点的地方。 在这种情况下，它是光滑的表面，如东西流动的河流和铺砌的表面；

• 双回波：中心的亮白色是工作时的双回波反向散射。 如上图所示，它是一个如建筑物一样的城市特征， 但在这个尺度上并不完全清楚。

• 漫散射：雷达图像的大部分是粗糙表面和漫散射， 这可能来自农业区不断增长的植被。

被动遥感示例

确实，被动遥感与我们的眼睛解读世界的方式非常相似。 例如，下图是真实颜色的落基山脉。

被动遥感是在整个电磁光谱中看到光。 例如，该多光谱图像可以具有不同的波段组合， 如彩色红外。

重要的一点是需要意识到， 它如何以鲜红色强调健康的植被。 至少在这个场景中有很多此种情况。 虽然明亮的白色是建筑区， 而最暗的阴影是水域。 在东部，这可能是一条传输线， 因其始终保持相同的宽度。 最后，可使用全色波段看到更加清晰的世界。 如果要对图像进行全色锐化， 可使用光谱带。 此处是Landsat 8 的波段组合（https://gisgeography.com/landsat-8-bands-combinations/）列表， 可让您以更全新的方式了解世界。

用途和应用

被动遥感的用途和应用

在被动遥感方面， Landsat 任务是运行时间最长的地球观测计划。 40 多年来， Landsat 收集并记录了我们不断变化的星球情况， 一直是星球变化的见证者。 正因为如此，我们拥有了一个历史晴雨表， 可以衡量变化并规划星球的未来， Landsat 科学也有助于了解地球的气候、生态系统和土地利用。

研究人员利用 Landsat 数据发表了数千篇出版物。 此外，DigitalGlobe 和 Planet Labs 也是具有数百种遥感应用和用途的商业卫星。

主动遥感用途和应用

主动遥感的两个主要优势是：

• 日夜收集图像的能力；
• 不受云和恶劣天气条件的影响。

航天飞机雷达地形任务 (SRTM) 利用 inSAR， 通过两个天线测量地球的高度。 在短短几天内， SRTM 就收集到了最准确的地球数字高程模型之一。

光探测和测距 (LiDAR) 是一种测量地面高度的主动传感器， 利用的时间来自于飞机或直升机平台的光测量并反射回传感器。 由此，可创建对林业有用的数字表面模型。

主动遥感已用于各种安全应用， 包括海洋和北极监测。 如前所述，双回波散射在搜索和救援任务中提供了关键信息。 主动传感器包括加拿大航天局的 RADARSAT-1 和 RADARSAT-2 以 及空中客车防务与太空 TerraSAR-X 雷达卫星。

总结

正如本文所介绍的， 主动传感器会产生自己的照明源。 而被动传感器使用来自太阳的反射能量， 它需要太阳才能正常运作。 如果想了解有关被动遥感的更多信息， 请查看多光谱和高光谱传感器指南（https://gisgeography.com/multispectral-vs-hyperspectral-imagery-explained/）； 如想了解有关主动遥感的更多信息， 请查看光探测和测距指南（https://gisgeography.com/lidar-light-detection-and-ranging/）。 或者，如想使用数据， 请查阅15 个免费卫星数据源（https://gisgeography.com/free-satellite-imagery-data-list/）和排名前6位的免费 LiDAR 数据源的列表（https://gisgeography.com/top-6-free-lidar-data-sources/）。