GIS 中的遥感应用

当收听当地天气预报或借助 GPS 设备到达想要的目的地时， 是否可感受到地理信息系统 (GIS) 遥感技术的好处呢？ GIS 于 1960 年代首次应用于收集和分析有关土地使用的数据。 今天，有无数的 GIS 应用程序， 从城市规划到预测气候变化对环境的影响。 GIS 技术不断发展，对熟练专业人员的需求也不断增加。

GIS 遥感技术允许收集数据， 之后可以存储、处理和分析数据。 GIS 遥感应用程序的设计和创建需要专门培训。 攻读 GIS 遥感高级学位是值得花时间的， 因为它开辟了一个充满职业机会的世界。

遥感的定义

在 GIS 领域， 遥感使用安装在卫星上或安装在飞机或无人机上的传感器， 以便它们可以在地球上进行测量。 他们收集经过处理和分析的图像， 以便更深入地了解各种地理特征， 从陆地植被和大气中的化学物质到风速和电磁辐射。 遥感的可能性是无限的，因为每个物体都有自己的光谱特征， 即电磁光谱 (EMS) 内特定波长的反射能量， 这种反射能量取决于物体的化学成分。

遥感如何获取数据

远程传感器通常是有源或无源的， 通常使用探测器记录电磁辐射传输的能量。 它们的区别在于工作的波长（光谱带）， 是发射辐射还是检测辐射，以及可以测量什么。

有源传感器包括一个能量源， 它被发送到物体， 然后测量反射的能量。 这类似于相机闪光灯。 大多数有源传感器使用通常可以穿透大气层的微波波长。

有源远程传感器的其他示例

LiDAR

光探测和测距传感器 (LiDAR) 使用激光雷达传输光脉冲。 它使用由灵敏探测器制成的接收器测量反射光或反向散射光。根据光脉冲之间的时间和光速，可以计算出物体的距离。

激光测高仪

这使用 LiDAR 传感器测量表面上方平台的高度（例如，火星全球勘测者）， 因此可以确定表面的地形。

雷达

无线电探测和测距传感器 (RADAR) 使用其自身的电磁能通过定向天线发射微波辐射脉冲。 能量反射回传感器， 这种反向散射辐射被测量和计时， 指示到物体的距离。 通过来自不同目标反射能量的范围和大小， 系统可以生成表面图像。

散射计

这种高频微波雷达传感器测量反向散射辐射。它可用于创建海洋表面的表面风速和风向图。

发声器

发声器有源遥感器可以测量大气特征， 例如降水、湿度、温度和云成分。 有源探测器将发出脉冲， 然后收集从大气层反射的辐射。

无源传感器以辐射的形式检测从被观察的物体或场景发射或反射的能量。 最常见的辐射源是阳光。 无源传感器在微波、红外线、热红外线和可见光波长下工作。 它们自身不会发出任何辐射。 这些传感器可以测量陆地和海洋温度等物理特性。 它们还可以测量植被、云和气溶胶（如灰尘、雾、烟和空气污染物）的特性。

被动遥感器的示例

加速度计

这两种类型的加速度计分别测量角加速度（旋转速率的变化）和平移加速度（线性运动的变化）。

辐射计

检测和测量特定频段的辐射能。 辐射计按其覆盖的光谱带分类， 例如可见光、微波或红外线。

高光谱辐射计

这是一种高度专业化的多光谱传感器， 可在电磁波谱中的可见光、近红外和中红外波长范围内工作。 它可以检测这些范围内的数百个窄频带。 使用超高光谱分辨率， 可以根据光谱响应区分不同的目标物体。

成像辐射计

成像辐射计包括一个扫描仪， 该扫描仪提供二维像素阵列， 从而生成图像。 扫描可以是机械或电子的， 并使用检测器阵列。

光谱辐射计

这种类型的辐射计测量多个波长（光谱带）的辐射强度。 在许多情况下， 它提供高光谱分辨率来遥感各种地球物理参数。

发声器

该遥感器利用多光谱信息测量气温、气压、风速、太阳辐射和其他大气参数的垂直分布。 被动探测器收集从表面发射和反射的辐射。

光谱仪

光谱仪检测、测量和分析反射电磁辐射的光谱（频率）内容。 对于光谱鉴别，成像光谱仪使用分散辐射的棱镜或光栅。

光谱辐射计

这种类型的辐射计测量多个波长（光谱带）的辐射强度。 在许多情况下， 它提供高光谱分辨率来遥感各种地球物理参数。

发声器

该遥感器利用多光谱信息测量气温、气压、风速、太阳辐射和其他大气参数的垂直分布。 被动探测器收集从表面发射和反射的辐射。

光谱仪

光谱仪检测、测量和分析反射电磁辐射的光谱（频率）内容。 对于光谱鉴别， 成像光谱仪使用分散辐射的棱镜或光栅。

遥感的应用

遥感是一项跨越现代生活几乎所有领域的技术。 远程传感器的传统和最著名的用途是天气预报和地图服务， 例如 Google Earth。 遥感器已被用于研究生物多样性和环境变化、管理资源和追踪自然灾害。

在商业世界中， 遥感应用程序可以通过计算停车场中的汽车数量来预测零售店的收入和市场份额。 农业产业可以绘制土壤类型图， 以更好地维护不断增长的人口粮食安全。 遥感应用还可用于检测行人、骑自行车的人、街道标志和自动驾驶车辆的道路危险（使用 LiDAR）。

遥感广泛用于应急准备和灾难恢复。 消防员使用来自远程传感器的数据来计划他们在野火期间的部署。 远程传感器可帮助急救人员在坠机后搜索飞机， 它们还可用于检测漏油情况并加快恢复工作， 以及用于追踪难民，以便在人道主义危机时期更有效地提供援助。

遥感技术帮助我们更多地了解世界。 借助遥感器，研究人员可以通过研究自然资源、农业利用和环境因素更好地了解贫困状况。 考古学家已使用遥感器发掘古玛雅、埃及和其他考古遗址， 遥感器还有助于监测地球的健康状况。

GIS 遥感的未来

GIS 和遥感技术正在呈指数级增长。 2018 年，全球 GIS 市场价值 108 亿美元， 预计到 2024 年将增长近一倍。 未来的技术包括用于城市规划和城市发展的 3D 虚拟现实地理信息系统 (VRGIS)。 预计对 GIS 应用程序的需求将会增加， 以绘制房地产地图、评估空气质量、处理废水处理、绘制气候变化地图和分析粮食生产来源。 这种爆炸性的增长将在 GIS 技术领域创造令人兴奋、利润丰厚的职业， 高技能的专业人员将引领发现和创新。