遥感技术应用的40个不同领域

遥感技术广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监视、气象观测等。 在民用方面， 遥感技术广泛用于地球资源普查、植被分类、土地利用规划、 农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测等方面。 本文介绍了40个遥感的应用与用途，供大家参考与学习。

1.利用归一化植被指数（NDVI）量化作物条件

目前正在利用卫星图像和归一化差异植被指数监测全球粮食供应。 近红外辐射正被用于检测农业中的健康植被， 健康的植被反射绿光，吸收红光和蓝光。 我们肉眼看到的绿光是植物在光合作用过程中产生的叶绿素。 与其他波长相比，叶绿素在绿色和近红外光谱中会反射更多的光。 这就是为什么近红外辐射与 NDVI 相结合是农业和环境中的主要遥感应用之一。

2.通过精准农业节省农场的金钱和时间

精准农业就像是农业生产中隐藏的金矿。 化肥估计可节省 10%。最重要的是， 作物产量也有所提高。 精准农业使用不同波长的光来观察作物的健康状况， 计算出可变数量的肥料，把钱留在农民的口袋里。 此外，农业遥感有助于识别害虫， 以便更好地控制和管理农场。

3.利用空间主动和被动传感器测定土壤水分含量

土壤水分对理解地球科学的贡献如此之大， 例如，它解释了地球的水循环、天气预报、干旱和洪水。 但是您知道有两种方法可以从太空中获取土壤水分吗？ 首先，它使用被动和主动传感器。 Radarsat-2 等有源传感器照亮目标并测量反向散射。 反过来，这会导致空间分辨率高但精度低。 其次，SMOS 等无源传感器可测量自然发射的微波辐射。 与有源传感器不同，它提供了高度准确但空间分辨率较差的图像。 如何才能两全其美呢？ 这就是NASA 的土壤水分主动被动 (SMAP) 任务努力实现的目标。

4.计算积雪深度

积雪亦称雪被或雪盖， 指覆盖在陆地和海冰表面的雪层。 具体而言，当雪融化时，它们会流入河流。 这就是为什么积雪成为防洪和饮用水信息的重要来源。 可以想象，测量积雪深度非常困难。 NASA 在使用 LiDAR 和光谱仪作为测量积雪深度的机载任务的一部分方面取得了最大的成功， 这两个变量都解释了阳光的吸收和融雪的速度。

5.研究冰川融化和对海平面的影响

冰川拥有地球上最大的淡水水库， 可以在极地地区找到 99% 的冰川。 NASA 的 GRACE 卫星显示， 阿拉斯加冰川的质量正在以每年约 20.6 吉吨的速度流失。 但可怕的是快速融化的冰及其对海平面的深远影响。

6.识别林分并计算其面积以估计森林供应量

全球森林供应受到监控， 因为它们不仅提供有价值的材料（想想建筑、纸张、包装……）， 而且还吸收了大约三分之一的二氧化碳排放量。 AVHRR、MODIS 和 SPOT 定量测量全球森林的损失和增加。

7.比较过去和现在与人类影响的变化

Landsat 任务是有史以来运行时间最长的地球观测任务。 它的数字记录可以追溯到 1970 年代， 如果想了解景观变化， Landsat 任务会及时为我们提供快照， 可以帮助子孙后代学习过去。 石油泄漏、森林砍伐、战争、化学品泄漏和烟雾都是非自然的人为灾难。 我们可以阻止并从太空观察它们。

8.利用热遥感监测活火山

当来自上地幔的热熔岩到达地表时， 火山就形成了。 火山爆发对人类和周围环境都是危险的。 地球上有 600 多座活火山。 火山通常难以接近， 这使得热和中红外等遥感应用成为了解火山活动的明确解决方案， AVHRR 和 MODIS 是火山监测的主要候选者。

9.用干涉测量法盘点潜在的滑坡

滑坡在灾害研究中的代表性往往不足。 但每年在美国，山体滑坡都会造成人员伤亡和数十亿美元的损失。 盘点潜在滑坡的第一步是使用带有斜坡的立体和光学图像， 斜坡不稳定的触发因素可能有多种， 如地震、侵蚀、排水不良等等。 InSAR 可以为山体滑坡提供早期预警信号， 它可以很好地测量地表位移。

10.量化地震后的损失

地震的后果可能是灾难性的， 有时难以评估。但是地震评估对于救援人员来说是必不可少的。 它们需要快速准确地完成， 使用变化检测（地震前和地震后）的基于对象的图像分类是获得损害评估的快速方法。 灾害评估中的其他遥感应用包括建筑物和数字表面模型的投射阴影。

11.在石油和天然气领域使用干涉测量法评估地形稳定性

有源传感器使用相位差通过干涉测量法测量景观变形。 石油和天然气行业等行业使用这些类型的遥感应用来监测地形稳定性， 以获得更好的安全标准。 随着时间的推移，持续的卫星数据意味着更高的安全性并确保管道生产率。

12.跟踪危害以更好地应对和恢复

多年来，灾害数量呈明显上升趋势。 这意味着更好地为缓解以及响应和恢复做好准备。 在灾害情况下，地球观测数据和 GIS 的集成已成为灾害管理的主要工具， 灾害的遥感应用包括评估损害程度和协助调度。

13.利用光探测和测距技术进行激光精度测绘

如果 Evil 博士是地理学家， 激光雷达将是他的首选武器。 LiDAR 使用激光束测量从机载平台到地球表面的距离， 这就是 LiDAR 得名的原因 - “光探测和测距”。 LiDAR 的特别之处在于其以激光精度进行的密集采样点。 LiDAR 为数字表面模型、数字高程模型和光强度生成点云。

14.用航天飞机雷达地形测量任务估计表面高程

想象如果是一名测量员， 而船长要求测量整个世界， 需要绘制 30 米的网格单元， 并且只有 11 天的时间。 这基本上就是NASA 的航天飞机雷达地形测绘任务 (SRTM)在 11 天内完成的工作， 其成功的秘诀是干涉合成孔径雷达。

15.利用摄影测量法推导高程和等高线

摄影测量可以追溯到十九世纪中叶。 它用于通过测量对象之间的距离来查找对象的几何属性， 它在 GIS 中的一些衍生产品包括等高线映射、表面模型、体积测量和 3D 映射， 还用于其他领域， 例如犯罪现场测绘、考古发掘和建筑。

16.规划最佳电信网络容量

据估计，现在世界上 87% 的人口都在使用移动设备。 该行业惊人的增长速度需要为优化网络容量进行广泛的规划。 电信公司之所以使用遥感， 原因在于它是优化容量需求的一种经济高效的方式。 可以通过适当的天线类型、位置和方向来扩大射频覆盖范围。 同时可对卫星衍生的地形、土地使用和其他环境因素进行建模， 以实现最佳网络容量。

17.利用 ESA 的哥白尼计划监测环境

至于环境中的遥感应用， 欧洲航天局 (ESA) 的哥白尼计划可能是迄今为止最雄心勃勃的计划。 目标是实现一个完全自主的监控系统， 它的目的很简单，了解地球的健康状况。 哥白尼的六颗哨兵卫星收集了以下主题的综合图片：陆地、海洋、应急响应、大气、安全和气候变化。

18.密切关注生物多样性

生物多样性（biodiversity）是指一个地理位置上动植物种类繁多。 随着传感器的空间和光谱分辨率逐年提高， 遥感在生物多样性方面的应用开始发挥更大的作用。 它仍处于早期开发阶段， 但使用激光雷达的高光谱和 3D 植被结构正在取得长足进步。

19.划定和评估河岸带的健康状况以保护湖泊和河流

河岸带是沿着水边的树木繁茂的地区。 它们是防止湖泊和河流养分流失的最后一道环境防线， 在环境中的所有遥感应用中， 河岸带可能需要最高的空间分辨率， 其宽度很小。 Landsat-8 像素可能无法在此处完成这项工作， 由于水遍及全球， 河岸带能够履行其职责。

20.评估环境变化和促进公园生物多样性

公园的重要性不言而喻。 公园不仅为大量处于危险中的动物和物种提供了家园， 而且常常阻碍城市发展。 公园的规模可能很大， 使其成为难以管理的资源。 随着时间的推移收集的遥感数据可以显示景观变化， 公园中的一些遥感应用包括绘制生物多样性、入侵物种和森林火灾风险图。

21.通过规划消防员派遣来扑灭野火

野火会造成严重的财产损失甚至生命损失。 由于这些原因，需要控制野火并减轻其影响。 根据卫星数据，消防员可以精确地派遣。 AVHRR 和 MODIS 等运行卫星最适合， 因为它们具有中红外和热波段。 此外，卫星可以使用时间数据追踪野火的范围。

22.防止森林病害的蔓延

数十亿人的生计依赖​​于健康的森林。 森林病害的迅速蔓延会对生态系统健康和地方或国家经济造成灾难性影响。 山松甲虫侵扰了超过 17.5 公顷的森林， 造成明显的颜色变化。 由于遥感监测这些颜色变化， 森林管理者可以更好地追踪山松甲虫等森林病害的发生。

23.追踪沉积物进入河流和湖泊

泥沙负荷是水生系统中影响最深远的人为因素之一。 它会影响旅游业、渔业和生态功能等行业， 准确了解悬浮固体进入和离开的位置将很有用。 卫星图像中水的反射率随着悬浮固体的增加而增加， 然而为了监测营养负荷，需要持续的覆盖和时间分析。

24.协助城市管理资产和确保安全标准

一些城市使用移动 LiDAR 来管理其资产并确保安全标准。 每年，城市和市政当局都会颁发数以千计的建筑许可证， 如此庞大的许可证数量使城市难以管理活动。 使用移动 LiDAR 收集并将其与市政数据进行比较， 可确保施工活动安全且得到适当许可。 道路状况、公用事业、广告牌和标志清单是资产管理中的其他一些遥感应用。

25.为水文学家使用 DEM 描绘流域

数字高程模型确定水流在分水岭中的位置和方式。 水文学家在研究分水岭时对水文收支很感兴趣， 输入是降水、地表流量和地下水流量。 输出是蒸发蒸腾、渗透和地表径流。 遥感通过提供准确的高程数据有助于分水岭的划分， 数字高程模型用于通过 HEC 和 Geo-HMC 等软件系统准确表示水流路径和贡献区域。

26.防止湿地生态系统退化和丧失

曾经被视为农业中的麻烦的湿地正在被排干和消失。 一夜之间，它们成了稀有的珍贵资源。 湿地有多种用途， 有助于净化水质、控制洪水并改善海岸线稳定性。 这就是为什么遥感应用多年来在清查湿地方面增长如此之快。

27.利用侦察卫星侦察敌人

军队正在利用卫星图像的力量来检索敌人的情报。 至于遥感应用，侦察卫星一直可以追溯到 1950 年代的美国 Corona 计划。 其目的是在战后监视苏联和中国， 但是卫星从拍照和跳伞到地面已经走了很长一段路。

28.在发生致命事故后寻找飞机并挽救生命

在所有的遥感应用中， 可能没有比搜救救人更触动人心的了。 每天有数百颗卫星绕地球运行， 每个人都有自己的救生能力， 但前提是在正确的时间和地点， 这也适用于国防和军事用途和应用。

29.从卫星上录制视频片段

进入市场的一种新的创新方法是卫星视频。 一些遥感应用包括观察飞机起飞/降落、检查高峰时段交通以及监视您的邻居。 这些都可以在自己舒适的家中完成，所有电影镜头均由卫星提供。 未来可能是遥感软件应用程序处理视频，而不是静止图像。

30.高光谱遥感提取矿藏

地球上有超过 4000 种天然矿物， 每一种都有自己的化学成分。 这相当于说每种成分都有自己的光谱反射率。 拥有像高光谱传感器这样的更多光谱带可以绘制更多矿物的地图， 地质和矿物遥感应用具有一定的可预测性。 发现一种矿物后，几乎可以肯定还有其他特定矿物伴随着它。

31.研究地球表面的地质学

地质学是在我们的生活中保持不变的稀有事物之一。 我们今天看到的每一种景观、植物和动物都受到岩石、材料和营养物质的影响， 所有这些都起源于地质学。 地质学中的一些遥感应用包括基岩、岩性和构造测绘。 多光谱光谱反射率提供了有关岩石成分的宝贵信息， 而雷达也可用于研究表面粗糙度。

32.利用 3D 映射测量铀浓缩站点的体积差异

SAAB 的 Vricon 快速 3D 绘图系统是真正让您的数据栩栩如生的方法。 可以组合多个 3d 卫星图像以了解三维变化检测， 使用五颗卫星采集和 3d 测绘系统， 成功绘制了伊朗铀浓缩场的体积差异图。

33.提供底图供视觉参考并协助地图阅读器定位

正射影像提供了焦点和周围区域的大量细节。 地图总是传达信息， 由于地图是基于位置的， 航拍图像可以帮助读者自己定位。 它提供上下文和参考信息， 并可以立即提供土地布局。 现在，可供选择的来源太多了， 例如 Bing、Google、Open Street Maps 和 NASA 的 Globeview。

34.利用 GRACE 卫星测量重力

这可能是列表中最巧妙的遥感应用程序之一，测量重力。 NASA 的重力恢复和气候实验 (GRACE)由两颗位于同一轨道且相距约 220 公里的卫星组成。 当领先的卫星速度增加时，这意味着引力更大。 如果领先的卫星减速，这意味着引力较小。 这些引力是使用从一颗卫星到另一颗卫星的微波脉冲来测量的。 结果是迄今为止最准确的重力测量结果。

35.利用 Google Earth、Bing Maps 和 OpenStreetMaps 等地图服务转动地球

谁不喜欢在 Google 地球上旋转地球？ Google Earth 提供了一个免费的界面， 其中包含更新的卫星和航拍图像，触手可及。 在使用 Streetview 之前知道自己的位置的便利性令人惊叹。 几十年前谁会想到可以在自己舒适的家中吃着玉米片环游世界。

36.为海洋生物和环境保护检测溢油

石油泄漏对海洋生物和周围环境有着深远的影响。 漏油需要快速反应，这样油才不会散开。 卫星可以最大限度地搜索浮油。 卫星不仅可以确定石油泄漏的范围， 还可以确定石油运动的方向和速度。 该计算机模型使用海流、海洋和天气预报，也是通过遥感获得的。

37.流行病学中预防疾病传播

1854 年，琼恩·斯诺 (Jon Snow) 绘制了受污染管道引起的霍乱传播图后不久， 流行病学就诞生了。具有讽刺意味的是， 这也是地理信息系统的诞生。 流行病学和地理学之间有着明显的联系。 有些疾病最适合气候、土地利用和空气。 健康领域的遥感应用使用这些遥感数据和预测模型来了解流行病学过程。

38.利用无人机清查和评估农村道路状况

交通规划人员在未铺砌的道路上采纳了一些地球方面的建议。 通过遥感与GIS的结合， 无人机正在为未铺砌道路的坑洼检测、搓板分析、路拱状况等提供答案。 凭借厘米精度，可以评估和清点乡村道路状况， 从而节省时间和金钱。

39.无人驾驶（自动驾驶汽车）

如果谷歌的自动驾驶汽车被警察拦下，它会如何反应？ 汽车背后的第一个秘密是激光雷达， 它可以检测行人、骑自行车的人、停车标志和其他障碍物。 将其与 GPS、惯性测量和一个非常复杂的软件结合在一起， 就拥有了一辆自动驾驶汽车。

40.预报天气以警告自然灾害

天气预报和监测等遥感应用对于企业、运动员和游客来说至关重要。 1975 年， 地球静止运行环境卫星 (GOES-1) 开始收集风、温度和其他大气数据。 但 GOES-1 只限于地球的一小部分， 从那以后发生了很多变化。 我们现在在 GOES-12、13、14 和 15 上改进了时间、光谱、空间和辐射分辨率。