遥感技术——慧眼观世界与未来选择

陈水森

文/图 金羊网记者 李钢 通讯员 吴晶平 杨帆

5日，第56期科学大讲堂在广州市第七十五中学举行。广东省科学院地理研究所研究员陈水森为该校师生带来了一场“慧眼世界的遥感与我的未来选择”的讲座，把深奥的遥感理论，通过直观的多彩、奇妙的地表遥感影像，以通俗的语言向听众们进行讲解，展示了多平台的遥感数据获取及遥感数据的巨大应用潜力，让师生们了解了遥感技术在农业、环保、水利、灾害监测与评估等方面的应用情况。

1 遥感是个啥？隔山能观牛

陈水森解释道，顾名思义，遥感就是遥远的感知，研究遥感器（传感器）对物体电磁波的辐射、反射和散射特性的探测机理。

“我站在这里，我没有接触到你，我通过你的面部表情、头发、衣服、一举一动，就可以知道你是谁，这就是遥远的感知，其实眼睛就是一个遥感器。”陈水森说。

广义地来说，遥感是指用间接的手段来获取目标状态信息。遥感的机理就是从人造卫星或者飞机对地面观测，通过电磁波的传播与接收来感知目标的某些特性并加以进行分析的技术。

陈水森举例说，当人们站在火山边会感觉到热，这个热就是通过辐射作用而来。物体与电磁波的相互作用，就形成物体的电磁波的特性。地表上有山川湖泊等各种地表要素，要研究这些要素的特性，就要通过遥感技术来实现，这也是遥感地理观测的依据。对于地表的森林、河流、土壤，卫星通过传感器可以获取很多种波段，任何三个波段组合起来就可以生成一幅图像。

遥感技术同样有着不同的分类。其中，航天遥感使用人造卫星、宇宙飞船，在1000公里的高度开展；航空遥感则通过飞机、气球、飞艇等设备在0.6-10公里的高度开展；此外还有无人机、地面光谱等。

遥感设备最关键部分是传感器，相当于人眼或者照相机，有了它，就可以对地表的物体进行远距离观测。此外就是地面的接收系统，卫星拍了照之后，地面站接收数据，然后通过网络再传到电脑里。获得数据之后，就要在遥感平台上通过软件进行分析。

“如果用一些古语来说，就更能体现遥感的作用了，《中庸》里有一句话是‘致广大而尽精微’，‘致广大’指以人造卫星、飞机、无人机、高空气球等之‘高’而望‘远’；‘尽精微’指运用各种传感器的高空、时间、光谱分辨率，抓住物体细小的特征，捕捉细微的变化。”

科学家们通过遥感技术，形成了全球的灯光遥感影像，用地球上的灯光分布不仅可以看到世界人口的分布，还可以知道某个地方的贫困程度，如果这个地方没什么光，可能这个地方人口就比较少，经济肯定就没那么发达。所以在卫星上就真的是“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，可以看到很多地表的现象。

陈水森还说，可见光也分短波、长波，植被、土壤、水的波谱都不一样，如果把它放大来看可以看得很细微，可以看出它的特性。 　　

而常用的遥感数据类型，一是可见光近红外遥感，也是最接近人类感受的；二是热红外遥感，专门反映热信息，比如地表温度、地面的火情现在都可以用卫星来进行监测；三是微波遥感，分为主动、被动两类：被动就是物体自己辐射出来的信息，主动则是把光波打在它上面；四是激光遥感，自从有了激光遥感，地表地形的测量就非常快，如果用软件，只要复印机一复印，这个地形就测量出来了，以前靠人工测量，整天爬山涉水，要几十年才能测出一张图，现在可能就是几个小时的事情。

陈水森在广州市第七十五中学作演讲

2 遥感能做啥？ 追云又追风

陈水森介绍说，遥感已经是一种普遍运用的技术，譬如每年广东沿海都会遭遇台风的侵扰，虽然灾害的发生没有办法完全阻止，但是可以通过遥感技术来减轻灾害造成的损失，比如说在进行救灾的时候，台风一过去，通过遥感技术马上能够把台风经过的地方的灾情统计出来。

作为一名地理学家，陈水森强调了遥感与地理研究之间的关系。

他说，现在人们经常可以在天气预报图上看到哪个地方下雨、哪个地方阴天，有48小时的预报、也有24小时的预告，对于台风的追击也可以做到一个都不会漏掉，这些科技能力的背后就是遥感技术。

“遥感追踪的是云，当然遥感不仅关心云，还关心地表、海岸线，台风什么时候会来到海岸线，特别是什么时候会来到珠江口。”

3 遥感有大用，农业好帮手

遥感技术在农业上同样有着很广泛的应用。通过卫星可以监测作物的长势，可以知道哪个地方需要水、哪个地方需要肥料，而且能提前布局市场，如果“订单农业”发展起来，农民也就没有后顾之忧了。

陈水森举例说，他们曾经在惠东监测马铃薯作物的状况，监测出马铃薯不同的光谱，不同的光谱就说明它的长势不一样，就可以根据它的长势来施肥、给水。

此外，遥感技术还可以应用在灾害监测上，目前中国的灾害救济能力位于世界前列，其中就运用了很多高科技。

“我们不仅有卫星，地面还有很多传感系统，这些东西都会汇总到指挥中心。今年10月份在金沙江发生的一次山体滑坡，通过卫星可以监测到灾害发生前、灾害发生后的情况。”陈水森说。

陈水森还介绍说，遥感技术还可以应用于环保督查，城建可以通过遥感技术来及时发现违建等违法行为，还可以通过无人机监测达到事半功倍的效果；并且，通过遥感还可以监测水体污染的情况，河涌中被排放了哪些有机物，都可以通过遥感监测出来。

在对海岸线的监测方面，遥感技术也能起到很大的作用。以前有些地区为了发展经济，往往侵占了很多海岸湿地，导致海岸线发生了很大的变化，但是随着环境意识的增强，通过破坏环境来获取经济利益已经不被允许，因此遥感就成了一种很有效的监测手段。

陈水森说，科研团队曾经对珠江口岸线变化进行遥感GIS综合分析，分析了珠江口悬浮泥沙的变化，通过几十年影像的监测，发现了很多包括泥沙变化在内的水文上的特征。而在对白海豚保护区的监测中发现，白海豚最喜欢具有一定营养的水体，并不一定是最干净的地方，但也不能太脏。

“我们也可以监测干旱的过程，广东省在2004年-2005年发生干旱的时候，通过遥感监测可以知道，这场干旱持续了整整一年零三个月的时间。”陈水森说。

4 技术有进步， 发展盼飞跃

陈水森还介绍了一些有特色的遥感卫星。

他说，中巴资源卫星（中国和巴西共同研制）是一个非常有特色的卫星，当时这个卫星研制出来的时候，世界上能有890公里幅宽的卫星很少，而这颗卫星实现了890公里幅宽以及高分辨率。

“我们现在的卫星数据那么多，但其实管理的能力跟国外仍存在差距。国外的许多卫星数据目前是免费可以用，只要能接收，基本上第二、第三天就能从他们的网站上拿到，我们现在流程的生产能力还是有差距的，当然可能跟管理也有关系。”陈水森说。

陈水森还认为，目前我国遥感事业虽然发展很快，但是依然存在着很多不足。首先就是卫星数量不足，特别是军事卫星数量远远少于发达国家；此外，卫星的稳定性和可操控性有待提高，而影响处理速度、智能化水平等都有很大的提高空间。

他也在演讲中对广州市第七十五中的学子们提出期望，希望他们能够学好基础学科，将来成为充满创造力的新时代接班人。