关键词遥感；应用；发展趋势
中图分类号TP75文献标识码A文章编号1674-6708（2012）68-0209-02
1遥感的定义与分类
1.1遥感的定义
遥感，从广义来说泛指各种非接触、远距离探测物体的技术；而本文谈论的遥感是指电磁波遥感，即狭义的遥感，其定义是：从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测仪器，通过摄影扫描、信息感应、传输和处理等技术过程，识别地面物体的性质和运动状态的现代化技术系统。
1.2遥感的分类
按照研究对象遥感可分为资源遥感与环境遥感两大类[1]，资源遥感以调查自然资源状况和监测再生资源的动态变化为主。环境遥感则是对自然与社会环境的动态变化进行监测并做出评价与预报的统称。此外，按照应用空间尺度遥感可以把遥感分为全球遥感、区域遥感和城市遥感三种类型。
遥感是一门综合性的技术，它涉及地理学、测绘学、计算机科学与技术、规划管理等许多学科。它的概念和基础是物理学、测绘学、地质学、地理学；它的技术支撑是航天技术、计算机技术和图像处理技术。伴随着航天技术的不断进步，空间遥感对地观测获得了巨大的发展，可以预计，在今后的遥感发展过程中，全方位、全覆盖、多角度、高分辨及高时效的遥感观测系统，将会被广泛的应用在各个领域的调查研究工作中。
2遥感应用
遥感的应用已从上世纪早期单纯的军事用途扩大到现代生活的各个方面，如土地管理、气象预报、全球变化研究、灾害监测、资源调查与动态变化监测、生态调查、旅游、交通等各行各业，成为服务人类现代生活的重要高科技手段之一。
2.1遥感在土地资源中的应用
遥感技术是土地资源状况调查评价与动态监测的重要技术手段。随着遥感技术在空间识别、地物波谱识别和变化时间识别方面能力的提高，土地遥感正在成为遥感科学的重要分支。我国历来对国土资源十分重视[2]，特别是自国土资源部成立以来，非常重视土地资源的动态监测工作，从1999年开始，遥感监测工作作为国土资源大调查的重要组成部分，连续16年，每年开展对全国重点地区的遥感监测。
土地遥感的应用领域包括[1]：监测建设用地变化趋势、布局及规模；为土地资源管理提供现势基础资料；辅助检查土地利用总体规划执行情况；复核土地变更调查；辅助开展土地变更调查；辅助开展土地利用现状图更新；基本农田保护区监测；配合土地执法检查。
2.2遥感在矿产资源中的应用
不论用什么方法找矿，了解矿床形成过程和成矿原理都是非常重要的，遥感找矿也不例外。在漫长的地质年代里，沉积、岩浆及变质三大类岩石也在不停地进行转化，在地质构造等作用下，可以在不同类型的岩石中，形成由各种不同的金属矿物和非金属矿物富集而形成的各种矿床，而遥感影像能够真实
地记录地球表面三大类岩石的光谱与纹理特征。同时，采用遥感技术圈定各类构造形态、色异常等现象，对于矿产调查、圈定成矿远景区、成矿预测也有着重要的指导作用。遥感技术寻找油[3]是通过提取遥感影像的烃类微渗漏信息来预测油区的烃类微渗漏晕以其特有的波谱特性可以被遥感技术检测，从而实现油气预测，这也是遥感技术直接找油的原理。
2.3遥感在城市建设中的应用
城市是一个时代经济、社会、科学和文化的汇聚点，在全面建设小康社会中，我国城市化速度还将加快。遥感在城市建设中应用主要为以下三个方面：1）城市景观结构调查。土地是城市赖以存在的物质基础，城市遥感首先就是调查城市土地利用状况，提供工商业、文化、交通、绿地和水体的分布和面积；2）城市道路规划与交通环境分析。低空航空摄影[4]对全市车流的瞬时调查，就可以几乎同时测出各个路段和交叉路口的机动车和自行车的车流密度，编绘出主要道路交叉口的车流量图，既简便易行，又准确可靠，在交通管理、道路拓宽和过街桥、立交桥选址等方面，都能够发挥作用；3）城市环境污染调查。受污染损害的植物[5]，叶片叶绿素降低，在彩色红外像片上红的成分减少，污染程度通过影像色调的变化被记录下来，再参考树木缺株、形态或冠幅变小的程度，就可以绘制出分轻、中、重三级的污染程度。
2.4遥感在海洋领域的应用
海洋遥感[6]是指以海洋及海岸带作为监测、研究对象的遥感，包括物理海洋学遥感、生物海洋学、化学海洋学遥感与海水监测、海洋污染监测等。海洋遥感大幅度提升了海洋调查技术水平，与其余调查手段相比，具有很明显的优势。如：不受恶劣自然条件的限制、拓展了海洋调查的广度、能够实时长效的进行检测、庞大的信息获取量以及应用范围的多样性。
2.5遥感在气象中的应用
气象卫星的出现，为人类自上而下观测大气层和地表、生态的变化提供了一种新型可靠的手段，由此应运而生的卫星气象[3]成为大气科学发展史上又一新的里程碑。气象遥感的研究内容主要包括两个方面：一是寻找从卫星上探测和获取大气中主要气象要素和大气现象的理论和方法；二是研究卫星资料的处理技术和使用方法。例如利用红外通道和可见光通道中对比，可以很好解决大雾区、中高云区及地表的区分问题，区别出哪些是雾，哪些是云，哪些是地表，此外利用遥感还可以对沙尘暴有很好的监控作用。
2.6遥感在地质灾害管理中的应用
传统的获取灾害损失评估信息方法主要依靠地面调查以及历史资料，耗费时间过长且因资料更新滞后，不能及时的体现地质灾害管理的作用。随着遥感技术及其他相关高新技术的高速发展，地质灾害遥感调查正处于逐步推广的阶段。卫星遥感技术的宏观性、全天候和全天时以及周期性，为地质灾害的研究提供了强有力的手段，并逐渐成为地球灾害监测系统工程中的主要技术。遥感技术已经应用于地质灾害管理的整个过程。在地质灾害调查、监测、预警、评估的四个阶段中，均能够及时准确的提供调查、评估、预警，为地质灾害管理工作的开展提供依据。
2.7遥感在考古中的应用
考古工作，是探索人类文明发展的重要手段。随着考古研究工作的扩展，考古学家们从了解个别的考古遗址文化上升到对某一地区、某一国家，或者是更大范围的一个时空去认识人类文明的发展，这就需要考察更大的范围与空间，仅依靠地面的考古资料就显得不足，而且也很难使资料收集得完整，利用肉眼去观察分析考古遗迹现象受时间、地点、气候、光照等诸多因素影响，具有很大的局限性[8]。而高分辨率遥感图像、航拍像片的分辨率均可达到1m左右，同时可全球、全天候覆盖，加上特殊信号可以穿透地表，开展更加精确探测的探测工作，这些先进技术在考古研究、文物保护管理上可起到决定性的作用。
从考古的角度来看，人类遗产的挖掘是继承和弘扬古代文明的重要途经。利用遥感技术开展古遗址寻找、普查研究是最为有效的手段。遥感信息古遗址研究不仅可以填补或充实人类文明历史，而且对研究古代地缘政治，确定历史时期的军事和疆域争议十分重要，且将大大提高田野考古的效率和质量，把我国的考古学提高到一个新的高度。
3遥感应用的发展趋势
随着遥感技术应用研究的深入发展，遥感数据分辨率不断提高，数据量持续增长，数据处理的方法和程序也日趋复杂，从而导致GIS系统所需要解决的问题也越来越多，GIS的发展也更加偏向于解决数据的存储、管理和处理，但这样并不能从根本解决问题。经过不断的总结，最终发现如果想要解决实际应用中出现的问题，就必须多技术、多方法、多角度、多渠道对数据进行搜集处理。遥感技术，是一种信息获取的技术，相对缺乏信息处理、提取以及解决问题的能力。因而科学家们将遥感技术与GIS、GPS、计算机、仿真、虚拟等多种信息技术紧密结合，共同应用解决复杂的综合问题。
“3S”技术集成就是在这样的背景下产生的，3S技术[10]即指遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）3种技术集成的总称。“3S”集成技术的应用，是一个自然的发展趋势，RS和GPS为GIS进行空间分析提供了更新区域信息和空间定位信息，从RS和GPS提供的大量数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。GIS、RS和GPS三者技术的集成，形成了一个更加完整、准确及实施的对地观测、分析及应用系统，从而推动了遥感技术的进步。
4结论
综上，遥感应用既是系统科学又是系统工程，既是区域性的又是全球性的，既是边缘科学又是交叉科学。通过对以上土地监测、地质矿产调查、城市建设、环境与灾害监测、海洋、气象与考古遥感等几个主要方面遥感技术应用的介绍，可以看出遥感已经渗透到社会生活及科研领域的各个方面，3S技术的集成已经成为必然，我们应该进一步发掘遥感技术应用的潜力，开拓遥感技术应用的新局面，更加有效的保护和科学的利用好我国的资源与环境。
参考文献
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随着全球环境问题日益突出,环境灾害与环境事故频发,卫星遥感技术在环境监测与管理中得到大量应用,在环境保护中发挥的作用受到国际社会的高度重视。美国、日本及欧洲的一些国家近年来都在大力发展环境遥感监测技术。目前在轨运行的和计划发展的国内外卫星传感器提供数据的空间分辨率已从公里级发展到亚米级,重复观测频率从月周期发展到几小时,光谱波段跨越了可见光、红外到微波,光谱分辨率从多波段发展到超光谱,遥感数据获取技术正走向实时化和精确化,卫星遥感应用正在向定量化和业务化快速发展[1]。当前,我国环境监测任务十分繁重,特别是对基于卫星遥感技术的环境遥感监测有着迫切需求。
1、遥感技术简介
遥感技术(remotesensing,简称rs)是在现代物理学、空间技术、计算机技术、数学方法和地球科学理论的基础上建立和发展起来的边缘科学,是一门先进的、实用的探测技术,目前正进入一个能快速、及时提供多种对地观测及测量数据的新阶段。按遥感平台的高度大体上可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感,按所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见反射红外遥感,热红外遥感、微波遥感3种类型,按研究对象可分为资源遥感与环境遥感两大类。随着热红外成像、机载多极化合成孔径雷达和高分辨力表层穿透雷达和星载合成孔径雷达技术日益成熟,遥感波谱域从最早的可见光向近红外、短波本文由收集整理红外、热红外、微波方向发展。波谱域的扩展将进一步适应各种物质反射、辐射波谱的特征峰值波长的宽域分布。高光谱遥感的发展,使得遥感波段宽度从早期的0.4μm(黑白摄影)、0.1μm多光谱扫描)到5nm(成像光谱仪),遥感器波段宽度窄化,针对性更强,可突出特定地物反射峰值波长的微小差异;同时,成像光谱仪等的应用,提高了地物光谱分辨力,有利于区别各类物质在不同波段的光谱响应特性。
2、环境遥感基础工作的应用技术
水环境遥感监测方面,初步开展了水环境可遥感指标体系研究,对叶绿素a悬浮物有色可溶性有机物溶解性有机碳水面温度透明度等监测指标的光谱特征和规律进行了研究;初步开展了环境一号卫星在水环境领域中的应用潜力分析研究;初步开展了水环境指标(如叶绿素a悬浮物水温)遥感反演与信息提取的技术流程研究大气环境遥感监测方面,初步开展了大气可遥感指标体系研究,对气溶胶悬浮颗粒物o3,so2,no2,co2,ch4等监测指标的光谱特征和规律进行了研究;初步开展了环境一号卫星在大气环境领域中的应用潜力分析研究以及大气环境指标(如气溶胶光学厚度)遥感反演与信息提取的技术流程研究[2]。
2.1可见光、反射红外遥感技术
用可见光和反射红外遥感器进行物体识别和分析的原理是基于每一物体的光谱反射率不同来获得有关目标物的信息。该类技术可以监测大气污染、温室效应、水质污染、固体废弃物污染、热污染等,是比较成熟的遥感技术,目前国际上的商业和非商业卫星遥感器多属此类。该类遥感技术用于环境污染监测,目前主要是要提高传感器多个谱段信息源的复合,发展图像处理技术和信息提取方法,提高识别污染物的能力。重点发展其在大气污染、温室效应、水质污染、固体废弃物污染、热污染等监测中的应用。
2.2热红外遥感技术
自然界中的所有物质,无论白天或夜间,都以一定波长向外辐射能量。在热红外遥感中,所有被观测的电磁波的辐射源都是目标物。目前红外探测器所使用的电磁波段,主要有3～5μm和8～14μm两个波段,对地表常温物体的探测通常使用8～14μm波段。热红外遥感主要探测目标物的辐射特性(发射率和温度),鉴别出物质材料的类型,评价出各种现象根据热辐射特征。
2.3高光谱遥感技术
高光谱遥感技术的发展是人类在对地观测方面所取得的重大技术突破之一,是21世纪的遥感前沿技术。高光谱遥感数据的特点高光谱分辨率和高空间分辨率,它将传统的图像维与光谱维信息融合为一体,在获取地表空间图像的同时,得到每个地物的连续光谱信息,从而实现依据地物光谱特征的地物成份信息反演及地物识别,因此在环境污染物监测中发挥主要作用。
3、遥感技术在生态环境监测与保护中的应用
我国的生态环境日益恶化,因此,如何在保护和改善生态环境的前提下发展生产已经提到了决策者们的议事日程上来。建立生态监测信息系统已经成为当务之急。这样的生态监测系统集生态环境信息管理、数据库管理、生态环境各要素的实时监测、时间和空间查询分析等多功能为一体,可满足实时动态、分时段监测、查询和分析的要求[3]。
目前,环境污染已成为一些国家的突出问题,利用遥感技术可以快速、大面积监测水污染、大气污染和土地污染以及各种污染导致的破坏和影响。近些年来,我国利用航空遥感进行了多次环境监测的应用试验,对沈阳等多个城市的环境质量和污染程度进行了分析和评价,包括城市热岛、烟雾扩散、水源污染、绿色植物覆盖指数以及交通量等的监测,都取得了重要成果。国家海洋局组织的在渤海湾海面油溢航空遥感实验中,发现某国商船在大沽锚地违章排污事件,以及其它违章排污船20艘,并作了及时处理,在国内外产生了较大影响。随着遥感技术在环境保护领域中的广泛应用,一门新的科学——环境遥感诞生了。
关键词：摄影测量与遥感技术高分辨率影像无人机3S技术
中图分类号：P23文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）04（a）-0000-00
基金项目：国家教育体制改革试点项目：《高校产学研结合的创新模式建设及示范推广》
编号：08-128-238
摄影测量与遥感技术发展迅速，尤其在近半个世纪，已经成为了测绘产业当中最主要的力量。摄影测量分为模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量，经典的摄影测量基本理论技术已经非常成熟，遥感技术近些年发展迅速，在各个行业当中应用广泛，在这里就以后摄影测量与遥感技术的发展做以分析。
1多线阵、多角度传感器的应用日益广泛
以往摄影测量技术的主要任务是生产各种数字测绘产品，主要是4D数据的生产，而遥感技术则主要以研究地物的非几何信息为主，摄影测量技术及遥感技术虽然理论技术方法基本一致，但侧重点不同，但是随着摄影测量与遥感技术的发展，摄影测量用的摄影机及遥感传感器的融合，现代摄影测量与遥感技术也发生了很大的变化，以目前的ADS数字航空摄影机为例，即具有获取全色普通数字影像的功能，同时能获取多光谱影像用于定性分析。。
相对于传统模拟航空摄影的产品单一性而言，ADS40数字航空摄影系统由于自身的多线阵、多角度的设计原理，每一条线阵的CCD可以获取一个波段的影像。因此一次飞行可以获取更多的产品，可以满足不同的需求。其强大的几何及光谱特性，具有同时获取几何及属性信息的能力，必将代替传统的航空摄影传感器，广泛的应用于摄影测量领域。
2无人机低空遥感测绘技术日趋成熟
无人机低空遥感测绘技术集成传统摄影测量技术、无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、GPS差分定位技术、通讯技术等，以无人机为承载平台，以遥感传感器为基础获取地表的多光谱影像。无人机遥感技术发展快，相对于传统的摄影测量与遥感技术，最大的优势是反应速度快、效率高、操作简单、场地要求灵活、环境要求不是很苛刻等，已广泛的应用于测绘生产当中，尤其是的自然灾害的应急处理工作中，起到不可替代的作用。一架典型的无人机由飞行器、控制站、起飞发射、回收装置及检测系统等组成，无人机与航空模型的区别在于无人机通常具备自动驾驶功能，其要按设定好的航线进行飞行，有专门的飞控装置。无人机技术的发展影响着整个无人机测绘的发展，近几年，很多测绘单位都已经掌握了无人机的生产技术，可以自行生产无人机，这样大大的减少了生产成本，而且无人机控制技术也日趋成熟。以天水三和数码测绘院为例，近5年内，充分掌握了无人机的生产技术、控制技术，成立飞行大队，不用再依靠去委托其他单位去拍摄航空影像，从而大大的提高了航空摄影的效率，减少了生产成本。目前很多测绘单位都看到了无人机航空摄影测量技术的优势，未来几年，无人机航空摄影技术无疑会得到更加广泛的发展，普及到各个测绘单位。
3高分辨率遥感卫星影像的应用
就生产成本而言，通过传统的数字化测图方法生产测绘数据成本肯定是最高的，效率也是最低的，采用摄影测量的方法，是现在测绘行业中生产数字化测绘产品的首选方法。然而遥感传感器也具备和数字摄影机一样的功能，也可以获取地面的数字影像，甚至立体影像、多光谱影像。那么遥感影像也可以用于生产数字测绘产品，关键问题在于遥感影像的分辨率问题，遥感影像分辨率能否满足测图要求。对于中小比例尺的地形图，使用遥感影像测图完全能满足测图要求，以快鸟卫星为例，能提供亚米级分辨率的商业卫星。
高分辨率对地观测卫星可以划分为军用和民用两类用途，而且二者都有广阔的应用市场。军用遥感卫星和民用遥感卫星在原理上并无二致，主要区别体现在卫星所使用的谱段和对地面分辨率要求上的差异。军用遥感卫星主要在可见光或近红外谱段成像，分辨率优于1米。军用遥感卫星大部分都属于高分辨率对地观测卫星，只有少数用于普查的军用遥感卫星为了提高时间分辨率，而选择较高的运行轨道，从而使得卫星的空间分辨率有所减弱。与之相比，民用遥感卫星则主要在多光谱成像，以便识别地面各种特征，其分辨率高低差异参差不齐，但其总体水平普遍在军用卫星之下。在军用高分辨率光学成像遥感卫星领域，美国锁眼12号卫星最为突出。它采用了大面阵探测器、大型反射望远镜系统、数字成像系统、自适应光学成像技术、实时图像传输技术等，镜头口径3米，焦距27米，分辨率达0.1米。可见厘米级精度的遥感卫星数据获取已经不再是技术问题，能否商业化应用只是时间问题。
4数字摄影测量与遥感技术和GIS及GPS的结合
摄影测量与遥感技术属于是服务于测绘与地理信息行业的主要技术工具，如何更好的与GIS及GPS技术结合，发挥好各自的优势，是GIS发展要考虑的问题，也是摄影测量与遥感的发展要考虑的问题。就三者的结合来说，很早就提出了3S技术GPS、GIS、RS，虽然三者相互结合，但是就测绘与地理信息行业来说，尤其对于摄影测量本身来说，其和GPS、GIS的一体化发展还是最近些年才付诸于实际，例如GPS/IMU配合数字摄影机进行摄影测量工作，可以大大的提高外业航摄的效率和精确度。目前的GIS软件及摄影测量软件业在很大程度上进行了结合，已经有部分GIS软件开始在其模块中加入摄影测量与遥感数据处理的功能，直接用于摄影测量与遥感数据的获取及处理，满足GIS系统数据跟新的要求，不再像以前一样，通过摄影测量与遥感系统获取数据，然后数据转换，再到GIS系统里录入编辑数据。简化了这个繁琐的过程，方便与用户使用系统。
总之，摄影测量与遥感技术作为测绘与地理信息产业的主要技术工具，其发展是非常迅速的。基于以上分析可知，摄影测量与遥感技术的发展，主要是传感器的发展、承载平台的发展及其与3S技术的结合。影像是空间信息的主要承载，摄影测量与遥感技术的发展是社会发展的需求，摄影测量与遥感技术必然在社会发展的过程中扮演越来越重要的作用。
参考文献
[1]李德仁.摄影测量与遥感学展望.武汉大学学报，2008.12
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