遙感衛星就是在太空拍照嗎?它為什麼能對地面情況見微知著?

2021年04月02日12:51:09 科學 1712

3月31日,又一顆高分衛星——高分十二號02星成功發射,被送入預定軌道。這顆衛星將用於國土普查、城市規劃、土地確權、路網設計、農作物估產和防災減災等領域。


聽起來很厲害,但高分衛星是怎樣服務於城市、農作物、防災的呢?

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先來認識一下「遙感」。遙感指的是不通過直接接觸進行的探測,目前主要以電磁波為媒介。聽起來略感晦澀?其實遙感探測很簡單。

具體過程是這樣的

【第一步 來一個「愛的抱抱」】

通過與物體相互作用

電磁波會承載物體的有關信息

【第二步 遙感器「測量」數據】

使用遙感器

接收載有信息的電磁波

得到含有信息的遙感數據

【第三步 「翻譯」成能看懂的信息】

遙感數據經過專業科研人員的

處理、反演和解譯

得到物體所含的信息

這一過程可以說是從信息到數據再到信息,像是做了「無用功」。其實不然,它能將一些不明確的信息轉化成一目了然的有用信息,十分有價值,比如地貌形態、作物長勢、水體特性、土壤特性、大氣成分等。而將遙感數據「翻譯」成有用信息的過程,也被我們稱為衛星遙感的應用。


通常,我們把遙感衛星所獲得的信息轉換成具體學科所需要獲取的地物信息的解譯和分析過程,稱為衛星遙感的應用。


下面,我們來具體了解一下衛星遙感的應用。衛星的遙感數據記錄了地面物體的電磁波譜特徵,大多是通過圖像數據體現的。但圖像數據所提供的信息不是直接呈現出來的,而是通過一種或多種圖像上複雜形式的色調、結構及它們的變化表現出來,非常不直觀,需要專業人員進行「翻譯」。

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原始遙感圖像


要「翻譯」衛星的遙感數據,必須具備圖像解譯方面的背景知識以及相關學科的專業知識。比如,一幅森林的圖像數據,解讀它需要掌握不同植物所具有的波譜信息,才能判讀圖像中有什麼植物;而由此推演出植物是否正常生長則需要植物學專業的知識。

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衛星遙感應用示意圖


現在,我們知道衛星遙感的應用需要專業人員的「翻譯」,「翻譯」出的信息是如何應用的呢?要知道,衛星遙感的應用領域非常多。

衛星遙感的應用領域

陸地遙感

礦產資源、環境監測、農業、林業、土地管理、城鄉建設、防災減災、公共安全、測繪與地理信息等

氣象遙感

氣象預報、氣候監測等

海洋遙感

海洋觀測預報、海洋漁業指導等

天文和空間遙感

天文觀測、空間探測等

軍事遙感

偵查信息、導彈預警、海洋監視等


以監測植物病蟲害為例,當植物、農作物生病或者遭受蟲害侵襲時,植物的葉色、植株形狀、葉片結構、葉綠素含量等都會發生變化。這些變化會使受侵害的植物的光譜特性發生很大的變化,那麼,專業人員就可以在衛星遙感所獲取的植物遙感圖像中,通過植物光譜特性監測植物的病蟲害情況了。

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不同災害程度的植被波譜曲線


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某地農作物葉面積指數分佈圖


此外,受到病蟲侵害的植物在表現出明顯的外在癥狀前,比如綠色開始變化前幾天或幾周,會喪失對紅外的反射能力。利用這個特性,專業人員不僅可以使用多光譜遙感器獲取植物的光譜信息,監測植物病蟲害的發生與分佈情況,還可以綜合利用紅外遙感器獲取植物的紅外反射特性信息,在植物病蟲害癥狀出現前對病蟲害進行早期預測。

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基於高分一號遙感數據的某縣森林災害


是不是很厲害!通過遙感衛星,我們能夠對探測對象物體見微知著,獲得更多的監測信息,以便及時,甚至提前進行部署和調整,止損、受益。


未來,更多的遙感衛星將被送入太空,為我們的美好生活添磚加瓦!

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我國遙感衛星發展的怎麼樣啦?

我國遙感技術起步於20世紀70年代末,目前,我國已發射了資源、環境、高分系列陸地遙感衛星,風雲系列氣象衛星和海洋系列海洋衛星等,初步形成了幾大衛星系列;建立起多個國家級遙感衛星數據接收和服務系統,包括中國資源衛星接收系統、中國遙感衛星地面站、氣象衛星應用系統和海洋衛星應用系統等,為國家提供了大量的多方面的科學信息支持。


來源/感知地球:衛星遙感知識問答(中國宇航出版社出版),賀瑋、滿溢雲、時紅偉,等撰寫.

編輯/楊斯爽

審核/楊潔


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