興起(qǐ)于20世紀60年代的遙感技術，是一門以航空、攝影、數學(xué)、地理、計算機等學(xué)科理論爲基礎的綜合性學(xué)科，其應用雛形是軍事(shì)偵察。不過(guò)，近年來遙感逐漸揭開(kāi)神秘的面(miàn)紗，走進(jìn)人們的生活，開(kāi)始廣泛應用于自然災害監測、環境監測、遺産保護、農業等多個領域，成(chéng)爲捕捉地球信息的“天眼”。 

       災害遙感

       第一時(shí)間獲取災情數據

       遙感能(néng)爲我們做什麼(me)?“4.20”蘆山抗震救災爲我們提供了一個很好(hǎo)的範例。

       4月20日8點02分，蘆山發(fā)生地震。前線，救援緊張進(jìn)行;後(hòu)方，位于北京五環外的中科院遙感地球所辦公樓内，科研人員争分奪秒：緊急啓動航空遙感獲取數據，解譯、分析圖像……“當我20日8點50分趕到單位時(shí)，一支近100人的行動小組已經(jīng)成(chéng)立了。”中科院遙感地球所研究員李震說。

       破壞性地震往往會(huì)造成(chéng)當地交通和通信中斷，直接阻礙外界對(duì)受災程度、震害分布等災情信息的判斷和相應決策。此時(shí)，利用遙感技術開(kāi)展災情監測，對(duì)于高效、快捷開(kāi)展抗震救災工作而言至關重要。

      “從高度上講，遙感分爲衛星遙感、航空遙感兩(liǎng)種(zhǒng)。開(kāi)展區域性的工作一般多利用衛星遙感，不過(guò)由于它運行周期固定，需要許多顆衛星才能(néng)滿足突發(fā)事(shì)件需要。另外衛星遙感在分辨率方面(miàn)也有一定限制。”在李震看來，航空遙感的優勢是機動性強，可以随時(shí)根據需要起(qǐ)飛，而且航空遙感拍攝的飛行高度一般不超過(guò)1萬米，因此可以捕捉到更多細節信息。

       時(shí)間就(jiù)是生命。9時(shí)50分，震後(hòu)未及兩(liǎng)個小時(shí)，遙感飛機B-4101即攜帶光學(xué)傳感器從綿陽機場起(qǐ)飛。在空中“巡視”8個小時(shí)之後(hòu)，蘆山、寶興、邛崃等縣市的第一批高分辨率航空遙感數據就(jiù)已傳回。

      “爲了支持救災工作，我們第一時(shí)間就(jiù)將(jiāng)獲取的遙感數據，向(xiàng)參與救災的專業部門‘敞開(kāi)’共享。”李震說，航空遙感數據的分辨率可以精确到一米以下，道(dào)路損壞、房屋倒塌等信息一目了然。地質、交通、工程等部門據此可判斷受災範圍以及救援所需投入的人力、物力。“這(zhè)些信息，爲救災、災後(hòu)重建提供了重要決策支持。”

       “值得注意的是，通過(guò)與震前的遙感觀測數據對(duì)比，人們還(hái)可發(fā)現潛在的滑坡等次生災害。”李震介紹，雅安是個“雨都(dōu)”，地震發(fā)生後(hòu)極易誘發(fā)滑坡、泥石流等次生災害，而遙感航拍得到的高分辨率影像以其形态、色調、紋理結構等影像特征，能(néng)宏觀、真實地顯示出這(zhè)些地貌特征，因此，對(duì)滑坡的邊界、規模、形态特征及孕育環境特征，均能(néng)從遙感影像上直接判讀圈定。由此，通過(guò)對(duì)滑坡的遙感解譯，可以對(duì)目标區域内已經(jīng)發(fā)生的滑坡災害進(jìn)行系統全面(miàn)的調查，查明其分布、規模、類型和影響因素。“這(zhè)爲後(hòu)續的預警、災害危險分析以及方案的制定提供了寶貴的第一手資料。” 

       大氣遙感

       全面(miàn)科學(xué)監測環境變化 

       近年來，在環境監測方面(miàn)，遙感扮演著(zhe)越來越重要的角色。

       今年一月份，全國(guó)先後(hòu)有30個省份遭受霧霾天氣侵襲。爲何會(huì)突然間“冒”出如此大面(miàn)積分布的高濃度的污染物顆粒?對(duì)這(zhè)個問題有不同的看法。“目前主流認識是，污染物排放量大，靜穩天氣、擴散條件不利，區域污染和本地污染貢獻疊加是造成(chéng)強霧霾現象的主要原因。不過(guò)這(zhè)裡(lǐ)存在一個誤解。”中科院遙感地球所研究員陳良富分析說。

        基于對(duì)遙感衛星統計數據的長(cháng)期觀測與分析，陳良富認爲，我國(guó)中東部地區本底污染濃度高是内因，一月份的強霧霾是在浮塵和水汽共同作用下，加速成(chéng)霾過(guò)程，放大人爲排放的污染效果的一種(zhǒng)自然因素和人爲因素共同作用的結果。

        陳良富解釋說，空氣污染物中的可溶性成(chéng)分遇到浮塵礦物質凝結核後(hòu)會(huì)迅速包裹，形成(chéng)混合顆粒，再遇到從東南部來的充足的水汽，就(jiù)會(huì)很快發(fā)生吸濕增長(cháng)，顆粒的粒徑增長(cháng)2倍至3倍，消光系數增加8倍至9倍，也就(jiù)是說能(néng)見度下降爲原來的八分之一至九分之一。通俗地講，空氣中原本存在的較小顆粒的污染物，遭遇水汽後(hòu)變成(chéng)人們肉眼可見的大顆粒物，即産生霧霾天氣。

         綜合多種(zhǒng)衛星觀測數據，陳良富發(fā)現，每年冬季西北部吹往華北平原的浮塵的頻率，要比地面(miàn)觀測的沙塵天氣發(fā)生頻率大得多，尤其是一月份浮塵天氣特别嚴重。同時(shí)，通過(guò)激光雷達衛星的探測，可以看出浮塵到華北平原後(hòu)會(huì)與各種(zhǒng)污染物迅速混合，導緻污染效果放大。“再加上強逆溫天氣，低空大氣更加靜穩，不利于污染物擴散，進(jìn)一步促使霾顆粒的增長(cháng)和霧滴的形成(chéng)，導緻能(néng)見度更低，這(zhè)種(zhǒng)‘副反饋’作用可以解釋霧霾爲什麼(me)‘持續時(shí)間長(cháng)’‘濃度水平高’。”

       “地面(miàn)監測站的數量畢竟是有限的，科學(xué)、全面(miàn)、準确地監測環境，還(hái)需依靠衛星遙感手段作補充。”陳良富認爲，基于大氣中礦物質和煙塵在紫外波段的吸收特性，可以發(fā)揮紫外衛星遙感的“特長(cháng)”，探測中高層的浮塵、生物質燃燒，監測對(duì)流層污染氣體二氧化氮、二氧化硫濃度。而且“衛星遙感觀測的是粒子的消光能(néng)力，PM2.5又是消光的主要貢獻者，因此用衛星監測PM2.5很對(duì)‘胃口’”。

有時(shí)，導航儀應當替我完成(chéng)目的地搜索。在便攜式、OEM導航系統中，我希望看到更多的自動化功能(néng)。

         這(zhè)可能(néng)就(jiù)是整合日曆、活動、社交網絡服務那樣(yàng)簡單。如果我在Facebook上，決定出席一項活動，GPS就(jiù)應當詢問我是否需要前往。倘若我開(kāi)車出去兜風閑逛，導航儀就(jiù)該在适當的時(shí)候提醒我，日程表上記錄的一個重要會(huì)議即將(jiāng)開(kāi)始，是時(shí)候返回了。我并不希望親自點擊一個單獨的“事(shì)件”菜單，來完成(chéng)這(zhè)些功能(néng)。

　　  而OEM系統導航，甚至可以與汽車的其他系統相互整合，實現更多的自動化。如果低油量警示燈亮起(qǐ)，導航儀就(jiù)可以在後(hòu)台搜索沿途的加油站，甚至提醒司機需要停車。

　　考古遙感

       讓遺産保護更加有力

       如今，考古學(xué)家已不再是“拿著(zhe)小鏟子挖土”的形象。遙感技術的介入爲他們的考古工作裝上了一雙“透視眼”，使他們能(néng)夠穿越滄海桑田的變化，于蛛絲馬迹中發(fā)現消失多年的曆史遺迹。

       這(zhè)樣(yàng)的事(shì)例并不少見。1991年，考古學(xué)家結合曆史資料，利用遙感圖像發(fā)現了位于阿曼沙漠中消失的古城——Ubar;美國(guó)宇航局考古學(xué)家從航空相片上識别出哥斯達黎加森林中的古路徑;我國(guó)科學(xué)家利用雷達衛星遙感技術揭示了被(bèi)沙土掩埋的長(cháng)城遺迹、隋唐大運河遺迹……在文物古迹的發(fā)現上，遙感技術具有獨特的優勢，中科院遙感地球所研究員王心源說：“利用光學(xué)遙感、雷達遙感等技術，這(zhè)些年科學(xué)家們發(fā)現了許多被(bèi)植被(bèi)、沙土掩蓋下的文物古迹。”

       考古學(xué)家是如何利用遙感手段監測分析研究地下考古遺迹的呢?“有些文物古迹被(bèi)埋在地下比較難以發(fā)現。不過(guò)，這(zhè)些土地與周圍沒(méi)有經(jīng)過(guò)人工擾動的土壤環境存在著(zhe)差異，從而形成(chéng)了這(zhè)一地區在土壤、水分、地表溫度等方面(miàn)一系列的特别征象。”王心源告訴記者，這(zhè)些特征單純依靠人的肉眼觀察很難分辨，但遙感利用可見光、紅外、微波以及高光譜等全波段電磁波來探測地物。“更重要的是，遙感考古對(duì)古代遺迹的破壞相對(duì)于傳統考古要小得多，可以說是無損探測。”

         對(duì)考古遺迹的發(fā)現，僅是遙感技術應用于遺産保護的一個方面(miàn)。“遙感技術已成(chéng)功應用于自然與文化遺産研究中，并在其保護中發(fā)揮了至關重要的作用。”在第四屆國(guó)際遙感考古會(huì)議上，聯合國(guó)教科文組織代表Patrick Mckeever說出了全球遙感專家的共識。

         王心源告訴記者，雅安是大熊貓的故鄉，地震中這(zhè)些“國(guó)寶”們的生存狀況格外受到關注。利用遙感技術，科學(xué)家們及時(shí)針對(duì)大熊貓栖息地生态環境受地震影響展開(kāi)緊急預評估。“世界自然遺産四川大熊貓栖息地面(miàn)積共9245平方公裡(lǐ)，在雅安市境内面(miàn)積約4700平方公裡(lǐ)，占全市面(miàn)積的30%左右。這(zhè)麼(me)大的面(miàn)積，僅靠人力很難完成(chéng)調查研究，而且在當時(shí)條件下深入雅安也不切合實際。越是在這(zhè)種(zhǒng)情況下，遙感技術就(jiù)更加顯示其獨特的優勢。”王心源表示。

         世界遺産，是我們了解居住地演化曆史、認識人類自身進(jìn)化發(fā)展、理解不同民族習俗文化的“物證”，遙感技術正以其與生俱來的優勢，在古遺址探測、文物保護和監測、古環境重建方面(miàn)發(fā)揮著(zhe)越來越重要的作用。

尋找行駛線路，可能(néng)是一個導航儀最基礎也最重要的功能(néng)。不過(guò)路線的選擇也時(shí)分講究，應當合理、快捷，還(hái)不會(huì)給駕駛者帶來什麼(me)危險或者混淆。

         我甯願導航儀提供的是三個簡單卻有些繞遠的指令，而不是六個倉促卻可能(néng)節約時(shí)間的命令。當然，一個智能(néng)的導航儀，需要在節約時(shí)間成(chéng)本以及讓用戶保持神志清楚之間，找到一個合理的平衡。如果司機走錯了路，或者拐錯了彎，導航儀也該使用最合理的方式，爲司機重新選擇路線。

　　以下的情況，真的應該避免：舊金山的SOMA地區，是一個3至4車道(dào)的單向(xiàng)交通網絡。如果你不小心錯過(guò)了一次左轉，噩夢就(jiù)會(huì)開(kāi)始。大多數導航系統的下一步指令都(dōu)會(huì)是，“前方300英尺，請右轉。”這(zhè)就(jiù)意味著(zhe)，你很有可能(néng)需要在一個街區的距離裡(lǐ)，橫穿3條機動車道(dào)，并且完成(chéng)右轉彎。當然，你會(huì)不可避免地再次錯過(guò)轉向(xiàng)，系統就(jiù)會(huì)令人抓狂地提示，請在下一個路口左轉，于是你快速打輪，慌忙行駛回最左側的車到。如此，往複。

　　很早以前我就(jiù)學(xué)會(huì)遇到這(zhè)樣(yàng)的麻煩事(shì)時(shí)，忽略導航儀的指向(xiàng)，親自研究出路。但是如果一個陌生人來到這(zhè)個地方，就(jiù)需要自己搞清楚所有的事(shì)情，這(zhè)實在是讓人頭疼。

　　因此系統應當足夠聰明，能(néng)夠記住如果剛剛要求司機準備一次右轉，那麼(me)就(jiù)應該將(jiāng)右轉向(xiàng)作爲下一次改道(dào)轉彎的首選，而不是那些不可能(néng)完成(chéng)的“最佳”路線。有的時(shí)候，有些“舍近求遠”的線路選擇，對(duì)于司機來說反而更易于操作。

　　農業遙感

    　服務農業生産鏈全過(guò)程

       “陝北大部、渭北中部和關中中東部、商洛北部有中到重旱，渭北西部、關中西部、商洛南部有輕到中旱。”——像這(zhè)樣(yàng)的幹旱預警，居然是陝西省農業遙感信息中心衛星遙感顯示的信息。

         作爲國(guó)土遼闊的農業大國(guó)，利用遙感手段及時(shí)掌握複雜多變的農業自然資源和農業生産信息，對(duì)我國(guó)的農業規劃和管理都(dōu)有重要的現實意義。

          我國(guó)農業遙感技術最早用于估産領域。早在“六五”時(shí)期，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始運用衛星技術嘗試對(duì)局部農産品産量進(jìn)行預估，在随後(hòu)的發(fā)展中，我國(guó)氣象局、中國(guó)科學(xué)院以及許多大學(xué)、研究所都(dōu)對(duì)農業遙感估産技術起(qǐ)到了實踐和創新推動作用。2008年我國(guó)“遙感衛星4号”發(fā)射成(chéng)功，其主要作用之一就(jiù)是負責我國(guó)農作物的品質與産量監測數據的采集。

          那麼(me)遙感估産究竟是如何操作的呢?“農作物遙感估産包括對(duì)農作物生長(cháng)過(guò)程的動态監測、種(zhǒng)植面(miàn)積測算、單位面(miàn)積産量估測和總産量估測。”據專家介紹，農作物遙感估産就(jiù)是根據生物學(xué)原理，在收集分析各種(zhǒng)農作物各個生育期不同光譜特征的基礎上，通過(guò)平台上的傳感器記錄的地表信息，辨别作物類型，監測作物長(cháng)勢，在作物收獲前，預測作物的一系列方法。

          農業估産僅是農業遙感應用中的一個方面(miàn)。對(duì)于整個農業生産鏈來說，遙感的作用可以說是貫穿始終。從最開(kāi)始的農業資源調查到氣象災害預測和評估、農作物生産環境監測和農業環境保護，每一個環節都(dōu)與遙感技術的應用密不可分。