衛星遙感圖藉助什麼技術而成

1. 衛星遙感數據的正射影像圖的製作

衛星遙感數據的正射影像圖的製作【1】

【摘 要】 隨著衛星遙感技術的斷發展，影像圖的成圖精度越來越來高。

衛星遙感技術融合了現代信息技術以及智能化遙感信息處理技術，其為城市規劃、了解區域環境等方面提供了技術支撐。

正射影像圖是利用DEM對衛星遙感影像進行微分糾正、輻射改正以及鑲嵌等，並依據規定對影像數據進行裁切，從而製作成正射影像圖。

【關鍵詞】 衛星遙感 影像圖 製作

隨著科學技術的快速發展，人類社會已步入數字化信息時代。

數字信息在促進我國國民經濟以及社會發展中發揮著重要作用。

傳統的數字正射影像生產過程主要包括：DEM的生成及數字正射影像的生成、內業的空中三角測量加密、外業控制點的測量、航空攝影等，在數字影像處理過程中，其耗時長、成本高，精確度低等特點[1]。

因此，傳統的地形圖已無法滿足快速發展的現代社會需求。

數字正攝像圖具有信息豐富、直觀性強、精確度高的特性，其正被廣泛應用於土地動態監測、道路設計、農田水利建設、防洪抗災等領域，隨著科技的飛速發展，高精確度的正攝影像圖對我國具有非常重要的意義。

1 數字正射影像圖的發展現狀

近年來，計算機技術及數字正攝影像圖生產技術迅猛發展，數字正射影像圖在城市規劃、建設及管理中發揮著重要作用。

數字正射影像圖正被城市規劃專家廣泛認同，其在實踐中的應用也得到進一步發展。

目前，城市在獲取基礎信息以及更新圖像資料庫時，大多採用數字正射影像圖。

自20世紀60年代以來，遙感一詞受到社會的廣泛關注。

遙感是指通過對遙遠地方的目標物進行探測，並對獲取的信息進行分析研究，進而確定目標物的特有屬性，以及目標物之間的關系[2]。

而衛星遙感影像是指運用現代衛星遙感技術獲取地球表面的客觀實在物，並對物體進行數據分析，然後製作成影像圖，最後服務於實際應用。

目前，世界各國政府及有識之士已達成“數字地球”的共識，他們都在為取得信息時代的戰略制高點兒付出巨大的努力。

在此背景下，我國也將“數字中國”提上議事日程，而“數字城市”是“數字中國”的重要組成部分，其在我國經濟發展中發揮著重要作用。

遙感信息是“數字城市”的重要內容，正影像圖的精確度關系著我國數字城市的發展進程。

隨著遙感信息技術的快速發展，人們對遙感信息的內在規律也日益了解，遙感信息已被廣泛應用與城市的多個領域中。

數字正射影像圖在規劃城市建設、提高城市環境及社會經濟效益方面起著非常重要的作用。

城市景觀模型是城市現狀的表現形式，其對於城市規劃中具有重要的作用。

傳統的城市景觀模型無法展現城市的真實情況，應用數字正射影像圖建立數字城市三維景觀模型，既提高了精度，又可多角度瀏覽城市景觀，為城市建設和國民經濟發展提供決策依據。

當前，利用遙感信息構建數字景觀模型的技術已日漸成熟，應用衛星遙感數據採集城市的平面信息並利用已有數字高程模型數據，可以製作成高精度的數字正射影像圖。

2 數字正射影像圖的製作存在的主要技術難點

2.1 攝像圖像拼接縫隙較明顯

當前，立體像對之間存在很大的灰度反差，如果重疊區域的鑲嵌線處理不當，那麼，人們會發現一幅圖中存在幾條很明顯的反差縫隙，從而造成視覺上的不接邊。

因此，為了保證影像的質量，提高影像圖的額鑲嵌效果，作業員應在投影差較小的區域鑲嵌反差線，並盡可能選擇靠近街道、河流、公路等區域，並禁止利用向前線分割整體的建築物。

在鑲嵌影像時，作業員應採用羽化的方式，並避免出現硬街邊。

完成影像鑲嵌後，作業員應開始對影像進行分幅，對於出現的雜點應進行再次處理。

2.2 建築物變形嚴重

在對數字正射影像圖進行糾正時，大多採用平均高程建構地面圖形，並突出平均高程平面的建築物。

由於高程建築存在較大的投影差，因此，數字正射影像圖容易發生變形。

在採集突出建築物的數據時，作業員應分別採集突出建築物以及非突出建築物，並保證這兩者的特徵線不相交。

在刪除非突出建築物特徵線的數據時，作業員應對突出建築物的特徵線進行數據計算，並計算生成DEM，唯有這樣糾正影像，才能保證建築物不變形;在刪除突出建築物特徵線的數據時，作業員應保留其特徵線的數據，並計算生成DEM。

2.3 正射影像圖內色彩不均勻

利用衛星遙感進行圖像拍攝的過程中，其中間亮而四周暗，有些上邊亮而下邊暗，因此，在拍攝過程中，作業員如果對攝像圖片處理不得當，那麼後期製作出的DOM色彩將失真，並出色彩不均勻的情況，其嚴重影像數據判斷。

當前，作業員在處理原理影像時，大多採用中科院的DUX航測影像處理軟體。

運用DUX航測影像處理軟體對原始影像的色彩進行勻光勻色。

勻光處理參數主要有兩類：一是確定有效范圍以及景物處理系數;二是調整影像的亮度、色彩、敏感度參數。

其具體步驟是：首先，對原始影像進行勻光處理;然後，成批打開相關影像數據，並分批進行勻光處理，在做勻色處理時，作業員應調整每條航帶首尾影像，並採用“λ自適應”進行調整;最後，根據調整紅啊的首尾影像對中間影像進行自動匹配，並分批處理勻色生成的影像。

3 數字正攝影像圖的製作原理

數字正射影像圖(Digital Orthophoto Map，縮寫DOM)是利用DEM對經過掃描處理的數字化航空像片或遙感影像(單色或彩色)，經逐像元進行輻射改正、微分糾正和鑲嵌，並按規定圖幅范圍裁剪生成的形象數據，帶有公里格網、圖廓(內、外)整飾和注記的平面圖[3]。

數字正射影像圖與我們平時看到的地圖不同，它是我們地面信息在影像圖上的真實反映，它不僅不存在變形，還比普通地圖豐富，其可讀性更強。

數字正射影像圖可作為背景信息，我們可從中提取所需的自然資源以及社會信息，其為防治自然災害以及規劃公共設施等方面提供了很多可要的依據。

數字正攝影像圖的製作原理是：依據正攝影像的特點，應用專業的地理信息遙感軟體對原有的影像圖進行輻射矯正以及幾何矯正後，它可以消除各種因畸形及位移誤差，從而獲得較為准確的地理細膩下以及各種衛星遙感數字正射影像圖。

當前，國內外使用的數字攝影測量儀主要是：Jx-4A全數字攝影測量系統，其是我國四維北京公司開發的測量系統;ImageS-tation工作站，它是美國Intergraph公司開發的測量系統;VituoZo系統，它是武漢適普公司開發的系統。

這些測量系統都能製作出各種比例的正射影像圖，而且，他們的製作原理是一樣的，他們都是對數字進行微分糾正[4]。

數字正攝影像圖的製作原理是：首先，依據影像紋理配成立體像對，在此基礎上，生成數字高程的模型;然後，對配成的像元進行數字微分糾正，並生成正射影像圖[5]。

這種制圖方式，可以保證圖像質量，並延長器成圖周期，其對作業員的綜合素質要求很高。

因此，在運用數字正射影像圖進行制圖時，作業員應深入了解全數字攝影測量系統，並提高自身計算機圖形圖像處理知識，從而不斷提高自身工作能力。

4 遙感正射影像圖的製作

4.1 收集原始衛星影像圖

近年來，遙感技術不斷發展，遙感衛星影像層出不窮。

在利用遙感方法製作圖時，原始衛星影像數據主要選用Ikonos、World View及QuickBird等。

這些影像數據具有文件數據量大、地面解析度高、便於管理的優勢，因此，被廣泛應用於高精度正射影像圖製作。

4.2 影像圖的糾正、配准及融合

第一，利用GPS控制點對影像進行糾正。

利用衛星遙感數據製作正攝影像圖時，作業員採集到第一批衛星影像資料後，就開始對影像進行影像控制，並利用GPS做影像控制。

影像圖糾正的實質是對中心投影的影像數源進行正射糾正，並形成正射影像圖[6]。

作業員可利用現有的1：500、1：2000以及1：5000對地形圖資料進行影像糾正，在一定程度上可節約成本，縮短了工期，從而提高了工作效率，並確保了影像精確度。

第二，在完成影像糾正後，作業員應對多光譜影像進行配准。

影像配準的目的是識別兩幅或多幅影像之間的同名像點。

其中，影像配準的方法有：灰度配准;特徵配准。

第三，在完成影像配准後，作業員應對不同解析度的遙感圖像進行融合處理，並確保融合後的遙感圖像既具備良好的空間解析度，有具有多光譜的特徵，從而實現增強圖像的目的。

在融合圖像解析度的過程中，作業員應配准前兩幅圖像並在處理處理過程中，選擇合適的融合方法。

只有精確地配准不同空間解析度的圖像時，作業員才能得到滿意的融合效果。

第四，在支座遙感正射影像圖時，作業員應選用具備遙感影像配准標準的融合系統Cyberland，來對影像圖進行糾正、配准及融合。

當前，QcickBird全色影像以及QcickBird多光譜影像是應用較為廣泛的影像制圖軟體。

4.3 無縫鑲嵌影像圖

影像圖鑲嵌是指對若干幅相鄰的遙感數字圖像進行幾何鑲嵌、去重疊、色彩調整等數字化處理，然後將其拼合成一幅完整的新影像圖。

在應用遙感圖像時，幾幅影像圖的交接處可能會存在較大的縫隙，需多幅圖像才能覆蓋縫隙，因此，他們需要研究該區域的圖像配准，並將這些圖像鑲嵌氣力啊，從而更好得進行處理、分析及研究。

影像鑲嵌過程如下：

第一，確定影像重疊區域。

相鄰圖像的重疊區域是遙感圖像鑲嵌工作的實施地，也是其他工作的基準。

例如，影像色調的調整、影像的幾何鑲嵌、去影像重疊區都是以影像圖的重疊區作為基準的。

因此，影像圖之間的重疊區域的確定是否准確直接關繫到影像圖鑲嵌的效果。

第二，調整影像色調。

影像圖的色調調整是遙感影像圖鑲嵌工作的重要內。

由於影像圖存在不同的時相以及不同的成像條件，再加上需鑲嵌的影像圖具有不同水平的輻射以及較大的亮度差異，必須對影像的色調進行調整。

如果不對影像圖進行色調色調，那麼即使影像圖的幾何位置配准很優秀，鑲嵌在一起的影像圖也無法應用於實際工作中。

色調調整時影像制圖中的重要環節。

雖然有些遙感影像圖的成像時相與成像條件相接近，但是，衛星遙感器的隨機誤差會導致圖像的色調不一致，這將影像圖像的實際應用效果，因此必須對衛星遙感影像圖進行色調調整。

第三，圖像鑲嵌。

在完成重疊區域確定以及色調調整後，作業員可對相鄰影像圖進行鑲嵌。

圖像鑲嵌是指找出相鄰影像圖需鑲嵌圖像的重疊區的接縫線。

因此，重疊區域接縫線的質量直接關繫到影像圖的鑲嵌效果。

在對影像圖進行鑲嵌的過程中，作業員即使對影像圖進行色調調整後，影像圖接縫處的色調也會不一致，因此，作業員需對影像重疊區域的色調進行平滑，提高鑲嵌的亮度，這樣才能保證影像鑲嵌後的無縫隙存在。

第四，在對影像圖進行鑲嵌的過程中，作業員應採用專業的影像處理系統。

ImageXuite是專業的影像處理系統，其影像勻光及鑲嵌功能較為強大。

作業員通過對影像圖進行勻光、勻色以及色調調整等，從而生成無縫鑲嵌的影像。

ImageXuite是影像圖鑲嵌的重要軟體，其在大多數情況下勻光效果顯著，並實現較好的無縫影像鑲嵌。

但是ImageXuite軟體具有一些缺陷，例如，對影像的調色功能不強，在勻光的所有影像都偏暗時，ImageXuite的處理效果不佳，這是，作業員需配以Photoshop軟體，通過運用Photoshop軟體對影像進行調整，直到較好效果，然後將調整好的影像作為主影像，最後再對其他影像進行勻光處理，經過這些程序後，作業員即可獲得一幅效果較好的影像圖。

5 結語

隨著科學技術的迅猛發展，衛星遙感技術取得了長遠的進步，其影像圖的成圖精度越來越來高。

目前，人類社會已步入數字化信息時代，數字信息在促進我國國民經濟以及社會發展中發揮著重要作用。

衛星遙感技術融合了現代信息技術以及智能化遙感信息處理技術，其為城市規劃、了解區域環境等方面提供了技術支撐。

正攝影像圖是利用DEM對掃描出的衛星遙感影像進行微分糾正、輻射改正以及鑲嵌等，並依據規定裁減出形象數據，從而形成影像圖。

數字正攝像圖具有信息豐富、直觀性強、精確度高的特性，其正被廣泛應用於土地動態監測、道路設計、農田水利建設、防洪抗災等領域，隨著科技的飛速發展，高精確度的正攝影圖對我國具有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]孔娟，薛倩，錢躍磊，陳慧娟.淺析數字正射影像圖製作質量的改進[J].許昌學院學報，2012，(5)：120.

[2]李海洋，王麗英.基於PCI的遙感正射影像圖製作[J].礦山測量，2009，(4)：44.

[3]張玉方，歐陽平，程新文，蔡沖.基於LiDAR數據的正射影像圖製作方法[J].測繪通報，2008，(8)：44.

[4]姜淼，張麗霞，龔偉.正射影像地圖的製作方法與應用研究[J].測繪與空間地理信息，2009，(5)：150.

[5]劉利紅，吳海寬.基於立體像對的DEM提取和正攝影像正射影像圖製作研究[J].內蒙古科技與經濟，2011，(7)：101.

衛星遙感數據的正射影像圖的製作【2】

【摘要】衛星遙感是一種採用人們通過航空技術發射在地球外層空間的人造衛星對地球地面、地面以上的空間以及外層太空天體進行綜合性觀測的技術。

而衛星遙感所得數據在正射影像圖的製作上應用價值廣泛，本文通過闡述衛星遙感數據以及衛星影響圖的來源以及所具有的特徵，並分析了衛星遙感數據用於製作正射影圖過程中出現的糾錯、配准以及最後統一融合的方法及原理，簡要介紹了正射影像圖的構型、調色以及去重疊等數據信息處理的方式和過程。

【關鍵詞】衛星遙感技術;數據;信息;正射影像圖;製作

引言

21世紀信息科技時代的到來，衛星遙感技術也在不斷的更新、完善之中。

目前的衛星遙感技術在用於製作正射影像圖方面效果顯著，並且成圖的精準度越來越高，遠遠超過比例尺地形圖的精準度。

衛星遙感技術在城市建設、城市規劃以及了解環境狀況和資源狀況方面具有強大的支撐作用。

採用衛星遙感技術製作的城市影像圖具有目標辨認難度小、內容清晰、比例尺大以及轉釋較容易的優勢，這項技術已經廣泛應用於社會生產和發展的各個層面。

該項技術還有助於治理生態環境、搜集專業信息、監測工程項目以及防止各種自然災害等工作的開展。

1.國內外普遍流行的衛星影像圖收集方式

隨著新科技革命的不斷深入，衛星遙感技術日新月異，目前國際上較為早期出現的衛星遙感技術是來自美國的Earth watch 衛星數據資源庫的QuickBird衛星影像，這款衛星影像的地面全色解析度達到0.61m，成像款幅度達到16.5×16.5/km2，隨後美國相繼推出了Space imaging Ikonos和Land sat TM衛星遙感影像，這寬兩款衛星遙感較Earth watch的QuickBird的影像效果以及成像款幅度都有所提升。

俄羅斯生產了一款Spin-2衛星影像，這款衛星影像在地面解析度方面雖然不及美國的Land sat TM衛星遙感，但是其成像款幅度可以達到200×300/km2卻與美國的三種衛星影響有明顯的優勢。

2.衛星影像圖的糾錯、配准以及統一融合

2.1 數字糾錯

光學糾錯儀是一款用於將航拍模擬攝影片轉化為平面圖的工具，主要適用於傳統的框架模幅式的航拍攝像畫面的數字影像[1]。

現階段出現了許多新鮮的衛星數字遙感技術，這些技術的影響數據採用傳統的光學糾錯儀就不能很好地轉化。

因此，數字微分糾錯技術由此誕生。

這是一項通過地面的有效參數以及數字地面的基本雛形，在設置適當的構想公式，並依據適當的數學模型控制范圍和控制點將航拍攝像畫面的數字影像轉化為正射影像圖的。

這種技術不僅簡單、方便，而且適用范圍較廣，已經成為國內外普遍使用的數字糾錯技術。

2.2 影像糾錯

在影像糾錯過程中首先要明確兩點：

其一，GPS控制點是影像糾錯的關節點。

其二，採用相應的比例尺糾錯是完善影像糾錯的後續工作。

在利用遙感衛星數據製作正射影像圖時，首先利用GPS的各個方位的控制點將影像的大致形體構造穩定，然後手動微調影像控制畫面。

最後在根據不同的比例尺的標准(一般以1：5000、1：2000、1：500為參考標准)，對已經做好影像畫面的地形圖資料最後的影像糾錯[2]。

在明確這兩個關鍵點後，製作出來的正射影像圖必然更加逼真、精準。

2.3 多光譜影像的配准

在應經完成糾錯的影像資料上在加以多光譜影像的配准，換句話說就是兩幅或者兩幅以上的影像進行對比、匹配，找出差異點，並在最終定稿的影像資料上進行補充。

多光譜影像的配准一般根據特徵和灰色度來進行。

2.4 影像的統一與融合

影像的`統一與融合是指，將不同解析度的衛星遙感數據影像資料進行統一並融合處理，經過統一融合處理過的影像資料其空間解析度較高、目標識別較容易、有具有多光譜的效果，讓人初次看上去就有生動形象的畫面感[3]。

在進行這部分操作的關鍵在於影像數據的糾錯以及多光譜影像的配准，只有這兩個步驟做到完備，那麼影像的統一融合效果就會更佳。

3.衛星影像圖的構型

衛星影像正射圖的製作是一項極其復雜、涉及面廣泛的工作，主要包括前期的衛星遙感影像數據資料的採集，數字與圖像資料的糾錯、多光譜影像的配准、影響的統一和融合以及影像製作後期對重疊區、色調以及圖像的調整和嵌入等[4]。

圖像的調整和嵌入需要將大量解析度不同、形狀不同、研究區和交界處不同的圖像資料整合起來，再進行糾錯、配准和最後圖片的鑲嵌。

因此，製作一幅效果良好、比例均衡的數字影像鑲嵌圖要經歷以下三個步驟。

首先，找准重疊區。

衛星影像正射圖的製作過程中面對大量的圖片，可能會出現研究區域重疊、交接處重疊或者圖形重復等情況，這些情況是非常常見的。

但是如何將這些重疊區尋找出來並在圖形資料中標記，有利於後期的圖像鑲嵌呢?這里就必須要注意到以下兩個方面：其一，找准相鄰圖像的重疊區域;其二，確定重疊區域後要以不同的記號標注。

其次，調整色調。

調整色調是正射影像圖製作中一個重要環節，不同解析度、不同成像條件或者圖片之間存在許多差異的圖像，由於要實現衛星影像正射圖的完整效果，因此鑲嵌的圖像的差異性較大、輻射水平不同的話，會嚴重因想到圖像形成的最後質量，圖像的光感度、亮度的差異也就會千姿百態，不能夠成為一幅比例均衡的衛星影像正射圖。

因此，這個環節中要注重圖像色彩、色調的調節。

因此，在調節色彩和色調時要尋找顏色相近、色調差異小的圖像，而色彩差異較大的圖像，要採用專門的技術對其進行調整，以實現整體效果。

最後，圖像嵌入。

在確認重疊區和調整色調兩個步驟完成之後，就是最後的圖像嵌入工作了。

這個環節必須要注意的就是尋找色彩相近、位置相鄰的圖像進行鑲嵌，嵌入時須在兩幅待嵌入的圖像中確認一條連接縫合線。

這條連接縫合線的質量與最後圖像嵌入的效果好壞息息相關，因此連接縫合線的選擇必須萬無一失。

兩幅嵌入的圖像在嵌入過程中在連接縫處也許會出色調不一致的情況，這時必須利用亮度潛入的方法對兩幅的圖像的色調進行最後的調整，調整至視覺感官和諧為止，這樣一來，連接縫合處的破綻才不至於一眼就能探出。

4.結束語

衛星影像正射圖的製作是一項極其復雜、涉及面廣泛的工作，主要包括前期的衛星遙感影像數據資料的採集，數字與圖像資料的糾錯、多光譜影像的配准、影響的統一和融合以及影像製作後期對重疊區、色調以及圖像的調整和嵌入等。

利用衛星遙感數據來製作正射影像圖時，在實施數字與圖像資料的糾錯、多光譜影像的配准、影響的統一和融合這三項操作時一般使用真悶的遙感影像操作軟體Cyberland，在進行影像製作後期對重疊區、色調以及圖像的調整和嵌入這三項操作時，一般採用專業的影像處理系統ImageXuite。

參考文獻

[1]林躍春，王睿.淺談數字正攝影像的製作技巧與心得[J].測繪與空間地理信息，2011(34)：110.

[2]劉鵬，黃國清，車風.淺談高質量數字正射影像圖的製作[J].城市勘測，2012(5)：80.

[3]答星.基於OrthoVista 的數字正射影像快速成圖的方法研究[J].測繪通報，2011(8)：54-56.

2. 衛星拍照片究竟是用光學鏡頭拍的還是用遙感技術合成的

衛星拍照片究竟是用光學鏡頭拍的還是用遙感技術合成的？

人們都渴望能有「千里眼」和「順風耳」，現代遙感衛星能幫助人們實現夢想。為什麼遙感衛星還能在地球一百公里外的地面上看到「人」和「汽車」？由於衛星上安裝了高解析度相機和各種遙感設備，因此它們是衛星的「千里」。

c

雷達可以應用於遙感，如果是雷達成像，系統會用電磁脈沖主動照射成像區域，通過回波並通過信號處理演算法成像，是有源成像。照相機相當於收集光通過感光器件成像為無源設備。而光是一種電磁波，雷達的波段為非可見光波段。

3. 谷歌地球展示的衛星影像資料主要來自什麼技術

遙感技術
這是20世紀60年代興起的一種探測技術，是根據電磁波的理論，應用各種感測儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，進行收集、處理，並最後成像，從而對地面各種景物進行探測和識別的一種綜合技術，通過遙感技術，可查詢到高分一號、高分二號、資源三號等國產高解析度遙感影像。

4. 遙感衛星的成像原理是什麼

原理：由於地物各部分反射的光線強 度不同，使感光材料上感光程度不同，形成 各部分的色調不同所致。

在近紅外波段，潔凈水體的反射率遠比土壤和植被的反射率低，所以在衛星圖像上可以很容易地區分水體和非水體的界限。

像黃河這樣泥沙含量較高的水體，其反射率的最大值移向可見光波段，但仍比土壤和植被為低。這樣，在衛星圖像上就能夠將發生凌汛的地點及其區域判讀出來，進而可以根據像元數估算淹沒范圍和面積。

(4)衛星遙感圖藉助什麼技術而成擴展閱讀

特點：

衛星遙感調查具有視點高、視域廣、數據採集快和重復、連續觀察的特點，獲取的資料為數字化，可直接進入用戶的計算機圖像處理系統。

所有的遙感衛星都需要有遙感衛星地面站，從遙感集市平台獲得的衛星數據可監測到農業、林業、海洋、國土、環保、氣象等情況，遙感衛星主要有氣象衛星、陸地衛星和海洋衛星三種類型。

衛星遙感調查具有傳統的調查方法無法比擬的優勢。衛星遙感調查在土地資源、森林資源，地質礦產資源、水利資源調查和農作物估產等方面具有廣闊的應用前景。

5. 遙感技術

「遙感」一詞最早由美國海軍研究所伊夫林·L·普魯特提出，1962年在美國密執安大學第一次國際環境遙感討論會上被採用。遙感是從遠距離高空及外層空間的各種平台上利用可見光、紅外、微波等電磁波探測儀器，通過攝影或掃描、信息感應、傳輸和處理，研究地面物體的形狀、大小、位置及其環境的相互關系及變化的現代技術學科。

（一）遙感發展概況

遙感的發展可分為兩個階段：第一是航空遙感階段。第一次世界大戰時期，利用飛機上的望遠鏡和照相機進行偵察。第二次世界大戰後，航空遙感不斷發展，目前已成為軍事偵察和自然資源調查的重要手段。第二是航天遙感階段。1957年，前蘇聯發射了第一顆人造地球衛星，開創了從外層空間探測地球的先河。美國航天局在20世紀60年代發射了「雨雲」等氣象衛星和「阿波羅」等載人航天器，用攝影機拍攝了第一批地球衛星照片。經過長期准備，特別是對各種地物光譜特徵和遙感圖像數據處理、分析判讀技術進行研究後，美國於1972年7月23日發射了第一顆地球資源衛星（ERTS），專門從事地球資源遙感，之後又發射了第二批地球資源衛星（LANDSAT）。1998年，LANDSAT7號衛星發射升空；1999年9月，美國發射了IKONOS商用衛星，它的對地解析度為1米，標志著美國的民用遙感已遠遠走在世界的前列。目前，美、俄、法、加、日、英、印、中等國家已成為世界上應用遙感技術較為成熟的國家。

（二）遙感技術及其特點

1.遙感技術的內容

遙感是能源作用下目標反射輻射→介質傳輸→遙感器→信息處理和應用的一個過程，實現這個過程所採取的各種技術手段統稱為遙感技術，具體包括下列內容：

（1）遙感器技術，是專門研究製造感測目標信息和收集目標信息設備的技術。

（2）信息傳輸技術，是專門研究如何將遙感器收集、記錄的信息資料傳送到信息處理中心的技術。

（3）實地采樣技術，是專門研究收集目標信息特徵，為處理目前信息資料時判別目標提供依據的技術。

（4）信息處理技術，是分析判釋和應用技術，包括信息數據的壓縮、傳輸和校正技術及圖像顯示記錄技術。

（5）識別分析判釋技術以及信息存儲和應用技術。

2.遙感技術的轉點

遙感技術的主體是空間遙感技術，比較典型的如資源環境監測、氣象預報等技術。美國在20世紀70年代初就發射了地球資源技術衛星，後來我國也成功地發射了氣象衛星。空間遙感技術具有以下主要特點：

（1）獲取信息量大。

（2）資料新穎，能迅速反映動態變化。

（3）獲取的信息內容豐富。

（4）成圖迅速。

（5）獲取信息方便，全天時、全天候，不受地形限制等。

這些特點不僅使人類對宇宙和自然的認識有了新的飛躍，而且還大大增強了人類改造自然、開發和保護資源的能力。

空間遙感技術可以在數百萬千米的高度通過遙感平台獲取各種大、中、小比例尺的遙感影像，可稱之為現代遙感技術。

（三）遙感的發展熱點

1.感測器研製日趨深入

（1）遙感解析度正日益多樣化，遙感技術正朝著「宏觀」和「微觀」兩個方向發展。為了滿足精確探測物體或大規模研究目的需要，20世紀90年代末期及21世紀初發射的衛星感測器，大都注意把解析度作為其獲取信息的一個重要指標。加拿大於1995年11月發射的RADARSAT衛星4種作業方式下的空間解析度分別為10米、28米、35米和50/100米，其掃描寬度相應為50千米、100千米、180千米和300/500千米。以色列發射的EROS-A和EROS-B兩顆衛星的地面解析度分別為2米和1米，掃描寬度分別為11千米和30千米。

目前，普遍認為，在衛星各項基本技術條件不變的情況下，縮小掃描范圍，降低衛星高度就可以提高解析度。以美國LANDSAT5為參考來看法國SPOT和以色列的EROS-A、EROS-B衛星，掃描幅度縮小了，而解析度提高了。目前，各種遙感探測器的解析度由千米級、百米級，發展到米級、分米級，形成了觀察地球及其宇宙空間的影像金字塔，為研究多種自然地理環境提供了豐富的信息源，推動著遙感及其相關學科研究的不斷發展。

（2）感測器波段更加細化。感測器的波段是衡量感測器性能優劣的重要參數，針對研究目的的不同，許多感測器設置了專用波段，而且波段的劃分也更為精細。

RADARSAT衛星具有25種波束（Fl～F5，S1～S7，W1～W3，SNl～SN2，SWl，H1～H6及L1)，加之其SAR數據的獲取工作時間是ERS-1和JERS-1工作時間的兩倍，因而能滿足多領域遙感應用的需要。美國NASA計劃1998年發射的EOS地球觀測系統空間站搭載0.40～1.041微米的64波段中等解析度成像光譜儀，0.40～2.50微米的92波段高解析度成像光譜儀，1.4G赫茲（L波段）與6～90G赫茲6波段高解析度微波輻射計，還有包括L波段（24厘米）、C波段（5.7厘米）和X波段（3.1厘米）在內的不同極化方式的EOS-SAR合成孔徑雷達。可以看出，波段的增多與細分對提高感測器的探測精度及增強感測器的探測目的，具有極其重要的作用。

（3）感測器愈加專業化。針對事先擬定的研究對象及目標，許多遙感平台上都攜帶了專門的感測器。例如，歐洲空間局（ESA）於1995年4月發射的ERS-2衛星，安裝有合成孔徑雷達（SAR）和風力散射計組成的主動微波遙感系統（AMl），另外還搭載雷達測高儀、紅外掃描儀、全球臭氧監測光譜儀、微波測深儀、精密測距儀以及激光反射儀等感測器，為多層次、多方位地研究環境問題提供了豐富的信息源。

目前，許多感測器都有明確的目的性和專業特點，有專門研究海水溫度的感測器，也有為地質找礦設計的感測器，還有研究植被變化的感測器等等。感測器的專業特點愈強，研究的准確性就可能愈高，專題研究就可能愈加深入。

2.應用領域更為廣闊

20世紀90年代後期以來的遙感，已遠遠超出了其發展初期的狹隘范圍，並正在向多方位、多層次發展。

（1）資源與環境研究十分活躍。土壤學研究是遙感應用得最為廣泛的領域之一，正因為如此，ISPRS第七委員會下設了再生資源、地質礦產資源、土地退化與荒漠化、災害損失和環境污染、人類居住、陸地生態系統監測、雪、冰、海洋和海岸線監測以及全球監測等10個工作組，這些工作組不同程度地反映了資源與環境遙感的側重點及發展方向。

在新的世紀，生存與發展成為人類面臨的主要問題。世界各國都試圖把治理環境、減少災害作為未來研究的重點，而遙感技術則具有巨大的優越性。美國NASA的LANDSAT、法國的SPOT以及ESA的ERS等，都把地球作為一個研究對象，為科技工作者提供研究臭氧、植被、海水溫度、大氣狀況的基礎資料，同時也為人類研究地球，保護自己的家園提供更為翔實的測試信息及圖像資料。

（2）宇宙遙感得到了進一步加強。目前遙感的發展已超出了「空對地」的范疇，發展到了「地對空」及「空對空」等多個方面。由美國、俄羅斯、法國等聯合開展的火星（Mars）計劃，就是宇宙遙感領域的代表。目前，它不僅把整個地球大氣圈、水圈、岩石圈作為研究對象，而且把探測范圍擴大到地球以外的日地空間。

宇宙遙感的發展，使人們的認識水平及能力不斷得到提高，同時也幫助人們探討一系列重大的學術問題。從目前火星探測器上發回的圖像及數據分析中，科學家們已獲得了許多有助於研究生命起源、星體形成、宇宙演化等重大問題的基礎信息，同時也為進一步研究大地構造和宇宙資源的探測提供幫助。

3.多種高新技術日趨一體化

「3S」技術一體化是目前發展比較活躍的領域，在短短的幾年中，數字攝影測量系統（DPS）及專家系統（ES）又悄然與「3S」技術融為一體，出現了所謂的「5S」技術。這些技術的交匯與融合是當今計算機科學和空間科學發展的產物，同時，也推動遙感學科本身以及相關學科（如地球科學、環境科學、城市科學、管理科學等）的相互滲透與相互綜合，進而形成一門新的邊緣學科——地理信息學，成為信息科學和信息產業的一個重要組成部分。信息科學的發展，又影響到幾乎是全球性的生產方式和生活方式的改變，也影響了科學技術本身的發展，Internet的廣泛普及使信息獲取及共享更為快捷，使計算機滲透到輔助設計、輔助加工、輔助測試分析、經營管理等領域。

（四）地理信息系統與遙感的結合

GIS與RS的結合主要表現為RS是GIS的重要信息源，GIS是處理和分析應用遙感數據的一種強有力的技術保證。兩者結合的關鍵技術在於柵格數據和矢量數據的介面問題：遙感系統數據普遍採用柵格格式，其信息是以像元形式存儲的；而GIS數據主要採用圖形矢量格式，是按點、線、面（多邊形）形式存儲的，它們之間的差別是由於影像數據和制圖數據採用不同的空間概念表示客觀世界的相同信息而產生的。

對於RS與GIS一體化的策略，Ehlers等提出了三個發展階段：第一階段，採用數據交換格式把兩個軟體模式聯結起來；第二階段，兩個軟體模式具有共同的用戶介面，且同時顯示；第三階段，具有復合處理功能的軟體體。

（五）遙感的地學實際應用

近年來我國關於RS和GIS結合集成的研究較多，經歷了由初步探討向逐漸成熟發展的過程。其應用主要包括兩個方面：一是RS數據作為GIS的信息源；二是GIS為RS提供空間數據管理和分析的手段。張繼賢在國內較早提出綜合GIS信息中的地學知識和遙感數據可以提高遙感分類的精度，消除應用單一遙感圖像判讀所存在的若干弊端。但是，兩者的結合由於存在數據轉換的問題，因而相應軟體的研究也很重要。任小虎等在應用RS與GIS集成系統GRAMS的過程中，認為該軟體雖然可以實現表面無縫的結合，但是就其內部格式的轉換上卻還不能實現數據的共享與自由轉換。初期的關於RS如何為GIS提供數據和信息的研究也開展得較多，如劉濱誼等在對城鄉區域進行規劃的過程中，就藉助RS作為主要信息源來採集區域信息，並在此基礎上進行規劃設計。向發燦在對湖北武昌和陝西安塞的土地評價中，也應用RS獲取評價因子的值作為信息源，進行復合和疊加，並在此基礎上，由GIS進行加工和處理，實現了動態快速的土地資源評價。具體到RS與GIS完全結合與數據格式的轉換問題，秦志遠提出了「結合錐」的結合模式和混合Freeman鏈碼結構，以解決這一問題。

目前，RS與GIS一體化的集成應用技術漸趨成熟，在植被分類、災害估算、圖像處理等方面均有相關應用報道。在應用GIS的空間分析功能為RS數據提供空間數據管理和分析的研究中，多是考慮GIS的DEM數據、氣候、環境等因素的空間分布。如劉紀遠等在對中國東北植被綜合分類的研究中，探討了將GIS提供的地理數據與遙感數據復合的可行性，嘗試在GIS環境下將氣溫、降水、高程3個影響區域植被覆蓋的主要指標，按一定的地面網格系統和數學模式進行定量化，生成數字地學影像，並使之與經過優化、壓縮處理的NOAA-AVHRR數據進行復合，取得了良好的效果。李震等在對青藏高原冰川變化的研究中，以RBV、MSS、TM遙感資料為信息源，提取冰川界線，形成冰川邊界圖；以GIS為工具分析該冰川群的變化，得出了布喀塔格山峰北部冰川的變化規律。綜合應用GIS和RS進行旱情監測、土地利用分類的技術也已相當成熟。黃家柱等充分發揮RS、GIS、計算機制圖技術及網路技術等學科前沿的優勢，研製了「長江三角洲地區遙感衛星動態決策咨詢系統」，代表了RS和GIS結合並綜合其他多學科技術的新方法。