光学遥感原理

        这里将带领同学们来学习光学遥感的原理。

        对于光学遥感原理，我们将主要从以下三个方面进行介绍，光学遥感的基本概念、光学遥感的获取以及光学遥感的特征。

        大家对“遥感”一词可能比较陌生，那么什么是遥感呢？遥感，从字面上来看，可以简单理解为遥远的感知，泛指一切无接触的远距离的探测。其实我们生活中用相机或手机拍照，就是遥感。而我们今天所介绍的遥感，是从现代技术层面来看的，可以说“遥感”是一种应用探测仪器。

        遥感通常指的是，通过人造地球卫星、航空等平台上的遥测仪器把对地球表面实施感应遥测和资源管理的监视(如树木、草地、土壤、水、矿物、农家作物、鱼类和野生动物等的资源管理)结合起来的一种新技术。

        而对于光学遥感，主要是指传感器工作波段在可见光波段，也就是0.38～0.76微米范围的遥感技术，是传统航空摄影侦察和航空摄影测绘中最常用的工作波段。

        遥感卫星在不同波段所拍摄的影像特点是不同的，在可见光波段分辨率高，比较容易解译；近红外波段则比较容易区分植被和水体；短波红外波段具有受大气影响小等特点；而在热红外波段，则适合于测量地表温度。

        介绍完光学遥感的概念，我们来看下光学遥感图像的获取。下图便是遥感图像获取的整个过程，首先太阳通过大气将电磁波传到地物，地物将反射或本身发射电磁波，反射或发射的电磁波经过大气被卫星传感器接收。卫星地面站接收卫星获取的数据，并对数据进行处理、分析等，最终得到用户所需要的结果。

        对于卫星图像的获取，目前主要是通过遥感卫星地面站接收卫星发送来的数据。中国建立的卫星地面站主要有密云站、喀什站、三亚站、昆明站，如今又建立了北极站。已经覆盖了整个中国及“一带一路”大部分国家和地区。

        那么光学遥感传感器的原理是怎样的呢？它是收集、量测和记录遥远目标信息的仪器，是遥感技术系统的核心。它是由收集器、探测器、处理器和记录器四部分组成的。

        光学遥感图像的特征，首先在空间分辨率方面，空间分辨率是指图像上能够分辨的最小单元所对应的地面尺寸。如图，不同分辨率的图像所呈现的清晰程度不同，60m空间分辨率，我们完全分辨不出到底是什么地物，30m的时候，轮廓信息不太清晰，只能通过猜测来识别地物；15m分辨率时已基本能看清建筑物的大致信息，8m空间分辨率下，已经把大部分信息都可以看到；2m和1m分辨率下，又增加了更丰富的细节信息。可见，空间分辨率越高的影像，呈现的越清晰。

        彩色合成图像，是对传感器接收的不同波段数据赋予不同的颜色，组合在一起，形成彩色的、适合于我们人眼容易识别的图像。

        在波谱分辨率方面，不同的波谱范围下，地物所呈现状况的也不同，ABCD四幅影像，是同一个地方在不同波段下所呈现的影像，对几种不同波段进行简单的合成，会形成不同的彩色图像，如图中右上角CBA三波段合成的真彩色影像，和右下角DCB三波段合成的假彩色图像。

        在时间分辨率方面，卫星在同一地方拍摄图像的时间由重访周期决定，而重访周期是由卫星和传感器的特性、地面带宽和地物所在纬度等因素决定。

        下面三幅图分别是哈萨克斯坦阿拉海不同时间段所拍摄的遥感影像，可以发现随着灌溉用水的大量增加，阿拉海日益干枯。