一、基本概念

遙感一詞來源于英語“Remote Sensing”，其直譯為“遙遠(yuǎn)的感知”，時間長了人們將它簡譯為遙感。遙感是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門對地觀測綜合性技術(shù)。自20世紀(jì)80年代以來，遙感技術(shù)得到了長足的發(fā)展，遙感技術(shù)的應(yīng)用也日趨廣泛。隨著遙感技術(shù)的不斷進(jìn)步和遙感技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，未來的遙感技術(shù)將在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 關(guān)于遙感的科學(xué)含義通常有廣義和狹義兩種解釋: 廣義的解釋: 一切與目標(biāo)物不接觸的遠(yuǎn)距離探測。 狹義的解釋: 運(yùn)用現(xiàn)代光學(xué)、電子學(xué)探測儀器，不與目標(biāo)物相接觸，從遠(yuǎn)距離把目標(biāo)物的電磁波特性記錄下來，通過分析、解譯揭示出目標(biāo)物本身的特征、性質(zhì)及其變化規(guī)律。

遙感技術(shù)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)遙感目的的方法論、設(shè)備和技術(shù)的總稱。現(xiàn)已成為一個從地面到高空的多維、多層次的立體化觀測系統(tǒng)。研究內(nèi)容大致包括遙感數(shù)據(jù)獲取、傳輸、處理、分析應(yīng)用以及遙感物理的基礎(chǔ)研究等方面。遙感技術(shù)系統(tǒng)主要有：①遙感平臺系統(tǒng)，即運(yùn)載工具。包括各種飛機(jī)、衛(wèi)星、火箭、氣球、高塔、機(jī)動高架車等；②遙感儀器系統(tǒng)。如各種主動式和被動式、成像式和非成像式、機(jī)載的和星載的傳感器及其技術(shù)保障系統(tǒng)；③數(shù)據(jù)傳輸和接收系統(tǒng)。如衛(wèi)星地面接收站、用于數(shù)據(jù)中繼的通訊衛(wèi)星等；④用于地面波譜測試和獲取定位觀測數(shù)據(jù)的各種地面臺站網(wǎng)；⑤數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。用于對原始遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、記錄、校正、數(shù)據(jù)管理和分發(fā)；⑥分析應(yīng)用系統(tǒng)。包括對遙感數(shù)據(jù)按某種應(yīng)用目的進(jìn)行處理、分析、判讀、制圖的一系列設(shè)備、技術(shù)和方法。遙感技術(shù)系統(tǒng)是一個非常龐雜的體系。對某一特定的遙感目的來說，可選定一種最佳的組合，以發(fā)揮各分系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢和總體系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

二、系統(tǒng)的組成

遙感是一門對地觀測綜合性技術(shù)，它的實(shí)現(xiàn)既需要一整套的技術(shù)裝備，又需要多種學(xué)科的參與和配合，因此實(shí)施遙感是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。根據(jù)遙感的定義，遙感系統(tǒng)主要由以下四大部分組成：

1、信息源 信息源是遙感需要對其進(jìn)行探測的目標(biāo)物。任何目標(biāo)物都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性，當(dāng)目標(biāo)物與電磁波發(fā)生相互作用時會形成目標(biāo)物的電磁波特性，這就為遙感探測提供了獲取信息的依據(jù)。

2、信息獲取 信息獲取是指運(yùn)用遙感技術(shù)裝備接受、記錄目標(biāo)物電磁波特性的探測過程。信息獲取所采用的遙感技術(shù)裝備主要包括遙感平臺和傳感器。其中遙感平臺是用來搭載傳感器的運(yùn)載工具，常用的有氣球、飛機(jī)和人造衛(wèi)星等; 傳感器是用來探測目標(biāo)物電磁波特性的儀器設(shè)備，常用的有照相機(jī)、掃描儀和成像雷達(dá)等。

3、信息處理 信息處理是指運(yùn)用光學(xué)儀器和計(jì)算機(jī)設(shè)備對所獲取的遙感信息進(jìn)行校正、分析和解譯處理的技術(shù)過程。信息處理的作用是通過對遙感信息的校正、分析和解譯處理，掌握或清除遙感原始信息的誤差，梳理、歸納出被探測目標(biāo)物的影像特征，然后依據(jù)特征從遙感信息中識別并提取所需的有用信息。

4、信息應(yīng)用 信息應(yīng)用是指專業(yè)人員按不同的目的將遙感信息應(yīng)用于各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的使用過程。信息應(yīng)用的基本方法是將遙感信息作為地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，供人們對其進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)和分析利用。遙感的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，最主要的應(yīng)用有: 軍事、地質(zhì)礦產(chǎn)勘探、自然資源調(diào)查、地圖測繪、環(huán)境監(jiān)測以及城市建設(shè)和管理等。

三、遙感原理

振動的傳播稱為波。電磁振動的傳播是電磁波。電磁波的波段按波長由短至長可依次分為: γ-射線、X-射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波。電磁波的波長越短其穿透性越強(qiáng)。遙感探測所使用的電磁波波段是從紫外線、可見光、紅外線到微波的光譜段。 太陽作為電磁輻射源，它所發(fā)出的光也是一種電磁波。太陽光從宇宙空間到達(dá)地球表面須穿過地球的大氣層。太陽光在穿過大氣層時，會受到大氣層對太陽光的吸收和散射影響，因而使透過大氣層的太陽光能量受到衰減。但是大氣層對太陽光的吸收和散射影響隨太陽光的波長而變化。通常把太陽光透過大氣層時透過率較高的光譜段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有: 紫外、可見光和近紅外波段。 地面上的任何物體(即目標(biāo)物)，如大氣、土地、水體、植被和人工構(gòu)筑物等，在溫度高于絕對零度(即0°k=-273.15℃)的條件下，它們都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性。當(dāng)太陽光從宇宙空間經(jīng)大氣層照射到地球表面時，地面上的物體就會對由太陽光所構(gòu)成的電磁波產(chǎn)生反射和吸收。由于每一種物體的物理和化學(xué)特性以及入射光的波長不同，因此它們對入射光的反射率也不同。各種物體對入射光反射的規(guī)律叫做物體的反射光譜。

四、遙感的分類

為了便于專業(yè)人員研究和應(yīng)用遙感技術(shù)，人們從不同的角度對遙感作如下分類:

1、按搭載傳感器的遙感平臺分類

根據(jù)遙感探測所采用的遙感平臺不同可以將遙感分類為:

地面遙感，即把傳感器設(shè)置在地面平臺上，如車載、船載、手提、固定或活動高架平臺等;

航空遙感，即把傳感器設(shè)置在航空器上，如氣球、航模、飛機(jī)及其它航空器等;

航天遙感，即把傳感器設(shè)置在航天器上，如人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間實(shí)驗(yàn)室等。

2、按遙感探測的工作方式分類 根據(jù)遙感探測的工作方式不同可以將遙感分類為:

主動式遙感，即由傳感器主動地向被探測的目標(biāo)物發(fā)射一定波長的電磁波，然后接受并記錄從目標(biāo)物反射回來的電磁波;

被動式遙感，即傳感器不向被探測的目標(biāo)物發(fā)射電磁波，而是直接接受并記錄目標(biāo)物反射太陽輻射或目標(biāo)物自身發(fā)射的電磁波。

3、按遙感探測的工作波段分類 根據(jù)遙感探測的工作波段不同可以將遙感分類為:

紫外遙感，其探測波段在0.3～0.38um之間; 可見光，其探測波段在0.38～0.76um之間;

紅外遙感，其探測波段在0.76～14um之間; 微波遙感，其探測波段在1mm～1m之間; 多光譜遙感，其探測波段在可見光與紅外波段范圍之內(nèi)，

微波遙感 多譜段遙感

4 應(yīng)用領(lǐng)域或?qū)ｎ}：

環(huán)境遙感 大氣遙感 資源遙感 海洋遙感 地質(zhì)遙感 農(nóng)業(yè)遙感 林業(yè)遙感

五、遙感技術(shù)的特點(diǎn)

遙感作為一門對地觀測綜合性技術(shù)，它的出現(xiàn)和發(fā)展既是人們認(rèn)識和探索自然界的客觀需要，更有其它技術(shù)手段與之無法比擬的特點(diǎn)。遙感技術(shù)的特點(diǎn)歸結(jié)起來主要有以下三個方面: 1、探測范圍廣、采集數(shù)據(jù)快 遙感探測能在較短的時間內(nèi)，從空中乃至宇宙空間對大范圍地區(qū)進(jìn)行對地觀測，并從中獲取有價值的遙感數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)拓展了人們的視覺空間，為宏觀地掌握地面事物的現(xiàn)狀情況創(chuàng)造了極為有利的條件，同時也為宏觀地研究自然現(xiàn)象和規(guī)律提供了寶貴的第一手資料。這種先進(jìn)的技術(shù)手段與傳統(tǒng)的手工作業(yè)相比是不可替代的。 2、能動態(tài)反映地面事物的變化 遙感探測能周期性、重復(fù)地對同一地區(qū)進(jìn)行對地觀測，這有助于人們通過所獲取的遙感數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并動態(tài)地跟蹤地球上許多事物的變化。同時，研究自然界的變化規(guī)律。尤其是在監(jiān)視天氣狀況、自然災(zāi)害、環(huán)境污染甚至軍事目標(biāo)等方面，遙感的運(yùn)用就顯得格外重要。 3、獲取的數(shù)據(jù)具有綜合性 遙感探測所獲取的是同一時段、覆蓋大范圍地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)綜合地展現(xiàn)了地球上許多自然與人文現(xiàn)象，宏觀地反映了地球上各種事物的形態(tài)與分布，真實(shí)地體現(xiàn)了地質(zhì)、地貌、土壤、植被、水文、人工構(gòu)筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之間的關(guān)聯(lián)性。并且這些數(shù)據(jù)在時間上具有相同的現(xiàn)勢性。

六、我國遙感技術(shù)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

1、農(nóng)用地資源的監(jiān)測與保護(hù)

在我國，由于耕地的數(shù)量減少與質(zhì)量下降，耕地保護(hù)已成為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要戰(zhàn)略任務(wù)。遙感信息因其覆蓋面大、實(shí)時性和現(xiàn)勢性強(qiáng)、速度快、周期性和準(zhǔn)確可靠以及省時、省力、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于測定農(nóng)用地的數(shù)量與質(zhì)量的動態(tài)變化常用的土地利用遙感監(jiān)測方法基本上分為兩種，即：逐個像元比較法和分類后比較法。前者首先是對同一區(qū)域不同年份同一時相影像的光譜特征差異進(jìn)行比較，確定土地利用發(fā)生變化的位置，在此基礎(chǔ)上，再采用分類的方法來確定土地利用變化信息。該方法優(yōu)點(diǎn)是先確定土地利用變化的位置，縮小分類范圍，提高監(jiān)測速度。后者是針對整個監(jiān)測區(qū)域的逐影像系列同一位置分類結(jié)果確定土地利用類型變化的位置和所屬類型，其優(yōu)點(diǎn)是可以回避前一種方法所要求的影像系列一致的條件，以及影像間輻射糾正、匹配等問題，但需要選擇合適的分類方法來改善精度。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于各種內(nèi)在的和外界因素的影響，往往使分類結(jié)果不夠理想，需要在常規(guī)的光譜分類技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用不同分類方法之間的優(yōu)勢互補(bǔ)、優(yōu)化組合來提高分類精度。同時應(yīng)用多源遙感和非遙感信息、與GIS、GPS結(jié)合。

2、農(nóng)作物長勢監(jiān)測和大面積估產(chǎn)

作物長勢是作物生育狀況總體評價的綜合參數(shù)。農(nóng)作物長勢監(jiān)測指對作物的苗情、生長狀況及其變化的宏觀監(jiān)測。美國從1974年開始大面積估產(chǎn)計(jì)劃，90年代，農(nóng)業(yè)遙感的重點(diǎn)轉(zhuǎn)入作物管理。我國早期的農(nóng)業(yè)遙感的重點(diǎn)也是在估產(chǎn)。從“六五”計(jì)劃開始，開展了農(nóng)作物遙感估產(chǎn)研究，并在區(qū)域尺度上開展估產(chǎn)試驗(yàn)。1983年起農(nóng)業(yè)部先后組織北京近郊小麥、浙江嘉湖地區(qū)水稻及北方六省市小麥遙感估產(chǎn)。“八五”期間遙感估產(chǎn)成為科技攻關(guān)內(nèi)容，小麥、玉米和水稻大面積遙感估產(chǎn)研究，取得了豐碩的成果。1998年，楊邦杰指出長勢監(jiān)測是農(nóng)業(yè)遙感更為重要的任務(wù)。真正用于長勢監(jiān)測的研究起步較晚，且大多集中在冬小麥這一作物上。長勢遙感監(jiān)測的基礎(chǔ)是必須有可用遙感監(jiān)測的生物學(xué)指標(biāo)。

3、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)測

目前遙感災(zāi)害監(jiān)測已經(jīng)比較成熟地應(yīng)用在干旱、洪澇、凍害等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的監(jiān)測中。在這一點(diǎn)上，NOAA/AVHRR遙感影像具有獨(dú)特的優(yōu)勢。NOAA/AVHRR衛(wèi)星資源具有時間分辨率高、費(fèi)用低廉的特征優(yōu)勢，盡管其空間分辨率較低，但在我國現(xiàn)階段的國情國力基礎(chǔ)下，作為災(zāi)害監(jiān)測的遙感數(shù)據(jù)，不失為首選遙感信息源。

3.1干旱

我國目前較為常用的遙感監(jiān)測干旱的方法為熱慣量法和作物缺水指數(shù)法。

3.2凍害

應(yīng)用遙感手段監(jiān)測凍害，迅速估計(jì)災(zāi)害的發(fā)生與范圍，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。楊邦杰等利用凍害發(fā)生期間氣象臺站的資料和同期氣象衛(wèi)星NOAA/AVHRR的所有晴空數(shù)據(jù)，根據(jù)植被指數(shù)NDVI突變的特征，結(jié)合作物的生育期，提出了實(shí)用的小麥凍害監(jiān)測方法。

3.3洪澇災(zāi)害

遙感技術(shù)很早就用于洪水的監(jiān)測工作，水利部遙感中心早在1983年就曾利用陸地衛(wèi)星MSS圖像監(jiān)測了位于三江平原的撓力河的洪水，后來又采用NOAA/AVHRR、機(jī)載SAR、航空彩紅外攝影等技術(shù)手段監(jiān)測洪水，現(xiàn)階段洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)成熟，可利用NOAA/AVHRR衛(wèi)星資料，從典型的地物波譜特征出發(fā)，建立洪澇水體的判別函數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行面積量算。

3.4作物遙感模型

農(nóng)業(yè)模型是國際上20世紀(jì)農(nóng)業(yè)科學(xué)發(fā)展的一項(xiàng)重大成就，它起始于上世紀(jì)60年代。今天，在西方發(fā)達(dá)國家的科學(xué)界，農(nóng)業(yè)模型已被公認(rèn)為農(nóng)業(yè)研究的一個重要新方法。農(nóng)業(yè)模型由于將農(nóng)業(yè)過程數(shù)字化，使農(nóng)業(yè)科學(xué)從經(jīng)驗(yàn)水平提高到理論水平。是農(nóng)業(yè)科學(xué)在方法論上的一個新突破。我國作物模型的研究開始于20世紀(jì)80年代中期，機(jī)理性較強(qiáng)的有高亮之的水稻模型RICEMOD、戚昌翰的水稻模型RICAM、馮利平的小麥模型WHEASTSM、尚宗波的玉米模型MPESM等。這些模型能夠反映作物生長和發(fā)育的基本生理生態(tài)機(jī)理和過程，具有動態(tài)性和通用性。但是各種作物模型對作物生理生態(tài)過程的描述有簡有繁，參數(shù)取值差別較大，許多作物模型中采取了一系列的假設(shè)來描述未知的生理過程，使得精度降低。另外，由于模型所需的大量氣候、土壤和作物特性資料不易得到，也增加了應(yīng)用難度。需要進(jìn)行深入的研究和矯正。