衛星遙感的工作原理及分類

遙感的基礎主要是以電磁波為媒介，得以實現無接觸探測。遙感的原理是：電磁波與物體相互作用，使其載有物體的有關信息；對電磁波敏感的遙感器接收載有信息的電磁波，得到含有信息的遙感數據；再經過處理，反演和解譯出物體所含的信息。

遙感的歷史可以追溯到 19 世紀中葉，法國物理學家達蓋爾發明了攝影術之后，納達爾從氣球上拍攝了巴黎的鳥瞰照片。20 世紀初，萊特兄弟發明了飛機，為航空攝影創造了有利條件。1957 年 10 月 4 日，蘇聯發射了第一顆人造地球衛星。1959 年 2 月，美國利用發射的先鋒 2 號衛星首次拍攝了地球云圖，開啟了衛星遙感時代。

衛星遙感系統主要由用于獲取遙感數據的遙感器，裝載遙感器并保障其正常工作的衛星平臺，以及對遙感數據進行接收、處理、完成信息提取和生成遙感信息產品的設施共同組成。

衛星遙感的工作原理主要包括輻射傳輸、光譜特征、空間分辨率和時間序列觀測等方面。通過測量和分析地面物體反射和散射的電磁波能量，以及獲取物體的光譜信息，可以推測物體的類型和性質。同時，利用多光譜影像的疊加和波段過濾的方法，可以獲取高空間分辨率的影像，從而得到高質量的地物特征信息。此外，衛星遙感還可以通過連續觀測同一區域多個時間點的影像，獲取地表變化的信息，用于監測自然災害、城市擴張等變化過程。

如下圖所示，遙感有不同的分類方法。

典型遙感的分類

按工作機理可分為被動遙感和主動遙感：

被動遙感和主動遙感示意圖

被動遙感，又稱無源遙感系統，是指直接接收來自目標物的輻射信息，依賴于外部能源進行的遙感。這種遙感方式不帶有輻射源，而是獲取和記錄目標物體自身發射或是反射來自自然輻射源（如太陽）的電磁波信息。被動遙感器主要工作在紫外、可見光、紅外、微波等波段，主要遙感器有各種類型的航空攝影機、電視攝影機、紅外和多光譜掃描儀、微波輻射計、光譜輻射計等。其優點在于可以晝夜工作，不受人工輻射源的限制，主要依賴于大氣對電磁波的吸收和輻射特性進行探測。被動遙感在航空遙感中得到廣泛應用。

而主動遙感，又稱有源遙感，是指從遙感平臺上的人工輻射源向目標物發射一定形式的電磁波，再由傳感器接收和記錄其反射波的遙感系統。主動遙感不依賴太陽輻射，可以晝夜工作，而且可以根據探測目的的不同，主動選擇電磁波的波長和發射方式。主動遙感使用的電磁波主要是微波波段和激光，常用的系統包括普通雷達、側視雷達、合成孔徑雷達、紅外雷達和激光雷達等。主動遙感的優點在于其靈活性和可控性，能夠根據具體需求調整發射的電磁波類型和方式。

衛星遙感技術有哪些缺點和局限性

衛星遙感技術雖然具有許多優點，但在實際應用中也存在一些缺點和局限性。

首先，衛星遙感技術受天氣條件的影響較大。例如，當存在云霧、水氣等遮擋物時，圖像的質量可能會下降，甚至無法成像，這直接影響了遙感數據的獲取和解析。

其次，衛星遙感的空間分辨率可能偏低，這導致目視效果不佳，難以識別細節特征。雖然新一代的商用衛星影像已經大大提高了對地表的分辨率，但在某些精細的監測需求中，仍可能無法滿足要求。

再者，衛星遙感的數據處理也是一個復雜且專業的過程。相當多的遙感衛星運營商并不提供分析就緒數據，用戶需要自行處理原始數據，這可能會引入幾何和輻射誤差，影響后續的信息提取。同時，多源數據的融合也是一個技術難題，不同類型的數據具有不同的特征和分辨率，將它們有效融合成一套統一的數據使用需要克服技術上的難題。

此外，衛星遙感技術獲取的圖像判讀、解譯后往往只能得到對地物的大致估計或間接信息，與實際情況可能存在出入。在很多情況下，計算機判讀、解譯的誤差可能比熟練的人工更大。而且，城市規劃中需要的地物的社會屬性往往無法通過遙感直接獲取，還需要依賴實地調查。

最后，遙感技術的成本也是一個需要考慮的因素。盡管隨著技術的進步，成本已經在逐漸降低，但相對于一些傳統方法，衛星遙感技術的投入仍然較高，需要投入大量的資金和人力資源。

在過去 60 年時間里，衛星遙感獲得了迅猛發展，世界各國發射的遙感衛星超過 2500 顆，這些衛星在資源調查、測繪、天氣與海況預報、防災減災和軍事偵察領域發揮了重要作用。如今，衛星遙感已成為人類認識世界、理解人與自然的相互關系、維護國家安全、促進可持續發展不可或缺的手段。

審核編輯：黃飛