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遥感漫谈:巡天遥看一千河

来源:科技日报 字号: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

每当晴朗的夜空,人们总喜欢抬头仰望浩渺夜空中无数闪烁的星星,并油然产生一种神秘的感觉。多少世纪以来,人们就梦想登天,遨游一下太空。

月亮,是离地球最近的一颗行星,尤其是望月时,明亮清晰似玉盘,煞是可爱。人们憧憬着到月亮,产生了种种幻想。于是民间流传着许多有关月亮的神话、传说,什么嫦娥奔月、吴刚伐桂、玉兔捣药等等;一些诗人也以浪漫色彩,描绘、歌颂月亮,抒发了“但愿人长久,千里共婵娟!”“海上生明月,天涯共此时。情人怨遥夜,竟夕起相思。”等感叹!以寄托对别离亲人的思念。

随着科技进步,科学家早就登上月球,并查明月球的结构。梦想登天,憧憬着到月亮的愿望已经实现。科学家认为月球表面和地球一样,山岭起伏,峰峦密布,但遗憾的是大气极其稀薄,没有水,因此也就谈不上有生命了。如今,比月球距离还远的火星、木星、土星各星体的结构也被相继揭示。查明星体结构并把信息传输到地面的技术称为遥感技术。

遥感技术是20世纪60年代发展起来的集物理、化学、电子、空间技术、信息技术、传感技术、计算机技术于一体的尖端技术,同时也是应用领域非常广泛的应用技术和探测手段。遥感技术是在航空摄影的基础上发展起来的,因此,遥感技术也包括传统的航空摄影在内。

1904年4月14日,意大利人威尔伯·莱特(Wilbur Wright )和他弟弟一起,拍摄了人类历史上第一张航空相片(在飞机上),从此,人们摆脱了地面观察山川地貌的局限,步入一个全新的时代。

航空摄影早期,一直是用航空摄影机以航空摄影方式把可见光电磁波能量记录在感光照片上,然后洗印成照片。到了20世纪50年代,出现了以非摄影方式获取被探测目标物的数据(图像)一种新的成像方法。由于传统的航空摄影无法概括非摄影方式获取的数据(图像),为了能概括全部摄影与非摄影方式获取的数据(图像)信息,美国的一位海军军官伊夫林· L·布鲁伊特(Evelyn·L·Pruitt),于1960年提出用“遥感”一词替代常规的航空摄影概念。1962年在美国密执安大学等单位发起的环境科学遥感讨论会上,“遥感”一词被正式引用。

“遥感”(Remote Sensing)一词中的“遥”就是遥远的意思,“感”就是感觉的意思,遥感的含义大体可做这样的理解,在一定距离外,感测目标物的信息,通过对信息的分析研究,确定目标物的属性。

事实上,在自然界中,人和动物都具有遥感本领,人和动物的眼睛识别物体,就是一种遥感本领。在自然界中,有些动物具有某些特殊的遥感本领,比如蝙蝠能发射2.5万次到7万次的超声波,并根据接收到的回波来判断物体的距离、方位和属性,所以蝙蝠能在夜间自由快速地飞翔。再如,响尾蛇,对红外线的灵敏性极强,能感觉到300mm以内零点几度的微小温差变化。从某种意义上说,遥感技术就是模仿自然界中某些动物的遥感现象和过程差生的仿生科学,如响尾蛇导弹。

遥感技术和遥感是两个不同的概念。前面谈到人和动物都有遥感的本领,这是他(它)们一种生理本能的反应。而遥感技术则是利用现代仪器装置作为技术手段,对目标物进行感知。遥感和人(动物)的遥感本领的主要区别在于,一个是使用天然器官,一个是使用现代工具。

遥感技术的出现,大大地延伸了人类的感觉器官,为人们观察认识自然现象提供了新的有效手段,特别是在军事上具有突出的意义,从而引起了世界各国广泛的关注和重视,竞相发展遥感技术。

回顾一下人类祖先揭示自然现象的历史,就会感到今日遥感技术的神奇力量。在航空摄影技术出现以前,人类对地球表面面貌的认识,经历了漫长的岁月,我国史书有关山川地貌的最早记载,首推公元前四至三世纪的《禹贡》一书。后来出现了宋朝沈括的《梦溪笔谈》、明朝宋应星的《天工开物》等论著。这些论著都记述了自然界的一些地学现象,靠的是传统的地面调查方法。上述论著的记载前后经历了约2000年,但在对自然界的认识深度上并无突破性的变化。而且不少记载还是错误的。例如,自《禹贡》以来的“江出于岷”的记载,直至举世闻名的地理学家徐霞客(1586~1641年)才指出金沙江是长江的上游,纠正了“江出于岷”的错误见解,但却经历了2000年左右的时间。徐霞客还指出了石鼓附近金沙江的袭夺现象等见解。

尽管徐霞客是伟大的地理学家,他献出毕生经历记述了大量地理、地貌现象,但与今日遥感图像所提供的丰富、逼真的自然景观,是无法伦比的。

目前,每天在太空飞行的卫星达到数百颗,它们持续地对地貌、地物、农作物、军事设施、海洋、大气……进行监测,为人类造福,默默无闻地来回奔跑着。

地球表层再没有任何角落是“神秘莫测”的了。由美国宇航局研制的外太阳系空间探测器旅行者1号、2号以及先驱者11、12号等飞行器,已经飞达土星表面,还将继续遨游太空,并将进入星际空间。其飞行的距离和速度远远超过《水浒传》中“神行太保”的本领,真正做到“巡天遥看一千河”了。

(本文曾刊登于《科技日报》2015.9.26“嫦娥副刊”,作者卓宝熙系欧亚科学院院士、遥感技术应用专家)

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