
一、 核心概念永之胜
1. 被动遥感
概念:被动遥感系统本身不产生电磁波,而是作为一个“接收器”,专门探测和记录目标物反射或辐射的电磁波能量。
工作原理:
能量来源: 最主要的能量来源是太阳。太阳光照射到地球表面,地表物体(如水体、植被、土壤、建筑物)会对太阳光进行反射。同时,所有温度高于绝对零度(-273.15°C)的物体自身也会持续向外辐射电磁波(主要是热红外波段)。
传感器作用: 被动遥感传感器(如相机、扫描仪)被安置在卫星或飞机上,被动地“捕捉”这些从地表反射或辐射上来的电磁波信号。
成像过程: 传感器将接收到的电磁波能量转换成电信号,再处理成我们可见的图像或数据。
一个生动的比喻:被动遥感就像我们用普通的相机在白天拍照。相机本身不发光,它只是接收从景物上反射过来的太阳光,从而形成照片。如果没有太阳光(在夜晚),我们就无法拍摄到可见光照片。
典型例子:
展开剩余80%光学卫星: 如美国的Landsat系列、欧洲的Sentinel-2、中国的“高分”系列光学卫星。它们主要工作在可见光和近红外波段。
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气象卫星: 如中国的风云系列、美国的GOES系列永之胜,它们除了接收可见光,还接收地表和云层辐射的热红外信号来测量温度。
普通相机、人眼: 都是最典型的被动遥感系统。
2. 主动遥感
概念:主动遥感系统自身携带能发射电磁波的辐射源,通过向目标物发射特定波长的电磁波,然后接收并分析目标物后向散射回来的信号,从而探测目标物的特性。
工作原理:
能量来源: 系统自带的雷达或激光发射器。
传感器作用: 传感器既是“发射器”也是“接收器”。它主动向地面发射一束电磁波脉冲,然后精确地测量有多少能量、经过多长时间被目标物散射回来。
成像过程: 通过分析回波信号的强度(振幅)、极化方式、以及时间延迟等信息,来反演目标的几何结构、表面粗糙度、距离等信息。
一个生动的比喻:主动遥感就像我们在黑暗中使用手电筒或声呐。手电筒: 你主动发出光(电磁波),照亮物体,然后看到反射回来的光。声呐/雷达: 你主动发出一束声波或无线电波,通过计算波返回的时间来测量距离。
典型例子:
合成孔径雷达: 如欧洲的Sentinel-1、日本的ALOS-2、中国的“高分”三号卫星。它发射微波波段,能穿透云层和雨雾,实现全天时、全天候观测。
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激光雷达: 通过发射激光脉冲,精确测量到地面的距离,用于生成高精度的数字高程模型。
声呐: 用于水下探测。
雷达测速仪: 警察用来测量车辆速度的设备。
二、核心区别
三、 应用场景与互补性
被动遥感的应用:
土地利用/覆盖分类: 通过不同地物的光谱特征区分农田、森林、城市等。
植被监测: 监测农作物长势、森林病虫害、计算植被指数(如NDVI)。
水体水质监测: 识别叶绿素浓度、悬浮物含量。
气象预报: 观测云图、海面温度等。
环境监测: 监测赤潮、沙尘暴、冰川消融等。
主动遥感的应用:
地形测绘: 生成高精度数字高程模型,是制作地图的核心工具。
灾害监测: 用于洪涝灾害范围制图(不受天气影响)、地震后地表形变监测、滑坡监测。
海洋监测: 监测海面风场、波浪、溢油、海冰。
军事侦察: 全天候发现和识别目标。
林业应用: 激光雷达可以精确测量树高和森林三维结构。
互补性:主动和被动遥感并非相互替代,而是高度互补的关系。
被动遥感告诉我们 “是什么” (物体的光谱特性,即它的“颜色”和“温度”)。
主动遥感告诉我们 “在哪里”和“形状如何” (物体的精确位置、高程和三维结构)。
在实际应用中,常常将两者结合使用,以获得对地物更全面、更深刻的认识。例如,在一次洪灾中,可以用被动遥感(如Landsat) 在天气晴朗时快速评估大范围的受灾情况永之胜,同时利用主动遥感(如Sentinel-1雷达) 在阴雨天气下持续、精确地监测洪水动态变化,两者结合才能做出最准确的灾情评估和救援决策。
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