卫星遥感的工作原理及分类

遥感的基础主要是以电磁波为媒介，得以实现无接触探测。遥感的原理是：电磁波与物体相互作用，使其载有物体的有关信息；对电磁波敏感的遥感器接收载有信息的电磁波，得到含有信息的遥感数据；再经过处理，反演和解译出物体所含的信息。

遥感的历史可以追溯到 19 世纪中叶，法国物理学家达盖尔发明了摄影术之后，纳达尔从气球上拍摄了巴黎的鸟瞰照片。20 世纪初，莱特兄弟发明了飞机，为航空摄影创造了有利条件。1957 年 10 月 4 日，苏联发射了第一颗人造地球卫星。1959 年 2 月，美国利用发射的先锋 2 号卫星首次拍摄了地球云图，开启了卫星遥感时代。

卫星遥感系统主要由用于获取遥感数据的遥感器，装载遥感器并保障其正常工作的卫星平台，以及对遥感数据进行接收、处理、完成信息提取和生成遥感信息产品的设施共同组成。

卫星遥感的工作原理主要包括辐射传输、光谱特征、空间分辨率和时间序列观测等方面。通过测量和分析地面物体反射和散射的电磁波能量，以及获取物体的光谱信息，可以推测物体的类型和性质。同时，利用多光谱影像的叠加和波段过滤的方法，可以获取高空间分辨率的影像，从而得到高质量的地物特征信息。此外，卫星遥感还可以通过连续观测同一区域多个时间点的影像，获取地表变化的信息，用于监测自然灾害、城市扩张等变化过程。

如下图所示，遥感有不同的分类方法。

典型遥感的分类

按工作机理可分为被动遥感和主动遥感：

被动遥感和主动遥感示意图

被动遥感，又称无源遥感系统，是指直接接收来自目标物的辐射信息，依赖于外部能源进行的遥感。这种遥感方式不带有辐射源，而是获取和记录目标物体自身发射或是反射来自自然辐射源（如太阳）的电磁波信息。被动遥感器主要工作在紫外、可见光、红外、微波等波段，主要遥感器有各种类型的航空摄影机、电视摄影机、红外和多光谱扫描仪、微波辐射计、光谱辐射计等。其优点在于可以昼夜工作，不受人工辐射源的限制，主要依赖于大气对电磁波的吸收和辐射特性进行探测。被动遥感在航空遥感中得到广泛应用。

而主动遥感，又称有源遥感，是指从遥感平台上的人工辐射源向目标物发射一定形式的电磁波，再由传感器接收和记录其反射波的遥感系统。主动遥感不依赖太阳辐射，可以昼夜工作，而且可以根据探测目的的不同，主动选择电磁波的波长和发射方式。主动遥感使用的电磁波主要是微波波段和激光，常用的系统包括普通雷达、侧视雷达、合成孔径雷达、红外雷达和激光雷达等。主动遥感的优点在于其灵活性和可控性，能够根据具体需求调整发射的电磁波类型和方式。

卫星遥感技术有哪些缺点和局限性

卫星遥感技术虽然具有许多优点，但在实际应用中也存在一些缺点和局限性。

首先，卫星遥感技术受天气条件的影响较大。例如，当存在云雾、水气等遮挡物时，图像的质量可能会下降，甚至无法成像，这直接影响了遥感数据的获取和解析。

其次，卫星遥感的空间分辨率可能偏低，这导致目视效果不佳，难以识别细节特征。虽然新一代的商用卫星影像已经大大提高了对地表的分辨率，但在某些精细的监测需求中，仍可能无法满足要求。

再者，卫星遥感的数据处理也是一个复杂且专业的过程。相当多的遥感卫星运营商并不提供分析就绪数据，用户需要自行处理原始数据，这可能会引入几何和辐射误差，影响后续的信息提取。同时，多源数据的融合也是一个技术难题，不同类型的数据具有不同的特征和分辨率，将它们有效融合成一套统一的数据使用需要克服技术上的难题。

此外，卫星遥感技术获取的图像判读、解译后往往只能得到对地物的大致估计或间接信息，与实际情况可能存在出入。在很多情况下，计算机判读、解译的误差可能比熟练的人工更大。而且，城市规划中需要的地物的社会属性往往无法通过遥感直接获取，还需要依赖实地调查。

最后，遥感技术的成本也是一个需要考虑的因素。尽管随着技术的进步，成本已经在逐渐降低，但相对于一些传统方法，卫星遥感技术的投入仍然较高，需要投入大量的资金和人力资源。

在过去 60 年时间里，卫星遥感获得了迅猛发展，世界各国发射的遥感卫星超过 2500 颗，这些卫星在资源调查、测绘、天气与海况预报、防灾减灾和军事侦察领域发挥了重要作用。如今，卫星遥感已成为人类认识世界、理解人与自然的相互关系、维护国家安全、促进可持续发展不可或缺的手段。

审核编辑：黄飞