“卫星遥感逐渐发展为本地、区域和全球空间尺度上测量地球的最有效工具之一。

作者：Peter Kogut|

编译：唐诗 |

出新推出“产业洞察”栏目，聚焦各细分领域，解析各行业发展前沿等问题。本周推出卫星遥感系列，本篇重点介绍卫星遥感产业的类型及其应用，欢迎大家关注、阅读分享。

【资料图】

雷达和激光是科幻电影的惊人属性，不再像几十年前那样。自从科学向前迈出了一大步以来，这些创新已被广泛用作遥感中的传感器类型。

随着时间的推移，遥感技术在人类生活的各个领域得到了应用。农民每天都受益于各种遥感卫星。许多重要的决策都基于RADARSAT，TerraSAR-X，SRTM，EOS，ERS，Sentinel，LANDSAT等的数据。

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什么是主动遥感？

主动遥感与“被动遥感”相反，借助电灯泡管灯等人工能源进行的遥感称为主动遥感。通常在天黑或夜间进行。

为了成为主动遥感，他们必须提供自己的能源，以照亮他们正在研究的项目。

远程主动传感器沿研究目标的方向发射辐射。然后，传感器检测并测量来自目标的反射或反向散射辐射。

主动遥感也被用于若干安全目的，包括在海洋和北极进行监测。双弹跳扩散为搜索和救援任务提供了重要信息。

遥感传感器具有在一天或季节的任何时间获取数据的优点，称为主动遥感。

有两种主要类型的遥感根据它们用于探索物体的信号源进行分类，主动和被动。有源遥感仪器使用自己的发射源或光源运行，而被动遥感仪器则依靠反射源或光源运行。辐射也因波长的不同而不同，波长分为短波长（可见光、近红外光、近红外光）和长波长（微波）。

主动遥感工作原理图

雷达和激光雷达是主动遥感史诗般的例子。

有源遥感仪器

遥感中的每个有源传感器将其信号引导到物体上，然后检查响应—接收的数量。大多数设备使用微波，因为它们相对不受天气条件的影响。主动遥感技术的不同之处在于它们传输的内容（光或波）和它们确定的内容（例如，距离、高度、大气条件等）。

雷达是一种有助于测量无线电信号的传感器。它的具体特征是天线发射脉冲。当雷达主动遥感中的能量流遇到障碍物时，它会在一定程度上散射回传感器。根据其数量和行驶时间，可以估计目标的距离。

激光雷达用光确定距离。激光雷达主动遥感意味着传输光脉冲并检查检索到的数量。通过将时间乘以光速来理解目标位置和距离。

激光高度计使用激光雷达测量高度。

测距仪器使用不同平台上的一个或两个相同设备相互发送信号来估计范围。

发声器通过发射脉冲垂直研究天气状况，以防它属于活动类别。

散射计是测量反弹（反向散射）辐射的特定设备。

应用和优势

除了各种实现之外，有源遥感器对研究条件基本没有限制。主动型遥感系统在一天中的任何时候都能充分发挥作用，因为它们不需要阳光，而且相对不受大气散射的影响。

各种类型的遥感技术在科学部门和更实际的行业中都有应用。航天飞机雷达地形测绘任务收集地球高程数据，光雷达在天空中的主动遥感有助于制作我们星球表面的数字模型。

通过遥感仪器获取的数据为农民和林务员服务。它们在海洋科学和救援任务中难以到达的地方至关重要。

测深仪有助于开发具有湿度、降水、温度和云不存在/存在的垂直剖面的天气预报。

主动遥感可以提供两个主要好处

1.能够在白天和黑夜的所有时间收集图像。2.云层和恶劣的天气似乎不会打扰它。

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什么是被动遥感？

太阳是遥感最方便的能源。太阳的能量要么被反射，要么被吸收。我们可以通过可见光波长的反射能量看到任何物体。

遥感系统可以通过传感器来获取自然可用的能量。这些系统称为被动传感器，通过太阳等自然可用的能源完成的遥感称为被动遥感。但是传感器只能在白天照亮地球时测量太阳的能量。传感器可以昼夜探测到地球发射的能量24小时。

被动遥感是研究光源与各种地球表面特征之间的相互作用，每种特征都有自己的光谱响应。

辐射由两个来源提供。太阳是遥感系统收集的可见光到短波红外光的来源。

传感器接收到的辐射的一部分在地球表面反射，而其余的则被大气散射，从未到达地球。

地球上物质直接释放的热辐射与大气中自发射的热辐射相互作用，因为它在热红外线中向上传播。

胶片摄影、红外、电荷耦合器件和辐射计是无源遥感器的例子。

与有源传感器不同，遥感中的无源传感器不会将自身的能量流线到被研究的物体或表面。被动遥感取决于目标反射的自然能量（太阳光线）。因此，它只能在适当的阳光下使用，否则将没有什么可以反射的。

被动遥感采用多光谱或高光谱传感器，通过多个波段组合测量采集的数量。这些组合因通道数量（两个波长或更多）而异。波段的范围包括人类视觉内外的光谱（可见光、红外、近红外、TIR、微波）。

被动遥感的工作原理图

无源遥感器件

最流行的无源遥感器件实例是各种类型的辐射计或光谱仪。

仪器名称清楚地标识了它们所测量的内容：

光谱仪区分和分析光谱波段。

辐射计确定物体在特定波段范围（可见光、红外、微波）发射的辐射功率。

光谱辐射计在几个波段范围内发现辐射的功率。

高光谱辐射计使用遥感中使用的最精确的无源传感器。由于分辨率极高，它可以区分可见光、近红外和 MIR 区域内数百个最终窄光谱带。

成像辐射计扫描物体或表面以再现图像。

测深仪垂直感知大气条件。

加速度计检测每单位时间（例如，线性或旋转）的速度变化。

被动遥感的应用和优势

在遥感中无源传感器的例子中，Landsat绝对是持续时间最长的地球观测任务。它监测了我们的星球并记录了获得的数据，使我们能够分析它在40年内的变化方式。该任务的最大优点是公众可以访问信息，并应用解释在地质学、测绘、生态学、林业和农业、海洋科学、气象学等方面。

在农业中，遥感利用植被的反射特性，测量植被，并用植被指数评估作物健康状况。这是可能的，因为植被指数的特定值与特定生长阶段的某些物种相关。可帮助全球农业企业管理其日常任务，以及检查田地状态并保持健康的植被。

被动遥感的劣势在于

夜间难以记录数据

由于能源短缺，某些传感器可能会出现故障

大气影响很大

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什么是微波遥感？

微波传感的分类包括有源和无源类型，并基于发送和接收信号或仅接收的原理。区别在于波长。在这种特殊情况下，它从 1 厘米到 1 米不等。与较短的波长不同，它们几乎可以突破除大雨以外的任何大气条件。它们对气溶胶的敏感性几乎可以在任何天气和任何时间进行监测。

无源微波遥感

无源微波传感检查目标的微波发射。像辐射计或扫描仪这样的无源传感器区分自然能量并记录它，不同之处在于它的天线特别检测微波，而不是其他较短的波。该方法使专家能够通过与辐射量的某些相关性来了解目标的温度和湿度。这种类型的传感器检测到的能量被发射、传输或反射。

该方法为气象、水文、农业、生态学、海洋学等许多分支提供数据。特别是，它使科学家能够检查土壤湿度、大气水和臭氧浓度;区分漏油并解决水污染问题。

有源微波遥感

有源微波传感器将自己的信号辐射到目标并检查反弹量。不同目标的不同反向散射特性以及行进时间使得可以勾勒出它们的轮廓并找出距离，知道信号往返需要多长时间。数量还取决于照明角度和表面均匀度/粗糙度。

此类设备最典型的例子是雷达（使用微波操作）。这一类中基本的两种遥感类型是：

成像（二维，例如雷达）;

非成像（线性，例如高度计或散射计）。

该技术对飞机/航天器工业、海洋科学和气象学特别有益。

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地球观测：用于多种用途的可靠数据

遥感卫星在既定的时间间隔内围绕我们的星球旋转，提供几乎实时的数据并记录下来。获得的信息不仅可以分析事物的现状，还可以分析历史背景。

技术发现滋养了科学研究，并促进了人们在许多实践和理论分支的日常活动。有多种应用和好处可供享受，但仍有很多东西需要发现。

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