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遥感处理技术的应用研究分析
摘要：遥感是近现代发展起来的一项综合、创新性的前沿技术。其工作原理是利用电磁波反射特性,呈现目标特征信息以便于相关领域应用。随着计算机网络的不断发展,遥感在农业、环保、测绘、地质和军事等多个领域广泛应用,成果效益明显,得到了一致认可。特别是在地震等自然灾害评估抢险方面作用明显,遥感技术促进武器智能化水平研究日趋深入。经过几十年的发展,遥感技术已与经济及国防深度融合,发展前景将更加广阔。
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遥感是在物理学科、计算机学科、空间和地球科学等相关理论的基础上建立和发展起来的一门新兴的、综合性学科,是一项先进的、实用的探测技术。随着信息时代不断发展,将遥感技术应用于航空航天设备拓展了人们的视野,为人类进一步探索未知世界提供了支撑。同时,遥感技术还被广泛应用于农业、地质、测绘以及环境与气象监控等多个领域。
1、遥感简介
1.1 遥感的概念
遥感,即遥远的感知,从广义上说泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。科学意义上讲泛指一切无接触的远距离探测。一般指使用安放在承载工具(平台)的某种装置(遥感器),在不直接接触被研究目标的情况下,探测目标的特征信息(一般是电磁波的反射辐射或者发射辐射),经过传输、处理,从中提取人们感兴趣的信息的过程。
1.2 遥感的基本原理
一切事物都具有反射和辐射不同波长电磁波的特性。遥感技术所能探知到的波段为紫外线、可见光、红外线以及微波。太阳作为电磁波发射源,其光芒也是一种电磁波。太阳光穿过宇宙及大气层照射到地球表面时,各种物体就会对由太阳光构成的电磁波产生反射和吸收。由于事物固有特性以及入射光波长不同,它们对入射光的反射率也不同。遥感就是根据这个原理来探测目标对象反射和发射的电磁波,分析获得所需信息,通过解译处理完成远距离物体识别的技术。
1.3 遥感的类型
(1)按遥感平台分为:地面遥感、航空遥感、航天遥感、宇航遥感。(2)按传感器的探测波段范围分为:紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感。(3)按工作方式分为:主动遥感、被动遥感。(4)按记录信息的表现形式分为:成像遥感、非成像遥感。(5)按遥感的应用领域分为:外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感、资源遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感、城市遥感、军事遥感等。
1.4 遥感的信息特点
遥感技术具有实用性、客观性;探测范围大;资料新颖且能迅速反应动态变化;成图迅速;收集资料方便的特点。
1.5 遥感系统组成
(1)信息源:指需要探测的事物,即监测目标。(2)信息获取:指运用遥感技术装备接收、记录目标物电磁波特性的探测过程,装备主要包括传感器和遥感平台。传感器是探测目标物电磁波特性的仪器,遥感工作平台是装载传感器的工具。(3)信息处理:是指通过相关设备对遥感信息进行校正、分析和解译处理。归纳总结目标物的影像特征,最后识别提取所需信息的过程。(4)信息应用:根据不同需求加以应用,通过处理得到的信息,还要专业人员进一步梳理汇总为信息源,方便人们查询应用。
2、遥感技术的应用
随着现代科学技术水平的不断提高,遥感技术得到快速发展,其应用领域也越来越广泛,且取得了很好的成绩,本文选择几个方面进行简要介绍。
2.1 农业方面
多年以来,遥感技术是获取农田数据的主要来源,对农业技术发展至关重要。其在农业方面的应用主要是识别各类农作物、进行农业资源调查、动态监测作物生长状况和趋势、监测农作物病虫害和预测农作物的产量,并根据各种实时海量信息进行分析处理,为政策预案制定、风险防控等提供决策依据。美国是最早应用遥感开展农作物估产的国家,自20世纪70年代开始,我国在农业遥感方面的研究逐步深入,有效推动了农业科技发展。如图1所示,冬小麦苗情遥感检测图经过后期处理可得各类冬小麦所占比例,通过与往年同一时期影像进行比较可预测当前作物生长趋势,从而达到苗情监测的目的。
图1安阳冬小麦苗情监测图
图片来源:安阳农业综合信息站
2.2 环保方面
环境保护是一个世界性课题,随着人类社会的进步,环保问题日益严重,成为各国突出、尖锐、越发不可回避的难题。凡是具有卫星遥感相关技术的国家都将其应用于该国的环境保护,有效促进了遥感在环保方面的发展。由于遥感技术的高效、简便性,为获得环境及其实时动态信息提供了极大的便利,为制定相应决策和措施提供了数据依据,在面对自然灾害时,为降低环保工作的危险性提供了有力支撑。改革开放后,在我国经济快速发展的同时也造成了环境破坏,沙尘暴、雾霾等问题严重影响了人们的工作生活,应用遥感技术监测PM2.5和沙尘时空分布变化,在防治污染改善大气环境方面收到良好效果。如图2所示,2011年3月18日,FY-3A气象卫星监测到,内蒙古中部地区由于部分沙尘粒夹卷到云层上部,导致云层出现土黄色现象,经测算可知沙尘面积约为6万平方千米。
图2内蒙古中部沙尘监测示意图
图片来源:中国气象局国家卫星气象中心
2.3 测绘方面
与传统测绘相比,遥感具有大面积同步观测、程度更深、时效性强、经济性良好等优势。由于数字信息化技术不断进步,随着计算机技术的快速发展,遥感技术在测绘领域的应用越来越广泛,为地质勘察、资源测绘和环境监测工作提供了极大便利,从根本上改变了传统测绘,在测绘过程中,可以更精准地反映地质真实情况,大幅提高获取信息准确度,由此可以绘制出更精确的地图。使用遥感技术进行高速、高质测绘是现代测绘发展必然趋势,不仅提高了工作效率,也提高了测绘精度。如图3所示,广东省阳春潭梅岭立体图是使用前后视立体相机,从不同角度拍摄同一地点照片,再经过后期加工制作而成。高分七号卫星是中国首颗民用亚米级光学传输型立体测绘卫星,也是民用测图精度最高的卫星,可形成立体图像,在激光测高数据的支持下,可实现民用1:10000比例尺高精度卫星立体测图测绘数据的迫切需求。
图3广东省阳春市潭梅岭立体图(高分七号卫星)
2.4 地质方面
地质学的范围较广,其研究对象主要是地表以下和岩石状况。目前,遥感技术在地质领域中应用已十分普遍,技术发展相对成熟,特别是在地质和灾害调查、城市规划、地质矿产勘查等方面应用较为突出。多年以来,国内外地质灾害频繁发生,对经济、民生等方面危害巨大,据自然资源部消息,2019年全国共发生地质灾害6181起,死亡211人,直接经济损失27.7亿元。遥感技术在地质灾害中的应用主要包括灾前监测、预警,灾后及时分析和重建评估,通过受灾前后影像数据对比,可以确定受损情况,为快速组织救援和生产恢复以及家园重建等提供宏观科学支撑。2014年云南省鲁甸县发生6.5级地震时,国务院相关部门协调国内外多颗遥感卫星,实时侦查照相,提供了大量地震区域影像数据,通过信息处理,在抗震救灾和组织重建中发挥了重要作用。如图4所示,可清晰看到红石岩村震后受损情况,为抗震救灾提供了可靠数据,为决策部署给予有力支撑。
图4云南鲁甸6.5级地震红石岩村航空影像
2.5 军事方面
战争胜负,不只是军事实力的对比,更重要的是要知己知彼,获取对手准确可靠情报,形成正确决策。美国在海湾战争中投入使用几十颗卫星,为多国部队提供大量军事情报,充分说明遥感技术在军事应用上发挥着重要作用。正是因为军事方面的需求才开始了遥感技术研制,后来逐渐扩展到民用领域,目前在轨运行的卫星,多数与军事有关,且与民用卫星相比有着绝对优势。遥感在军事方面的应用主要包括军事侦察、武器制导、海洋监视、导弹预警、毒气侦测和军事测绘等。军事侦察是行之有效、安全可靠的必备重要手段,可以得到其他手段无法得到的情报信息,同时,国家边界与主权安全也面临着无形侵略危险。当下,多国技术水平已达到全天候、多方位、高动态的遥感侦察,高分辨率卫星可识别0.1～0.3米的物体,可有效分清飞机和船舶等军事设备类型,准确掌握部署情况,监视、预测对手行动,为赢得军事挑战提供战略战术支撑。军事武器与遥感技术融合,提高了武器智能化水平,使精准打击研究得到深入发展,应用前景广阔。目前,美国“长曲根球”“锁眼”系列遥感卫星的技术水平处于世界领先水平。和平时期,各国遥感卫星在军事方面的应用大多是日常的情报收集,对其他国军事目标的监控,演习、演训任务支持,保护国家主权不受侵犯,支援地方经济建设、自然灾害重建等等;战争时期,遥感技术主要就是为作战指挥提供支撑,并可及时进行战场毁伤效果评估。如图5所示,Worldview-2拍摄的影像中可以真实看到港口和船舶的相关信息,甲板一览无余,为此可以估算舰船上承载能力和战斗力。
图5中国航母山东舰
3、结论
通过以上简要介绍，了解了遥感的概念、分类、特点和基本原理，知道了其广泛的应用性。随着信息时代的发展，对地观测技术呈现出日新月异的变化。遥感技术在最近十年来更是发展迅速，在各个领域都有更为深入广泛的应用。“大数据”“互联网思维”等概念的提出，将进一步促进遥感技术与应用发展。
参考文献：
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李志欣,裴玉东,郑璐.遥感处理技术应用浅述[J].现代信息科技,2020,4(11):51-53+56.
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当前，美陆军战术互联网骨干网为战术级作战人员信息网（WIN-T），将全球信息栅格（GIG）拓展至一线作战部队，为军至连级指挥所提供国防信息系统网络（DISN）服务。WIN-T能够无缝传输不同类型数据，有效连通各类任务指挥系统，为美陆军在非对称反恐战争中发挥了重要作用。但是，随着高新技术的发展和其他军事强国的崛起，美陆军面临的主要威胁发生变化。
2021-06-12
通过质的研究方法、访谈法、问卷调查法，研究了全国警用无人机功能开发、数据共享、成熟场景应用现状.研究结果显示：警用无人机已具备了航测摄像、夜航夜视、远距离喊话、高精度物品投放、自动跟踪可疑目标、三维重建、超大范围现场信息采集、基础地图数据采集等八项功能；警用无人机的数据能够达到局部共享。
2021-03-16
随着世界科学技术的发展和应用,无人机的性能发展越来越全面[1]。近年来,无人机不论在军事还是民用领域都发挥着越来越重要的作用,发展潜能也逐渐被挖掘[2],具有自主执行任务能力的无人机是未来发展的必然趋势。路径规划则是保证无人机自主飞行,提高生存能力和安全指标的关键技术[3]。
2020-11-13
为深入贯彻习近平强军思想和新时代军事战略方针，信息通信部队围绕备战打仗和军事训练进行改革转型，人工电话交换台站（简称“人工台”）以人性化的服务，在部队作战指令传递和日常通信联络中发挥着重要作用。信息通信部队从保障打仗的后方走向了前方战略支援战场，通信兵成为了一支新型作战力量。
2020-09-19
有线光纤通信是许多设备进行数据信息交互的主要手段，其畅通与否直接关系到装备作战使用的效能。在作战使用中大多光纤处于条件恶劣的环境和气候，其传输距离远、支线多，设备故障和自然环境的影响经常造成故障频发，一处小的问题就会间接地影响整个战斗行动，在提升装备损管能力水平上，准确及时地判断和定位故障是其重要内容。
2020-08-22
其中，随着海军装备向信息化、智能化方向发展步伐的加快，无人平台逐渐在海战场环境中崭露头角。无人平台具有隐蔽性好、生命力强、造价低廉、不惧伤亡、收发简单和操作灵活等优势，可深入恶劣、危险环境执行任务，可担负多种军事作战任务，将深刻影响和改变未来海上作战方式，已成为国际强国争相发展的海上军用装备[1,2]。
2020-08-22
随着军队信息化建设的不断发展，各类信息网络在军事中的应用日趋广泛，与此同时，军事网络安全威胁也日益严峻[1]。我国军事网络安全防护体系已初具规模和能力，但应对大规模、高强度网络攻击的能力仍较为薄弱，特别是在应对以高级持续性威胁（AdvancedPersistentThreat,APT）攻击[2,3]为主要形式的网络作战上，还存在着较大差距。
2020-08-22
1995年，比尔盖茨在其出版的《未来之路》一书中提出了物联网的概念。所谓物联网（InternetofThings,IoT）是一种结合射频识别、GPS、传感器以及感应器等多种装置与技术，以达到“万物联网”目的的新技术，是继计算机、互联网后又一次信息产业的大浪潮[1]。2015年，在突尼斯举行的信息社会世界峰值会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）正式提出了“物联网”的概念。
2020-08-22
卫星通信是当今军事斗争信息化浪潮中最重要的军事信息系统组成部分，世界各国都将其作为承载国防、政治、外交和经济等信息传输的不可缺少的核心要素，以美国为例，据文献报道，“美军70%以上通信、80%以上的情报侦察与监视、90%以上的武器制导……都依赖于空间系统”，其中信息传输必须靠通信卫星完成。
2020-08-22
人类社会已经进入大数据时代，海量数据信息的出现让身处信息汪洋的我们更加难以看清事物的本质，而大数据技术的发展为信息时代的数据处理提供了有力支撑。未来信息化战争，全域多维的海量数据信息爆发，透过信息迷雾掌握战争脉动的一方将占据信息制高点，夺取制信息权进而控制战场态势并赢得战争。
2020-08-22我要评论
期刊名称：中国军事科学
期刊人气：5131
主管单位：中国人民解放军军事科学院
主办单位：中国军事科学学会,中国人民解放军军事科学院
出版地方：北京
专业分类：政治
国际刊号：1002-4492
国内刊号：11-1722/E
创刊时间：1988年
发行周期：双月刊
期刊开本：16开
见刊时间：4-6个月
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2020-08-22
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