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遥感技术离我们并不遥远

对大众来说,遥感这个词是相当陌生的。究竟什么是遥感技术?遥感技术有什么样的特点呢?这些问题困扰着很多人。

  在芦山地震发生后很短的时间内,国家的有关部门就派观测飞机深入震区采集航空遥感信息。

  4月21日,中科院遥感与数字地球研究所发布了芦山县震后的航空影像图,为抗震救灾工作提供了影像参考资料。

  对大众来说,遥感这个词是相当陌生的。究竟什么是遥感技术?遥感技术有什么样的特点呢?这些问题困扰着很多人。

  记者就这些疑问采访了天津师范大学城市与环境科学学院副教授王宇明、天津大学建筑系副教授李哲,请他们为大家答疑解惑。

  人的眼睛,就相当于一个遥感设备

  首先,王宇明介绍了关于遥感的基本信息:遥感技术是一个外来词语,意思就是“遥远感知”,简称“遥感”。这种技术起源于上世纪60年代,其原理是不接触探测目标,使用探测设备在远距离将目标的电磁波特性记录下来,通过分析电磁波的特性揭示出观测目标的特性和变化的一种手段。

  遥感技术根据遥感设备的观测平台来划分,可以分为在地面上采集信息的地面遥感、借助气球及飞机等航空工具采集信息的航空遥感和使用卫星采集信息的航天遥感三类;而根据传感器的类型又可以分为被动遥感和主动遥感。简单来说,被动遥感就是仅仅接收并记录目标的电磁波信号的遥感,我们使用照相机拍摄远距离的物体,就可以看做是一种被动遥感;主动遥感则需要向被观测物体发射一束电磁波,然后接收并记录反射回来的电磁波信号来进行观测。

  虽然遥感这个词听上去比较陌生,但其实这个技术离我们的生活并不遥远。王宇明拿我们人来做比喻:当人生下来睁开眼睛看到大千世界的时候,我们的眼睛就可以看做是一个遥感设备。我们可以在不接触周边事物的前提下,使用眼睛认识到身边的物体,知道书是什么样子、笔是什么样子。

  遥感技术,能用来观测PM2.5

  既然遥感技术并不高深,那么,它在实际应用中能够为我们做些什么呢?王宇明为我们介绍了几种比较常见的遥感应用项目。

  首先,遥感技术可以应用在地理信息采集和城建规划中。“当我们进行市容规划的时候,为了取得土地的使用情况,如果采用地面测量,工程量将会是非常巨大的,而使用遥感技术,通过空中拍摄取得规划区域的图像信息后,只需要分析这些图片就能够得到这一区域的土地资源信息,绿色的是植被,规则的长方形、正方形是建筑物,深色的是河流等,都一目了然,快捷而准确。”

  其次,遥感技术还能够应用于矿藏的勘测。“由于不同物体反射的电磁波特性各不相同,地质工作者在进行矿藏勘测的时候,就可以对寻找矿种的电磁波特征进行标记。打个比方,我们想找铁矿,那么就确定铁矿石的电磁波信号特征,然后开始在目标地区进行遥感探测,一旦找到这一信号,就说明在这一区域的地下埋藏有铁矿石。”

  再次,遥感技术在环保领域也能提供帮助。“我们之前提到,不同物质反射电磁波的特性各不相同,遥感技术对环境保护领域的作用也是利用到了这一特征。举例来说,大家都十分关心大气中PM2.5的含量,这个就可以通过遥感技术来实现。因为同空气相比,PM2.5微粒对电磁波反射的特征是不同的,不同浓度的PM2.5反射电磁波的特征也是不同的。在遥感观测时,我们就能够通过它们的电磁波特征来确定大气中PM2.5微粒的位置、浓度等信息,并根据取得的数据,加以治理。水体中的污染观测就更好理解了,我们可以通过红外设备,观察河流沿岸的红外特征,由于工业的废水往往要比自然水体的温度高,通过红外特征就能轻松地找到排污的源头。”

  除了上述应用之外,王宇明还介绍了遥感技术在灾害观测、考古等领域的应用。说到这里,就不能不提到天津大学建筑系副教授李哲2011年在四川广源千佛崖石窟进行的遥感拍摄。为此,记者联系到了李哲,请他还原了当时勘测的来龙去脉。

  当时,由于广源的地震,当地文物保护部门想对千佛崖进行一次全方位的勘测,以便取得第一手的资料,有助于日后的保护和修复工作的展开。但是在实际的操作中,他们发现由于千佛崖石窟所在的山崖陡峭,山崖紧邻一条大江,地质条件非常复杂,实地勘察有非常大的风险;又因为石窟布满整个山崖,地面激光勘测也存在着仰角大、不能勘测石窟内部构造、无法进行全面准确勘测的问题。在这样的前提下,李哲使用天津大学自主研发的无人机搭载观测设备,在空中进行了遥感观测,取得了石窟高度、剖面、内部构造、周围环境等的精确数据,为修复、保护这一遗址提供了帮助。

  地震后,遥感照片让抢险做到心中有底

  那么,在地震等自然灾害中,航空遥感技术可以为我们提供怎样的帮助呢?

  对这一问题,李哲说:“以这次芦山地震为例,这些震后拍摄的震区遥感照片可以拿来同之前的照片进行比较,通过照片上地貌的变化和道路上堆积的滑坡物的大小,推测出滑坡的土方量,这样的数据对救援中需要准备多少施工机械、多少施工人员,都有重要的指导意义,可以让抢险人员做到心中有底。此外,如果能够用这些遥感图片集合GIS(地理信息系统)中河流的流量流速信息,还可以推测出因为滑坡泥石流造成的堰塞湖的大小,这对日后设计排险方案也有非常大的帮助。同时,对遥感图片的分析和解读还有助于防止地震可能引起的塌方、滑坡、泥石流等次生灾害。”

  虽然在这次地震中,有关人员取得了精度为0.16米的航空遥感图像,说明我们国家在遥感领域取得了不错的成绩,但是,王宇明还是提到了我们同先进国家的差距。

  “虽然我们的航空遥感能够达到0.16米的图像精度,但是在航天遥感领域,我们同先进国家还是有差距的。在2008年北京第21届国际摄影测量与遥感大会上,中国工程院院士李德仁就提出,我们应该在航天遥感领域达到0.4米这一精度水平,这样才能让我国的遥感技术跻身世界前列。”(李超然)

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