微波遙感技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀綜述

微波遙感技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀綜述彭文放02126033（西安電子科技大學(xué)021261班）摘要：針對(duì)我國(guó)微波遙感的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。微波技術(shù)已經(jīng)在冰雪、海洋、氣象、農(nóng)業(yè)、軍事、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、以及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方面得到了廣泛研究和應(yīng)用，在未來(lái)必將得到更加深入發(fā)展。關(guān)鍵詞：微波遙感應(yīng)用現(xiàn)狀中圖文分類號(hào)：TP7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言遙感技術(shù)包括傳感器技術(shù)，信息傳輸技術(shù)，信息處理、提取和應(yīng)用技術(shù)，目標(biāo)信息特征的分析與測(cè)量技術(shù)等。遙感技術(shù)依其遙感儀器所選用的波譜性質(zhì)可分為：電磁波遙感技術(shù)、聲納遙感技術(shù)、物理場(chǎng)（如重力和磁力場(chǎng)）遙感技術(shù)。電磁波遙感技術(shù)是利用各種物體/物質(zhì)反射或發(fā)射出不同特性的電磁波進(jìn)行遙感的。其可分為可見光、紅外、微波等遙感技術(shù)。按照感測(cè)目標(biāo)的能源作用可分為：主動(dòng)式遙ks5u感技術(shù)和被動(dòng)式遙感技術(shù)。按照記錄信息的表現(xiàn)形式可分為：圖像方式和非圖像方式。按照遙感器使用的平臺(tái)可分為：航天遙感技術(shù)、航空遙感技術(shù)、地面遙感技術(shù)。按照遙感的應(yīng)用領(lǐng)域可分為：地球資源遙感技術(shù)、環(huán)境遙感技術(shù)、氣象遙感技術(shù)、海洋遙感技術(shù)等。微波遙感是利用某種傳感器接收地面各種地物發(fā)射或反射的微波信號(hào)，籍以識(shí)別、分析地物、提取所需信息。微波遙感分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式包括成像雷達(dá)、微波散射計(jì)微波高度計(jì)和降雨雷達(dá)；被動(dòng)式主要有微波輻射計(jì)。這些微波遙感器各有特點(diǎn)和適用范圍。2微波遙感額特點(diǎn)微波遙感器不受或很少受云、雨、霧的影響，不需要光照條件，可以全天候，全天時(shí)的取得圖像和數(shù)據(jù)。又因?yàn)槲⒉ㄓ幸欢ǖ拇┩改芰?，故能獲得較深層的信息。在毫米波亞毫米波段有一些氣體有諧振譜線，利于監(jiān)測(cè)。微波遙感：是傳感器的工作波長(zhǎng)在微波波譜區(qū)的遙感技術(shù)，是利用某種傳感器接受地理各種地物發(fā)射或者反射的微波信號(hào)，藉以識(shí)別、分析地物，提取地物所需的信息。微波遙感是20世紀(jì)后期發(fā)展起來(lái)的新一代先進(jìn)航天遙感技術(shù)。1888年，物理學(xué)家赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波，為無(wú)線電通信開辟了道路。19世紀(jì)末無(wú)線電的發(fā)送、接收技術(shù)和20世紀(jì)初電子管的發(fā)明，帶來(lái)了20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)。20世紀(jì)80年代微波遙感技術(shù)的出現(xiàn)，使人類在利用電磁波無(wú)線電頻段遙感上實(shí)現(xiàn)了重大跨越。地球上各種物體對(duì)外來(lái)的微波信號(hào)會(huì)產(chǎn)生反射，而且物體本身也具有微波輻射能力。微波遙感就是通過(guò)探測(cè)物體對(duì)微波的反射或自身的微波輻射，來(lái)感知物體形態(tài)和結(jié)構(gòu)組織的。由于微波具有很好的穿透能力，故具有全天候、全天時(shí)的特點(diǎn)，不受云層、濃霧等天氣的影響，也不受日夜光照條件變化的限制。這些特點(diǎn)正好彌補(bǔ)了光學(xué)遙感器的缺點(diǎn)，因此成為航天遙感器的新寵和各國(guó)競(jìng)相開發(fā)研究的熱點(diǎn)。根據(jù)工作原理的不同，微波遙感設(shè)備可以分為兩大類，一類是主動(dòng)遙感器，即探測(cè)設(shè)備主動(dòng)發(fā)射微波信號(hào)，然后再接收被探測(cè)目標(biāo)反射或散射的信號(hào)來(lái)感知被探測(cè)目標(biāo)，其工作原理類似大家熟知的雷達(dá)。另一類是被動(dòng)遙感器，其工作原理類似于光譜探測(cè)設(shè)備，即采用高靈敏度的微波接收技術(shù)，接收目標(biāo)本身微弱的微波輻射信號(hào)。目前世界上的主動(dòng)微波遙感器有微波散射計(jì)、微波高度計(jì)、合成孔徑雷達(dá)（SAR）和真實(shí)孔徑雷達(dá)等，被動(dòng)遙感器主要是微波輻射計(jì)。3微波遙感的應(yīng)用領(lǐng)域由于微波遙感具有獨(dú)特的優(yōu)越性，因此已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。包括:海洋冰雪大氣測(cè)繪和農(nóng)業(yè)等各個(gè)方面（1） 冰雪應(yīng)用領(lǐng)域研究主要包括海冰微波遙感和冰川積雪，凍土微波遙感研究。其中海冰微波遙感有包括1極地海冰微波遙感應(yīng)用。2003年9月至10月康建成等應(yīng)邀參）Jr~T多個(gè)國(guó)家及研究單位參加的南極海冰帶科學(xué)考察。首次獲得了海冰物理溫度和海冰上覆蓋的雪層厚度，在海冰密集度、海冰邊緣帶的確定、海冰薄冰和開闊水域估算等方面提供了更高精度的數(shù)據(jù)。（2）非極地海冰微波遙感應(yīng)用。金亞秋。等根據(jù)我國(guó)渤海區(qū)域星載微波遙感1994?1996年的觀察數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的星載微波遙感海冰的數(shù)據(jù)標(biāo)定和驗(yàn)證TBI和OSI算法并不適用，提出用散射指數(shù)和極化指數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)渤海海冰的存在和變化冰川積雪、凍土微波遙感我國(guó)冰川冰雪遙感從20世紀(jì)70年代開始，80年代首次建立了以雪冰水體反射光譜資料為主要信息內(nèi)容的地物光譜數(shù)據(jù)庫(kù)。90年代后，被動(dòng)微波遙感數(shù)據(jù)開始用于青藏高原積雪面積、積雪深度及雪水當(dāng)量等參數(shù)的監(jiān)測(cè)與反演研究。在這方面，曹梅盛、高峰、車濤、柏延臣等做了大量工作（2） 海洋應(yīng)用研究中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春物理所自1983年開始研制海洋雷達(dá)高度計(jì)，并在“八五”期間與中國(guó)科學(xué)院空間中心合作研制成了機(jī)載海洋雷達(dá)高度計(jì)。1995年4月青島飛行試驗(yàn)成功獲得海面高度和浪高數(shù)據(jù)。微波輻射計(jì)、微波散射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)和合成孔徑雷達(dá)構(gòu)成了強(qiáng)大的綜合海洋觀測(cè)系統(tǒng)，這一全天候的海洋觀測(cè)系統(tǒng)為海洋動(dòng)力學(xué)、海浪、海流及海洋潮汐觀測(cè)等領(lǐng)域提供了極有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)手段。（2）氣象應(yīng)用研究胡成達(dá)通過(guò)對(duì)4個(gè)微波頻段在大氣中輻射傳輸?shù)挠?jì)算，發(fā)現(xiàn)利用3mm波段遙感大氣中的氣態(tài)水和云中液態(tài)水，具有很高的靈敏度；姚展予等利用地基雙頻微波輻射計(jì)和熱帶降雨測(cè)量衛(wèi)星微波成像儀的遙感資料，對(duì)安徽壽縣地區(qū)云中液態(tài)水含量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了該地區(qū)云中液態(tài)水含量的閡值。林琿等針對(duì)多云多雨地區(qū)遙感的特點(diǎn)和意義，提出了將多云多雨地區(qū)遙感與區(qū)域科學(xué)系統(tǒng)研究相聯(lián)系的觀點(diǎn)。（4） 農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究微波遙感在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要涉及對(duì)農(nóng)作物的識(shí)別、農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況的估計(jì)及土壤濕度的分析等。高峰、戈建軍針對(duì)微波遙感在土壤濕度分析方面的應(yīng)用做了大量工作，提出了幾種不同的模型。李星敏對(duì)遙感植被分類方法的慨述及發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)介紹。（5） 災(zāi)害監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究李杏朝等主要以山東、河南兩省為例，研究為利用NOAA/AVHRR圖像資料并借助地理信息系統(tǒng)監(jiān)測(cè)大面積旱情方法可行。陳軼等III用星載微波SSM/I觀測(cè)值TB定義37GHz、85GHz兩個(gè)通道組成的洪澇指數(shù)，給出了1998年7月?8月間中國(guó)長(zhǎng)汀流域洪澇指數(shù)周平均值的空間分布;譚衢霖等提出將環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)與GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、ES（專家系統(tǒng)）技術(shù)集成，建立我國(guó)的環(huán)境污染遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。（6） 軍事應(yīng)用研究譚顯裕詳細(xì)介紹了合成孔徑雷達(dá)（SAR）一種高分辨率的全天候微波遙感成像達(dá)在軍事的應(yīng)用情況應(yīng)用范圍主要包括：偵察，測(cè)繪，海洋監(jiān)視，動(dòng)目標(biāo)指示，動(dòng)、靜目標(biāo)截獲和識(shí)別，干涉測(cè)量和偽裝識(shí)別及檢測(cè)等。金亞秋則對(duì)關(guān)系我國(guó)國(guó)防、軍事安全的空間遙感信息進(jìn)行了綜合論述。（7） 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用研究耿乃光對(duì)巖石、混凝土和鋼材加載到破裂的過(guò)程，利用微波輻射進(jìn)行了遙感觀測(cè)。研究表明可以利用巖石臨破裂前微波輻射亮度溫度加速增長(zhǎng)的特點(diǎn)作為巖石破裂的前兆并提出了遙感巖石力學(xué)的概念。4結(jié)論綜上所述，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，微波遙感技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)眾多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛普及和應(yīng)用，特別是冰雪、海洋，氣象農(nóng)業(yè)、軍事、災(zāi)害監(jiān)測(cè)以及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方面，更是得到了長(zhǎng)足發(fā)展。由于微波遙感技術(shù)自身的特點(diǎn)以及各領(lǐng)域內(nèi)專業(yè)技術(shù)發(fā)展的不同要求，在未來(lái)時(shí)期內(nèi)，微波遙感技術(shù)的研究和應(yīng)用必將得到不斷完善和更加廣泛，更加有效的為人類社會(huì)服務(wù)。參考文獻(xiàn)【1】張卡等.遙感新技術(shù)的若干進(jìn)展及其應(yīng)用【J1.遙感信息，2004,(2)：5862【2J范永弘.微波遙感的特點(diǎn)和發(fā)展….解放軍測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào)，1995,12(3)：184-188[3】張俊榮.我國(guó)微波遙感現(xiàn)狀及前景???.遙感技術(shù)與應(yīng)用，1997,12(3)：58-6414】黃全亮等.微波輻射特性研究慨覽【J】.遙測(cè)遙控，2001,22(5)：59-64【5】康建成等.南極海冰遙感現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)【J】.極地研究，2004,15(4)：310317【6】金亞秋.星載SSM/I微波遙感渤海海冰的輻射特征分析【JJ.海洋學(xué)報(bào)，1998,20(3)：40-46【7】高峰等.被動(dòng)微波遙感在青藏高原積雪業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)中的初步應(yīng)用???.遙感技術(shù)與應(yīng)用，2003，18(6)：360363【8】曹梅盛等.中國(guó)西部積雪微波遙感監(jiān)【J1.山地研究1994，12(4)：230-234【9】曹梅盛等.青海高原春秋季地表土凍融的微波遙感監(jiān)測(cè)【J】.遙感學(xué)報(bào)，1997，1(2)：139144【10】車濤等.利用被動(dòng)微波遙感數(shù)據(jù)反演我國(guó)積雪深度及其精度評(píng)價(jià)【J1.遙感技術(shù)與應(yīng)用，2004，19(5)：301306【11J柏延臣等.基于被動(dòng)微波遙感的青藏高原雪深反演及其結(jié)果評(píng)價(jià)【J1.遙感學(xué)報(bào)，2001，5(3)：16卜164[12]張升偉等.中分辨率機(jī)載海洋雷達(dá)高度計(jì)系統(tǒng)分析及接收機(jī)系統(tǒng)的研制【J1.環(huán)境遙感，1995，10(3)：224?235[13】張?jiān)迫A.海洋綜合微波遙感技術(shù)[JJ.電子科技導(dǎo)報(bào)，1997(2)：27-29I14IHUChengda.ResearchOnMicrowaveRemotesensingofAtmosphereWaters[J】.ActaScientiarumNatura1iumUniversitisPekinensis，1997，33(3)：354357【151#g展予等.壽縣地區(qū)云中液態(tài)水含量的微波遙J1.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2001，12(增刊)：8894【16]林琿等.多云多雨地區(qū)遙感初探….遙感信息，2004，(4)：7174[