1.3　遥感技术及其在旱情监测中的作用

1.3.1　遥感技术介绍

1.3.1.1　遥感的定义

遥感(remote sensing，RS)，从字面上来看，可以简单理解为遥远的感知。遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术，是根据电磁波理论，应用各种航空、航天及地面遥感平台搭载的传感仪器，对远距离目标所辐射或反射的电磁波信息进行收集、处理，并最后成像，从而定性、定量地揭示出地面物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。

1.3.1.2　遥感的分类

遥感的分类有很多种，下面主要介绍按遥感平台的高度的分类和遥感所利用电磁波的光谱段分类。

1.按遥感平台的高度分类

按遥感平台的高度分类大体上可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感:

(1)航天遥感又称太空遥感(space remote sensing)泛指利用各种太空飞行器为平台的遥感技术系统，以地球人造卫星为主体，包括载人飞船、航天飞机和太空站，有时也把各种行星探测器包括在内。卫星遥感(satellite remote sensing)为航天遥感的组成部分，以人造地球卫星作为遥感平台，主要利用卫星对地球和低层大气进行光学和电子观测。

(2)航空遥感泛指从飞机、飞艇、气球等空中平台对地观测的遥感技术系统。

(3)地面遥感主要指以高塔、车、船为平台的遥感技术系统，地物波谱仪或传感器安装在这些地面平台上，可进行各种地物波谱测量。

2.按所利用的电磁波的光谱段分类

按所利用的电磁波的光谱段分类可分为可见光反射红外遥感、热红外遥感、微波遥感三种类型:

(1)可见光/反射红外遥感。主要指利用可见光(0.4～0.7μm)和近红外(0.7～ 2.5μm)波段的遥感技术统称，前者是人眼可见的波段，后者即是反射红外波段，人眼虽不能直接看见，但其信息能被特殊遥感器所接受。它们的共同的特点是，其辐射源是太阳，在这两个波段上只反映地物对太阳辐射的反射，根据地物反射率的差异，就可以获得有关目标物的信息，它们都可以用摄影方式和扫描方式成像。

(2)热红外遥感。指通过红外敏感元件，探测物体的热辐射能量，显示目标的辐射温度或热场图像的遥感技术的统称。遥感中指8～14μm波段范围。地物在常温(约300K)下热辐射的绝大部分能量位于此波段，在此波段地物的热辐射能量，大于太阳的反射能量。热红外遥感具有昼夜工作的能力。

(3)微波遥感，指利用波长1～1000mm电磁波遥感的统称。通过接收地面物体发射的微波辐射能量，或接收遥感仪器本身发出的电磁波束的回波信号，对物体进行探测、识别和分析。微波遥感的特点是对云层、地表植被、松散沙层和干燥冰雪具有一定的穿透能力，又能夜以继日地全天候工作。

1.3.1.3　遥感的特点

遥感的出现，扩展了人类对于其生存环境的认识能力，与常规信息采集方式相比，遥感技术在旱情信息的获取上具有明显的优势，主要表现在以下几个方面[10]:

(1)覆盖范围广。遥感技术可以对大范围的受灾地区进行观测和数据采集，并且不受灾害造成的地形阻隔，能够从宏观上反映受灾地区的情况。例如，一景TM影像可覆盖185km×185km的地表范围;我国“HJ-1”卫星获取的影像幅宽为360km(2台组合不小于700km)，能够覆盖更大的地表范围。大范围的数据获取能力也为全球气候变化以及区域地质活动的研究提供了有利条件。

(2)获取信息时效性强、手段多。遥感技术可以通过对灾区进行周期性的观测来获取不同时相的影像，不断更新原有资料。通过受灾前后遥感影像的对比分析，能够准确确定受灾区域、估计影响范围、跟踪灾情的动态变化。例如，搭载MODIS光谱仪的上午星Terra和下午星Aqua可以一天过境4次;SPOT卫星的HRV传感器具有倾斜观察能力，能够在不同轨道上用不同的观察角对同一地区进行观测，产生立体像对以获得三维空间数据。遥感技术的多时相、高分辨率、多观测角度的特点，为实时获取灾情信息提供了可能。

(3)信息量大，数据种类多。遥感通过探测可见光反射红外、热红外和微波等不同波长范围的电磁辐射能，来获取包括植被覆盖、土壤水分、区域地质、水文地质、地表形态及地物内部的信息。不同时间分辨率、不同光谱分辨率以及不同空间分辨率的遥感影像能满足不同的应用需求。

(4)技术应用经济性。与传统的方法相比，遥感技术的应用可以大大地节省人力、物力、财力和时间，性价比较高，能获得很高的经济效益和社会效益。

1.3.2　遥感技术在旱情监测中的作用

传统的土壤墒情监测方法是基于测站的点监测方式，只能获得少量的点上数据，再加上人力、物力、财力等因素的制约，难以迅速而及时地获得大面积的土壤水分和作物信息，使得大范围的旱情监测和评估缺乏有效的时效性和代表性，而遥感旱情监测方法则是面上的监测，具有监测范围广、空间分辨率高、信息采集实时性强和业务应用性好等特性，可有效弥补地面观测系统成本高、空间覆盖率低和观测滞后的缺点，为各级减灾部门及时高效提供决策支持服务。随着卫星遥感技术的迅速发展，干旱遥感监测模型实用化程度越来越高，遥感技术已成为旱情监测重要支撑手段。基于遥感的旱情监测的作用主要体现在如下几个方面。

1.大面积同步观测土壤墒情

土壤墒情是旱情监测重要指标。遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测，反演土壤含水量。相对于传统的土壤墒情监测，获取信息的速度快，周期短，成本低廉。

2.农作物信息快速获取

农作物信息是农业干旱监测重要内容，也是旱灾损失评估的基础数据，利用遥感技术可以快速获取受旱区作物类型及分布。另外，由干旱导致的植被光谱信息的变化、植被生长信息的变异以及不同生长阶段的生长状况也可以通过遥感数据获取和反演得到。

3.抗旱水源地监测

在抗旱减灾中，水源地信息对于农业灌溉、城市供水都至关重要。遥感技术可以应用于地表水监测，结合数字高程模型等数据可以估算地表水资源量，对于地下水资源估算也可以发挥重要作用。