陳達(dá)文

一本介紹遙感的基本原理及其應(yīng)用的科普讀物

什么叫遙感？我們?nèi)祟?lèi)的眼睛是怎樣看見(jiàn)周?chē)蠖鄶?shù)的物體的？又是怎樣辨別不同的顏色的？遙感是怎樣“看”我們周?chē)奈矬w的？為什么遙感可以從幾百公里高空觀察到地面上很小的物體？為什么它白天黑夜都能“看”到物體？而且能穿透云霧、揭露人工偽裝？為什么它能找出地下的寶藏，“看”清楚農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)、發(fā)現(xiàn)病蟲(chóng)害？為什么又能發(fā)現(xiàn)水源、查明水質(zhì)、監(jiān)測(cè)污染？為什么遙感具有如此多方面的、過(guò)去簡(jiǎn)直不可想象的神秘的能力？對(duì)于這些有趣的、又是現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)的問(wèn)題，以及別的一些問(wèn)題，在《碧空慧眼——遙感入門(mén)》中都能得到詳細(xì)的答案。

人造衛(wèi)星的出現(xiàn)，是現(xiàn)代科學(xué)最令人興奮的進(jìn)展之一。隨著人造衛(wèi)星的上天，以及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，六十年代初，遙感開(kāi)始獨(dú)立成為一門(mén)新興的科學(xué)領(lǐng)域。遙感的出現(xiàn)，大大延伸了人們的感覺(jué)器官，為人們觀察和認(rèn)識(shí)客觀世界提供了新的手段。它的重要意義已經(jīng)得到人們的充分估價(jià)和認(rèn)識(shí)。近年來(lái)，國(guó)外已把遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍事偵察、地質(zhì)、地理、農(nóng)業(yè)、水文、海洋、氣象、天文和環(huán)境保護(hù)等方面。隨著遙感的出現(xiàn)，國(guó)外研究遙感的專著和供大學(xué)用的教科書(shū)，以及通俗地介紹遙感基本原理的科普讀物也大量出版?！侗炭栈垩邸b感入門(mén)》就是寫(xiě)得深入淺出的一本介紹遙感的科普讀物。

這本《碧空慧眼——遙感入門(mén)》(Eye in theSky——Intro－duction to Remote Sensing)，1976年由加拿大多科學(xué)出版社出版。作者多蘿西，哈珀(Dorothy Harper)，長(zhǎng)期在加拿大的一個(gè)研究中心工作，主管有關(guān)物理測(cè)量法的研究任務(wù)，以后又擔(dān)任一個(gè)大學(xué)的物理系副教授，曾寫(xiě)過(guò)一本科普讀物《活動(dòng)中的同位素》。作者在本書(shū)的《前言》中說(shuō)，她為了寫(xiě)作這本書(shū)曾經(jīng)“拜訪了遍布加拿大的許多機(jī)構(gòu)中將近一百名科學(xué)家，……他們供給我筆記、像片和圖表?！?/p>

作為一本科普讀物，本書(shū)最顯著的特色是以生動(dòng)的例子、形象的比喻來(lái)說(shuō)明往往使一般讀者感到枯燥的科學(xué)原理和公式。讀著本書(shū)，給人的印象是：似乎不是在讀介紹現(xiàn)代最新科學(xué)技術(shù)的書(shū)籍，其中介紹的原理和知識(shí)使人感到陌生和不太容易理解，而是仿佛在閱讀一本引人入勝的文藝作品。這樣說(shuō)，可能有的同志會(huì)覺(jué)得是不是過(guò)分了，實(shí)際的情況是本書(shū)確實(shí)寫(xiě)得比較生動(dòng)，作者不斷地提出一個(gè)個(gè)有趣的問(wèn)題，激發(fā)人們?nèi)ニ伎?，引起人們必欲窮探原因的愿望，于是讀下去，讀下去，感到只有一口氣讀完這本十二、三萬(wàn)字的書(shū)，才感到獲得知識(shí)的滿足。

什么是遙感？作者不先從抽象的定義來(lái)解釋，她先從具體的例子談起。作者說(shuō)：“到過(guò)月球的宇航員，感到月球的表面是干燥的、布滿塵埃的，這不是遙感，因?yàn)檫@是宇航員在月球上直接感覺(jué)到的。但是，如果你是在家里，坐在電視機(jī)面前的舒適椅子上，看到宇航員的登月器撞擊月球表面的時(shí)候升起一片塵云，于是你推論出月球上是干燥的、布滿塵埃的。這就是遙感?！薄爱?dāng)伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀看天體的時(shí)候，他就是一個(gè)初期的遙感工作者。在早上交通擁擠的時(shí)候，直升飛機(jī)駕駛員駕駛著直升飛機(jī)觀察地面交通運(yùn)輸?shù)那闆r，并把交通阻塞的情形立即報(bào)告給地面，他是一個(gè)遙感工作者?！碑?dāng)然，現(xiàn)代的遙感技術(shù)遠(yuǎn)比所舉的這些例子復(fù)雜得多，精密得多。作者所以這樣寫(xiě)，是從具體到抽象，先給讀者對(duì)什么是遙感有一點(diǎn)感性知識(shí)，然后再按照比較嚴(yán)格的科學(xué)定義，指出：遙感就是利用遙感儀器在遠(yuǎn)距離和不接觸物體的條件下，通過(guò)接收、記錄物體的電磁波輻射信息，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，來(lái)探知和識(shí)別目標(biāo)。

遙感的物理基礎(chǔ)是電磁波輻射。什么是電磁波輻射呢？作者也不先從抽象的原理來(lái)談，而是先從我們大家都很熟悉的光談起。光，與無(wú)線電波和X射線一樣，是電磁波輻射的一種形式。我們的眼睛能看見(jiàn)周?chē)拇蠖鄶?shù)物體，就是由光引起的。這光白天來(lái)自太陽(yáng)，晚上來(lái)自人工光源。光一消失，我們也就不能看到任何物體。我們的眼睛能識(shí)別不同的顏色，是由于物體對(duì)光的吸收和反射的情況不同，即是由于進(jìn)入我們眼睛的光的波長(zhǎng)不同而引起的。在可見(jiàn)波光段，如果波長(zhǎng)450毫微米左右的光觸及我們眼睛后面的視網(wǎng)膜，我們就看到藍(lán)光；如果波長(zhǎng)在550毫微米左右，我們就看到綠光；如果波長(zhǎng)在700毫微米左右，我們就看到紅光，等等。組成各種物體的原子和分子的性質(zhì)是各不相同的，各種物體對(duì)光的吸收和反射的情況也就各不相同。當(dāng)日光射到一片綠色的葉子上的時(shí)候，葉子的葉綠素吸收了相當(dāng)于光譜中紅光和藍(lán)光區(qū)域的那些波長(zhǎng)，反射的僅僅是它們的互補(bǔ)色綠光，所以我們看到葉子是綠色的。大海為什么是藍(lán)色的呢？就是因?yàn)樗瓷渌{(lán)光的緣故。日光是所有可見(jiàn)光的這些波長(zhǎng)的混合物，由于它們互相抵銷(xiāo)，以致完全無(wú)色，就被稱為白光。

作者說(shuō)：“我們的眼睛是一種最卓越的儀器，它實(shí)際上有一個(gè)可變焦距的透鏡，能夠自動(dòng)地、連續(xù)地對(duì)離我們10英寸左右到極遠(yuǎn)處的物體焦聚。它有一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)的孔徑，象貓眼一樣，在明亮的條件下，孔徑閉攏些；而在黑暗的條件下，張開(kāi)些。眼睛也有非常高的光譜分辨力，換句話說(shuō)，眼睛能夠很好地區(qū)別不同的顏色，盡管它們的色調(diào)是非常接近的。人們的大腦與眼睛相結(jié)合，它能夠吸收和解釋傳送到眼睛的各種信息。眼睛和大腦就代表一個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)在某些方面是難以超越的，它能夠判斷和記憶。然而我們的眼睛僅僅利用了電磁波譜中一個(gè)很小的范圍，即大約從400毫微米到750毫微米的可見(jiàn)光波段”，因此我們的目力還是很有限的，不能看到很多物體，受到很大的局限，而人造的傳感器——碧空慧眼，能夠利用的范圍可以從紫外線、可見(jiàn)光到紅外線，并延伸到微波，這就大大擴(kuò)展了視野，這就是為什么它獨(dú)具慧眼的道理。作者就這樣生動(dòng)具體地介紹了遙感的基本原理，進(jìn)而介紹遙感的各種傳感器，如可見(jiàn)光照相機(jī)、電視攝像機(jī)、紅外掃描儀、多光譜掃描儀和雷達(dá)等，從而揭示遙感為什么白天黑夜、風(fēng)雨無(wú)阻、全天候都能觀察事物，為什么能夠穿透云霧、揭露人工偽裝，以及能勘探地下礦藏等等這種具有很神秘的能力的秘密。接著作者又介紹了主動(dòng)遙感、遙感工作平臺(tái)、遙感資料的接收和處理，以及遙感資料在各個(gè)方面應(yīng)用等情況。

遙感是一門(mén)新興的科學(xué)領(lǐng)域，在我國(guó)實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化中，我們要加強(qiáng)對(duì)這門(mén)學(xué)科的研究，大力發(fā)展。對(duì)于廣大的一般讀者來(lái)說(shuō)，也需要了解它，增進(jìn)我們的現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)?！侗炭栈垩邸b感入門(mén)》這本書(shū)，對(duì)我國(guó)廣大讀者是很需要的。(中譯本由南京大學(xué)地理系遙感組翻譯，在商務(wù)印書(shū)館出版。)