| 单词 | 探测与成像 |
| 释义 | 【探测与成像】 拼译：observation and image formation 探测与成像技术在越来越多的领域中得到广泛应用。1917年奥地利拉唐(Radon)首先建立了探测与断层成像的数学基础。1956年布莱席维尔(Bracewell)利用微波天线测量到某些特定方向上太阳微波辐射强度，然后用图像重建的方法得出了产生微波辐射太阳区域的太阳活性图。1963年X射线断层成像技术开始用于医学，作出突出贡献的是美国物理学家柯马克(Cormack)、英国EMI公司的电子学工程师洪斯菲尔德(Houns－field)，1970年研制成第1台探测头部的X射线扫描CT机，1974年全身X射线CT机研制成功。 遥感探测与成像技术是综合性很强并且发展很迅速的领域。它的物理基础是物质的电磁辐射现象和规律；物质对电磁波作用的响应，如感光、吸收、散射及折射等。携带着特性信息的电磁波被接收并处理后可用来识别被探测的对象。必要时遥感信息被处理后形成图像并进一步实现图像的判读识别。光学、红外、微波、激光遥感探测皆属于这一技术领域。19世纪30年代开始出现光学照相技术，20世纪20年代发展到将照相技术用于空中，从飞机上对地面物体进行遥感照相记录，直接获得图像。40年代出现脉冲雷达，开始用于探测电离层，接着便用来侦察飞机及军舰。60年代后，各种电视摄像技术与红外成像技术用于人造卫星，在资源与环境探测、宇宙空间探测、国防等各个方面取得很大成就。1972年后，美国陆续发射了3颗地球资源卫星，对全球自然资源进行了遥感探测，促使世界各国皆竞相发展遥感技术。遥感探测技术，特别是卫星遥感是一门综合性很强的技术，它的实现需要空间技术、电子计算机技术、自动控制、无线电电子学、数学、物理、地理、地质、化学及管理学科等多学科的发展、配合和协调。不仅不同的物体反射、吸收或辐射电磁波的规律不一样，而且同一类物体在不同自然状态时表现出不同的规律，这种现象称为物体的波谱特性，将它与遥感器探测到的波谱信息对比即可区别出物体的种类。1969年美国对600多种岩石及矿物、1000多种土壤、3000多种植物以及60多种水的光谱特性样品进行了电磁波反射、吸收及辐射等特征的测定，为地球资源及环境的光谱探测提供了基础资料。一般侦察卫星轨道高度较低(150～200km)，地面分辨力高，成像比例尺较大，但卫星寿命较短。资源卫星为中高度(350～1500km)，它既有较高分辨力，又有较长寿命，故可观测地球上动态过程。遥感探测器按其工作方式分为有源及无源两类。前者利用人工产生的特定电磁波辐射来照射目标物，再根据接收来自目标物的电磁波特征达到识别目标的目的；而后者无需人工辐射源，它利用自然辐射源如太阳能、宇宙射线、物体由于吸收太阳能而发出的红外辐射等来探测目标。目前红外及可见光遥感一般是无源的，只有距离较近时才用有源激光遥感器。微波及声波则大量采用有源系统。许多波段对遥感来说都可用，但直接用于遥感器的工作波段主要是红外，可见光及微波3部分。在这3个波段已研制出多种的遥感系统。如红外部分有辐射计，分光光度计及多光谱扫描仪等。可见光部分有测量照相机、全景照相机、多光谱跟踪望远镜、多光谱同步照相机及多光谱电视摄像机等。美国最近成功发射的哈勃太空望远镜已置于距地球612km轨道上，它将对宇宙太空进行广泛的探索。在微波波段上可以利用的有微波辐射计、微波散射计、微波测高雷达、合成孔径雷达及全息雷达等。目前空间遥感使用较多的还是光学成像手段。主要是因为它具有较高的分辨力，并且所得的是直观照片，易于处理、分析及判读。但无线电遥感手段具有全天候特点，有穿透云层能力，这是光学及红外成像手段所不具备的性质。美国发射的地球资源卫星，可观察褶皱、断层、侵入体轮廓、熔岩流及地貌形态等主要地质特征。其次，还可预测新的矿产资源，并可用来研究地质的动态过程。另外，在绘制地理及地形图方面其应用价值也是很明显的。在农林业方面，可提供资源调查的图形资料；可分析植被及土壤类型；测定已开垦及未开垦土地面积；进行各类植物农田管理及栽培规划等。可观测森林火灾及植物病虫害情况。在渔业及畜牧业方面，可发现及监视鱼群游动位置，提高渔业生产力；可对牧草资源分布进行估测，便于开发。借助遥感信息可掌握江河湖泊数量、水量、水质及水温等水文资料；寻找地下水资源；进行水情预报，日本利用其图片分析出海岸被侵蚀的详情；还可利用图像的连续分析监测环境的污染程度、面积及变化趋势等。在条件好的情况下，从图片上可看出城市街道、公路铁路和水库以及军事设施。由于Landsat长时间运转，故可观测基地变化状况。1979年发射的海洋卫星装备有合成孔径雷达，工作寿命较短。加拿大于1990年发射新的卫星是一种主动式微波成像遥感器，它对于绘制海底地形、地貌图很有成效。在深海，一般利用回声探测设备进行海底探测及成像，英国的Sea、Beam系统及英国海洋科学研究所首创的GLORIA系统具有代表性。Sea、Beam多波束声纳系统的最大测深为11000m，测量精度为2～4m。GI．ORIA是多波束侧扫声纳，它在航道两侧可侧扫1．5×104～3．0×104km，可以以数字方式记录反射波能量。所取得的海底声纳数字数据经计算机处理后镶嵌成影像地图。它还是较为理想的探深系统，在八级大风时每天还可测10000Km、故可快速成像。X射线计算机断层成像、核磁共振计算机断层成像及超声成像技术等代表了当代医疗电子学的最新成就。后两者由于不依赖于射线，更为安全。在分辨力方面前两者则较高，分辨能力达0．35～0．5mm。最近超声多普勒系统的研究是医学领域中新兴起的研究热点，吸引了众多的科研工作者。在探测与成像技术中，尽管探测器及遥感器是基础，但若忽略了信息传输、图像信息处理及判读系统，就不可能达到最佳效果的。后者在今后10～20年的发展中处于非常重要的地位，有些探测器及遥感器本身现已具备了较高的目标分辨能力，如近距离的Y射线系统、核磁共振系统、X射线系统及远距离的合成孔径雷达、红外探测器及光学传感器等。高分辨力探测系统、超级计算机信息处理及分析技术相互结合将使整个设备不仅对于各种原因引起的误差取得有力补偿，获得很高的分辨能力，而且可高速实时形成图像，增强人类在探测与成像技术领域中的实力。最近问世的超大容量激光盘存贮器将大大增强信息处理系统的功能。各类探测器所具有的独特性能，必将发挥其各自特长，并实现综合利用。【参考文献】：1 地理所、情报所编译，地球资源技术卫星及其应用．19772 Tomiyasu K．Pro．IEEE．1978，66：563～5833 European Telemetry Conference，1987，64 International Defense Review，1987，9：1183～11915 Tsandoulas G N．Science，1989，237：257～2626 Censon D．IEEE trans．1988，36(9)：740～751(合肥工业大学张寿广教授撰) |
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