《碧空慧眼——遥感入门》

陈达文

一本介绍遥感的基本原理及其应用的科普读物

什么叫遥感？我们人类的眼睛是怎样看见周围大多数的物体的？又是怎样辨别不同的颜色的？遥感是怎样“看”我们周围的物体的？为什么遥感可以从几百公里高空观察到地面上很小的物体？为什么它白天黑夜都能“看”到物体？而且能穿透云雾、揭露人工伪装？为什么它能找出地下的宝藏，“看”清楚农作物的长势、发现病虫害？为什么又能发现水源、查明水质、监测污染？为什么遥感具有如此多方面的、过去简直不可想象的神秘的能力？对于这些有趣的、又是现代科学知识的问题，以及别的一些问题，在《碧空慧眼——遥感入门》中都能得到详细的答案。

人造卫星的出现，是现代科学最令人兴奋的进展之一。随着人造卫星的上天，以及电子计算机技术的突飞猛进，六十年代初，遥感开始独立成为一门新兴的科学领域。遥感的出现，大大延伸了人们的感觉器官，为人们观察和认识客观世界提供了新的手段。它的重要意义已经得到人们的充分估价和认识。近年来，国外已把遥感技术广泛应用于军事侦察、地质、地理、农业、水文、海洋、气象、天文和环境保护等方面。随着遥感的出现，国外研究遥感的专著和供大学用的教科书，以及通俗地介绍遥感基本原理的科普读物也大量出版。《碧空慧眼——遥感入门》就是写得深入浅出的一本介绍遥感的科普读物。

这本《碧空慧眼——遥感入门》(Eye in theSky——Intro－duction to Remote Sensing)，1976年由加拿大多科学出版社出版。作者多萝西，哈珀(Dorothy Harper)，长期在加拿大的一个研究中心工作，主管有关物理测量法的研究任务，以后又担任一个大学的物理系副教授，曾写过一本科普读物《活动中的同位素》。作者在本书的《前言》中说，她为了写作这本书曾经“拜访了遍布加拿大的许多机构中将近一百名科学家，……他们供给我笔记、像片和图表。”

作为一本科普读物，本书最显著的特色是以生动的例子、形象的比喻来说明往往使一般读者感到枯燥的科学原理和公式。读着本书，给人的印象是：似乎不是在读介绍现代最新科学技术的书籍，其中介绍的原理和知识使人感到陌生和不太容易理解，而是仿佛在阅读一本引人入胜的文艺作品。这样说，可能有的同志会觉得是不是过分了，实际的情况是本书确实写得比较生动，作者不断地提出一个个有趣的问题，激发人们去思考，引起人们必欲穷探原因的愿望，于是读下去，读下去，感到只有一口气读完这本十二、三万字的书，才感到获得知识的满足。

什么是遥感？作者不先从抽象的定义来解释，她先从具体的例子谈起。作者说：“到过月球的宇航员，感到月球的表面是干燥的、布满尘埃的，这不是遥感，因为这是宇航员在月球上直接感觉到的。但是，如果你是在家里，坐在电视机面前的舒适椅子上，看到宇航员的登月器撞击月球表面的时候升起一片尘云，于是你推论出月球上是干燥的、布满尘埃的。这就是遥感。”“当伽利略用望远镜观看天体的时候，他就是一个初期的遥感工作者。在早上交通拥挤的时候，直升飞机驾驶员驾驶着直升飞机观察地面交通运输的情况，并把交通阻塞的情形立即报告给地面，他是一个遥感工作者。”当然，现代的遥感技术远比所举的这些例子复杂得多，精密得多。作者所以这样写，是从具体到抽象，先给读者对什么是遥感有一点感性知识，然后再按照比较严格的科学定义，指出：遥感就是利用遥感仪器在远距离和不接触物体的条件下，通过接收、记录物体的电磁波辐射信息，并经过数据处理，来探知和识别目标。

遥感的物理基础是电磁波辐射。什么是电磁波辐射呢？作者也不先从抽象的原理来谈，而是先从我们大家都很熟悉的光谈起。光，与无线电波和X射线一样，是电磁波辐射的一种形式。我们的眼睛能看见周围的大多数物体，就是由光引起的。这光白天来自太阳，晚上来自人工光源。光一消失，我们也就不能看到任何物体。我们的眼睛能识别不同的颜色，是由于物体对光的吸收和反射的情况不同，即是由于进入我们眼睛的光的波长不同而引起的。在可见波光段，如果波长450毫微米左右的光触及我们眼睛后面的视网膜，我们就看到蓝光；如果波长在550毫微米左右，我们就看到绿光；如果波长在700毫微米左右，我们就看到红光，等等。组成各种物体的原子和分子的性质是各不相同的，各种物体对光的吸收和反射的情况也就各不相同。当日光射到一片绿色的叶子上的时候，叶子的叶绿素吸收了相当于光谱中红光和蓝光区域的那些波长，反射的仅仅是它们的互补色绿光，所以我们看到叶子是绿色的。大海为什么是蓝色的呢？就是因为它反射蓝光的缘故。日光是所有可见光的这些波长的混合物，由于它们互相抵销，以致完全无色，就被称为白光。

作者说：“我们的眼睛是一种最卓越的仪器，它实际上有一个可变焦距的透镜，能够自动地、连续地对离我们10英寸左右到极远处的物体焦聚。它有一个自动调节的孔径，象猫眼一样，在明亮的条件下，孔径闭拢些；而在黑暗的条件下，张开些。眼睛也有非常高的光谱分辨力，换句话说，眼睛能够很好地区别不同的颜色，尽管它们的色调是非常接近的。人们的大脑与眼睛相结合，它能够吸收和解释传送到眼睛的各种信息。眼睛和大脑就代表一个数据处理系统，这个系统在某些方面是难以超越的，它能够判断和记忆。然而我们的眼睛仅仅利用了电磁波谱中一个很小的范围，即大约从400毫微米到750毫微米的可见光波段”，因此我们的目力还是很有限的，不能看到很多物体，受到很大的局限，而人造的传感器——碧空慧眼，能够利用的范围可以从紫外线、可见光到红外线，并延伸到微波，这就大大扩展了视野，这就是为什么它独具慧眼的道理。作者就这样生动具体地介绍了遥感的基本原理，进而介绍遥感的各种传感器，如可见光照相机、电视摄像机、红外扫描仪、多光谱扫描仪和雷达等，从而揭示遥感为什么白天黑夜、风雨无阻、全天候都能观察事物，为什么能够穿透云雾、揭露人工伪装，以及能勘探地下矿藏等等这种具有很神秘的能力的秘密。接着作者又介绍了主动遥感、遥感工作平台、遥感资料的接收和处理，以及遥感资料在各个方面应用等情况。

遥感是一门新兴的科学领域，在我国实现社会主义现代化中，我们要加强对这门学科的研究，大力发展。对于广大的一般读者来说，也需要了解它，增进我们的现代科学知识。《碧空慧眼——遥感入门》这本书，对我国广大读者是很需要的。(中译本由南京大学地理系遥感组翻译，在商务印书馆出版。)