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分类方法是根据遥感器外部发射能量目标进行分类,把能够发射能量并接收
目标反射回波的遥感器,称为主动遥感器;把不发射能量,只接收目标反射
的能量或目标本身辐射的能量遥感器,称为被动遥感器。第三种分类方法是
根据遥感器探测物理量的不同来分类:以探测声音来区分目标的,称为声学
遥感器;以电磁波来区分目标的,称为光电遥感器。
那么遥感器又是靠什么来探测目标的呢?对于微波、红外、可见光的遥
感器来说,它们是凭借物体反射和发射的各种电磁波(光也是一种电磁波)
来探测目标的。电磁波是自然界存在的一种物质,是由物质内部电子强烈运
动而产生的。任何温度高于绝对零度(…273℃)的物质,其内部都存在着电
子,而且其内部的电子在运动着,因而该物质都要发射电磁波。
物体温度不同,发射电磁波这种能量的本领也不一样。物体温度越低,
发射电磁波的能量越弱,电磁波的波长越长;物体温度高,并且发射的能量
多,电磁波的波长就越短。另外,物体的化学成分和物理构造不同,反射电
磁波的本领也不一样。
物质物体反射和辐射不同电磁波的本领,叫做目标特征信息,它是识别
有用目标的重要依据。收集和研究物体反射和辐射电磁波随时间、地点和季
节变化,以及电磁波在大气中传播的规律,是遥感技术的一项重要内容。
通过前面的叙述,我们大体上了解了什么是遥感及其相关的知识。现在
让我们看一下“千里眼”是如何扫描万里海区的。
我们已经知道,卫星和飞机对海洋的遥测是通过安装在卫星或飞机上的
遥感器来实现的。
一方面,卫星和飞机上的遥感器主动地向海洋发射能量,辐射电磁波,
然后再通过遥感器内部的装置来接收这些目标反射回波,进行处理之后成像
或非成像显示,传向地面。
卫星和飞机遥感仪器经过不断完善,已经历了三代技术更新。第一代是
可见光遥感仪器,如光导摄像机等。这种遥感仪器只能在白天工作,黑夜就
变成了瞎子。第二代技术产品是红外线遥感仪器。这种遥感仪器可以使卫星
实现昼夜观测,但每当天空阴云密布或雨雪交加时,红外遥感仪就会受到干
扰。第三代是微波遥感仪,这是新一代的“全天候”遥感仪器。微波是介于
红外波段和无线电波段的电磁波,它不仅可以昼夜工作,而且具有一定的穿
透云层、雨雪和地面植被的能力。目前海洋卫星上试用的遥感仪基本上都是
微波遥感仪。
已经试验使用过的海洋遥感仪器有海洋水色扫描仪、海水温度扫描仪、
机载激光测深仪、图像自动传统系统、高级光导照相机、多光谱海洋环境监
测扫描仪等。
海洋卫星的观测本领极高,可以直接对海面温度变化、海冰分布、海上
灾害、天气和海况进行有效的监测,其中对海洋上台风的生成和活动的监测
效果尤为显著。卫星借助遥感器可以精确测量海面的变化、海面起伏和海浪
高度,还可以测出海水表层的流速,可以测量海面风速、海面水温以及海水
和大气中的水汽含量等。海洋卫星所获取的信息量之大是极惊人的,它一天
所获得的海洋情报,相当于 2 万份船舶观测资料。
另一方面,卫星和飞机上的遥感器还可以定时地接收放在海洋里的锚系
浮标和漂流浮标所探测到的信息。锚系浮标基本上是位置固定的浮标,大致
有 12 米和 10 米直径的钢质饼型浮标、6 米铝质船型浮标、3 米直径铝质饼浮
标等几种规格。锚系浮标的观测项目和搜集信息的范围有风、气压、气箱、
海面温度等。这些浮标的标体都载有太阳能供电系统。浮标上装置着单根长
索,长索上悬挂着许多小型紧固的传感器。这些传感器的可靠性都很好。
锚系浮标中的信息接收机可以接收海水中的传感器所搜集的信息,卫星
或飞机遥感器会定时地接收这些信息,进行处理。现在世界上已有两颗极地
轨道卫星专门来负责接收这些海上指定点的信息情况。这种卫星每 105 分钟
就绕地球一周,轨道高度约 900 千米,能够覆盖全球范围的海域。
漂流浮标主要用于监测飓风和热带气旋、海啸等。除此之外,对海浪、
海温、潮汐、海冰、极冰、赤潮等也都有良好的观测作用。这种浮标重在流
动性,可以在船上或飞机上投放,其工作原理和锚系浮标基本类似。
卫星、飞机遥感器主要是通过上述两方面的渠道来时刻监视海洋的。它
们宛如无数只“千里眼”,时刻不停地洞察、扫描着这无垠的海洋,探测着
这万里海区的最新“敌情”……
水下照相
现在让我们把历史的聚光灯扫向 130 多年前。那时,有一位叫汤姆森的
英国人对摄影着了迷,拍摄了大量的照片。后来,他对水下世界也逐渐感兴
趣起来。于是他经常拿着照相机在海滩上游玩,或驾着小船在大海中飘荡。
有一天,他忽然灵机一动,用他的普通照相机摄下了第一张水下照片。从此,
水下摄影成了此后很多人所追求的事业。后来,一位法国潜水员路易·布当
又迷上了水下摄影,并对水下摄影做出了卓越的贡献。这位潜水员花了 8 年
时间,研制出当时世界上第一架水下摄影机。这架摄影机从外观上看,既大
又笨重;摄影机外面罩着一个金属箱作防水外套;前边镶嵌着一块玻璃,镜
头可以通过这里摄影。防水金属箱的里面是一个 9×12 厘米的普通玻璃底板
摄影机。这个法国人身穿潜水服,潜入 水中进行摄影。当时还没有研制出摄
影用的防水表,所以在水下不能掌握准确的曝光时间,还必须在这架摄影机
上系上一条绳子,由水面上的人拉动作为信号来确定曝光时间。这位法国人
就是用这架原始的水下摄影机,拍摄了大量的海蟹、游鱼等多种海洋生物的
照片。但是,由于当时还没有研制出水下摄影用的闪光灯,这些摄影只能安
排在天气晴朗而且较浅的海区进行,只有这样才能保证照相需要的足够的光
线。这样一来,照相的时间和海域都受到了很大限制,为水下照相带来了极
大的不便。这个法国人又经过了不断的实验,终于制造出一种水下闪光灯。
这种水下闪光灯其实就是一个大玻璃球。球里面放上一盏酒精灯和一些镁
粉。大家知道,镁粉遇热燃烧会发出明亮的光来。下水前,只需把酒精灯点
燃,这样酒精灯就会诱燃镁粉发出阵阵明亮的光来,就可以进行水下摄影了。
这个玻璃球和水面上充满空气的大酒桶相连接,可以保证有充分的氧气燃
烧,因而球里面的灯火也就不会窒熄了。遗憾的是,这种水下闪光灯经常发
生爆炸,有时也会伤害一些摄影人员,所以这种方法很快就不使用了。这位
法国人布当仍然继续进行水下摄影照明的研究。最后,他终于制造出一种防
水的弧光灯。用这种弧光灯进行水下摄影,可以在 50 米的海洋深处拍到效果
非常好的照片。这位法国人还专门写了一本介绍水下摄影的专著,为后人留
下了宝贵的资料。
继法国人布当之后,进一步发展水下摄影事业的是美国人列·普里也尔,
他为水下摄影机设计了一个不锈钢的外壳,胶片装在一个发条机构上,潜水
时使用这样的摄影机,一次可以连续拍摄 35~36 个镜头。美国电气工程师德
米特里·列比科夫,又研制出一种水下自动摄影机。这种摄影机的外壳像一
个鱼雷,是一个长长的椭圆形;壳体是不锈钢的,浮力为零,不升不降地处
于悬浮状态。壳里面装着摄影机、聚光灯和电池组。壳的外面装上电动螺旋
钉,可以在海中自动前进。壳里面的摄影机也是自动装置的。于是,这种水
下自动摄像机可以穿越海洋中狭小的通道,拍摄下沉船内部和水下岩洞的情
况。后来,人们又经过不断探索,发明了深海摄影机。这种摄影机的原理是
这样的:摄影机上附着一个重物,这块重物携带着照像机迅速下沉,当重物
与海底碰撞时,照像机上的照明灯会自动打开,启动快门,转动胶片,同时
把重物弹射开,这样摄影机又浮上了水下面。这种深海摄影机可以拍摄深海
中的许多景色,可以在几千米的深海中照相。
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