22年1月俄乌战争拉开帷幕，2月底在网上看到这样一条新闻：
俄乌两国开战不久，国外网络上就流传出一则乌克兰某水库大坝被炸毁的消息。刚开始消息称"为阻碍俄军的前进步伐，乌克兰军方炸毁了某水库大坝"。没过多久消息就反转了，说大坝实为俄军炸毁。一时间，大坝究竟毁于谁手在网络上竟成了争执不下的焦点。2月26日，"海丝一号"SAR卫星，揭开了事情的真相，经卫星影像判断，位于乌克兰该水库大坝依旧完好，水库下游未见受水灾区域。
看到中国遥感卫星有理有据在线辟谣，着实有点小骄傲，同时一些好奇心驱使的问题也随之而来：
- 为什么图片是黑白的？
- 这颗卫星专门用于军事领域吗？想拍就拍？
- 图片看得不太清，是否可以拍得更清楚一些？
加之最近在做遥感相关的业务开发，在周会上接触到很多陌生的遥感名词，带着这些疑问和困惑，特地整理了解了一些遥感背景知识，所以今天的分享形式就是微科普+故事会。
遥感的发展简史
最早使用"遥感"一词的是美国海军研究局的艾弗林。1961年于密歇根大学召开了"环境遥感国际讨论会"，此后在世界范围内，遥感作为一门新兴的独立学科，获得了飞速发展。但是在此之前，遥感学科的技术积累和酝酿却经历了几百年的历史和发展阶段。
地面遥感阶段
根据遥感的概念，1826年摄影技术的发明就标志着遥感技术的诞生，但在1839年以前主要是进行地面摄影。
1858年法国人图纳乔用系留气球拍摄了法国巴黎的"鸟瞰"像片。
系留气球是使用缆绳将其拴在地面绞车上并可控制其在大气中飘浮高度的气球。升空高度2km以下，可以在空中特定范围内实现定高度、长时间驻留，比如离我们最近的西溪湿地的观光系留气球。
但是纳达尔的航拍还只能算"拍了"，并没有"拍好"，网上未找到当时留存下来的照片。
图纳乔乘气球俯瞰巴黎
1860年美国摄影师布莱克同样在热气球上创造了航空摄影的历史：他完成了现存第一张成功的航拍作品，这张1200英尺高空视角的珍贵相片，被命名为《鹰与大雁视角下的波士顿》，这也是人类第一张清晰的城市俯瞰相片。
Balloon View of Boston
1906年美国旧金山遭受破坏性地震袭击。地震过后，商业摄影师乔治-劳伦斯利用搭载在风筝上的照相机拍摄了一幅全景照片，展现变成一片废墟的旧金山景象。
几个风筝将大幅照相机送到600米的高度
使用风筝照相机在旧金山湾上空拍摄的全景照
此后，航空摄影的载体一变再变：除了使用热气球 、风筝， 还有摄影师用降落伞 甚至火箭搞航拍。但热气球也好，风筝、火箭也罢，它们各自都有不可解的弊端：
- 热气球飞一次耗资巨大，起降不方便，不是任何地方都能拍，也并非任何人都玩得起
- 风筝、火箭则难以控制，且当时的相机实在是太重，飞不了多高，拍出来效果很差
那么什么方法能既省事省力省钱，又能出片呢？
时间来到1907年，诺布隆纳是一名子承父业的德国药剂师，当年他爸为了送药方便，养了一批往返于自家和疗养院之间的信鸽用于传递处方和少量药材，这一送就是五十多年。某个大雾天里，一只鸽子在送药时迷失了方向，诺布隆纳找了一个月未果准备放弃时，这只鸽子竟自己飞回了家。这件事激起他的好奇心，他想到为鸽子制作一个小型轻便的自动照相机佩戴在胸前，就能知道它们送药时都去了哪些地方。就这样，闻名欧洲甚至在一战中也发挥了作用的鸽载相机诞生了。
尤利乌斯·诺布隆纳 和 鸽载相机
鸽载相机照片
在地面遥感阶段中，所用的平台为气球、风筝、鸽子等，所拍摄的影像质量较差。
航空遥感阶段
1903年莱特兄弟发明了飞机，为航空摄影创造了条件。但飞机当时并未用来航空摄影，直到1909年一位电影摄影师跟随莱特飞行，拍下了第一部以飞机为平台的电影。 同年4月23日，莱特兄弟在意大利训练海军军官时，在机翼上安放照像机，拍下了世界第一张真正意义上的航空像片。
1914年-1918年航空摄影的使用在一战期间迅速成熟，因为侦察机配备了摄像机来记录敌人的行动和防御。在一战初期，航空摄影主要用于摄影测量和军事领域，在战争结束后来资料应用逐渐向民用发展。
1930年美国开始进行全国航测，编制中小比例尺地形图 和为农业服务的大比例尺专题地图。其后，西欧、原苏联等也开始了全国性的航测，与此相应的航测理论和技术都有了迅速发展。
1931年出现了感红外的航摄胶片，首次获得了目标物的不可见信息。
1937年进行了首次彩色航摄，生产出假彩色红外胶片，并探索进行多光谱和紫外航空摄影。
第二次世界大战期间（1939年-1945年）开始应用雷达和红外探测技术，到了20世纪50年代，非摄影成像的扫描技术和侧视雷达技术开始产生并应用，打破了用胶片所能响应的波段范围限制。
航天遥感阶段
随着空间技术的发展，1957年苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，从此，遥感平台从飞机发展到了卫星 和飞船。
20世纪60年代初，美国从气象卫星和飞船上，拍摄了地面像片。后来又陆续发射了陆地卫星、气象卫星、海洋卫星等。同时，在传感器方面，继红外片后，多光谱相机、多波段扫描仪、微波辐射计、合成孔径侧视雷达、电视摄像仪等新型传感器陆续问世，使得遥感技术由航空遥感阶段 进入了航天遥感阶段。
遥感的基本概念
遥感（Remote Sensing），从字面上来看，可以简单理解为遥远的感知。其科学含义一般理解为:
在遥远的地方，感测目标物的信息，通过对信息的分析研究，确定目标物的属性及目标物之间的关系。简单来说就是不与目标物接触，凭借其发出的某些信息识别目标。
根据遥感的这一概念，人和动物都具有一定的遥感本领。例如：
- 人的眼睛识别物体的过程就是一种遥感过程，它是靠物体的色调、亮度，以及物体的形状、 大小等信息，来判定物体的属性。
- 蝙蝠能发射超声波，并用接收到的回波来判断 障碍物的距离、方位和属性。
所以现代遥感技术就是模仿自然界中的遥感现象和过程而产生的。
遥感系统
根据以上遥感的定义，遥感系统包括：
- 被测目标的信息特征
- 信息的获取
- 信息的传输与记录
- 信息的处理
- 信息的应用
被测目标的信息特征
任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源。目标物与电磁波的相互作用，构成了目标物的电磁波特性，他是遥感探测的依据。
信息的获取
遥感信息获取是遥感技术系统的中心工作。
- 接收、记录目标物电磁波特征的仪器，称为传感器，它是信息获取的核心部件 ，如：扫描仪、雷达、摄影机、摄像机、辐射器等。
- 装载传感器的平台称遥感平台， 主要有：
-
- 地面平台（如：遥感车、手提平台、地面观测站等)
- 空中平台（如：飞机、气球、其他航空器等)
- 空间平台（如：火箭、人造卫星、宇宙飞船、空间实验室、航天飞机等)
在遥感平台上装载上传感器按照确定的飞行路线飞行或运转进行探测，即可获得所需的遥感信息。
信息的接受
传感器接收到目标物的电磁波信息，记录在数字磁介质或胶片上。胶片由人或回收舱送至地面回收，而数字磁介质上记录的信息则可通过卫星上的微波天线传输给地面的卫星接收站。
信息的处理
地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，记录在高密度的磁介质上，并进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换为用户可使用的通用数据格式，才能被用户使用。
信息的应用
遥感获取信息的目的是应用。遙感信息应用应根据专业目标的需要，选择适宜的遥感信息及其工作方法进行，以取得较好的社会效益和经济效益。
遥感的类型
按遥感平台分
- 地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提或活动高架平台等；
- 航空遥感：传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等;
- 航天遥感：传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等；
- 航宇遥感：传感器设路于星际飞船上，指对地月系统外的目标的探测。
按传感器的探测波段分
- 紫外遥感：波段在 0.05~0.38pm 之间;
- 可见光遥感：波段在0.38~0.76um 之间;
- 红外遥感：波段在0.76~1000wm 之间；
- 微波遥感：波段在 1mm~1 m之间;
- 多波段遥感：波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。
还记得最开始提出的问题吗：海丝一号卫星拍摄出的遥感图像为什么是黑白的吗？这里用波段解释一下。
上面的彩色照片是卫星在可见光波段 拍摄的照片，这跟我们眼睛看东西，手机拍照片的原理是一模一样的。但是可见光成像有一个巨大的缺点，被拍摄的目标必须要自己发光 或者是发射太阳光 ，如果遇上夜晚的话，那就没办法成像了。还有可见光的穿透能力十分的有限，一点点水汽、云层就可以遮挡目标物，所以可见光成像还需要有好的天气。
因此可见光遥感成像在军事上的优势并不大，而我国的"海丝一号"其实是一颗SAR遥感卫星，SAR的意思是合成孔径雷达，这是一种利用微波成像的技术，这种卫星可以穿透云层的遮挡、可以在夜晚进行观测成像，所以它正好弥补了可见光卫星的缺点。
因此SAR卫星具备全天时、全天候、全球覆盖的观测能力，这种成像设备可以搭载在陆、海、空、天各种平台上，所以毫不夸张的说，它可以洞察着地面上的一切。
那为什么SAR卫星拍摄的照片是灰白色的，辨识度这么低？跟可见光不一样，因为地面上的物体，比如房子、汽车、路面、海洋，他们对雷达波的散射程度不同，所以可以根据它们散射的强弱绘制出可视化的灰白图像。专业的人员一看就能知道，地面上是啥东西。
这就跟你在医院照的CT，或者是核磁共振一样，也是灰、黑、白这三种颜色，但他们分别代表了不同的结构信息，我们普通人也看不懂，但是学过影像学的就能看懂。所以海丝一号的照片看似是低端的黑白照，其实是更为高端的雷达影像，细节更加的丰度。而我们熟悉的可见光影像跟这个根本没有可比性。
按工作方式分
主动遥感 与 被动遥感
- 主动遥感：由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号
- 被动遥感：传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量
成像遥感与非成像遥感
- 成像遥感：传感器按收的目标电磁辐射信号可转换成(数字或模拟）图像
- 非成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像
按遥感的应用领域分
- 从大的研究领城分为：外层空问遥感、大气层遥感、陆地遥感 、海洋遥感等
- 从具体应用领域分为：资源遥感、环境遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等
总结
以上从图文结合的方式介绍了遥感相关的入门知识科普，这个专栏会持续更新，记录自己学习遥感过程的同时也把相关的有意思的遥感技术分享给其他人，读者的互动将成为我更新的最大动力，希望各位多多留言指正支持～