遥感技术装备地球资源卫星
在我们居住的地球上有着极其丰富的资源。然而，进行实地勘探时往往受到一些条件或地理位置的限制，如冰雪覆盖的两极地区、人烟稀少的崇山峻岭，浓荫蔽日的原始森林或干旱荒芜的沙漠地带，特别是蕴藏着无数资源的浩瀚海洋，利用地面的直接勘测显然无法完成，而对于诸如区别农作物的类别、成熟程度，区别森林树木的品种、长势，及时发现病虫危害和观察防治效果，以及了解、掌握河流水位的变化，海洋洋流的动向和浮游生物的迁移等，都是在地表难以实行全面观察的。这一系列的工作就带来了一种多用途人造卫星──地球资源卫星的诞生和发展。
1972年7月23日，美国发射了一颗不寻常的人造地球卫星，名字叫“地球资源卫星”，后改名为“陆地卫星”。它是由气象卫星改装而成的，外形像一只大蝴蝶。这颗卫星重892千克，中央是一个塔形体，底部直径约1.2米，高3米。
从运行轨道上看，它不像大多数卫星那样在椭圆轨道上运行，而是在离地面高度为920千米的圆轨道上运行。卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角也比较大，为99度，这是为了能使卫星飞越全球各地。表面上看，这是一颗很普通的卫星，但它的发射却引起了全世界的关注。为什么呢？原因就在于这颗卫星发射的特殊目的和它所采用的全新探测技术。
发射这颗卫星的目的，可以用它的名字来说明。“陆地卫星”，顾名思义，就知道它是用来探测地球陆地资源的卫星。
地球资源卫星什么是地球的资源呢？一般是指那些与人类生活密切相关的基本物质，如粮食、空气、水、燃料、矿物等；也包括那些与人类生活密切相关的自然环境，如大气层、海洋等。环境实际上也是一种可利用的资源。地球资源卫星除了要探测煤炭、石油等矿藏，森林、草原、农作物、水源等外，那些同资源和环境有关的问题，例如，粮食产量的估计、土地的利用情况、环境污染的范围和程度，还有水灾、旱灾、森林火灾、农作物病虫灾等灾害的探测，都属于资源卫星探测的内容。因此，对陆地进行的探测虽然没有像派航天器去探测月球、火星、金星那样充满神秘感，但是却与人类的生活息息相关，所以，“陆地卫星”的发射，理所当然地受到了人们的极大重视。
这颗卫星采用的探测技术为什么也引人注目呢？原来它所采用的是一种不接触被测对象，就能够从远处测出对象的特性的探测技术，叫遥感技术。用遥感技术拍下的照片，叫做遥感照片。
其实，在我们未认识“遥感”和使用“遥感”一词以前，遥感现象早已存在，遥感技术也已有应用。
我们知道，蝙蝠是一种昼伏夜出的动物。它不论在茫茫的暮色之中，还是在漆黑一团的岩洞和古庙里，都能自如地飞来飞去，从不会相碰或撞到什么东西上。而它那捕食的灵活性和准确性，却是十分惊人，它1分钟竟能捕捉十几只蚊子。蝙蝠之所以具有这样惊人的本领，是因为它不仅能够向外发射超声波（由喉咙产生，通过嘴和鼻孔向外发射），而且能够接收（用耳朵）这些超声波的反射回波。因此，蝙蝠就能够判明物体的距离和大小，判明是食物还是敌人，或者是障碍物。蝙蝠这种本领就是自然界的遥感现象。
遥感可分为地面遥感、航空遥感和航天遥感。航空遥感是把遥感器放在高空气球、飞机等航空器上进行的遥感；航天遥感是把遥感器装在航天器上进行的遥感。按照获得的资料种类，又分为图像方式遥感和非图像方式遥感两大类。
航天遥感是由卫星（或其他航天器）上装备的各种遥感器完成的，目前常用的遥感器有多谱段的照相机、多光谱扫描仪、微波辐射计或合成孔径雷达等。它能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测，获取大量信息，也能周期性地得到实时地物信息，因此，航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获得广泛的应用。例如应用于资源考察、气象观测、军事侦察、地图测绘等。
航天遥感按工作波长不同，通常有可见光遥感、红外遥感、多光谱遥感和微波遥感等方式。
可见光是人们眼睛能看见的光波，因此，可见光遥感是应用比较广泛的一种遥感方式，它工作在波长为0.4～0.7微米可见光波谱段。它能把人眼睛可以看见的景物真实地再现出来，具有直观、清晰、易于判读的效果。常用的可见光遥感器是照相机，目前卫星上的照相机在160千米的太空拍照，其地面分辨率达0.3米，也就是说，可以分辨地面走动的人。缺点是可见光遥感只能白天工作，而且受云、雨、雾等气象条件影响很大。
红外遥感工作在波长0.7～1000微米的红外波谱段。它是根据物体表面温度高于零下273℃时，都具有辐射红外线的物理特性，来测得物体红外辐射强度、波段和温度的，从而识别伪装并可进行夜间观察。红外遥感常用于寻找地下热源、发现森林火灾、监视农作物病虫害等。红外遥感虽然能在夜间工作，但它却无法穿透厚厚的云层。常用的红外遥感器是光学机械扫描仪。
多光谱遥感是可见光遥感和红外遥感巧妙的结合。它是根据不同物体对不同波长的光线具有不同反射能力的原理，利用多个相机或多通道传感器对目标摄影或扫描，从而同时获得目标在不同光谱带的图像，然后选取若干张照片进行组合，可得到一张假彩色照片。假彩色照片是指照片颜色与真实物体不同的照片，如田里的小麦本来是绿色，但在假彩色照片里故意将小麦变成红色，目的使人一目了然。人们观看假彩色照片便可了解地面景物。常用的多光谱遥感器有多谱段相机和多光谱扫描仪。
微波遥感能感测比红外辐射波长更长的微波辐射，工作波长在1～1000毫米的电磁波段。它具有穿云破雾、夜间工作的能力，是一种全天候的遥感手段。微波遥感器分主动式和被动式两种。主动式有合成孔径雷达、雷达测高计和微波风场散射计等，它们主动向地面发射微波并捕获目标，以获得目标图像或参数；被动式有微波辐射计等，它是直接感测目标的微波辐射强度，以获取目标的参数。微波遥感可以观察云层覆盖下的景物，获取的图像具有鲜明的立体感，因此，在地学研究中广泛应用。
所有这些航天遥感器都好似太空的“慧眼”，昼夜注视着地球，地面、地下的“宝物”休想“逃过”太空的“慧眼”。
人们从太空“慧眼”获得大量图像，但还不能直接辨识地面或地下景物，这是因为遥感时，由于遥感器所获的图像信息会受到外界因素的影响，因此需要对图像信息进行加工处理，以达到去粗取精、去伪存真的目的。外界因素譬如卫星的运动、仪器的误差、目标的移动、大气吸收和散射、地球曲率等的影响，使遥感图像发生几何畸变或辐射畸变。
图像处理首先对遥感图像信息进行校正或修正，再经配准、增强、滤波及修正，便可得到再现景物原来面貌的黑白或彩色照片、假彩色照片或计算机数字磁带等。只有经过处理后的图像（照片），人们才能从图像上去辨识地面或地下景物。
遥感技术的发展为从太空观测地球资源奠定了技术基础。从1962年起，人们开始研究航天遥感技术，并逐步应用遥感技术来研究地球资源，如美国密执安大学红外光学实验室所进行的“地球资源光谱信息研究”就是其中一例。1966年，美国又提出了“地球资源观测卫星计划”，研究遥感技术和太空观测在地球资源勘测中对哪些领域有用以及如何利用等问题。1967年，美国地质调查所提出“卫星携带电视摄像机，沿太阳同步轨道飞行，对地球进行重复观测”的建议，这建议后来被美国国家航空航天局采纳了。
这样，经过几年的酝酿和研究，逐步形成了地球资源卫星的设想。1972年7月23日，美国发射了世界上第一颗地球资源卫星，后改名为“陆地卫星1号”。于是，第一名陆地“勘测员”诞生了。
美国地球资源卫星的上天，以及其发回的遥感信息的广泛应用（特别初期在军事上和农业上的应用），使人们认识到利用地球资源卫星寻找、开发、利用和管理地球资源是一种非常有效的手段，于是各国争先研制自己的地球资源卫星。到目前为止，已先后有美国、俄罗斯、法国、印度、日本、加拿大等国家发射了自己的地球资源卫星（或称用于地球观测的卫星）。20世纪80年代末，中国和巴西开始联合研制中巴地球资源卫星（CBERS），并发射成功，投入使用。
美国“陆地7号”地球资源卫星在近30年的发展过程中，最具代表性的有美国的“陆地卫星”系列（Landsat），法国的“斯波特”卫星系列（SPOT），印度的遥感卫星系列（IRS）和加拿大的“雷达”卫星（Radarsat）等。
1.美国的“陆地卫星”（Landsat）
美国的“陆地卫星”是世界上最早发射的地球资源卫星，“陆地卫星1号”于1972年发射。到今天，它已经研制并发射了3代“陆地卫星”。虽然其遥感有效载荷全部是光学遥感器，然而其空间分辨率和波谱分辨率有很大的提高。现在，已更新到了“陆地卫星7号”。
2.法国“斯波特”卫星（SPOT）
法国的“斯波特”卫星研制起步较晚，但由于采用了具有特色的设计思想和技术，使得法国的SPOT卫星很快在民用对地观测领域占有一席之地。其特点是有斜向扫描，能立体成像。
3.印度遥感卫星（IRS）
1988年印度发射第一颗IRS卫星，此后又发射了多颗IRS系列卫星。其特点是1994年发射的IRS-P2有一波谱的空间分辨率达到5.8米。
4.加拿大“雷达”卫星（Radarsat）
加拿大在对地观测方面，独辟蹊径，将目标瞄准在雷达卫星。其特点是工作不受时间和气候条件的限制，能够全天候地工作。
5.中巴地球资源卫星（CBERS）
1999年10月，我国和巴西联合研制的第一颗数字传输对地遥感卫星——“资源1号”01星发射成功。继“资源1号”卫星发射成功后，2003年10月，我国又与巴西合作研制发射成功了“资源1号”02星。这两颗卫星的研制和发射成功，填补了我国资源卫星的空白，卫星数据广泛应用于农业、林业、水利、矿产、能源、测绘和环保等众多领域，取得了显著的应用成果，被誉为“南南合作”的典范。
2000年9月，我国自行研制的中国“资源2号”01星发射成功，此后，又分别成功发射02星和03星，其分辨率比“资源1号”系列卫星更高，而且形成了三星联网。
此外，欧共体、以色列亦都有性能很好的地球资源卫星。
知识点“中国资源2号”卫星
“中国资源2号”是我国自主研制的地球资源卫星，属于传输型遥感卫星，主要用于国土资源勘查、环境监测与保护、城市规划、农作物估产、防灾减灾和空间科学实验等领域。首次发射的时间是2000年9月，2002年10月第二次发射成功，至今还在太空正常运行，已经将全国扫描了四遍，存档数据非常全，能够满足不同用户的需求。
利用海洋资源卫星观测海底
我们的地球是一个大“水球”，是一个有辽阔水域覆盖的星球，浩瀚的海洋占据地球表面的71％。由于这块体积无比巨大的水体的遮盖，我们至今对海底地形的真实面目还知之甚少。虽然从古代开始，就有人乘坐木船千辛万苦用铅垂测线测绘海底地形，近代发展到海洋调查船用声波遥测水深，但是测绘船的航迹和无垠的大海相比，显得十分渺小，它只能给我们一个海底概貌。
近年来，随着大型深水驱动船舶的下水，核动力潜水艇在世界海域里游弋，对海底地形的了解就需要更多更细，而海洋卫星就可以帮助完成这项任务。利用海洋卫星绘制世界海底地貌图既经济又准确。海洋卫星是用以监测世界水域的科学实验卫星，它的主要使命是利用微波遥感从太空观测海洋。
1978年6月，美国发射了第一颗海洋资源卫星——“海洋卫星1号”，于是，第一名海面“勘测员”又诞生了，可惜工作105天后，由于卫星故障而失灵。它采用高度约800千米的近极地圆轨道，轨道倾角为108°，周期为101分钟。卫星与运载火箭末级连在一起，重约2.3吨，卫星上有5种主要遥感仪器：1台L波段合成孔径雷达，它是第一台空间对地遥感的成像雷达，观测带宽为100千米，分辨率为50米，可在各种天气条件下观测海水特征、海水漂移、水陆界面、海水波浪，寻找鱼群，测绘航路；1台雷达高度计，用以测量海浪、海涌的高度及海面的粗糙度；1台微波散射计，用以测量海面风的方向和速度；一台微波辐射计，用以测定海面温度、海水分布及海面风；1台可见光和红外扫描辐射计，用以拍摄海洋照片，帮助人们识别海流、暴风雨、海冰、岛屿等。这些仪器在卫星运行中获得了大量数据，可为绘制世界海底地形图提供充足资料。
原来，世界海洋表面并不是一个平坦如镜的球体，即使除去波浪、潮汐和洋流等外部作用力的干扰，它仍然是凹凸不平的。这种高低起伏受水下地形和重力的影响。一般来说，凡是海底耸立高山的地方，海水也微微起伏，而海底有深沟的地方，海水也呈现凹陷。从日本向东方航行至太平洋中部海沟，洋面要下降约20米，可见海水起伏与水底地貌是相互对应的。
将海洋卫星雷达测高仪获得的数据用计算机处理以后，就可以按照逐点的经纬度标绘呈现出水下地形的面貌。这是一张剥去海底的水罩的鸟瞰图。从上面，我们第一次清晰地看到了千百万年隐藏在“水晶宫”下的奇观，这里既有比珠穆朗玛峰还要高的火山山峰，也有比地球上最深的峡谷深几十倍的海沟，山脉连绵数千千米，广阔的平原与地面足球场一样平坦。在这张海底地貌图上，人们还发现了一些过去不知道的海底地形特征。例如南太平洋中部，过去人们一直认为是一些断续的海脊，现在发现这里竟是一连串的山脉，蜿蜒伸展数千千米。
这张海底地貌图对地球科学家来说是很宝贵的。由于对地球的观察过去主要限于地球表面的一小块陆地，所以许多地质现象残缺不全，以至在学术上争论不休。例如地球的最大板块交界处位于资料很少的南太平洋上，因此只好用假设来加以推论板块理论。过去，地质力学家发现陆地上每间隔几百千米有一个大型构造活动带的规律，对地震预报与矿产勘探有指导意义，而美国喷气实验室的地质学家利用这张卫星绘制的海底地形图，轻易地在海底发现了五六处类似的构造形迹，连埋藏在海底沉积层下面的大断裂也揭示了出来。
此外，利用海洋资源卫星观测海洋，可以提供整个海洋状况，包括海洋深度、海洋温度、海洋洋流，冰山、潮汐、海啸、海洋生物、海洋污染、风、雨和雾等海洋资源，还可以提供河口、港湾的冲积物及其沉积过程等状况。日本利用卫星照片绘制了世界海岸线图。美国利用“海洋1号”卫星拍摄的相片，绘制出一幅世界三大洋的海底地形图，为人类发展海洋航运、全面开发海洋提供了方便。
“海洋1号”虽然“英年早逝”，但它开辟的道路后继有人。1981年10月，欧空局（ESA）成员国和加拿大等国共同发起制订了研制第一颗欧洲遥感卫星的计划。经过10年合作研究，耗资4亿多美元的“欧洲地球资源卫星1号”于1991年7月发射入轨。它是为海洋开发和科研提供实时数据，同时兼顾陆地资源勘探的卫星，这对地球板块构造的研究和地震预报工作将产生重大的推进作用。美、俄、日、法等国已发射了许多颗海洋卫星，它们在人类对地球资源的研究和开发中日显重要。
中国第一颗海洋卫星“海洋1号A”卫星，于2002年5月15日上天，观测范围覆盖中国海域以及南太平洋、印度洋、阿拉伯海、大西洋、墨西哥湾，澳大利亚、南极大陆、巴西、伊拉克等海域和地区，获得了大量的有关信息，其应用成效十分显著。
知识点海洋卫星的特点
海洋卫星是地球观测卫星中的一个重要分支，是在气象卫星和陆地资源卫星的基础上发展起来的，属于高档次的地球观测卫星，包括军用海洋监视卫星、综合性的海洋观测卫星、各种专用的海洋学研究卫星等。海洋卫星与陆地卫星和气象卫星相比，具有以下特点：
（1）在海洋环境要素探测方面，可以进行大面积、连续、同步或准同步探测。
（2）为与海洋环境要素变化周期相匹配，海洋卫星的地面覆盖周期要求2~3天，空间分辨率为250~1000米。
（3）由于水体的辐射强度微弱，而要使辐射强度均匀，具有可对比性，则要求海洋卫星的降交点地方时选择在正午前后。
（4）对某些海洋要素的测量，只有海洋卫星可担当重任。
地球资源卫星勘测地下矿藏
地球资源卫星是怎样探测地球表面乃至埋在地下深处的矿产资源的呢？
从物理学上知道，电磁波辐射是自然界一切物质的运动形式。任何物体只要它的温度高于绝对零度（-273℃），就有辐射或反射电磁波的能力，自然，矿物和岩石同样具有辐射或反射电磁波的本领。由于它们的性质和特点不同，辐射或反射电磁波的能力也不同。例如，在可见光和近红外波段，非金属矿物磷灰石反射电磁波的能量，就比金属矿物黄铜矿大得多。矿物在辐射或反射电磁波能量方面的这种差别，就是进行地质遥感的基础。
如果人们从太空用摄像机、扫描仪等遥感器，把不同地点的各种矿物所辐射或反射的电磁波能量记录到胶片或高密度磁带上，使电磁波能量转换为不同密度或色彩的照片。这些照片不仅反映了不同岩石在成分和结构方面的特点，而且也反映了它们在空间分布和几何形态方面的差别。这些差别在照片上就表现为不同的色调、色彩、相片花纹、几何形状、地貌形态、水系结构和密度以及植被发育特点等。依据这些不同的特点，就能识别出不同的矿物和地质现象。这就是地质遥感和判读的基本原理。
遥感图片是按一定比例尺缩小了的、客观而真实的地表自然景观的详细记录，因此，遥感图片（照片）判读（判断、解释）就成为科学工作者研究和应用卫星照片的主要内容之一。
那么，地质判读又是怎么一回事呢？简单说来，就是识别遥感图上的地质资源。判读要根据地质科学理论和工作经验，参考已有的地质资料，把遥感所获得的大量地质信息经过处理分析，辨认出不同的矿物和地质现象，再通过野外验证，最后判定出不同的岩石、地层、构造，并研究它们的形成以及在不同地点不同地质历史时期的变化规律。
航天遥感寻找露在地表的矿产显然是容易的，但事实上，绝大部分矿产都埋藏在地下深处，航天遥感又是怎么寻找到它们的呢？
地球上许多地质构造和岩浆活动现象是通过地貌显示出来的。地球上矿产分布也是有规律的，这种规律与成矿的地质条件有关，在遥感图像上恰恰能显示这种成矿地质条件的规律，这样，就可以利用卫星图像来寻找矿产资源的分布。如今，人们利用地球资源卫星照片，在南非发现了世界上最大的镍矿，在埃及沙漠地区发现大型铬铁矿，在巴基斯坦发现两个铜矿，在美国发现油田，玻利维亚发现了世界上最大的锂矿。我国首都钢铁公司同有关部门，根据我国卫星遥感资料指示的地区，进行了实地勘察，在北京郊区某地找到了7个成矿预测区。冶金工业部根据卫星遥感资料，在内蒙古寻找金属矿等。美国在内华达州戈尔德菲尔矿区，从遥感图像看出在地表上形成不同颜色的蚀变带，发现褐铁矿蚀变带呈绿色或褐色。利用这种彩色图像，在矿区中寻找到了相似的地区，从而发现了成矿预测区。法国地质矿产调查局在尼日利亚发现一些南北向的线性裂隙控制着铀矿。根据这一线索，通过航天遥感图像，又发现在铀矿所在的盆地的北部，也存在着南北向线性裂隙，经过普查果然发现有铀矿。
人们通过图像显示出来的微小地形变化和水系的组合形式，来推测一些贮油构造。如美国在科罗拉多西北部莫法特岛和桑恩保地区，根据坚硬的砂岩山岭圈出贮油的背斜构造，以及放射状水系图式和“环抱”的河流分布，研究判定出皮塞昂土溪气田是一个封闭的背斜构造。
人们利用遥感图像的许多线性断层交叉部位或密集部位，去寻找岩浆矿床，也是一种常用的方法。例如，美国科罗拉多州中部，根据这些特性对航天遥感图片进行分析研究，发现了5个成矿预测区。目前，一些国家已利用这种方法寻找铀矿、多金属矿和铁矿等，收到了一定的效果。
可见，遥感图像资料能帮助人们进行矿产预测和矿产普查，寻找地下宝藏，也有助于全面认识地质现象。
矿产资源埋藏在地下深处，一般不易发现。可是利用遥感图像寻找隐伏在地下的矿产就比较容易。它主要通过生物、地球化学、土壤以及植被的光谱特性差异，从显示在图像上的花纹标志去识别。遥感信息是一个地区自然景观的综合记录，它既包含岩石、地质构造和矿产等地质信息，也记录了水文、土壤、植被等各种地物的波谱特性，而这些地物的波谱特性往往和所在地区的矿产之间有一定的联系。例如，在中非的铜矿带上，由于铜元素的含量高而使一种植物生长矮小，并在红外彩色相片上呈暗红色。人们根据这些特性，从遥感照片上划定了铜矿范围，从而找到了更多的地下铜矿资源。
当然，采用不同遥感仪器，在地质找矿产效果是不同的。如红外和多光谱遥感仪器，区分不同的岩石，划分地质构造，效果最佳。用热红外遥感器探测地面温度，可以达到0.1℃的精度，用它寻找热导率与一般岩石有显著差别的盐类和燃料矿非常有效。雷达图像对地形、地貌、断层等反映清晰，用于地质构造的研究，寻找成矿和贮存矿产的地质构造特别有利。合成孔径雷达更具有“揭开”植被，穿透一定厚度的冰层和沙漠的本领，使被掩蔽的地形和岩石显示在图像上。这对于我国南方植被茂密的山区，冰雪和沙漠覆盖的大西北地区，将是地质调查和找矿的好方法。总之，不同的遥感仪器，在寻找地下宝藏中，各有所长，就像八仙过海，各显神通。
知识点卫星遥感影像的特点
（1）空间分辨率。空间分辨率又称地面分辨率，后者是针对地面而言，指可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小。前者是针对遥感器或图像而言的，指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小。
（2）光谱分辨率。光谱分辨率指遥感器接受目标辐射时能分辨的最小波长间隔。间隔越小，分辨率越高。光谱分辨率越高，对物体的识别精度越高，遥感应用分析的效果也就越好。
（3）辐射分辨率。辐射分辨率指探测器的灵敏度，即遥感器感测元件在接收光谱信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力。
（4）时间分辨率。时间分辨率是关于遥感影像间隔时间的一项性能指标。遥感探测器按一定的时间周期重复采集数据，这种重复周期，又称回归周期。这种重复观测的最小时间间隔称为时间分辨率。
地球资源卫星守护森林安全
森林占地球表面积近1／10，约为4000万平方千米，它在人类生活中起着特殊的作用，对所有自然过程的进程产生着巨大的影响。森林是地球氧气的大制造厂，像有些人说的，森林是地球的“肺部”。但事实上，每个人一生要耗费100立方米的木材，这包括建筑用的木料、家具、纸张等等，还有药用植物。我们的需要量太大了。
森林也像其他生物机体一样，在不断变化、生长、变老、更新。它会受到病害、虫害、自然灾害的破坏，还会被大面积地无情砍伐。如何在一望无际的林场地区能随时注意到这些灾难呢？如何防止管理不善，保证合理地可持续地利用森林来满足国民经济和居民对木材及其产品的需要呢？在这些方面，太空巡视的作用是不可代替的。
世界各地的森林火灾每年约20万起，烧毁森林面积约2001万平方米。仅美国每年因森林火灾就损失3亿～5亿美元。利用卫星照片能预报燃烧着的烈火，也能探测很小的火情，预报潜在的火灾，以指导扑灭火灾，减少森林资源的损失。
1987年冬季，我国大兴安岭发生特大火灾，熊熊的烈火吞没了大片宝贵的森林资源，差点使大片林木毁于一旦，是巡视在太空的卫星向人们报告了火情，是卫星指挥着人们扑灭森林大火。巡视在太空的卫星减小了这场火灾造成的损失，保护了更多的森林资源。
70年代初期，离莫斯科不远的地方，也曾发生过一起特大的火灾。当时许多报刊是这样描述的：“……所有火灾发生地的位置连成一串，从梁赞到切博克萨雷，沿一个大圆弧——奥卡河和伏尔加河河谷形成的自然边界——蔓延大约500千米。大火顺着奥卡河左岸和伏尔加河右岸，包围了奥卡河河口以上沿森林地带和半森林地带分界线沼泽地和森林区。个别火灾发生地的火烟尾长达150～500千米。火焰在卫星遥感图上是一些白色的亮带，看得很清楚，宽度在10～15千米以上，后来火灾的火烟尾汇合到一起，形成很大一块烟云……”
从太空进一步巡视表明，一条宽100～300千米的巨大火烟尾延伸6000千米。它沿乌拉尔山脉，从中哈萨克斯坦高地以北迂回过来，而它的侧面火舌从才利诺格勒向西南“走去”。这样，太空“视力”完全估计出大火的真实规模，以及在整个地区范围内大气污染的扩散程度。
可见，对于森林防火工作来说，定期的太空巡逻是不可代替的。因为巡视在太空的地球资源卫星不仅能及时发现森林中的火迹，而且能确定冒火烟地区的边界，监视火灾的发展，观测火区上空的大气冷流和暖流的通过情况，所有这一切，将有助于尽快消灭火灾。何况，借助于太空观测还能够预报可能发生火灾的地点。所以，人们把在太空巡视的地球资源卫星称为“森林卫士”，看来它是当之无愧的。
森林防火中还有一件趣事。近年来，航空护林人员常在火区上空采用人工降雨的方法来对付大的火灾。为此，需用飞机在厚积云上部抛撒一种特殊的结晶物体。这种物质促使空中迅速生成冰晶，随后冰晶在一定条件下便引起阵雨。但这种方法常无济于事，因为这种方法的成效完全取决于火灾上空是否出现了厚积云。然而，用一般方法很难抓住厚积云通过火区上空的时机，因此常常失败。可是，利用人造卫星，一天进行数次拍照，可以完全掌握厚积云的位置，并预报它们的运动状态。人们利用这些信息，就能抓住有利时机，实施降雨过程，扑灭大火。
森林工作者已利用太空“卫士”拍摄的黑白照片和彩色照片来发现天然的火障（防火线），把被火烧毁的森林地段标在地图上，分析判断树木受损的轻重，检查森林被烧过的地段树木的生长情况。
太空“卫士”还监视着树木的各种病虫害情况，将病虫害给森林带来的损失告诉人们。例如，在美国太平洋沿岸，卫星照片告诉人们，虫害毁坏的树木比火灾毁掉的树木多15倍。太空“卫士”时刻在监视着树木的病虫害情况，及时提醒护林人员病虫害威胁树木的危险。从太空拍照的照片告诉人们，哪里森林受虫害，哪里森林受天灾了……
可以说，监视森林的卫星，是名副其实的忠实“卫士”。
卫星考古的实现和取得的成果
我们知道，许多古迹都是埋在地下的，很难发现。而卫星的遥感器就有这种本领。为什么？前面我们讲过，植物对红外光谱的反应特别敏感，有病害的作物叶绿素遭到破坏，减弱了对红外谱段的反射能力，在卫星相片上呈现较暗的颜色，而健康植物呈现的是鲜红色。利用这种差别，卫星可以监视农作物病虫害。同样，利用植物在卫星遥感图上的这一特征，就可以进行考古研究。因为，在埋有古迹的地方像城堡、古墓等等，土壤层比较浅，上面生长的植物由于根系受限制，容易枯黄、低矮。这种现象人眼不易识别，而红外探测能灵敏地反映出来。
与通常地质考古相比，利用卫星考古有许多优点：
第一，太空考古，从几百千米之外的高空进行，能清晰地俯瞰地球的面目，扩大考古学家的视野；
第二，太空遥感能透过地面，探测地下古迹；
第三，能发现水中的古迹、古物，扩大考古学家研究的范围；
第四，不限于记录古迹，也记录各种环境信息，组成丰富的历史数据。
何况，太空考古还是非破坏性考古勘探，因此，有很大发展潜力。
更有趣的是，太空遥感图解决了几世纪的争论。例如，人们把非洲和南美大陆的照片放在一起，就会发现它们的边缘大致相吻合的绝妙现象。这一遥感成果，使得曾一度沉默的大陆漂移学说活跃起来，同时也为新的地质构造理论——板块学说提供了有力的佐证。
1972年7月，美国发射第一颗地球资源卫星“陆地卫星1号”，这颗卫星的对地摄影，第一次从太空把秘鲁纳斯卡平原上的巨型神奇图案清晰地展现在人们面前。
1981年1月12～14日，美国“哥伦比亚”号航天飞机进行了第二次轨道试飞，在判读其成像雷达拍摄的地面照片时，发现了埃及苏丹境内沙漠下宽25～30千米的巨大河流，其流域面积比尼罗河大25倍。这引起了科学家利用航天器考古的巨大兴趣。此后，利用人造地球卫星和航天飞机等航天器的飞行，进行了更多的考古活动，已经促成太空考古学的诞生。
著名的丝绸之路，是约2000年前沟通中国西部和中东地区的商道，其西端一直延伸到欧洲的意大利罗马城。中国的丝绸和中东的香料是这条商道上流通的主要货物。但后来大部分路段被沙漠所掩埋。20世纪初，英国和瑞典等国的一些探险家对丝绸之路进行过考察，虽发现一些踪迹，但成效不大。
美国航天飞机在1993~1997年的3次飞行中，对丝绸之路进行了探测，法国的“斯波特”和美国的陆地卫星等卫星也对丝绸之路拍了照。联合国教科文组织和中、法、英、美、日等国的专家学者对这些照片进行了分析研究。一些人还在导航卫星的引导下，对丝绸之路进行过实地考察。日本学者还根据卫星图像绘制了丝绸之路图。
在中国西北塔克拉玛干沙漠腹地，考古学家利用卫星找到了消失了近两千年的古精绝国遗址，发现了用芦苇编成的院墙、用湖泊淤泥沉积物切块垒积而成的佛塔。这一发现证实了唐代（公元618~907年）旅行家玄奘“古精绝国在大泽中”的记载。
考古学家还运用航天遥感，在长江下游发现了12202座古代遗址。这些遗址属于新石器时代到春秋时期。
我们知道，地球资源卫星要从地面拍摄大量信息资料，那么，它们是怎么从大量的信息资料中发现古迹的呢？这就要说说图像的判读。
在判读前，人们先通过野外观测和遥感试验，对各种目标进行反复观测，找出各种目标在不同条件下的光谱特征。如美国曾于1969年对60多种水、600多种岩石和矿物、1000多种土壤和3000余种植物进行了光谱特征的测定和分析，作出一个简单物质光谱分析表——判读标志，这些就是判读目标的依据。
地面接收到地球资源卫星发回的信息，经过几何校正和辐射校正以及投影变换后，得到比较真实的图片或电信号，就可由人工直接判读，或送往光学设备和计算机，采用假彩色影像增强技术和计算机自动识别、分类技术，从背景中找出目标。
人工判读是将航天照片用放大镜立体镜进行观察，把各类矿物和地质现象在色调、形态、水系和植被发育等方面的特征分别加以归纳，依据判读标志识别出不同地质体和地质现象。地壳看起来是那样巨厚，但是它与地球直径比起来，却好像鸡蛋壳那样薄。在漫长的地质发展过程中，组成地壳的岩层受到多次挤压、拉张或扭动，因而产生了不同形态的褶皱和裂缝——断层，有的地区上升，有的地区下降，形成了复杂的地质构造。用立体镜或判读仪，对相邻而又有一定重叠部分的两张照片进行观察，可以重现野外山川多姿而壮观的真实形象，从而能在照片上识别出褶皱和断层的面貌，分析它们的组合关系和在形成过程中所受作用力的性质。自然，一些较大的古遗迹，用立体镜一看就一目了然，很快就能辨识出来。
我们知道，各种地物都有其独特的光谱特征。卫星照片的计算机判读就是根据这些特征的差异去辨认各种不同的物体。事实上，用计算机对遥感地质信息进行处理，不仅断层线清楚，而且各种岩石和不同时代的地层之间都有可以区分的色差。用计算机可以方便地进行比值变换、信息提取，这是对某些地质内容进行有效判读所需要的。
除了人工判读和计算机判读外，还有一种叫假彩色影像增强判读。所谓假彩色是相对真彩色而言，在假彩色像片上，物体呈现的颜色并不是它的自然景色。多光谱影像经过假彩色处理，可以把我们需要判读的物体突现出来，起到影像增强的作用，以便更准确地分析和鉴别这些物体。如在一张假彩色合成相片上，海底暗礁上生长的海藻，犹如万绿丛中一点红，鲜艳夺目，而在黑白相片和真彩色相片上是见不到这种情景的。埋在地球深处的古遗迹，用假彩色表示，色感很强，一目了然。
不论是人工判读、计算机判读或假彩色影像增强判读，其结果都属假定，还必须由有经验的地质工作者或考古学家给予科学的解释和说明，经过实地验证，才能最后判定它的可靠程度和实用价值。
可以说，航天考古给考古带来了革命性的变化，世界各国的历史学家纷纷利用卫星这个有力的工具。美、俄、英、中、日、法、意大利以及土耳其、菲律宾等国的考古学家已取得了良好成绩。可以预见，随着航天技术的发展，一座座历史宝库将向人类敞开，灿烂的古代文明将越来越展现得淋漓尽致，光彩夺目。
知识点航天遥感
航天遥感是指利用装载在航天器上的遥感器收集地物目标辐射或反射的电磁波，以获取并判认大气、陆地或海洋环境信息的技术，可分为：可见光遥感、红外遥感、多谱段遥感、紫外遥感和微波遥感。航天遥感系统由遥感器、信息传输设备以及图像处理设备等组成。装在航天器上的遥感器是航天遥感系统的核心，它可以是照相机、多谱段扫描仪、微波辐射计或合成孔径雷达。
寻找水源和保护水资源
俗话说：一滴水，一滴油。淡水对于海岛和久旱的人们来说，是多么珍贵。
美国夏威夷群岛上的居民长期以来迫切希望得到足够新鲜的淡水。但是岛上的人们就是找不到淡水源。怎么办？人们祈求卫星帮忙。美国的卫星多次飞过夏威夷岛上空，用遥感仪器拍摄了这个岛区的照片。当这些照片传送到地面后，专家们发现某些岛屿沿海处的温度辐射比周围的要低10℃，因而根据照片所示的坐标点到现场去实地勘探，结果发现那里竟是地下淡水的入海口处，就这样，奇迹般地一下子为夏威夷群岛上的居民找到了200多处地下淡水源。
在非洲的塞内加尔河流域，也出现过类似有趣的事。
在塞内加尔河流域，大部分是干旱无水的地区，水对那里的人们来说实在太宝贵了！人造卫星飞越这个地区，从太空拍摄了多幅照片，专家们从照片中看到河流附近干旱的沙漠中有许多小黑点和小黑条，经过分析判断，有可能是地下水源。后来根据照片显示的坐标位置去开发，果然找到了地下水。
地球资源卫星还帮助久旱的埃塞俄比亚人找到了700多处淡水源，也替西非的撒哈拉大沙漠中部找到了巨大的水源……
寻找水源是地球资源卫星特有的本能，这是因为卫星上的遥感器在近红外谱段对水域非常敏感，故能为人们提供江河、湖泊、水库的位置及其水量、水质等信息。这些信息对了解高山、沙漠等人们难以到达的地区的水文资源大有好处。
地球资源卫星的遥感照片，能提供河流流域的植被覆盖情况、地质地貌特征、松散的沉积物以及土壤、土地利用和水系分布等方面的资料。通过这些资料可以绘制出河流流域的分水线和水系分布图等，这对于制定流域内的规划（尤其是那些人迹罕至的边远地区）更是有用的。
如果把河流流域的各种盆地特征和季节性的冰雪覆盖、洪水、泥石流等联系起来，就可以估计出该流域水资源的情况，为在下游建造水库提供数据，并能及时作出可能发生的洪水、泥石流等灾害的预报；也可帮助现有水库做好水库的管理工作。
世界上有许多淡水资源来自融化的高山冰雪。美国西部有一个城市用融化的高山冰雪水来发电，每年的纯收益达100万美元。但是，如果事先对融化的雪水量估计不准确，就会造成许多麻烦。如融化水过多，就会造成汹涌奔腾的洪水，甚至冲垮下游的堤坝、庄稼和房屋，使人们的生命财产遭受损失。但是，人去计算雪水量是非常困难的，因为冰雪覆盖处的高山幽谷，一般人迹难以到达，依靠地面观察测量或飞机高空遥测，显然所花的代价就很大，时间也长。如果利用在太空飞行的人造卫星遥感设备，能精确地测量出高山冰雪的体积，进一步计算出融化的水量，从而能准确地计算出融化的雪水总量。
地球资源卫星、气象卫星时时为人们提供水资源的大量信息，载人飞船就更不用说了，它更能提供准确、可靠的水资源信息。有一次，美国内华达州和加利福尼亚州的锯齿形山峰上刚下过一场大雪，当时在太空邀游的“阿波罗”飞船曾对这场大雪作了精确的测量。人们根据“阿波罗”飞船的测量信息，作出了这个地区的洪水预报，收到了很好的效果，避免了可能造成的生命财产的损失。
美国明尼苏州有1000多个小湖和河流，为了保证这些淡水资源不被污染，不得不请地球资源卫星来承担这项管理工作。人们从太空卫星所拍摄该地区的照片上发现，照片清晰明了，能清楚地分辨出湖中哪部分是清水，哪部分是浑水，浑到什么程度。人们通过分析，也看出污染引起的后果。太空遥感图像的分辨能力很高，即使直径只有100米大小的小湖也能看得清清楚楚。因此，人们通过太空遥感图像，就能按时向周围的人们作出各种预报，以便及时采取有效措施，防止或减少对水资源的污染。
更有意思的是，航天遥感还能为打“水源污染”官司的人提供有力的证据，如美国纽约州和加拿大佛蒙特州交界处有一个美丽的怡普林湖，它向来是游人观景之地，湖水清澈，鱼游鸟飞，风景秀丽，十分迷人。可是，自从在纽约州这边建立了一个大的国际造纸公司以后，每年向湖内倾灌275万吨废水，这些含有高浓度的磷酸盐溶液流到美丽的怡普林湖里，结果引起了大量藻类的繁殖，使湖水发绿变臭，鱼类生物大量死亡，甚至到了几乎灭绝的地步。加拿大佛蒙特州就用这些照片资料作为有利证据，向国际造纸公司提出了法律诉讼。
利用卫星照片还能监视冰川和积雪面及融化水量，预报洪水。如苏联曾根据卫星拍摄我国天山、帕米尔高原雪层变化的照片，预报了1969年的特大春汛。美国利用地球资源卫星预报洪水，每年可减少损失3亿美元。通过卫星照片来提高灌溉效率，每年收益约3亿美元。
多个领域展神威显身手
地球资源卫星是一种经济效益极高的多用途卫星，是个“多面手”。虽然只有寥寥几颗，但个个都有一身的神通。据初步统计，地球资源卫星在农业、林业、牧业、渔业、地质、地理、水文、海洋、环境监视以及军事等方面，至少有40多种不相重复的用途。
除了以上小节介绍的用途，地球资源卫星在以下方面也大放异彩：
（1）充当农业观察员
地球资源卫星照片能识别小麦、玉米、大豆、高粱、棉花、燕麦、甜菜、马铃薯（土豆）等不同农作物类型及其长势；能鉴别土壤特性、墒情和施肥情况；能调查森林分布、树木种类、木材贮量等；能提供草场分析、植物密度和长势的情况等。
弗兰克·拉姆和伯格塔·拉姆兄弟二人在美国俄勒冈州共同经营一家农场，每年种植马铃薯4050公顷。1983年初，兄弟俩成立了克罗皮克斯公司，设法利用地球资源卫星（陆地卫星）提供的遥感信息来预测马铃薯产量和市场变化。克罗皮克斯公司成立伊始，就显示出其旺盛的生命力。1983年，美国马铃薯主要种植区哥伦比亚盆地，在马铃薯一上市时，各农场竞相出售，每吨80美元。经过90天收获季节后，发现马铃薯产量大幅度下降，于是价格陡然涨至每吨130美元。但这时哥伦比亚盆地各农场的马铃薯库存告罄。农场主们后悔莫及，只有拉姆兄弟通过分析卫星所提供的遥感图片，几个月前便预知马铃薯将歉收，所以等到最后才把马铃薯抛出，仅此一项就使兄弟俩多收入75万美元。
众所周知，农作物的好收成取决于生产状况。在估计收成和监视病害方面，地球资源卫星是得力工具。许多人自以为能用眼睛看出植物在茁壮成长，当他看见叶子颜色发生变化时，其实病害已经大为发展了。太空“慧眼”可以在肉眼发现之前的较长时间内观测出这种状况，因而使人们有时间采取某些补救措施。这是因为有病害的植物，叶绿素遭到破坏，减弱了对红外谱段的反射能力，在近红外谱段的相片上呈现较暗的颜色。美国利用卫星相片在预报小麦黑穗病、谷物枯萎病等方面取得成功。
地球资源卫星帮助人们在农作物收割前1~2个月作出产量预报，预报精度达97％，这对粮食生产、贮运、加工和销售都有重大意义。美国通过卫星对外国农作物产量的估计，每年可获得3亿美元的经济利益，其中仅小麦一项就可获利2亿美元。
据美国农业部估计，地球资源卫星每年给美国农林牧业至少带来30亿美元的收益。
（2）预报地震先兆
强地震一般发生在地质结构中有大断层的地方，由于卫星相片容易发现大断层，故能初步划定地震活动带。在地震和火山爆发前往往出现一些先兆，如地壳加速变形和位移、小震次数频繁，地表局部隆起或倾斜等。若在地震带和火山口安置自动仪器连续收集资料，由地球资源卫星定期收集数据，从动态过程中研究其规律性，就可做出比较准确的中、近期预报。
我国唐山—丰南一带，在第四纪沉积物覆盖的地方，过去的地质图上没有表示有断裂存在，1976年7月唐山-丰南地震后，分析了卫星图像，并通过野外验证，发现有几组活动性断裂在这里交叉（1976年破坏性强地震，就是在这种特定的构造背景上发生的），并编出该地区的断裂构造图，它给地震构造的研究和判定地震危险区，提供了重要的资料。
（3）绘制地图
目前，世界地图中有70％的资料不充分，有30％资料过于陈旧，地球资源卫星照片可以补充，完善地球资料。如用卫星像片，发现我国地图上西藏地区遗漏了几百个咸水湖和干湖泊，长江口已经比1949年地图上向外延伸了十几千米。许多国家的海岸线随时间流逝发生了大变化，水坝、水电站之类的建筑设施改变着陆地面貌，河流改道，新公路建成，城市一直向周围扩展……一切都在变动之中。自然，要使地图准确，必须重新绘制，但按常规的方法，全球更新一遍需用50年的时间。如果用卫星照片可使效率提高10倍，整个西半球如用航空摄影制图成本需花费3亿美元，而用卫星照片成图只需3000万美元。因此，卫星成像具有快速、经济和高效等优点。如加拿大，只要几分钟，地球资源卫星就能得到以185千米的宽度从北向南扫过全加拿大的地面图像。
（4）测量数据，积累资料
资源卫星还能测量地球表面的温度，探测地下热源及预警火山爆发，测量积雪和冰层的融化速度，为寻找水源、预报洪水和修建水库等工程积累原始资料。例如有人利用卫星对夏威夷群岛进行研究，发现岛上大部分雨水渗入地下，经过透水层流入海洋。由此在附近的浅海中找到了200多处淡水。
（5）监测环境污染
资源卫星还是监测环境污染的重要工具。它能够大面积地调查地球上大气、水源和海洋污染的来源、分布和程度。美国有一家公司，曾经利用卫星获取的资料作为依据，控告一家造纸厂对环境造成了污染，成功获得赔偿。
总之，地球资源卫星能从太空为人类寻找尚未发现的自然资源。速度快、效率高、成本低，特别适合于国土辽阔的国家寻找资源。
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