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眼”。人们借助于遥感,不但可看千里之外,而且可看万里之遥甚至更远。
遥感技术是本世纪50年代以后,随着空间技术、电子技术、光学技术和
地球科学的发展而兴起的一门综合探测技术。遥感是使用可见光、红外、微
波等遥感仪器,把遥远物体发射或反射的电磁波信息接收下来,经过光学、
无线电技术以及电子计算机技术等的处理、提取和分析,并以可以直接识别
的图像显示出来。遥感技术系统由遥感平台、遥感仪器、图像接收处理和图
像判读四部分组成。
本世纪初飞机诞生之后,航空摄影开始出现。1909年,飞机发明者之一
W。莱特(1867—1912)乘飞机拍摄了意大利森托塞尔地区的航空照片。第一
次世界大战中,航空摄影机被用于航空侦察摄影。第一次世界大战后,民用
航空摄影发展起来,被广泛用于石油勘探、地球科学研究和农业。第二次世
界大战中,航空侦察摄影大显身手,为英国皇家空军获取大量有价值的情报。
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第二次世界大战后,美国制造出了U—2等专用侦察摄影的高级侦察机。航空
摄影至今仍是遥感技术中的重要组成部分。
1957年,世界上第一颗人造地球卫星上天以后,人们利用人造卫星等航
天器作为运载工具和遥感平台。70年代初,地球资源卫星的出现,标志着遥
感技术进入一个新阶段。从此,航天遥感成为遥感发展的主流。1972年,美
国发射了世界上第一颗地球资源卫星。1975年、1978年又发射了“陆地卫星
—2”和“陆地卫星—3”。卫星上安装了反束光导摄影机、多谱段扫描仪、
数据收集系统等仪器。原苏联、法国等也陆续发射了这类资源卫星。航天遥
感的应用,极大地扩展了人们的视野和认识能力。利用人造地球卫星,可以
从1000公里的高空,同时观察地球上34000平方公里范围内的目标,甚至可
将近半个地球的面积拍摄在一张照片上。卫星探测的速度比以前的探测方法
大大加快了。地球资源卫星只需 18天就可将全球探测一遍;而且探测精度
高,分辨率好。从卫星上能拍摄到地面上25厘米大小的物体,可以记录下人
员活动、车辆型号。1979年,美国展示了20多张照片。从上面可明显看到
某国森林里的导弹中心以及守卫在导弹旁边的战士。利用卫星遥感,人们竟
然发现了元朝忽必烈为其女儿兴建的应昌城堡遗址,解开了一个历史之谜。
人们利用资源遥感卫星,发现了南极冰雪中的地热和温泉,找到了热带雨林
下的油气田和铀、铜矿床,查明了地中海沿岸和太平洋海岛附近浅海中的淡
水。美国用资源遥感卫星发现了中国四川省的油气田和巴基斯坦的铜矿。地
球资源卫星的应用,在资源勘察、灾害及污染调查等方面发挥了巨大的作用。
遥感技术系统中最重要的遥感仪器。它可分为三大类:第一类是常规摄
影仪器,即可见光摄影机;第二类是非常规摄影仪器,通常包括紫外和红外
摄影系统;第三类是非摄影系统,主要有雷达、声纳等。常规摄影系统是航
空摄影时期的重要遥感系统。紫外摄影开始于本世纪初。1947年,人们第一
次对地球进行了紫外航空摄影。此后几十年紫外摄影又有所发展。
红外遥感是近几十年来发展最快、应用最广的探测技术。在8—14微米
的热红外波长段,即使大气中所含的烟尘微粒和雾霾,也不能阻止遥感影像
的获得。因此,红外遥感技术有其优越的感知性能,而且还具有夜间工作的
优点。本世纪初,红外探测已开始应用。第二次世界大战前夕,人们发明了
变像管,可以借助它在夜间看到目标。第二次世界大战后,红外探测广泛应
用于地图、天文、地质和军事等方面。60年代以来,多种热红外扫描仪不断
出现。红外扫描装置所用的感应器,一般是被动式的。它可以采集各种物体
发射的电磁波辐射和反射辐射。70年代中期,英国发明了光敏半导体探测
器。这是一种红外成像器 (热成像器)。军事上用的前视红外装置都采用了
这种红外成像器。在 1991年初的海湾战争中,前视红外系统在夜间作战中发
挥了重要的作用。由于人和大多数人造物如建筑、车辆、武器装备的温度往
往与周围环境差别很大,所以很容易用热成像器探测出来,即使伊拉克埋在
沙中的坦克也难逃其“慧眼”。而且,前视红外装置本身并不向外辐射能量,
不会被敌方发现。除了用于军事外,红外遥感技术也应用于空间研究、天文
学研究和地球资源利用等方面。美国每年都投入大笔资金用于红外技术研
究。仅“战略防御计划”一项,1984—1989年就投入100多亿美元研究红外
技术。今后的红外遥感将向提高分辨率、压缩波长带宽、提高信噪比、提高
信号处理和获取图像资料的功能等方向发展。
雷达是美国于1936年研制成功的。1938年防空袭雷达已经实用。第二
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次世界大战中,雷达技术又有重大发展,微波雷达取代了超短波雷达,并在
战争中显示了它的巨大作用。战后,雷达也被用于科学研究。1946年,美国
成功地探测了从月球反射回来的雷达信号。此外,雷达也被用作导航工具。
50年代以来,航空航天事业的发展和研制反洲际导弹系统,向雷达提出了高
精度、远距离、高分辨力及多目标测量等要求。由于一系列关键技术问题的
解决,雷达技术进入了蓬勃发展的新阶段,出现了相控阵雷达和机载小型雷
达。进入70年代,机空阵雷达体制已在地面和舰载雷达中广泛应用。它用扫
描波来代替雷达天线的机械转动,使扫描速度提高了百万倍,而且还可以从
事多部不同类型雷达的工作,能同时跟踪几十到几百个目标。在海湾战争中,
相控阵雷达大显身手,使“爱国者”导弹在瞬息之间成功地拦截了“飞毛腿”
导弹,创造了当代战争史上的奇迹。但是从海湾战争中也看到,雷达正面临
自它问世50年以来最严峻的挑战。电子战飞机成为雷达的克星,使雷达受到
干扰,得不到准确的目标信息。目前各国正从多方面探索提高雷达效能、对
付隐身飞行器和在强电磁干扰环境中正常工作的技术途径。
30多年来,遥感技术在军事及经济建设中发挥了极其重要的作用,对社
会产生了意义深远的影响。所以目前各国都非常重视发展遥感技术。一些发
达国家正致力于高性能遥感器的研制。1991年,欧洲空间局发射了遥感卫星
“ERS—1号”。中国的返回式遥感卫星目前已从试验阶段进入到应用阶段。
1996年后,美国、日本、欧洲空间局将陆续发射数个对地观测平台,建立庞
大的对地观测网。未来的遥感技术将为人类做出更大的贡献。
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七、激光技术和自动化技术的发展
激光的诞生是当代科技史上的一个奇迹。作为一门新兴的科学技术,它
的发展之迅猛令人惊叹。60年代以来,激光技术已广泛应用于各个领域,成
为新技术革命的一支生力军。
自动化技术是当代高技术群中发展最迅速、应用最广泛的技术之一。第
二次世界大战后,在军事、航空航天事业和生产建设需要的推动下,自动化
技术突飞猛进,几乎每10年就达到一个新水平。电子计算机作为控制手段全
面采用,更使自动化程度有了显著提高。自动化技术已渗透到当今社会的各
个领域,对人类文明产生了巨大影响。自动化技术的水平已成为现代化程度
的一个标志。
1。激光器的诞生
激光的诞生是量子理论、无线电电子学、微波波谱学、固体物理学等学
科相互渗透、相互融合的结晶。激光器发明史可分为4个阶段:①理论基础
的奠定;②微波波谱学的进展;③第一台微波激射器的发明;④第一台激光
器的诞生。
(1)受激辐射概念的提出