2008年5月12日下午2点28分，四川汶川发生8级强烈地震。灾害发生后，举国上下全民动员争分夺秒，快速开展抢险救灾行动。由于此次地震中心处于成都西北的山区地带，地震引发的山体滑坡和泥石流将道路阻断、桥梁损毁。大量建筑物倒塌，电力、通讯中断。不断的余震和连续的阴雨天气更是增加了抢险救灾难度。地震发生后，最大的问题是灾区情况不明。大规模的抢险救灾好比一场战役，作战首先要明了敌情，知己知彼。对于救灾就必须了解灾情，以便为制定救灾方案，灾害损失评估乃至恢复重建规划提供依据。在如此紧急情况下，唯一能够获取灾区情报的手段，就是航空、航天遥感。
★遥远感知
“遥感”的意思就是“遥远的感知”。遥感技术是20世纪60年代发展起来的，开始用于军事侦察，后来公开于民用。遥感系统包括三大部分：遥感平台、遥感器和地面数据处理系统。遥感平台，就是搭载遥感器的工具，如飞机、无线电遥控飞机、气球和人造卫星；遥感器，就是获取信息的仪器，如画幅摄影机、全景扫描仪、多光谱摄影机、多光谱扫描仪、线阵列固体扫描仪和侧视雷达，地面数据处理系统，主要负责处理遥感器获取的数据、图像，包括计算机数据处理和人工图像判读。
遥感技术的主要特点是：1、可获取大范围数据资料。遥感用航摄飞机飞行高度一般为10千米上下，遥感卫星的轨道高度达900千米左右，从而可以及时获取大范围的信息。2、获取信息的速度快，周期短。用间隔一定时间的两次空中摄影相片进行对比，便可以起到动态监测的作用。如将此次四川大地震前后航空摄影相片比较，可以准确地评估灾害的破坏和损失程度。人造卫星摄影当然能够更快获取地面信息，但摄影质量和卫星性能、云层状况及卫星轨道设计相关，这些都对指定地区信息的获取受到一定的限制。3、获取信息受客观条件限制少。在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达。如高山峻岭，沙漠沼泽等地区。此次四川地震后，道路阻塞，人员难以进入震区，遥感技术在获取震区信息方面发挥出极大的作用。4、获取信息的手段多，信息量大。根据不同的任务，遥感技术可以选用不同遥感仪器来获取信息。例如，和我们常用的相机拍摄照片一样，采用可见光探测物体。也可采用紫外线、红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层，水的下层，冰层下的水体，沙漠下面的地物特性等。微波波段还可以全天候地工作。这次四川汶川地震后，第一时间电视报道中曾经公布了一张震区卫星照片，那就是一张人造卫星拍摄的雷达影像图，虽然是透过当地云雨层获取的，图像仍然非常清晰。
★航空遥感
四川汶川地震后，三天之内在电视报道中看到的灾区航拍影像，大多都是在直升机上用录像机拍摄的摄像资料。这类资料只包括飞行航线下方局部地区的灾情，据此只能了解部分灾区的大概情况。准确地说，不属于科学意义上航空遥感的范畴。遥感技术的起源应该远远早于遥感概念的出现。事实上，其发展的渊源主要基于早期的航空摄影。1839年，发明摄影术。20年后，即1858年，法国人用气球携带照相机第一次成功地获得了巴黎的空中照片。1903年莱特兄弟发明飞机后，1909年意大利人在飞机上拍摄了地面照片，从此进入了航空遥感时代。早期的航空遥感首先用于军事目的，后来向更多领域迅速扩展。比如地形测绘，森林、地质调查等方面都有应用。其中最具重要意义的是航空摄影测量技术的出现。其基本原理是，通过处理具有一定重叠覆盖的航空照片来解算目标点的三维坐标，并测绘地貌等高线，制成可以量测地面点的平面坐标和高程数据的地形图。
飞机或直升机是航空遥感的主要平台。航摄飞机一般是用普通飞机改装，平原地区使用中、小型飞机，高山地区则选用中、大型飞机。曾经使用的航摄飞机有“空中指挥员680”“比奇99”、“里尔35/36”、“超空王”、“皇后空军80”、“双子獭”、“猎鹰，神秘式-20”、“赛斯纳310”、“伊尔-14”、“运-12”等。
随着科技发展，无人驾驶飞机遥感技术正兴起。无人机是一种无线遥控设备或预设导航控制系统操纵，可重复使用的飞行器。近几年世界局部战争中在目标侦查，地图测试自由校准、电子战、通讯中继、对敌攻击和靶机等方面大量使用；民用方面，主要用于气象探测、灾害监测、地质勘测、交通管制等领域。目前世界上新型的无人机有：美国的“全球鹰”、“捕食者”、“影子-200”、英国的“凤凰”、法国的“SDTI战术无人机”、印度的“Nishant无人机”等。无人机机动灵活、适应性强，生产成本和维修费与有人驾驶飞机相比要低得多，但对操作人员的技术要求较高。目前全世界约有5万架无人机，专家预测到2010年将剧增至12万架。无人机遥感也将有更大的发展，四川汶川地震，我国也派出了无人机对震区进行遥感勘察。
航空遥感的主角是航空摄影相机、多光谱遥感系统、红外遥感系统和微波遥感系统。航空摄影相机和普通相机工作原理相同，只是体型较大，自动化程度更高。相机焦距在100～300毫米上下，胶片规格有23×23厘米或18×18厘米两种，暗盒可存放底片120米左右。该相机拍摄的方式是，按事先设计的航线连续拍摄，为了制作地形图，要求相邻照片之间有60％的重叠，对于一个航区，航线之间照片的旁向重叠要求达到30％。对于个别地点的侦察，可以拍摄单张照片。对航摄机的驾驶技术要求较高，航高稳定，航行平稳，航线之间不能偏离，保证不出现拍摄漏洞。目前已经出现数码航空摄影机，省去冲洗胶片和照片的工序，通过数据传输可以快速获得数据和影像资料。
多光谱遥感系统，该系统是利用多谱段传感器对地面同一景物进行同步摄影或扫描，以获得不同谱段图像数字信息的一种装置。有多镜头型多光谱摄影机、多机型多光谱摄影机、多镜头多胶片型或光束分离型多光谱摄影机。
红外遥感系统，利用物体反射或辐射红外线所进行的摄影，好处是在有烟雾的情况下或夜间均可获得清晰的影像。
微波遥感系统，利用电磁波谱中微波波段来探测地面目标的距离、类型或属性的遥感仪器。目前使用较多的是主动式微波遥感系统，也就是所谓的侧视雷达，雷达获得的是数据胶卷，需要经过光学相关处理器，转换成模拟图像，才能使用。汶川地震后，最早获得的卫星雷达影像图就是利用了这种技术，它的最大特点是具有全天候工作能力，尽管震区当时云雨笼罩，仍可获得清晰的图像。
由于一些客观原因使得航拍照片会出现一些误差。比如，遥感器平台的飞行高度和飞行姿态变化，遥感器的光学系统误差，大气状况，太阳光照射角造成辐射的误差等。因此遥感信息传送到地面，必须通过适当的处理才能加以利用。经过纠正和
调整获得准确的影像，再经过图像判读，获得有用信息。这里需要解释的是，当我们看到遥感图像时，对黑白照片和自然彩色照片很好理解。但有一种遥感彩色照片，地面上地物、地貌的颜色和正常照片不同，这种照片称为假彩色合成图像。把同一地区多光谱底片的正片分别配以蓝、绿、红滤光片，重叠投影成不同于原彩色的假彩色影像，这种影像色彩鲜明，地物轮廓清晰，易于判读。例如，绿色植物强烈反射红外能量，在假彩色合成图像上成红色影像，长势好、枝叶茂盛的植物呈亮红色，而有病的植物呈暗红色，因此容易判读植物生长情况和分布范围。根据某些色调异常，进行地质解释，甚至可以分析地下的情况，对于指导抗震救灾有利。美国上世纪60年代发生的几次地震后，通过对航天遥感拍摄的照片分析发现了过去不知道的新的断层活动带，这对干预测地震的发生有一定的提示作用。
★航天遥感
1957年，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星，也将遥感技术带入航天阶段。1972年，美国发射“陆地卫星1号”，从而开创了航天遥感应用的新局面。其实航天遥感在遥感器类型及采用的技术等方面是航空遥感的继承和延续。美国“陆地卫星”共发射了7颗，在全球范围内获取大量的遥感影像资料，影像分辨率达到15米。法国的SPOT卫星系列属于另一类高性能对地观测卫星，影像分辨率达到5～10米，其卫星图像在世界上大量公开销售。印度的IRS系列遥感卫星被认为是世界上最好的民用遥感卫星之一，影像分辨率达到5.8米。传统的星载相机拍摄的底片需要返回式卫星将底片盒送回地面，进行处理。现在数码航摄机已经应用，数据可以及时传输给地面台站，大大节省了处理信息的时间。另外，星载雷达的微波具有穿透性强和全天候的特点，使微波遥感技术倍受青睐。美国航天飞机多次携带合成孔径雷达升空，获取全球表面的三维地形信息，用于地形测绘，加拿大也发射了微波遥感卫星“雷达星一号”和“雷达星二号”。此次汶川大地震，道路阻断，信息不通，震区情况不明，人们立即会想到利用卫星遥感侦察震情。实际上也是如此，当时有9颗国内外人造卫星可以利用，有的卫星每天有两次机会运行到震区上空。但是，其中有7颗卫星只能拍摄可见光照片，由于震后灾区阴雨连绵，云雾笼罩，航天摄影机处于无用武之地。另外两颗雷达卫星可以工作，但仅仅能提供一些小比例尺的宏观图像资料。此次地震受灾面积高达6.5万平方千米，约占四川省48万平方千米的七分之一多，而且情况紧急，须要快速获得震区情报。在这种情况下，最好的选择是利用航空遥感。航空遥感自主性强，可以达到面覆盖，而且是立体覆盖，就是说它拍摄的有一定重叠的照片，能够进行立体观察，提供定性、定量的准确信息。这对抢险救灾、损失评估、乃至灾后重建具有重要价值。
本文中几次提到三维立体照片和立体观察等名词，这是什么意思?有人会说，当我看单张照片时，也能够分辨物体的高低，比如高山峡谷，高楼平房的差别。但这种分辨能力是一种视觉经验，它是依靠画面上物体的对比，阴影的表现等形成的视觉印象和视觉感觉。人类观察物体，分辨远近是靠双眼视觉原理，实际上每只眼球看同一个物体，成像是有微小差别的，叫作“生理视差”，两只眼睛获得的影像合成后形成了立体影像。拍摄同一目标的一组航摄相片有重叠部分，当利用立体镜对相邻两张相片(称为一个“像对”)的重叠部分进行观察时，做到左眼看左像，右眼看右像。当两个影像重合时，即构成与实物相似的立体形象。这一原理的发现，意义十分重大，也很有趣。使得我们可以在室内仪器上观看航摄照片像对，就相当于在实地观看景物一样，得到同样的效果。更为可贵的是在这个构成的影像上还可以进行量测，这个影像是虚构的，摸不到，但看得到，甚至可以用仪器描绘等高线，这也是多年来制作地形图的方法之一。
遥感是20世纪60年代迅速发展的一门综合性探测新技术。航空遥感、航天遥感各有特点，分别在不同任务中发挥作用。在此次四川汶川大地震中，业务部门通过遥感技术及时准确地提供大量图像资料，对抗震指挥，抢险救灾起到重要作用。总体来说，我国在遥感技术上和世界发达国家是同步进行的，在遥感平台、遥感器的研制使用方面处于国际先进行列。
链接
2008年5月16日，由科技部会同国家测绘局组织的航空遥感飞机在四川南充起飞，航程近900千米，飞行4个小时，取得了第一手数据信息，并于17日将第一批遥感影像信息带回北京分析处理。18日上午，测绘科学研究院的轻型直升机和无人机，也完成了四川灾区广元市宝轮镇和木鱼镇的航摄，获取了10至20厘米的高分辨率彩色数码航空遥感影像，并于当晚传回北京处理。在这次抗震救灾航空遥测中，大型遥感飞机搭载的是我国首台具有自主知识产权的数码航空摄影仪，其精度比国外同类产品高三到四倍，在正常情况下，分辨率可以达到7厘米。即使阴天也能摄影，而价格仅为国外产品价格的三分之一。数字航空影像仪装有4个镜头，每个镜头可达2200多万像素。获取图像后在前方快速处理，把4个小镜头获取的图像进行拼接，而在后方进行的工作则是加地名注记及行政境界等。