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第12章 世界前沿科技(11)

遥感技术

遥感一词来源于英语“Remote Sensing”,其直译为“遥远的感知”,是20世纪60年代发展起来的一门对地观测的综合性技术。遥感技术开始为航空遥感,自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后,就标志着航天遥感时代的开始。20世纪80年代以来,遥感技术得到了长足的发展,遥感技术的应用也日趋广泛。经过几十年的迅速发展,遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象、地质地理等领域,成为一门实用的、先进的空间探测技术。

遥感是利用遥感器从空中来探测地面物体性质的,它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理,识别地面上各类地物。具有遥远感知事物的意思,也就是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料,并从中获取信息,经记录、传送、分析和判读来识别地上物体。

遥感作为一门对地观测综合性技术,它的出现和发展既是人们认识和探索自然界的客观需要。更有其他技术手段与之无法比拟的特点。

遥感探测能在较短的时间内,从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测,遥感用航摄飞机飞行高度为10000米左右,而陆地卫星的卫星轨道高度达91万米左右,一张陆地卫星图像,其覆盖面积可达30000多平方公里。这些有价值的遥感数据拓展了人们的视觉空间,为宏观地掌握地面事物的现状情况创造了极为有利的条件,同时也为研究自然现象和规律提供了宝贵的第一手资料。这种先进的技术手段与传统的手工作业相比是不可替代的。

遥感技术获取信息的速度快、周期短,能动态反映地面事物的变化。由于卫星围绕地球运转,能周期性、重复地对同一地区进行对地观测,从而及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料。尤其是在监视天气状况、自然灾害、环境污染甚至军事目标等方面,遥感的运用就显得格外重要,这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。

在地球上有很多地方,自然条件极为恶劣,人类难以到达,如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术,特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。

利用遥感技术获取信息手段多,信息量大,根据不同的任务,遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可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。

目前,遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、水文、军事、环保等领域。

将遥感技术应用于大面积的地质灾害调查,可达到及时、详细、准确且经济的目的。在不同地质地貌背景下能监测出地质灾害隐患区段,还能对突发性地质灾害进行实时或准实时的灾情调查、动态监测和损失评估。特别是在大规模地质灾害的后续救援工作中,遥感技术可以发挥突出作用,第一时间提供地质地貌变化情况。

伴随着社会的进步和发展,气候变化、环境污染成为了人类世界所面临的发展瓶颈。遥感技术应用于宏观生态环境的监测,具有视野广阔、获取的信息量多、效率高、适应性强、可用于动态监测等众多优点。为此,采用卫星遥感这一面向全球的先进技术,是环境科学研究的必要途径,它不仅可以为人们提供大面积、全天时、全天候的环境监测手段,更重要的是能够为我们提供常规环境监测手段难以获得的全球性的环境遥感数据。这些数据将成为我们进行环境监测、预报和科学研究不可缺少的基础。

遥感技术测绘的气象图遥感技术应用于环境监测上既可宏观观测空气、土壤、植被和水质状况,为环境保护提供决策依据,也可实时快速跟踪和监测突发环境污染事件的发生、发展,及时制定处理措施,减少污染造成的损失。其从空中对地表环境进行大面积同步连续监测,突破了以往从地面研究环境的局限性。

农业气象灾害对国民经济,特别是对农业生产会造成极为不利的影响。利用遥感技术,可以绘制更加清晰、形象的气象图;进行气候资源监测评价、气象灾害评估、气象灾害预警、气候分析评价等气象服务;建设基于遥感技术和地理信息系统,支持农业气象灾害监测系统开发;利用气象数据,结合背景资料对危害区域、危险程度、受害作物面积进行分析、计算、评估,预测洪涝灾害的演进规律,提供受灾区域、受灾人口与损失估算报告,并根据已有的抗洪措施形成后期应急反应方案以及防灾系统建设方案。

近年来,海洋渔业遥感技术的研究和应用,受到各相关渔业科研单位和大学的广泛关注和重视。遥感技术应用于海洋渔业,具有大面积观测和实时动态监测的优点,可以获取多种海洋环境要素信息,对预报渔场渔情信息是一种十分理想的手段。

基于遥感技术的农业气象监测系统遥感技术为流行病学研究开辟了新的途径。为应付未来突发事变,可利用遥感技术提供目标地区的流行病学疾病预测资料,以制订卫勤保障计划,保障部队战斗力。美国军方从1982年以来就运用遥感技术开展了大量研究,他们以降雨量和气温以及通过遥感技术获取的数据为参数,预测了菲律宾血吸虫病的流行区分布,并用来计算美军军事演习期间可能由于血吸虫病而导致的潜在伤亡数。另外还将遥感技术应用于战争时区别自然状态的疾病暴发与由于使用生物战剂引起的疾病暴发的研究。

在未来的10年中,预计遥感技术将步入一个能快速、及时提供多种对地观测数据的新阶段。遥感图像的空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率都会有极大的提高。其应用领域随着空间技术发展,尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透,将会越来越广泛。

军事高科技

军事上的需要是军事高科技发展的主要推动力。二战中,为满足战争的需要而研制的雷达、核武器、V1和V2导弹及1946年研制成功的电子计算机,揭开了20世纪60年代高科技发展的序幕。20世纪50年代至90年代,大国间激烈的军备竞赛,使得以核武器技术、导弹技术、计算机技术、微电子技术、航天技术为代表的军事高科技群体异军突起。70年代开始,以信息产业为代表的高科技蓬勃发展,高科技武器装备大量研制成功并登上了战争舞台,同时,许多传统的常规武器也因采用高新技术手段加以发展而使战术技术性能得到了极大提高。再加之80年代爆发的几场局部战争,军事高科技的发展更引起了世界各国的广泛注意和高度重视。可以说,世界已进入高科技局部战争阶段。

军事高科技的主要领域表现在两个方面:一是支撑高科技武器装备发展的共同的基础技术,包括微电子技术、光电子技术、电子计算机技术、新材料技术、新能源技术、动力技术、先进制造技术和仿真技术;二是应用于武器装备的应用性高科技,包括侦察监视技术、电子战技术、精确制导技术、航天技术、伪装与隐身技术、指挥自动化技术、核生化武器技术、新概念武器技术等。

现代高科技在军事方面具体表现主要为:

军用微电子技术

被称为武器装备“心脏”的军用微电子技术,是现代军事技术的核心和基础,其广泛应用于雷达、计算机、通信设备、导航设备、火控系统、制导设备和电子对抗设备等各类军用设备上。在现代高科技武器装备中,微电子装备的费用已占武器成本的一半以上。

从近期发生的几场局部战争看,军用电子技术已从作战保障跃为作战手段,成为现代作战行动的先导,并贯穿于战争的全过程。国外的一些军事专家把电子技术比作为高科技武器的“保护神”,将其视为与精确制导技术、自动化技术系统并列的高科技战争中的三大支柱之一。

军用光电子技术

光电子技术是光波段的电子技术。军用光电子技术是电子技术的发展和补充,它大大扩展了军用电子装备的功能和应用范围。20世纪50年代,硫化铅探测器被用于响尾蛇导弹,开创了军用光电子技术的先河。自从1960年世界上第一台红宝石激光器诞生之后,光电子技术几乎每年都有新的突破。激光测距、光电火控、光电制导、光电监视、预警、侦察、光纤通信等一系列军用光电子技术应运而生并被广泛应用,成为高科技武器装备中必不可少的组成部分。

目前,光电子技术领域主要涉及光电子元器件及材料和光电子应用技术两个方面。光电子技术的发展和进步,从根本上讲,有赖于光电子元器件及其材料的技术突破和提高,同时,还有赖于一些配套技术,如制冷、光学薄膜、精密光学元件、封装等技术的配合。

军用计算机技术

第二次世界大战期间,由于军事上的需要,导致了电子计算机的产生。电子计算机从诞生到如今仅仅50多年,从采用电子管到大规模集成电路已做了四次重大更新。未来的计算机,本质上是一种高速自动化的信息处理系统,可以处理各种模式的信息,更完善地模拟人脑的功能。军用计算机及其技术的发展和应用,不仅成为现代军事科技、各种军事系统和武器系统研制开发的重要物质基础和技术支柱,而且是现代战争作战指挥、通信联络、后勤保障等诸多决定战争胜负关键因素的依靠和保证,并业已或正在对传统的军事理论和军事观念产生着巨大而深远的影响。

侦察监视技术

1905年5月,无线电侦察在日本和沙俄之间进行的一场战争中得到的实战应用,拉开了电子战的序幕,也使侦察监视手段进入电子信息时代。1911年10月,飞机第一次被用于空中侦察。1912年2月,照相机被第一次用于空中侦察。1926年,奥地利的劳里发明了可使用的雷达,此后雷达被大量应用于二次大战。到1961年1月,美国发射了世界上第一颗侦察卫星。60年代出现了预警机。1978年美国空军研制成功电子固态广角照相系统,出现了固态照相机。

目前,侦察监视技术的应用范围主要包括预警与监视、战场情报侦察等技术。它所采用的侦察设备器材或系统,主要有雷达、电子探测器、红外探测器、激光探测器、可见光探测器、水声探测器等。

军用通信网络技术

19世纪30年代后,有线电和无线电通信相继问世,军事通信发生重大变革。20世纪初,陆军中装备了野战无线电通信,海军中有了舰对舰、岸对舰无线电通信。空军于1912年实现了空对地通信。第一次世界大战时,参战国使用埋地电缆与被覆线路传输电报、电话信号;有的参战国无线电配备到营一级指挥所。第二次世界大战期间,出现了野战电话机、交换机、电传打字机、传真机和调幅、调频无线电台等通信设备。

“黑鸟”SR-71侦察机第二次世界大战后,军事通信技术有了重大发展,相继出现了散射通信、微波接力通信、卫星通信和光纤通信。60年代后,数据网和计算机网被用于军事通信,提高了通信保障的自动化水平与快速反应能力。80年代开始研究的综合业务数字网,在通信联络组织上,注重通信联络的整体保障,形成多手段、多方向的迂回通信。

军用新材料技术

材料是人类社会划时代的里程碑。19世纪末至20世纪上半叶,合成化学工业迅速发展,人们用人工的方法合成了塑料、橡胶和纤维等高分子材料,改变了单纯依赖自然恩赐的状况。20世纪中叶以来,在传统的陶瓷、玻璃、水泥等硅酸盐材料和传统的钢铁材料的基础上,又出现新一代的无机非金属材料和特种功能材料,例如精细陶瓷材料,光导纤维材料,碳、硼纤维材料,金晶态金属材料,记忆合金材料等。这些新材料的出现,大大促进了集成电路、电子计算机、宇航工业和原子能工业的发展,使人类跨进了以微电子技术为中心的信息时代。

军用新材料技术是新一代武器装备的物质基础,也是当今世界军事领域的关键技术。金属结构材料、陶瓷结构材料、高分子结构材料和复合材料等结构材料成为制约武器装备发展的瓶颈;隐身材料、防护材料、致密能源材料以及信息智能材料等功能材料成为热门的研究课题。近年来,还出现了结构材料功能化和功能材料结构化的趋势,并形成兼有多种功能的多功能材料。

军用制造技术

人类的两次世界大战期间,武器装备的大规模制造依赖于庞大的机械制造业,20世纪50年代以后,新的技术革命带来了自动化时代。机械制造由于采用了电子计算机和各种电子设备而进入了崭新的自动控制的发展阶段。60年代以来,机械制造与微电子技术和计算机技术日益融为一体,机电一体化技术得到迅速发展。数控机床的大量使用,计算机等新技术的应用,使军事制造技术不断向高新技术方向发展。

军用动力技术

自从1937年英国研制成功涡轮喷气式发动机以后,军用飞机发动机便开始采用涡轮喷气式发动机。60年代后涡轮风扇式发动机研制成功以后,涡轮喷气式发动机又逐步退出了历史舞台。目前,世界在役的军用飞机发动机以加力式涡轮风扇式发动机为主,涡轮喷气发动机只在有限的范围内应用。

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