材料的改良和摄影技术的进步，特里布莱于1879年在巴黎上空完成了首次热气球自由飞行的航空摄影。
随着摄影技术的不断成熟，把相机带上天空也越来越容易。1882年，英国气象学家阿奇博尔德成功地利用风筝实施了航拍。1903年，朱利叶斯•纽布兰纳尔设计了一种极小的，可固定在鸽子胸前的相机，它可在鸽子飞行时，每30秒自动曝光一次，自动拍摄飞行沿途的地面景象。1906年，艾伯特•摩尔使用压缩空气推动技术的火箭携带相机在海拔约800米的高空拍摄，相机被降落伞带回。第一张在飞机上拍摄的航拍照片诞生于1909年，由威尔伯•莱特拍摄，他俯拍了意大利西恩多西利地区军事基地的动态画面。
第一、二次世界大战，航空摄影迅速取代了由人眼在高空测绘的制图工作，并且机载微波雷达的出现及红外技术更多地应用于军事侦察等方面，使航空遥感在军事方面的应用和发展进一步成熟。
战后，航空摄影开始投身于非军事目的。舍曼•费尔柴尔德通过一系列航空照片的拼接，完成了一幅美国曼哈顿岛的航空俯瞰照片。这张照片打开了航空照片商业用途之路，它被用于纽约的代理机构和工商企业。航空摄影此时展现了它的民用价值和商业获利的潜在价值。
随着航空相机的成功，费尔柴尔德开始着手设计一种轻型飞机，其驾驶舱可以为摄影师提供更多保护和稳定。由于他的创新和对航空摄影的大力投入，使得航拍照片广泛流传和被更多地使用。航空摄影开始成为地形制图、工程勘测和资源管理的重要数据源和信息源。
20世纪50年代以后，相继出现了一系列航空黑白、彩色摄影仪器、航空红外扫描仪和真实孔径雷达等。不过，这些传感器技求水平很低，工艺比较落后。
60年代初，成功研制了一些先进的机载遥感传感器，如合成孔径雷达、多波段摄影机、多波段扫描仪等，使传感器覆盖的波谱区域由可见光扩展到紫外、红外、热红外和微波范围。遥感图像数据的精度、空间分辨率都有不同程度的提高。
70年代以来，机载传感器进行了一场革命，以美国为首的一些国家研制了一系列新型仪器，并从第一代逐渐发展到第二代。第二代传感器比第一代传感器的优势在于：增加了应用波谱区间；提高了空间分辨率；发展了推帚式扫描成像技术；增加用于岩性填图、蚀变矿物识别的波谱通道等。80年代末期，又开始第三、四代机载传感器的研制，如美国的机载成像仪SISEX、HIRIS。另外，还有美国哥伦比亚大学的高光谱分辨率多通道辐射仪Mark-I/II，美国达道拉新AADS-1268，加拿大MEIS-II型机载推帚式扫描仪和澳大利亚15通道波谱扫描仪等。
20世纪90年代以来，航空遥感除了在以往研究的基础上继续拓展深入，还在其他方面有了重大突破。其中比较重要的是无人机的成功研制和应用，以及机载成像光谱系统的飞速发展。
无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器。无人机能够快速获取资源、环境等的空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析能力的应用技术，具有低成本、低损耗，机动灵活，可即时重拍，受气象影响小且安全性能较好等诸多优势。无人机遥感的应用领域包括侦察预警、资源勘测、地图更新、气象观测及突发事件处理等。其高时效、高分辨率等性能大大扩展了遥感的应用范围和用户群，具有广阔的应用前景。
基本系统组成
一、航空遥感平台
航空遥感平台指航空飞行器，即搭载遥感传感器的平台，包括飞机、飞艇、气球、以及有人驾驶和无人驾驶的遥控飞机等。飞机是航空遥感的主要平台，它具有分辨率高，调查周期短，不受地面条件限制，资料回收方便等特点。高空气球或飞艇遥感具有飞行高度高、覆盖面大、空中停留时间长、成本低和飞行管制简单等特点，同时还可对飞机和卫星均不易到达的平流层进行遥感活动。
航空遥感平台主要分为有人机航空遥感平台和无人机飞行器两种。
有人机航空遥感平台 8000米以上航高国内目前主要使用进口的“奖状”、里尔等飞机，中空普通航摄已普遍使用国产的运5、运8、运12等飞机。近几年，为适应小面积航摄和低空高分辨率航摄的需求，研制生产了多种轻小型有人驾驶航摄飞机，如“蜜蜂”、“海鸥”、“海燕”等。这些飞机作为遥感平台可分别搭载多种航空遥感仪器，如航空数码相机、高像素航空数码相机、RC30航空照相机、RMK TOP航空摄影仪、LMK2000航摄仪、DMC全数字航摄仪、三维激光雷达（LIDAR）、低空数码遥感系统、机载干涉合成孔径雷达（INSAR）、机载成像光谱仪以及IMU/DGPS CCNS导航设备等。
无人飞行器 无人飞行器遥感技术有其他遥感技术不可替代的优点，可成为卫星遥感和有人机遥感的有效补充手段。这些优点是：可以在云下低空获取高清晰度的光学影像；可以低空、低速安全飞行，配备轻小型传感器后可获取甚高分辨率（厘米级）影像，实现高精度三维测量；可以完全由程序控制沿复杂航迹，以复杂姿态飞行，以获取特定目标（例如滑坡）和城市建筑物的多面体影像；灵活、机动，可以无机场起降，用户可以自由拥有；高空长航时无人机适合执行困难地区的特殊任务。
二、航空遥感设备
航空遥感设备，即航空飞行平台上搭载的遥感传感器，用于地面数据的收集和成像。近几年来，随着航空遥感技术的发展，传感器的类型种类繁多，有框幅式光学相机、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵/面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段；从成像的种类来看也是多种多样的。从可见光的黑白全色摄影、彩色摄影，扩展到紫外、红外、微波等波段，从而可以收集不同宽度波段和特定波长的电磁波信息。
以往的航空摄影，仅限于感光胶片记录地物反射电磁波的能量。而现在的航空遥感，除以感光胶片作为传统记录外，还采用了光电转换，进行磁带记录。把人眼看不见的的紫外、红外、微波信息，转换成可见的图像和计算机使用的数字化磁带，以及供分析研究用的曲线和数据。这样，航空遥感就比航空摄影能提供更多的资料。如黑白和彩色像片、黑白和彩色红外像片、多波段摄影像片、红外扫描图像、多波段扫描图像、雷达图像等。
航空遥感所使用的传感器按成像介质可分为胶片型和CCD传输型两类；按成像方式又可分为推扫式、画幅式和全景式（摆扫式）相机。目前我国航空遥感设备主要有：模块化成像光谱仪（OMIS）、推帚式超光谱成像仪（PHI）、数字航空摄影仪（SWDC-4）、大面阵CCD数字相机、三维成像仪、L波段合成孔径雷达（L-SAR）、干涉合成孔径雷达（INSAR）
三、航空遥感数据处理
航空遥感飞行后所拍摄的影像数据是含有各种畸变和噪声的数据，无法真实反映地表研究区域的信息，需要通过一系列的数据处理过程，以获得可供用户使用的图像。数据处理通过专用的遥感软件来实现。机载成像光谱数据、侧视雷达数据、热红外数据等不同类型的数据处理流程有所不同，但大体上相近。一般为：预处理、生成DEM数字高程模型、正射投影、影像拼接、裁剪成图。
民用领域应用广泛
一、航空遥感在国家基础空间信息中的应用
航空遥感技术应用于地形图测绘等方面，即航空摄影测量，就是在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出各级比例尺地形图的作业。凭借着灵活机动、反应快捷、色彩逼真等特点，航空摄影测量已成为与卫星遥感、常规航空遥感并列的航空遥感技术，成为目前国家测绘局大力推广的新测绘技术。低空航测技术测量应用包括各级比例尺地形图的测绘、地籍测量，以及为数字城市建设、通信站点建设、交通规划设计等领域提供数据服务。
另外，城市规划和国土资源管理等方面的发展也离不开航空遥感的支持。航空遥感影像数据信息源内容丰富、综合性强，对城市基础地理信息数据进行快速采集和更新，满足了城市规划建设的急需，为城市可持续发展研究、动态监测城市发展变化研究等提供依据。通过大比例尺正射影像对特征明显的地类直接判读，对不明显的地类通过外业调查及结合相关资料等方式确定。与传统方式相比，这种方式能更全面、准确、快速地更新土地信息，使国土资源管理更具有权威性和科学性。
二、航空遥感在资源和环境调查中的应用
当前社会的发展越来越注重生态效应，生态建设、环境保护、自然资源利用等状况备受关注。航空遥感手段可以对植被、水体、大气等环境问题进行定量研究，可为资源与生态环境调查、监测、评价、保护和利用提供技术与方法支撑。
下面具体从海洋、大气、植被及地质应用等方面说明航空遥感在资源和环境调查中的研究和应用。
海洋：航空遥感是海洋环境监测重要的手段之一，对于周期短、尺度小的海洋环境变化，航空遥感具有独特的优势。在近海海洋环境监测、海洋污染监测及海洋减灾等方面，它以其特有的高空间分辨率、光谱分辨率和机动灵活的特点，为广大海洋遥感工作者及管理决策部门提供了大量的科学研究数据和决策依据。
大气：大气航空遥感光谱监测是大气环境污染监测的一项高新技术，具有灵敏度高、分辨率高、多组分、实时、快速监测等特点。大气探测对光谱分辨率要求较高，一般用高光谱或超光谱成像光谱实现，如机载可见/近红外成像光谱仪（AVRIS）航空遥感数据。
植被：利用航空成像光谱仪对植被进行探测，可以实时快速并具有较高精确性地获得植被生态学信息，包括叶子水分、叶绿素、纤维素和其他色素含量，以及叶子和树冠结构等，尤其对“红边”位移的监测可获得有关植被生态胁迫的信息（植被红边向长波方向位移反映了植被光合作用的增强，是植被活力的表现；红边向短波方向位移引起光谱吸收深度的减少，往往代表了植被光合作用的减弱），从而间接实现对大气和环境的变化监测及其对植被生态的影响的监测。
地质：航空高光谱遥感应用于高精度的矿物识别和地质填图，已有较为成熟的发展。美国研究人员戈茨（Goetz）利用机载成像光谱仪（AIS）图像在美国内华达州进行了矿物直接识别研究；克鲁斯（Kruse）在同一地区利用GER公司成像光谱仪（GERIS）和机载可见/近红外成像光谱仪（AVIRIS）图像进行了高岭土、明矾石、钠长石、白云石、方解石等矿物的识别；我国科研人员王晋年利用GER公司成像光谱仪（GERIS）数据在新疆阿克苏西部进行矿物光谱识别、填图研究，利用模块化机载成像光谱仪数据在澳大利亚松谷铀矿区发现了铀矿的可能存在区。
三、航空遥感在自然灾害监测与突发事件应对中的应用
在地震灾害监测中，航空遥感技术受时间和地域的限制较小，不受地震破坏的影响，能在地震发生后，准确、全面地获取灾情图像信息，并对后续次生灾害进行动态监测。航空遥感作为地震灾害应急中重要的遥感手段，具有分辨率高、灵活方便、实时性强、天气适应能力强等优势，在房屋倒塌调查、安置点设置、次生灾害监测与预警等方面发挥着至关重要的作用。
我国地震部门和中国科学院有关部门于20世纪60年代中期开始使用遥感技术获取地震灾情信息，先后对邢台、海城、唐山、大同等十几个破坏性地震的震中区进行了航空摄影，调查灾情，并进行不同比例尺的震害制图工作。2003年新疆巴楚一伽师地震后，利用航空遥感影像首次成功实现了在地震应急阶段获取震害遥感影像并进行了地震灾害评估。
机载热红外多光谱扫描仪是监测森林火灾的有效传感器，它设置了0.4～0.5微米、3～5微米和8～12.5微米三个探测通道。其中可见光通道用作背景，直观地反映地表自然景观；3～5微米通道是探测火灾的主要通道，通过探测火灾产生的高温温度场揭示地表火情；8～12.5微米通道用于揭示地表背景温度场（常温温度场）。机载CCD相机用于探测火灾的重点区，可以用来分析受灾程度和建立灾情解译分析标志。将热红外扫描仪和CCD相机结合，进行火灾区的航空监测飞行，对图像进行处理和解译，分析火灾的蔓延趋势和可能出现暗火的区域，为采取有效的灭火措施提供准确的依据。
机载合成孔径雷达是实施监测洪涝灾害的主要微波传感器，具有全天时全天候的探测能力，能够在夜间和阴雨天气实施探测任务。雷达发射的微波信号遇到水面后发生镜反射，大部分能量被水面反射，而没有产生回波，表现在雷达图像上是黑色，另外水陆交界部位往往形成角反射器现象，同样表现在合成孔径雷达（SAR）图像上水陆界线异常明显。因此可根据雷达回波的信息进行洪水淹没范围的探测。利用高空间分辨率的航空CCD遥感相机探测重点受灾地区的农田、居民点、工厂以及主要交通干线的受灾程度，进行灾情的详细分析，同时还要进行洪水伴生灾害（滑坡、泥石流、水库河流堤坝决堤）的探测，这样通过点、面结合使整个监测结果能够在指导救援时发挥更大的作用。
四、航空遥感在重大工程监测中的应用
航空遥感可以为重大工程建设提供所需的精度较高和实时性强的地理空间数据，特别是对时间与空间跨度大的国家重点工程、地域覆盖广的工程更需要大范围、高精度的航空遥感影像、数字地面模型等基础地理信息数据和测绘技术的支持。另外，在重大工程项目验收与变形监测等方面，航空遥感也有重要的作用。例如通过航空遥感的手段对北京奥运主场馆区工程建设过程中环境、交通、场馆、绿地等焦点问题的改善和变化指标，进行立体的连续观测与年报信息发布，一方面监测工程进度与质量情况，另一方面以此为数据源开发了奥运主场馆区工程环境监测虚拟仿真示范系统，具有自主版权、基于Internet的虚拟奥运场景发布与浏览系统。这些立体、连续、累积的观测数据与标准化系列产品的直接用户是奥运组委会和政府，切实服务于奥运规划建设，为落实“绿色奥运”提供科学数据与信息，完成的航空遥感影像图为奥组委工程规划部和北京市规划委员会所采用，用于奥林匹克公园区的规划设计和奥林匹克公园周边地区的交通规划设计
随着数据获取和处理技术的进步，服务重大工程项目的能力进一步加强，航空遥感摄影资料将会在重大工程建设项目中提供更为丰富的地理信息资料和技术支持。
五、航空遥感在其他领域的应用
旅游：旅游资源是社会生活中不可缺少的重要资源。以航空遥感资料为基础，通过广泛的旅游资源调查，结合主要景点进行实地调研访问，对旅游资源的类型、分布、特征及分区等进行综合分析、制定合理的旅游区域规划建设，编制专题图，辅助制定合理的文物古迹、优秀历史建筑等保护对策，形成城市旅游资源的开发、利用和保护的良性循环，为城市旅游经济的可持续发展打下坚实的基础。
城市信息化建设：实现数字化、信息化已成为我国许多城市政府和各级经济部门的建设目标。影像信息服务平台以航空遥感影像、数字正射影像、数字线划图和数字高程模型等多源、多分辨率、多时态的空间数据及网络化服务体系作为支撑，结合社会、经济、文化、科研等方面的信息资源，可以适应不同层次的信息需求，为政府、企业和公众提供高质量的空间位置应用服务，为各部门信息化建设提供丰富的基础数据。
城市公共安全：城市公共安全是国家安全的重要组成部分，随着城市化进程的发展，我国将进入一个“突发事件高发期”。航空遥感技术结合地理信息系统（GIS）技术，开展突发事件应急处理测绘保障体系研究，建立应急指挥系统提供科学依据和技术平台。利用高分辨率航空影像勘查地形，辅助公安部门合理部署警力和救援力量，完成快速追捕和有效打击罪犯，在建立各种突发事件应急机制、提高政府应对公共危机过程中发挥重要作用。
责任编辑：阚南
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