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遥感与鸟类的不解之缘

已有 3578 次阅读 2008-6-20 23:29 |个人分类:遥感科学|系统分类:科普集锦

看到这个题目,也许很多人会诧异不已,先不说很多人对遥感很陌生,即使是了解遥感技术的人,也会迷惑不解。其实我也是看到一篇关于鸟类的文章才有此认识和理解,而且愈想愈多,竟到了寐有所扰的地步,是真有所悟也罢,是专业迷茫也罢。

遥感是人类进行地球观测和空间探索的技术手段,生活中常听到的嫦娥探月计划、风云卫星、探测雷达等,核心技术就是遥感,简单说就是通过时刻飞行的传感器拍摄和收集来自地面和空间的信号达到探索空间、观测地球的目地。

遥感传感器的工作状态是绕地球时刻飞行,这点与鸟类飞翔的相似不言而喻。鸟类翅膀煽动空气是持续飞行的动力之源,而遥感传感器能够持续工作,就是有个像翅膀一样的太能能电池板持续提供电能。传感器天线可以听到地面发出的命令,它通过比鸟眼更灵活的摄像头摄取不同角度和方向的大量外界信息,当然也有闭眼的时候,着实是一个人类放飞的信鸽。其整个过程涉及到通讯、计算机、网络等多方面的理论和技术,可以说麻雀虽小,五脏俱全。

     但是这些都仅仅是“形相似”而已,更多情缘来自它们之间的“神相似”。遥感信息主要以图像形式存储和利用的,类似鸟类羽毛的五彩斑斓图像,背后隐藏着太多的科学奥秘,吸引着无数遥感科研工作者为之付出和奉献。

数百年前牛顿就指出,鸟类羽毛的颜色不单源于色素,还是羽毛的结构和光作用的神奇结果,将红色羽毛研磨成粉末后,有的保持原来红色(真色),有的会变成黄色(假色),就是有力的证明。遥感图像反映的是地物颜色,这些颜色有时会迷惑图像解释者,因为地物颜色一样存在光作用影响因素,形成“假色”。

羽毛的“真色”来源于所摄取的食物,经过消化循环后,变成色素沉淀到羽毛毛囊中,遥感的“真色来源于长时期地层演化沉积下来的物质,这样以来,颜色来源于色素的羽毛和遥感图像就有了相似之处。

在显微镜下,可以看到羽毛都是有很小的羽枝组成,羽枝上分布着更小的羽钩,它们相互钩住,连成整片。羽钩的结构象是一个透明的玻璃管,这些管道下面还有一层黑色素,黑色素和管道同时反射太阳光,导致了羽毛的五颜六色。这类羽毛没有太阳光的直射就会黯然失色,将其研磨成粉末,破坏了这种微结构,颜色也就随之改变。

地物也是由尺度不同的结构体组成,大到山脉和河流,小到分子和原子。当太阳直射时,结构尺度和可见光波相似时,就会发生上述的光作用,这样的地物在不同强度的太阳光下,颜色差别很大,这应该是遥感解释为何要研究物质结构的原因吧。

有些羽毛结构更特殊,它们可以产生一种干涉光,使羽毛在阳光下呈现金属色,所以做羽毛标本时要小心不要破坏它的结构,否则会失去这种神奇的颜色。雷达遥感干涉测量使用两幅记载相同频率光波的图像,通过干涉计算形成五彩的条纹,经过复杂的处理可以得到很多地表达信息。

鸟类与遥感还有很多妙趣横生的相同现象,如纯白色、纯黑色等,上面的解释也不能解释一切,这每一个现象都会幻化成一个美丽的谜题,等待科学家去破解。

写到这时,我不由敬佩地想起“起仿生学”的创始人——美国军医J. E. Steel

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