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遥感反演土壤湿度的哲学思考
摘要：利用遥感技术反演土壤湿度已经是一个成熟的技术手段，它是在人们认识自然、改造自然的过程中，不断发展下形成的技术手段。而马克思主义哲学思想为整个世界提供世界观和方法论。因此，以马克思主义自然辩证法为指导，来研究遥感技术中的哲学问题必将改变目前遥感科学的研究现状。本文通过学习自然辩证法，结合自身学科背景进行了哲学反思，旨在对当前的科学研究有所启示以及帮助。
关键词：遥感技术；土壤湿度反演；马克主义哲学；自然辩证法
引言
遥感即“遥远的感知”，从字面上理解，就是远距离不接触“物体”而获取其信息。它通过遥感器“遥远”地采集目标对象的数据，并通过对数据的分析来获取有关地物目标、或地区、或现象的信息的一门科学和技术[1]。伴随着遥感技术的发展，遥感技术已被广泛适用于国民经济建设中,尤其是在土地资源利用、自然灾害监测与评估、宏观资源环境调查等方面,遥感技术提供了大量科学的宏观监测信息。而利用遥感的原理、模型和数据来反演土壤湿度的方法研究已经有了三四十年的历史（1970年至今）。在对当前的遥感反演土壤湿度哲学反思的基础上，对这一技术手段的运用进行剖析，希冀能够更进一步推动遥感反演土壤湿度技术的发展。
1.国外遥感监测土壤湿度的研究现状
随着遥感技术的飞速发展，进入70年代后，世界上遥感技术发展比较先进的国家都在不同程度地对土壤湿度进行了大量的研究。加拿大在70年代初采用航空及航天遥感信息，对土壤湿度和地下水进行了系统的研究，并出版了这方面的研究专著；日本自70年代初研究了不同土壤的光谱反射率，并用多光谱像片对土壤湿度进行评价；英国则利用陆地卫星资料研究局部地区的土壤湿度状况，并建立了地球南极和北极500Pha气压场的运动与世界水灾和旱灾的相关模型，并且指出它与我国西北地区水灾和旱灾存在着正相关性；印度在80年代初期利用MSS和TM资料对部分地区的土壤干旱程度进行了评估；一些独联体国家在土壤湿度的遥感研究领域也做出了大量的工作和贡献，并研究了一些适用于土壤湿度探测的遥感传感器[2]。
从90年代到现在，在土壤湿度的遥感探测方面国外取得了很多新进展。在作物层的平衡等多种原理的基础上，与作物缺水指数法、遥感热惯量方法相结合，通过由很多资料得出的例子分析并得到统计应用，确定出了模拟的模式；在探测的尺度方面，已从原来的一个区域，发展到了一个大尺度地区，甚至发展到全球。特别是再与GIS和RS
技术相结合以后，明显提高了土壤湿度探测的精度和探测效率。
2.国内遥感监测土壤湿度的研究现状
国内开始土壤湿度试验的研究起步比较晚，始于80年代中期的“七五”计划期间，一直到80年代的后期，才对土壤湿度进行的研究形成了比较全面的系统。研究的方法大体与国外相似，先采用热惯量法、作物缺水指数法等一系列的方法进行土壤参数的遥感测定，选用的遥感波段也主要有可见光、近红外波段和微波遥感，但是国内研究较少的是短波红外波段。进入90年代之后，我国才开始了对土壤湿度遥感探测的理论方面的进行了比较深入的研究。提高了对土壤含水量模型以及其应用的研究，利用NOAA/AVHRR资料，已经大大缩小了与国外在进行土壤湿度或干旱的宏观探测研究方面的差距[3]。
如今的研究普遍重视利用地理信息系统支持遥感干旱的探测，在这方面的研究工作开展的越来越多。近些年来，气象卫星遥感技术发展迅速，星载探测仪器上对土壤湿度敏感波段进行了配置，在探测土壤湿度方面利用气象卫星遥感技术取得了一定的研究成果，并对实际应用有指导作用。
虽然，目前利用遥感监测土壤湿度己经大规模的展开，而且取得的成果相当丰硕，但是，土壤湿度遥感一直是遥感的一个难点，尚待进一步的攻克，并且在技术方法等方面还存在一些问题，需要进行进一步的研究。
3.遥感监测土壤湿度技术手段的哲学思考
3.1世界的本质是物质，意识是对客观存在在大脑中的反应
自然界的存在及其发展都是客观的，人们认识自然、改造自然的活动要以承认自然客观性为前提。而人的意识则是对客观存在在大脑的反映。马克思主义的物质和意识的思想贯穿于整个遥感科学研究过程中[4]。遥感是指在航天或航空平台上，运用各种传感器（如可见光、红外、微波等）对地球进行观测，接收并记录电磁波信号，根据电磁波于地表物体的作用机理及对探测目标的电磁特性进行分析，进而获取物体特征形状及其变化信息的技术[5]。而不同的地物对电磁波信号具有着反射、发射、吸收的性质是客观存在的。正式因为对这一客观前提的承认，遥感技术才会是科学的认知。而利用遥感技术对土壤湿度进行监测则是建立在土壤水分对电磁波反射、发射、吸收的客观性基础上，研究人员通过遥感图像使用不同的算法反演出来的，是研究人员对客观存在在大脑中的反应。
意识能够反作用于客观事物，不同的意识对客观事物的发展起着不同的反作用。例如，经过反演出来的土壤湿度数据，可以为发生干旱的地区政府提供决策上的依据。此
外，意识对客观事物的反映受到多种因素的制约。如正确的数据可以为政府决策提供正确的依据，能够在解决旱情方面采取正确、有效的对策；而错误或误差较大的数据，则有可能误导抗旱举措的选取。
3.2世界是普遍联系的唯物辩证法认为世界是一个有机的整体，认为世界上的一切事物都处于相互影响、相互作用、相互制约之中，反对以片面或孤立的观点看问题。并且事物间的联系具有客观性、普遍性和多样性。而整个遥感科学的理论根源，就是建立在普遍联系观点这一唯物辩证法的基础上[4]。
遥感技术即通过分析不同的地物在不同波长光谱中的吸收、反射或散射特征，进而来进行地物的识别，从而达到遥远的感知地物，达到遥感的目的。由航天器搭载的传感器能够获取不同的遥感数据，并且由这些遥感数据通过不同的算法反演出土壤湿度对其进行监测，体现了事物间的联系是客观且又普遍存在的特性。此外，在对遥感数据进行获取的过程中，可以选择卫星平台获取的遥感数据，也可以采用机载平台获取的遥感数据；在传感器的选择上，可以采用MODIS数据，也可是采用ASCAT数据。这一点体现了事物间的联系不仅是客观、普遍的，更具有着多样性的特点。
3.3透过现象看到事物的本质
在事物的现象与本质之间存在着矛盾，必须要透过现象，看到事物的本质，即抓住事物的规律性的东西，才能真正认识到客观事物的真面目。
通过分析不同的地物在不同波长光谱中的吸收、反射或散射特征所得到的遥感影像直观反映的只是像元的DN值，即灰度（亮度）值，在经过对遥感图像解译以后才可以得到一些地物本身所反映的一些数据。而遥感图像直观反映的DN值即事物的现象，DN值背后所蕴含的地物本身的数据即事物的本质。由解译后得到的数据通过数学建模，使用不同的算法以后反演出来的土壤湿度信息这一技术手段，则是在对事物现象和本质有了一定的认知以后，所得到的事物中规律性的东西，进而达到真正认识客观事物的目的。
3.4实践是认识的基础
实践就是人们改造物质世界的社会活动。实践能使客观事物的本质以及规律性得以真实地显现；实践又能把人的主观思想付诸于实现，所以，实践是人的主观能动性的充分体现，它对人们认识世界与改造世界，都是具有决定意义的。
遥感技术的产生离不开人们的实践，在不断实践的过程中不断的进行探索，进而进一步推动遥感技术的发展。特别是遥感技术反演土壤湿度这一技术，是建立在人们实践的基础上，对土壤中水分本质以及内在规律的认知，再通过对本质及内在规律认知，充
分发挥主观能动性去认识世界、改造世界，为社会生产提供科学技术的支撑。
此外，实践是检验真理的唯一标准。利用遥感技术建立对土壤湿度的反演是否科学，是否是科学的认知观，不是只通过对数据正确性的检验就可以判定，必须在实践中检验认知正确、科学与否。只有经得起实践检验的科学、正确的认知观才能更好的指导科学技术发展。
3.5从科学技术方面对遥感监测土壤湿度的哲学理解
首先，在对于科学的理解方面，马克思、恩格斯认为科学是排除了形而上学因素，建立在实践基础之上，只有从自然界出发，才是现实的科学。科学既是观念的财富，同时又是实际的财富，是人的生产力所表现的一个方面，一种形式。科学的这种生产力是人类认识自然与利用自然的革命的力量、解放的力量。
此外，在对于技术的理解方面，马克思、恩格斯同样立足于实践来考察技术，反对仅仅是从有用性和工具这些方面来理解技术，认为技术在本质上是人的本质力量的对象化，体现了“人对自然的实践关系”。
技术作为改造客观世界的手段和方法，从来就是一种革命性的力量。首先，技术方法为学科发展提供了强有力的工具，依靠技术手段的进步，大大拓宽了研究的深度和广度，成为学科发展的主要推进因素。其次，新技术的应用还促进了新的学科理论的构架和形成。第三，新技术手段的应用，还为学科之间的交叉和渗透铺平了道路[6]。
对于利用遥感手段监测土壤湿度的技术手段来说，首先，不仅仅是促进了遥感技术本身的发展，为定量反演其他的数据提供了借鉴，更是为反演土壤湿度提供了强有力的工具，大大拓宽了对土壤湿度研究的深度和广度。其次，遥感技术的广泛应用和发展，还促进了土壤湿度研究在利用遥感定量反演上这一新形式、新理论的形成。第三，遥感技术反演土壤湿度不仅促进了遥感自身学科的发展，而且还将地理信息系统、农学、水土流失等学科间的交流铺平了道路，使相关联的学科联系更为紧密。
4.结论
哲学的发展离不开科学技术的发展。哲学的发展不应是依靠纯粹的思想力量，而应是建立在对自然科学发展的基础上。正是因为科学技术的发展，才促使人们能够正确的认识事物的本质、内在规律，从而了解客观世界的内涵，才能更好辩证的去认识世界。所以说，科学技术对哲学的发展有着巨大的推动作用。
此外，科学技术的发展也受到哲学的制约和影响。科学研究作为一种认识活动，必须通过理论思维才能揭示研究对象的本质和规律，这就自然地与哲学发生紧密的联系。对于遥感技术来说，在对土壤湿度进行定量反演的过程，就是需要科学的认知观、正确的理论思维，才能够揭示遥感影像与土壤湿度之间内在的本质以及规律。这不仅是自然地与哲学相关联，更是在唯物辩证法的指导下对技术的科学应用。
特别是对于自然科学的研究来说，辩证法的观点恰好就是最正确，也是最重要的思维形式，因为只有辩证法才为自然界中出现的发展过程，为各种普遍的联系，为一个研究领域向令一个研究领域过渡提供类比，从而提供说明方法[7]。
5.讨论
科学技术是第一生产力。社会生产力不仅是以物质的形态存在，还可以以知识的形态存在，自然科学就的是以知识形态为特征一般社会生产力。它与物质形态的直接生产力有区别，但又相辅相成。自然科学可以而且能够在一定条件下转化为物质形态的直接生产力，表现为自然科学作为知识和智力因素对生产力要素的渗透。
土壤湿度是土壤肥力的重要指标之一，土壤肥力的好坏直接影响到粮食的产量及农业的生产问题。通过遥感技术对土壤湿度进行监测，可以很好的反映某一地区的旱涝程度，从而对农业生产活动进行指导，除了可以减灾以外还可以协助提高粮食产量，体现出了科学技术在一定条件下可以转化为直接生产力，是作为知识和智力因素对农业生产活动要素的渗透。
此外，土壤湿度过大也会引起滑坡等地质灾害的发生，威胁到人民财产安全。而利用遥感技术对土壤湿度的监测可以预警自然灾害的发生，减少或者避免自然灾害所造成的损失，在一定程度上是自然科学转化成为的间接生产力。
综上所述，无论是遥感技术的研究方法，还是通过遥感技术反演土壤湿度的技术手段，无不体现着马克思主义自然辩证法的哲学思想，马克思主义哲学思想贯穿在遥感技术的始终，是遥感技术不可分割的一部分，是整个遥感技术科学体系的思想精髓。
参考文献
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[2] 赵济;陈传康.中国地理[M].北京:高等教育出版社,1997:9
[3] 张树誉;杜继稳;景毅刚.基于MODIS资料的遥感干旱监测业务化方法研究[A].全国 农业气象与生态环境学术年会论文集[C],2006年
[4] 赵重庆;陈军;赵晓庆.智能遥感科学中的马克思主义哲学思考[A].商业文化,2010,10
[5] 梅安新等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社,2001:25
[6] 袁中智,陈晓玲.地理信息系统40年来发展的哲学思考[A].华中师范大学学报（自然科学版）,2004,38(1):129-132
[7] 郭贵春.自然辩证法概论[M].北京:高等教育出版社,2013:71
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