遥感地质学课件：第三章 遥感图像类型与特性PGX0925.ppt

1、http:/ 遥感图像类型与特性地学院：彭光雄地学院：彭光雄http:/ ,产生地球表面鸟瞰图像为主要目的产生地球表面鸟瞰图像为主要目的 遥感平台 遥感器 地面接收站 为应用部门提供遥感信息 第第3章遥感图象的类型与特性（续）章遥感图象的类型与特性（续）http:/ 遥感遥感平台平台-放置遥感器的运载工具。放置遥感器的运载工具。 按高度：地面 航空 航天 在不同高度进行多平台遥感，可获得不同比例尺、分辨率和地面覆盖面积的遥感图像。 高度300m 波谱测试 试验研究用地物细节图像3.1成像遥感技术系统成像遥感技术系统3.1.1 遥感遥感平台平台-放置遥感器的运载工具放置遥感器的运载工具http:

2、/ 高度 10030000m 飞机 飞艇 气球等 3.1.2航空平台航空平台-在大气层内飞行的各类飞行器在大气层内飞行的各类飞行器http:/ 附近空间或太阳系各行 星间飞行的飞行器 高度：数百、数千、 数万 Km 人造地球卫星、探空 火箭、宇宙飞船、航天飞 机、太空站等 3.1.3航天平台航天平台http:/ 对用于地球资源和环境遥感的航天平台要做到： .对全球表面进行周期性成像覆盖对全球表面进行周期性成像覆盖; .保证在卫星通过北半球中纬度地区时有最佳光照条件；保证在卫星通过北半球中纬度地区时有最佳光照条件； .同一地点、不同日期的成像地方时间、太阳光照角基本一同一地点、不同日期的成像地方

3、时间、太阳光照角基本一致。致。 地球资源卫星必须按一定的轨道运行 3.1.3航天平台（续）航天平台（续）http:/ 长半轴长半轴 a: 轨道椭圆的长半径 偏心率偏心率 e: 轨道椭圆的偏心率 倾倾 角角 i: 轨道平面与赤道平面的夹角 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型卫星轨道参数与轨道类型 http:/ 升交点赤经升交点赤经: 春分点r逆时针方 向到升交点N的弧长 近地点角距近地点角距: 从升交点N沿轨道到 近地点A的角距 过近地点时刻过近地点时刻: 卫星S与近地点A间的角距,也可用卫星 真近点角v表示 升交点N 近地点A 卫星S N A N v r 赤道 子午圈 卫星轨道 S 春分点r

4、 i A 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续1）http:/ 轨道周期轨道周期 轨道倾角轨道倾角 覆盖周期覆盖周期(重访周期）重访周期） 轨道高度轨道高度 轨道类型轨道类型 升升(降降)交点时间交点时间 描述卫星运行特征 近地点高度 905Km 远地点高度 918Km 升交点 降交点 太阳光照角 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续2）http:/ 轨道周期轨道周期 t t: 卫星在轨道上绕地球一周所需的时间 ，圈数/天 覆盖周期(重访周期） 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续3）http:/ 轨道倾

5、角轨道倾角 i: i: 卫星轨道平面与 地球赤道平面的夹角 （确定轨道平面在 太空的位置、轨迹覆 盖地球表面的范围） 轨道倾角越大，覆盖地球表面的面积越 大，资源卫星一般都是近极轨卫星。 i 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续4）http:/ 赤道轨道：赤道轨道： i0轨道平面与赤道平面 重合 地球静止轨道：地球静止轨道： i0且卫星运行 方向与地球自转方向一 致，运行周期相等 极地轨道：极地轨道： i90轨道平面与赤道平面垂直 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续5）http:/ 倾斜轨道：倾斜轨道： 顺行轨道顺行轨道-0i90卫

6、星运行方向与地球自转方向一致-可覆盖最高南北纬度为i 逆行轨道逆行轨道-90i180卫星运行方向与地球自转方向相反 -可覆盖最高南北纬度 为 180i 倾斜轨道 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续6）http:/ 太太 阳阳 同同 步步 轨轨 道：道： 指卫星轨道平面与太阳光之间指卫星轨道平面与太阳光之间的夹角（太阳光照角）始终的夹角（太阳光照角）始终保持一致的轨道。在一年中保持一致的轨道。在一年中进动进动360,即卫星轨道面相对即卫星轨道面相对于地球的角进动与地球绕太于地球的角进动与地球绕太阳公转的角速度相等。阳公转的角速度相等。 3.1.3.1卫星轨道参数与

7、轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续7）http:/ 太阳同步轨道太阳同步轨道 特点：特点：可使卫星通过同一纬度的平均地方时不变 作用：作用：有利于在最佳光照条件下获取高质量影像和多时相影像色调对比 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续8）http:/ 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续9）http:/ 升升(降降)交点及升交点及升(降降)交点地方时间交点地方时间: 当当i 0时，轨道与赤道平面有两个交点时，轨道与赤道平面有两个交点 卫星由南向北飞越 赤道平面 升交点升交点 卫星由北向南飞越 赤道平面 降交点降交点 近地点高度 9

8、05Km 远地点高度 918Km 升交点 降交点 太阳光照角 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续10）http:/ 905Km 远地点高度 918Km 升交点 降交点 太阳光照角 星下点星下点: 卫星质心与地心连线同地球表面的交点 星下点轨迹星下点轨迹(地面地面 轨迹轨迹): 星下点在卫星运行过程中在 地面的轨迹 3.1.3.1卫星轨道参数与轨道类型（续卫星轨道参数与轨道类型（续11）http:/ X、Y、Z三轴定向使遥感器探测部分始终对向地球表面 3.1.3.2卫星运行姿态卫星运行姿态 http:/ 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征几种地球资源遥

9、感卫星及其运行特征http:/ 第一代 试验研究阶段 L1 1972 L2 1975 L3 1978 RBV MSS 第二代 试验研究向应用研究过渡阶段 L4 1982 L5 1985 MSS TM 第三代 应用研究阶段 L6发射失败 L7 1999 ETM+ 1、2、3号星体 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续1）http:/ 多用途组合式 航天器 4号 Landsat-5 1984年 Landsat-4 1982年 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续2）http:/ 1999年年4月月1

10、5日日 范登堡空军基地范登堡空军基地 设计寿命设计寿命 6年年 NASA从从1972年开始的陆地卫星计划的最后年开始的陆地卫星计划的最后 一颗一颗 该卫星该卫星2003年年5月月1日后不再提供数据日后不再提供数据 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续3）http:/ SPOT 轨轨 道道 参参 数数 LANDSAT 1，2 LANDSAT 3 LANDSAT4, 5 LANDSAT-7 SPOT 1,2,3 轨道倾角轨道倾角 99.114 99.143 98.2 98.22 98.72 轨道高度轨道高度(km) 918 916.6 705 70

11、5 832 半长轴半长轴(km) 7285.82 7200.50 半短轴半短轴(km) 7272.82 0.0011 偏心率偏心率 0.0006 0.001 运行周期运行周期(分钟分钟) 103.267 103.0 98.9 98.9 101.4 飞行速度飞行速度(km/s) 7.399 7.416 7.500 星下点平均速度星下点平均速度 6.47 6.454 6.753 穿越赤道过降交点地方时间穿越赤道过降交点地方时间 9:42/9:30 9:30 9:38 10:0015 10:30 总扫描角总扫描角 11.56 11.56 15.03 扫描带宽度扫描带宽度(km) 185 185 18

12、5 185 60/117 赤道上当天两圈距离赤道上当天两圈距离(km) 2862 2862 2763 2823 赤道上相邻两圈距离赤道上相邻两圈距离(km) 159.18 159.661 170 108.4 赤道上赤道上 条带的旁向重叠条带的旁向重叠 14 14 7.6 14 15 14.24 14 5/26 http:/ .SPOT-地球观测试验卫星地球观测试验卫星 长方形箱体 积木式结构 由多功能平 台和有效载荷两 部分组成 HRV 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续5）http:/ Spot 1 1986年年2月发射月发射,目前仍在运行

13、目前仍在运行,但从但从2002年年5月停止接月停止接收影像。收影像。 Spot 2 1990年年1月发射月发射,至今还在运行。至今还在运行。 Spot 3 1993年年2月发射月发射,运行运行4年后在年后在1997年年11月由于事故停月由于事故停止运行。止运行。 Spot 4 1998年年3月发射月发射,卫星作了一些改进。卫星作了一些改进。 Spot 5 2002年年5月发射月发射,性能作了重大改进。性能作了重大改进。 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续6）http:/ .美国国家航空航天局（美国国家航空航天局（NASA）地球观测系统）地球观

14、测系统EOS(Earth Observation System） EOS90年代初实施计划由10颗卫星组成,并在今后10年内陆续发射构成连续15年的数据采集系统原计划90年代中后期发射,几度因故推迟,第一颗 EOS卫星EOS系统的“旗舰”TERRA(即以前的EOSAM-1)上午轨道卫星终于在1999年12月18日发射上天 （ TERRA 拉丁语“地球”的意思） 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续7）http:/ Terra卫星卫星 sun-synchronous, near-polar,circular 轨道高度 705KM 轨道倾角 98

15、降交点地方时 10：30 扫描宽度 覆盖周期 16天 设计寿命 6年 一天可过境4次 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续8）http:/ CERES 云与地球辐射能量系统云与地球辐射能量系统 MISER 多角成像光谱辐射计多角成像光谱辐射计 MODIS 中分辨率成像光谱辐射计中分辨率成像光谱辐射计 ASTER 星载高级热辐射与反射辐射计星载高级热辐射与反射辐射计 MOPITT 对流层污染测量对流层污染测量 Terra卫星卫星5个遥感器载荷个遥感器载荷 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续9）h

16、ttp:/ 地球观测1号卫星（EO1） NMP计划的第一颗卫星，地球观测地球观测1号号 卫星卫星(Earth Observatory)(EO-1) 于2000年4月发射。 EO1轨道高度705km,太阳同步，倾角98.20,通过赤道当地时间与Landsat 7仅相差一分钟，对全球覆盖一次周期16 天。 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续11）http:/ EO1卫星上的遥感器EO1的重点是开发和试验一系列先进的技术和陆地成像仪器，其中，轻型材料、高性能集成式探测器阵列及精确的波谱仪等重大技术进展将会在EO1飞行中得到验证。 为了确保目前Lan

17、dsat数据的连续性，EO1将携带3种遥感器，采集多波段和超多波段(高光谱)数据，与Landsat的ETM配合，用于国土资源调查与监测。 EO1卫星上的三个遥感器分别是: 高级陆地成像仪（高级陆地成像仪（ALI）、Hyperion、LEISAR 大气校正仪（大气校正仪（LAC）。3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续12）http:/ .ERS卫星 欧空局 ERS-1 、ERS-2 分别于1991年和1995年发射。携带多种有效载荷: 包括侧视合成孔径雷达(SAR)和风向散射计等装置。 采用了先进的微波遥感技术可全天候与全天时获取图像，比光学遥感

18、图像有着独特的优点。 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续14）http:/ .RADARSAT-1 加拿大 95年11月4日发射，具有7种模式、25种波束,不同入射角。 因而具有多种分辨 率、不同幅宽和多种信 息特征。 适用于全球环境和 土地利用、自然资源监 测等。 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续16）http:/ .中国资源一号卫星中国资源一号卫星-中巴地球中巴地球 资源卫星（资源卫星（CBERS）ZY-1 1999.10.14 太原太原 太阳同步近极地轨道太阳同步近极地轨道 轨道高度

19、轨道高度 778 Km 重访周期重访周期 26天天 设计寿命设计寿命 2年年 最高空间分辨率最高空间分辨率 19.5m 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续17）http:/ 美国美国 QuicBird (Digital Globe) 0.61米卫星影像米卫星影像 迄今为止世界上最高分辨率商业卫星 (60cm) 年以来已经拍摄了 480,000多景影像 卫星寿命预计 8年 (可以运行到 2009) 重访周期重访周期 13.5天天(与纬度有关与纬度有关) 轨道高度轨道高度 450Km 轨道倾角轨道倾角 98 空间分辨率空间分辨率 全全 色：色：0

20、.610.72m 多波段：多波段：2.442.88m 像幅像幅 16.516.5Km 2001.10.18发射发射 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续18）http:/ Space Shuttle-航天飞机航天飞机 即可象火箭一样在地面垂直起飞，作为空间运载工具， 回收、修理在轨卫星和星际探测器；又可象卫星一样在轨道 上运行，并带有一定的遥感器进行多学科遥感研究；还能象 飞机一样，在地面水平降落，回收设备，重复使用： 是一种兼有航天与航是一种兼有航天与航 空飞行能力，有人驾驶，空飞行能力，有人驾驶， 其主要部件可重复使用的其主要部件可重复使用

21、的 太空飞行器太空飞行器 3.1.3.3几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续几种地球资源遥感卫星及其运行特征（续19）http:/ 成像遥感器成像遥感器: 能将目标变成直观影像或潜在影像形式产生数据的遥感器 3.2遥感器遥感器 http:/ 收集系统收集系统-透镜(镜头) 反射镜 功能功能接收电磁波并将其聚焦成像聚焦成像探测系统 3.2.1遥感器的基本组成及工作原理遥感器的基本组成及工作原理3.2.1.1收集系统收集系统http:/ 探测系统探测系统-光电探测器-光电转换 对电磁辐射敏感、能将辐射能转换成电信号的探测器探测元件:光子探测器（量子探测器） 特点：特点：每种器件具有确定的波谱响应范

22、围；每种器件具有确定的波谱响应范围； 如：感光胶片0.31.3m CCD 0.41.1m 碲镉汞(Hg0.8Cd0.2Te) 锗掺汞(Ge:Hg) 响应速度快；灵敏度高响应速度快；灵敏度高 814m 3.2.1.2探测系统探测系统http:/ 除感光胶片直接吸收光能，发生光化学作用形成潜影，经显影、定影等化学处理获得影像外，其它探测元件输出的都是电信号。 转换装置转换装置-氖灯管或显像管-它们的亮度随电信号的强弱而变化，产生变化的光点通过光机扫描仪成像在胶片上，或经电子扫描在显示器上输出（显示）光学影像。 3.2.1.3信号转换系统信号转换系统http:/ 功能功能-将探测系统或信号转换系统输

23、出的电磁波信息（光信号）记录、存储到遥感信息载体，以影像或数字形式输出。 遥感信息载体遥感信息载体：指记录、存储成像遥感器输出信号的介质。 模拟形式模拟形式-感光胶片、磁带 数字形式数字形式-磁带、磁盘、光盘 3.2.1.4记录系统记录系统http:/ 扫描方式扫描方式-探测器对场景进行扫描，逐点（行、面）以数字形式在磁带上记录景物模拟信号，这种记录是一种经电光转换而能形成直观影像的潜影。 潜影潜影：指肉眼看不到但客观又存在的潜伏影像。 3.2.1.4记录系统（续记录系统（续1）http:/ .感光材料: 凡经曝光后发生光化学作用凡经曝光后发生光化学作用,经过一定的化学或物理经过一定的化学或物

24、理方法处理后方法处理后,能够形成固定影像的能够形成固定影像的 各种材料的总称。各种材料的总称。 摄影过程中记录光学影像的媒介和摄影影 像的载体感光片胶片 胶卷 (透明) 像纸 (不透明) 3.2.1.4记录系统（续记录系统（续2）http:/ 基本结构基本结构 乳剂层乳剂层 感光剂 粘和剂 增感剂 补加剂 支持体支持体 片基 纸基 辅助层辅助层 结合层 保护层 背面层 3.2.1.4记录系统（续记录系统（续3）http:/ 感色性感色性-感光片对光谱中不同波长光线敏感光片对光谱中不同波长光线敏 感的程度和范围感的程度和范围 由乳剂中加入的光谱增感剂的性质决定 .盲片色盲片色 只含AgBr和少量

25、AgI 未加光谱增感剂 0.340.5m .正色片正色片 在色盲乳剂中加入正（绿）色增感剂 0.340.58m(在在0.50.52m处略有下降处略有下降) .全色片全色片 在色盲乳剂中加入多种光谱增感剂 0.340.72m(对对0.50.52m的绿光感光度稍低的绿光感光度稍低) 3.2.1.4记录系统（续记录系统（续5）http:/ 全全色色片片 正色片正色片 红外片红外片 .黑白红外片黑白红外片 乳剂中加入红外增感剂,感光范围扩大到0.91.3m 3.2.1.4记录系统（续记录系统（续6）http:/ 黑白全色片 黑白红外片 3.2.1.4记录系统（续记录系统（续7）http:/ .彩色片彩

26、色片 乳剂由卤化银、光谱增感剂和成色剂组成 天然彩色片 红外彩色片 3.2.1.4记录系统（续记录系统（续8）http:/ 彩 色 负 片 感B层 感G层 感R层 未加增感剂 只感B光 加生成黄染料的成色剂 黄滤光层 加绿增感剂 可感B、G光 加生成品染料的成色剂 加红增感剂 可感B、R光 加生成青染料的成色剂 3.2.1.4记录系统（续记录系统（续9）http:/ 红外彩色胶片结构与成色原理红外彩色胶片结构与成色原理（三层） 假彩色片 相机上吸蓝滤色片相机上吸蓝滤色片 感感IR和B层 感感 G和B层 感感 R和B层 染染成青色 染染成黄色 染染成品红 IR G R C Y M B G R I

27、R 负片负片 只感只感IR 只感只感 G 只感只感 R 地物反射 减法混合原理 叠合 3.2.1.4记录系统（续记录系统（续10）http:/ 影 胶片中银离子转变为银盐络合物， 溶解去除未感光银盐 只剩染料组成的彩色影像漂 白 黑色银影、黄滤色层、防光晕层中 胶态银被氧化为银离子去除彩 显 已曝光卤化银被还原成黑色金属银 ，同时显影剂氧化产物与银影附近 成色剂结合形成染料影像摄影曝光 三个感光层分别接受各自敏感的 色光潜影彩彩色色负负片片成成色色原理原理3.2.1.4记录系统（续记录系统（续11）http:/ .磁带-遥感信息的暂时性记录介质是具有磁表面的柔软带状记录介质 .模拟磁带http

28、:/ .数字磁带数字磁带 探测系统输出的电压信号，经过模/数（A/D） 转换，对电压曲线分段读数（取样、量化）并以二对电压曲线分段读数（取样、量化）并以二 进制数码表示进制数码表示，记录这种 数据的磁带称数字磁带。 HDDT (High Density Digital Tape) CCT (Computer Compatible Tape)3.2.1.4记录系统（续记录系统（续14）http:/ http:/ 含含 种种 两两表示按地物几何特征表示按地物几何特征( (尺寸和形状尺寸和形状) )和空间分和空间分布布, ,即在形态学基础上识别目标的能力。即在形态学基础上识别目标的能力。 . 遥感器

29、的技术鉴别能力即能把两相邻目 标作为两个清晰实体记录下来的两目标 间的最小距离 . 遥感器观察地面特征所需要的有效探测 和分析的分辨率http:/ 。http:/ 波谱分辨率高-意味着： .区分具有微小波谱特征差异地物的能力强； .数据量大，传输、处理难度大； .各波段间数据的相关性大。 应服从应用目的-结合地物特征波谱 选择能提供最大信息量的 最佳波段和多波段组合3.2.2.2波谱分辨率（续）波谱分辨率（续）http:/ 遥感器测量的是地物的波谱辐射度 辐射分辨率指遥感器探测元件在接收波谱辐射信号时，辐射分辨率指遥感器探测元件在接收波谱辐射信号时，能分辨的最小辐射度差。能分辨的最小辐射度差。

30、 即把遥感器输出信号的总范围， 从黑到白，分解成大量刚好能辨别的灰度等级 反映地物在波谱辐射度或反射率上的微细差异 辐射分辨率高-识别两同等空间分辨率目标的能力强http:/ 遥感器成像间隔的性能指标 遥感器须对目标的运动（变化）进行连续均匀、不间断地探测 为分析、识别目标所必须具有的最小时间间隔，称时为分析、识别目标所必须具有的最小时间间隔，称时间分辨率间分辨率 -指对同一目标遥感器重复成像的周期、 覆盖周期 、重访周期http:/ “3高高” 高空间分辨率、高波谱分辨率、高时间分辨率高空间分辨率、高波谱分辨率、高时间分辨率 空间分辨率空间分辨率 采用CCD技术技术的成像扫描仪达到1m，可全

31、面替代测绘1：25000地形图的航空摄影。 超多波段（高光谱）遥感超多波段（高光谱）遥感 所采用的成像波谱仪的波谱细分达波谱细分达到5-6nm，波段多达288个至1000个,可获取更丰富的信息。 热红外遥感热红外遥感 热红外辐射计的温度分辨率从0.5k提高到0.3k乃至0.1k。 微波遥感器微波遥感器 被大量安装在遥感卫星,如日本JERS-1、欧空局ERS-1、加拿大雷达卫星微波遥感，可以全天候获取信息。 时间分辨率时间分辨率 SPOT为26天,陆地卫星为16天, MOS-1为17天, ERS-1为3天,地球观测系统EOS为1-3天, WorldView-124小时，NOAA气象卫星每天二次。

32、 当代遥感技术向多平台多平台、多遥感器多遥感器、多时相多时相方向发展。3.2.2.4时间分辨率（续）时间分辨率（续）http:/ 非成像遥感器-侧重时间、波谱分辨率 成像遥感器成像遥感器-强调空间分辨率强调空间分辨率 摄影方式摄影方式 扫描方式扫描方式 按辐射源：被动式（自然）被动式（自然） 主动式（人工）主动式（人工）http:/ 摄影方式遥感器摄影方式遥感器 各类摄影机 2. 扫描方式遥感器扫描方式遥感器 .电子扫描遥感器电子扫描遥感器 .光机扫描遥感器光机扫描遥感器 .固体自扫描遥感器固体自扫描遥感器 .天线扫描遥感器天线扫描遥感器 .成像波成像波(光光)谱仪谱仪http:/ 空间分辨率

33、高 成本低 易操作 信息量大缺点： 局限性大 0.31.3m 影像畸变较严重 成像受气侯、光照 和大气效应的限制 须回收胶片 影像形 成周期长无法实时观测3.2.3.1摄影方式遥感器摄影方式遥感器(可摄影窗口可摄影窗口)（续（续1）http:/ 航摄仪 3.2.3.1摄影方式遥感器摄影方式遥感器(可摄影窗口可摄影窗口)（续（续3）http:/ G R IR 3.2.3.1摄影方式遥感器摄影方式遥感器 (可摄影窗口可摄影窗口)（续（续5）http:/ 可对全部五个大气窗口的电磁辐射进行探测可进可对全部五个大气窗口的电磁辐射进行探测可进行多波段、超多波段遥感行多波段、超多波段遥感-波谱分辨率高输出

34、电信号，波谱分辨率高输出电信号，可用磁带记录，可实时传输所获是辐射量的定量数据可用磁带记录，可实时传输所获是辐射量的定量数据,便于校正和图像处理便于校正和图像处理 缺点：缺点： 空间分辨率相对较低空间分辨率相对较低 http:/ .电子扫描遥感器电子扫描遥感器-RBV-映像面扫描 由扫描电子束逐次扫描经透镜在焦平面上形成的光像而成像3.2.3.2扫描方式遥感器（续扫描方式遥感器（续1）http:/ .光机扫描遥感器光机扫描遥感器 (MSS) 借助平台沿航向运动和本身光学机械垂直航向的横向扫描，共同完成地面覆盖，获得条带形地面影像3.2.3.2扫描方式遥感器（续扫描方式遥感器（续2）http:/

35、 Instantaneous field of view -瞬时视场瞬时视场 空间分辨率 地面分辨率3.2.3.2扫描方式遥感器（续扫描方式遥感器（续3）http:/ 组成： 光学-机械扫描 热红外探测 影像记录3.2.3.2扫描方式遥感器（续扫描方式遥感器（续4）http:/ MSS(MultiSpectral Scanner) TM(专题制图仪专题制图仪)(Thematic Mapper) 组成: 机械扫描机械扫描 分光分光http:/ 以CCD为探测元件的固体自扫描成像遥感器3.2.3.3固体自扫描遥感器固体自扫描遥感器http:/ Coupling Device 电荷耦合器件电荷耦合器

36、件 是一块有许多小的光电二极管构成的固态电子元件 -其中的每个CCD单元都能感受光线的强弱-并将光信号转变为与其相应强弱的微小电流- 连续量的电模拟信号 3.2.3.3固体自扫描遥感器（续固体自扫描遥感器（续1）http:/ 电子扫描装置电子扫描装置 接收由CCD传输来的电信号取样、量化 将这种强弱不断变化的连续电流转 变为一连串的以电脉冲表示的二进制数 字A/D转换 数字存储器3.2.3.3固体自扫描遥感器（续固体自扫描遥感器（续2）http:/ 的工作原理的工作原理: CCD是一种用电荷量表示信号强弱,用耦合方式传递信号的全固体化半导体表面器件 固体器件-其受激电荷靠电子或空穴运载在固体内

37、移动 由于硅(Si)具有探测0.41.1m可见光及近红外波的能力-CCD一般由硅制成MOS (Matal-Oxide-Silicon金属-氧化物-硅)结构电容作为光敏感元3.2.3.3固体自扫描遥感器（续固体自扫描遥感器（续3）http:/ CCD光敏元的排列方向与平台的飞行方向垂直, 由线列CCD自身完成一维扫描,靠平台运动完成另一维扫描,形成条带状二维影 像。 地面分辨率地面分辨率取决于取决于CCD元的元的大小大小 3.2.3.3固体自扫描遥感器（续固体自扫描遥感器（续4）http:/ 如HRV 多波段3000个 全色波段6000个 各光敏元同时露光，每个光敏元积累的与目标物辐射各光敏元同

38、时露光，每个光敏元积累的与目标物辐射强度成正比的电荷量通过耦合方式转移输出，而不同于其强度成正比的电荷量通过耦合方式转移输出，而不同于其它探测器输出的是电压信号。它探测器输出的是电压信号。3.2.3.3固体自扫描遥感器（续固体自扫描遥感器（续5）http:/ SPOT卫星 HRV： High Resolution Visible Sensor -高分辨率可见光遥感器3.2.3.3固体自扫描遥感器（续固体自扫描遥感器（续6）http:/ 矩阵式排列的CCD元可象胶片一样同时曝光 -记录整幅画面3.2.3.3固体自扫描遥感器（续固体自扫描遥感器（续7）http:/ .一改光机扫描的逐点扫描为逐行扫

39、描、逐面一改光机扫描的逐点扫描为逐行扫描、逐面 扫描扫描-革除了机械部件革除了机械部件,简化了结构简化了结构,避免了因振动避免了因振动 引起的噪声；引起的噪声； .光敏元同时曝光光敏元同时曝光-延长了信号驻留时间延长了信号驻留时间,提高提高 了遥感器的灵敏度；了遥感器的灵敏度； .波谱响应范围宽波谱响应范围宽-硅光敏元可探测硅光敏元可探测0.41.1m; .无畸变、体积小、功耗低、寿命长可靠性强。无畸变、体积小、功耗低、寿命长可靠性强。 使成像遥感器的结构发生了根本性变革使成像遥感器的结构发生了根本性变革3.2.3.3固体自扫描遥感器（续固体自扫描遥感器（续8）http:/ 光电转换光电转换-

40、入射辐射在MOS电容(CCD元) 上产生与光亮度成正比的电荷 电荷积累电荷积累-当电压加到CCD电极上时在硅层形成电位势阱-电荷在势阱内积累 电荷转移电荷转移-加高压形成深势阱, 加低压形成的势阱浅-电荷可进行转移-实现信号传输3.2.3.3固体自扫描遥感器（续固体自扫描遥感器（续9）http:/ 是一种兼具高空间分辨率和高波谱分辨率、谱像合一 的新型超多波段 扫描成像遥感器http:/ 有源主动、天线侧向扫描、能产生高分辨率影像的成像雷达成像雷达 。http:/ 成像雷达成像雷达 是指用雷达一点一点地测量来自地球的回波信号，并以模拟形式记录成图像或以数字形式记录在磁带上的雷达系统它必须相对于

41、地面（探测目标） 运动，即必须搭载 在飞机、卫星或航 天飞机上 3.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成像雷达成像雷达)（续（续1）http:/ -Real Aperture Side-looking Radar真实孔径侧视雷达（非相干雷达） SA-SLR -Synthetic Aperture Side-looking Radar 合成孔径侧视雷达合成孔径侧视雷达3.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成像雷达成像雷达)（续（续2）http:/ 装在平台一侧或两侧的水平孔径天线，将发射机产生的高功率微波短脉冲，侧向发射出去，以窄的扇形波束扫过地面一条窄带。 微波遇目

42、标后发生微波遇目标后发生 反射和散射，其中沿发反射和散射，其中沿发 射方向返回的部分射方向返回的部分称称后后向散射回波向散射回波 3.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成像雷达成像雷达)（续（续3）http:/ X Y Z斜距斜距(R):天线至目标的径向距离 地面距离地面距离(Rg):从航迹(地面轨迹)到目标的水平距离 被雷达微波扫过的窄带地面上，至天线距离不同的目标(X、Y、Z)，其回波按返回雷达接收机的时间先后,在与目标的斜距或地面距离成比例的位置, 强度由阴极射线管按比例转化成光信号,再通过透镜在胶片上记录成一条影像线 3.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成

43、像雷达成像雷达)（续（续4）http:/ 对回波信号逐个处理对回波信号逐个处理 影像灰度影像灰度-后向散射回波强度后向散射回波强度 回波信号也可记录在磁带上3.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成像雷达成像雷达)（续（续5）http:/ -同时出现在影像上两个能够区分的目标间的最小距离 方位向分辨率方位向分辨率(Ra)-航向方向 距离向分辨率距离向分辨率(Rr)-垂直航向方向 两者互不相关两者互不相关3.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成像雷达成像雷达)（续（续6）http:/ 脉冲宽度 俯角 C 光速Rr C sec 2 要提高RrRr须采用脉冲压缩技术以减小脉

44、冲宽度, 但过窄能量太弱,对测目标不利。 近距离端远距离端近距离端RrRr 远距离端RrRr 距离向分辨率距离向分辨率3.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成像雷达成像雷达)（续（续7）http:/ D天线孔径 雷达波长 R 斜距RaRa(R(R/D)/D)在一定时，要提高Ra须加大D或缩短R，而在平台上安装过长天线不现实、缩短斜距又要限制雷达的作用距离 RA-SLR的方位的方位向向 分辨率一般较低分辨率一般较低,也不可能也不可能在轨道高度产生高分辨率雷在轨道高度产生高分辨率雷达图像达图像 近射程端Ra远射程端Ra方位向分辨率方位向分辨率http:/ 等效于一个大天线的线性天线阵

45、, 能够形成窄的波束波束窄-方向性好-方位向分辨率高 SA-SLR -Synthetic Aperture Side-looking Radar 合成孔径侧视雷达合成孔径侧视雷达3.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成像雷达成像雷达)（续（续9）http:/ 合成孔径侧视雷达合成孔径侧视雷达（SA-SLR） 模拟线性天线阵，应用多普勒效应和数据处理技术，用一个小天线合成一个大孔径用一个小天线合成一个大孔径 (天线天线)使方位分辨率提高几十至几百倍 实现在轨道高度获 取距离向和方位向分辨 率都很高的雷达图像3.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成像雷达成像雷达)（续（

46、续10）http:/ 19823.2.3.5天线扫描成像遥感器天线扫描成像遥感器(成像雷达成像雷达)（续（续13）http:/ 任务：任务：接收、处理、存档、分发各种遥感数据接收、处理、存档、分发各种遥感数据 北京站接收半径北京站接收半径-2400Khttp:/ 邓小平同志1979年访美期间所 签中美科技合作备忘录建立, 于 1986年建成并投入正式运行。3.3遥感地面接收站（续遥感地面接收站（续1）http:/ 直接回放直接回放-易行、保密、不能实时传输 1.遥感平台返回地面,直接回收遥感器输出的磁带或胶片-飞机、气球、航天飞机 2.按地面指令,遥感平台的再入舱与仪器舱分离,再入舱单独返回地

47、面,从再入舱内取出磁带或胶片,仪器舱在运行轨道上自行殒毁 (国土资源卫星) http:/ 探测器输出的视频数据，通过通讯设备，以S、X或Ku波段的微波视频信道向地面发送 1.实时实时(近实时)传输传输 在地面站视野内或经数据中继卫星(TDRS) (美国)国内通信卫星(DMSAT)在地面站视距作用范围以外区域进行实时或近实时传输http:/ 地面站视频数据近实时传输数据中继卫星(TDRS) 国内通信卫星 (DMSAT) 高度35000km戈达德空 间飞行中 心地面站DOMSATTDRSEROS数据中 心地面站跟踪与数据中继地面站 W h it e3.4.2视频数据传输（续视频数据传输（续1）ht

48、tp:/ 在地面站视距范围外,先将数据暂时记录在平台上的视频磁带机（WBVTR）上,待平台飞越地面站上空时在向地面站传送3.4.2视频数据传输（续视频数据传输（续2）http:/ 通过成像系统处理后产生与原物相似的形象 球面 平面 三维 二维 特点特点: 影像可以点对点地表现物体，即只有在某一视影像可以点对点地表现物体，即只有在某一视场角内的物体才能在影像平面上以点的形式显示场角内的物体才能在影像平面上以点的形式显示,且且每一物点的辐射能只能投射到影像平面的相应点上每一物点的辐射能只能投射到影像平面的相应点上,影像和被摄物形成几何相似。影像和被摄物形成几何相似。3.5 遥感图像的种类遥感图像的

49、种类http:/ 遥感影像遥感影像: 由遥感器对地球表面摄影或扫描获得的影像 遥感图像遥感图像: 遥感影像经过处理或再编码后产生的与原物相似的形象 光学摄影成像的二维连续的图像光学摄影成像的二维连续的图像 -像片像片(Photograph) 扫描成像的一维连续一维离散或扫描成像的一维连续一维离散或 二维离散的图像二维离散的图像-图像图像 (Image) 3.5 遥感图像的种类（续遥感图像的种类（续1）http:/ (微波微波)天线扫描天线扫描HRV图像固体自扫描图像固体自扫描图像 (可见光可见光近红外近红外)固体自扫描固体自扫描超多波段扫描图像超多波段扫描图像 (可见光可见光近红外近红外)多波

50、段扫描图像多波段扫描图像 (紫外紫外远红外远红外) 热红外图像 MSS、TM图像 成像波谱仪图像红外扫描图像红外扫描图像 (中、远红外中、远红外)光机扫描光机扫描RBV图像电视摄像图像 (可见光可见光)电子扫描电子扫描扫扫 描描 图图 像像全景像片全景像片 ( 可见光可见光近红外近红外)多波段像片多波段像片 ( 紫外紫外近红外近红外)紫外像片 ( 紫外)彩色红外像片彩色红外像片(部分可见光部分可见光+近红外近红外) 黑白红外像片黑白红外像片(部分可见光部分可见光+近红外近红外) 非常规摄影非常规摄影天然彩色像片天然彩色像片 ( 可见光可见光)航空像片 航天像片黑白全色像片黑白全色像片 ( 可见