遥感概论第五章

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1、第五章 遥感技术系统 n遥感信息的获取 n遥感信息的传输与处理 n航空遥感技术系统 n航天遥感技术系统 n遥感技术系统：是为实现遥感目的而建立起来的技 术设备的总和。 n组成： 遥感的基本方法是对研究目标的电磁辐射进行收集 、传输、校正、转换和处理分析的全过程。 主要由传感器、遥感平台和信息的传输、处理与分 析三个部分组成。 n种类： 航空遥感系统：系统小，灵活性大，适于小区域或 局部地区。 航天遥感系统：系统大而复杂，具有大范围和全球 性探测能力，同时也可对其他星球进行遥感。 第一节 遥感信息的获取 按使用的电磁波谱可分为：可见光遥感、红外遥感、微波遥感 、 多光谱遥感等。 一、可见光遥感技

2、术： 光和色： n光：指可见光。 n色：是光的反映，有光才有色，色可使人产生色觉。 n物体的颜色：太阳光是混合光，当它照在不发光的物体上 时， 各种色光被吸收和反射的强度不同，被物体反 射出来的色光混合起来就构成了该物体所呈现 的颜色。 按物体对电磁波吸收方式的不同，一般可分为消色体和彩色体 n消色体：对入射的白光没有分解力，呈无选择吸收 。 白色：对色光吸收少，呈白色 黑色：对色光吸收多而反射少，呈黑色 灰色：中间过渡色 通常按吸收程度分为十级灰阶： =0-10% 白 =10-20% 灰白 =20-30% 淡灰 =30-40% 浅灰 =40-50% 灰 =50-60% 暗灰 =60-70%

3、深灰 =70-80% 淡黑 =80-90% 浅黑 =90-100% 黑 n彩色体：对入射的白光有分解能力，呈选择吸收。 不同的物体对不同的光波具有固定的吸收、反射、透 射的光学特性，但没有固定的颜色。 可见光遥感的方式和传感器： （）摄影各类摄影机，如手持相机、航摄仪、 全景摄影机等 （）电视摄像电视摄像机 可见光遥感的特点： （）分辨率高。 （）直观明显，可获得真彩色图像，易于判读。 缺点：不能全天时、全天候的工作。 二、红外遥感技术： 红外遥感应用的波段： 红外主要应用的是近红外、中红外和远红外。 红外遥感的方式和传感器： （）红外摄影：只对近红外感光 红外摄影像片反映了物体反射近红外的太

4、阳辐射能，其色调代 表的意义与可见光不同。 黑白红外影像上，黑色表示反射能量小，白色表示大。 红外彩色影像，也叫假彩色像片。其色彩鲜艳。 （）红外扫描： 红外遥感的特点： （）传播远 （）对热敏感 （）能揭露绿色伪装 （）可全天时遥感 缺点：不能全天候遥感，受云层、云雨天气影响。 主要反映不同物体的温度差异，对同温下不同物体分辨力 低。 红外像片的几何精度和地面分辨力不如可见光像片。 三、微波遥感技术： 微波遥感应用的波段：0.8-10cm Ka/K/Ku/X/G/C/S/Ls/L 微波遥感的方式和传感器： （）雷达主动遥感系统，是微波遥感最基本的方 式。 地面微波遥感一般侧视雷达 航空、航天

5、遥感合成孔径雷达：X/C/S/L （）微波辐射计被动微波遥感中的主要传感器。 Ka/K/Ku 微波遥感的特点： （）可全天时、全天候工作穿透云雾能力强 （）对不同物体有一定穿透力。可探测地下矿藏。 缺点：信息难判读 四、多波段遥感技术： 原理：是利用多通道传感器，多个电磁波段对同一地 区进行同步摄影、扫描，获得不同波段的影像或数据 。 多波段遥感的方式和传感器： （）多光谱摄影多镜头摄影机、光束分离型摄影 机 （）多波段扫描MSS/TM （）多光谱摄像多光谱摄像机 特点： （）提供信息多，提高了识别物体的精度。 （）为遥感信息的增强奠定了基础。 TM标准假彩色合成图像TM7(R)、4(G)、2

6、(B) TM3(R)、2(G)、1(B)TM4(R)、5(G)、3(B) 第二节 遥感信息的传输与处理 一、遥感信息：主要指由航空和航天遥感所获取的感 光 胶卷和磁带。 二、遥感信息的传输与接收： 传输的方式直接回收、视频传输 直接回收：指传感器将地物反射或发射电磁波的信 息 及传感器工作环境信息记录在胶卷或磁带 上，待运载工具返回地面时回收。 特点：保密性强、信息损失量少，但回收不及 时。 航空遥感常采用此方式 视频传输：指传感器将地物反射或发射电磁波的信 息， 经光电转换，通过无线电将信息传送到地 面接收站。 特点：回收适时，但保密性差、信息损失量大 又分实时传输与非实时传输 三、遥感信息

7、的处理： n原因：传感器性能变化；平台姿态不稳；地球曲率；大气 密 度不均和局部变化；地形差异等 n遥感信息处理包括：数据转换、数据压缩、数据校正 指提供给用户之前进行的预处理 数据转换：原始数据变换为容易使用的数据 胶片、模拟磁带、高密度数字磁带(HDDT) 正片、负片和计算机使用的数字磁带(CCT) 数据压缩：目的把不必要的数据取掉，只保留能反映特征 的 数据，可减少储存，缩短处理时间。 数据校正：辐射校正消除图像在灰度方面的失真和干 扰。 几何校正 为了在图像上准确定位，使不同波 段或不同时期、不同传感器的图像 重叠，以利于图像分析。 第三节 航空遥感技术系统 n航空遥感：是指利用安装在

8、飞机上的传感器从空中对地面进行遥 感获得地面图像的遥感系统。 n航空遥感的类型： 按摄影角度分类传感器主光轴与铅垂线之间的夹角。 垂直遥感：最大夹角 3 呈几何关系，不遮蔽，有利于量测和成图。 缺乏直观立体感 倾斜遥感: 最大夹角 3 包含面积大，立体感强。 在航测和地质成图中只作补充资料。 按遥感实施的方式： 单站遥感 带状遥感 重叠率任何相邻两张像片同一地区的摄影重叠部位 的 区域遥感 宽度与全像片宽度之比航向、横向重叠率 按传感器和成像方式： 航空摄影 航空扫描 机载雷达 n要求： 飞机尽量保持水平水平图像，要求主光轴倾斜 3 飞机必须保持所确定的航高，获得同样比例尺图像装 测定航高的仪

9、器 飞机必须保持所确定的速度像片上像点位移应在 0.1mm以内。 飞机必须按既定航向飞行用罗盘仪、太阳导航仪指示 方向 n航空遥感的传感器 航摄仪 扫描仪 侧视雷达 n航空遥感的作业步骤： 准备工作： 编遥感作业计划和领航图；确定传感器；规定图像比 例尺；横向、纵向重叠，确定航高、飞速、和航线以 及其他技术要求。 航空作业： 晴朗无云天气 飞机进入预定航高后，按预定航线飞行。飞行中要观 察传感器、航高、航向、速度及飞机水平情况，以保 证按要求完成任务。 影像处理： 软片处理包括显影、定影、冲洗、晒印，最后得正 片图像。 n航空图像质量评定 影像清晰，色调一致，反差适中，阴影、云影不能大 重叠率

10、应满足立体观察和测量，以免遗漏。 像片倾角，垂直摄影倾角不得 3 航偏角（航片边缘与像片基线的夹角）不得 6 航线弯曲，不得3% 软片压平程度：其弯曲度不得0.05-0.1mm 7 认识与地物无关的影响：如汗渍印纹、划痕、泛黄 等 西安兴庆公 园正射影像 图 济南某广场 第四节 航天遥感技术系统 n陆地卫星遥感技术系统 nSPOT卫星遥感技术系统 nCBERS卫星遥感技术系统 n气象卫星遥感系统 n海洋卫星遥感系统 一、陆地卫星遥感技术系统 陆地卫星的运行特征 中高度、近极地、近圆形与太阳同步 陆地卫星的工作系统 包括：遥感试验系统 星载系统 地面控制、接收处理系统 n试验系统 在卫星发射前、

11、后都要作大量的遥感试验工 作 发射前，遥感对象的辐射光谱特性及其变化规 律 及影响因素 各传感器的性能 数据的处理技术 判读技术及实用价值 发射后，地面同步观测和航空试验，对传感器 校 正 n星载系统 自动调节控制分系统 传感器分系统 自动调节控制分系统包括： 姿态控制装置 卫星与地面联系和星体内仪表运行程序控制装置 保证卫星轨道符合设计要求的轨道调整装置 卫星能源供应等 传感器分系统包括： RBV / MSS / TM / ETM / ETM+ / PCS /宽频磁带 机 RBV 通道号波段范围/ m波段名称空间分辨率 RBV10.475-0.575蓝绿 30m RBV20.580-0.68

12、0黄红 RBV30.690-0.830红-近红外 通道号波段范围/ m波段名称空间分辨率 MSS-40.5-0.6绿 79m MSS-50.6-0.7红 MSS-60.7-0.8红近红外 MSS-70.8-1.1近红外 MSS-810.4-12.6远红外240m MSS MSS 扫描镜与地面、与聚光系统的光轴均成45,摆幅为 2.89, 对地面景物视场为11.56,对应地面宽度为185KM。 横向扫描与卫星运行方向垂直，纵向扫描与卫星运行同时 进行 扫描时，扫描镜的摆动频率为13.62次/秒，每次扫描形成 6条扫描线，同时扫描地面景物。 在扫描仪内沿运行方向排列6个探测器，每个探测器视场 为7

13、9m，总视场为474m。 由于卫星星下经过地面的速度等于6.47KM/S,故地物也以 同样的速度相对遥感仪器运动。 因此，扫描镜每摆动一次，星下地面恰好移动474m,即下 一次扫描时，第一个探测器的扫描线恰好与前一次第六个 探测器的扫描线相邻。 TM 通道号 波段范围/ m 波段名称空间分辨率 TM-10.45-0.52蓝 30m TM-20.52-0.60绿 TM-30.63-0.69红 TM-40.76-0.90近红外 TM-51.55-1.75近红外 TM-610.4-12.6远红外120m TM-72.08-2.35近红外30m Landsat Landsat TMTM ETM 通道号

14、 波段范围/ m 波段名称空间分辨率 TM-10.45-0.52蓝 30m TM-20.52-0.60绿 TM-30.63-0.69红 TM-40.76-0.90近红外 TM-51.55-1.75近红外 TM-610.4-12.6远红外120m TM-72.08-2.35近红外30m PAN0.50-0.90全色波段15 宽频磁带机：记录七个光谱带的图像， 储存 信息。 星载数据收集装置：（PCS）接收、改变 频率以及再发射信息的作用。 n地面控制、接收处理系统 地面控制中心： 控制卫星工作的安排、对卫星下指令 控制卫星运行姿态、轨道 指挥传感器信息传输及星载仪器与地面配合 地面接收站： 接收

15、从卫星上传送回来的信息数据，记录在磁 带 上并交数据处理中心处理。 地面数据处理机构：对视频进行视频-图像转换，进 行系统误差和图像误差校正。最后完成粗制、精 制胶片及计算机用磁带。 二、SPOT卫星遥感技术系统 n与陆地卫星的不同处： 分辨力高；可拍摄立体像对。 n平台：中高度、近极地、与太阳同步 n传感器：HRV 卫星上装两台相同的高分辨力传感器，它采 用线性列阵的推帚式扫描仪 曝光时间充 足、几何精度高，灵敏度高。 波段 波长/ m 分辨 率 用途 XS10.5-0.59 绿色 20米位于植被叶绿素光谱反射曲线最大值 的波长附近，对植被识别有利，同时 位于水体最小衰减值的长波一边，能 探

16、测水的混浊度和10-20米的水深。 XS20.61-0.68 红色 20米位于叶绿素吸收带，为可见光最佳波 段，用于识别作物、裸露土壤和岩石 表面状况。 XS30.79-0.89 近红外 20米能很好地穿透大气，植被表现得特明 亮，水体表现很暗。 全色0.51-0.7310米 SPOT HRVSPOT HRV n图像处理： 图卢兹数据处理机构进行处理，一般经三级 ： 一级处理：辐射校正和几何校正 二级处理：全面几何校正，采用5-6个地面控 制点 三级处理：利用20个地面控制点校正 得到24cm胶片或磁带。 三、CBERS卫星遥感技术系统 n特点： 多光谱观察，对地观察范围大，数据收集快 。 n平台：中高度、圆形、与太阳同步轨道。 n