第4-5讲----遥感数据获取PPT课件

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1、1,第一节 传感器 第二节 遥感数据的分辨率 第三节 航空遥感数据 第四节 地球资源卫星数据 第五节 海洋卫星数据 第六节 气象卫星数据,第4-5讲 遥感数据获取,2,1 传感器,一、传感器的定义和功能 二、传感器的分类 三、传感器的组成 四、传感器的工作原理 五、摄影型传感器 六、扫描方式的传感器 七、微波遥感的传感器,3,一、传感器的定义和功能 传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。 它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。,1 传感器,4,二、传感器的分类 按工作方式分为： 主动方式传感器

2、：侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。 被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、ETM(1,2)、HRV、红外扫描仪等。,1 传感器,5,遥感器按照记录方式分类 非成像方式： 探测到地物辐射强度按照数字或者曲线图形表示。 如，辐射计、雷达高度计、散射计、激光高度计 成像方式： 地物辐射（反射、发射或两个兼有）能量的强度用图像方式表示。 如，摄影机、扫描仪、成像雷达。,6,三、 传感器的组成 收集器：收集来自地物目标镜、天线。 探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。 处理器：将探测后的化学能或电能等信号进行处理。 输出：将获取的数据输出。,1 传感器,7,四、传感器的工作原理

3、是收集、量测和记录来自地面目标地物的电磁波信息的仪器，是遥感技术的核心部分。 根据传感器的工作方式分为：主动式和被动式两种。 主动式：人工辐射源向目标物发射辐射能量，然后接收目标物反射回来的能量，如雷达。 被动式：接收地物反射的太阳辐射或地物本身的热辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM、HRV）。,1 传感器,8,五、摄影型传感器 航空摄影机：是空中对地面拍摄像片的仪器，它通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射光谱能量。记录的波长范围以可见光近红外为主。,1 传感器,9,六、扫描方式的传感器 光机扫描仪 用光学系统接收来自目标地物的辐射，并分成几个不同的光谱段，使用探测仪器

4、把光信号转变为电信号，同时发射信号回地面，如MSS、TM等。 分为红外扫描仪和多光谱扫描仪。 推帚式扫描仪 用平行排列的CCD探测杆收集地面辐射信息，每根探测杆由3 000/6 000个CCD元件呈一字排列，负责收集某一波段的地面辐射信息，是推帚式扫描成像。（工作原理图）,1 传感器,10,七、微波遥感的传感器 主动微波遥感 雷达 侧视雷达 合成孔径侧视雷达 被动微波遥感,是指通过向目标地物发射微波并接受其后向辐射信号来实现对地观测的遥感方式。主要传感器为雷达，此外还有微波高度计和微波散射计。,是指通过传感器，接受来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式。被动接受目标地物微波辐射的传感

5、器为微波辐射计，被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计。,1 传感器,11,2 遥感数据的分辨率,图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。 波谱分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小，波谱分辨率越高。,12,遥感数据的分辨率,13,3 航空遥感数据,一、航空摄影的分类 二、航空像片的感光片性能 三、航空像片的特性 四、航空像片的分辨率 五、彩色红外像片 六、黑白像片的色调 七、航空像片的比例尺 八、光机扫描航空图像,14,一、 航空摄影的分类 按照航摄倾角分类 垂直/倾斜 按摄影的实施方式 按感光片和所用波段分类 按比例尺

6、分类,大比例尺航空摄影：所获像片比例尺大于1l0 000 中比例尺航空摄影：像片比例尺为110 000130 000 小比例尺航空摄影：像片比例尺为130 0001l00 000 超小比例尺航空摄影：比例尺为1100 0001250 000,3 航空遥感数据,15,16,17,按摄影的实施方式分：单片摄影、航线摄影和面积摄影,18,倾斜像片远近分辨率的差异明显,19,彩色摄影-济南泉城广场,20,二、航空像片的感光片性能 感光材料是胶片和印像纸的通称。由感光乳剂层和片基组成。黑白片有单层感光乳剂，彩色片有三层感光乳剂。 感光材料的性能指标： （1） 感光度：感光的快慢程度。 （2） 反差：最大

7、光学密度与最小光学密度之差。 （3） 分辨率：对景物细微部分的表现能力，用线对数(mm)表示。 航摄选用感光度高、反差适中、有较高分辨率的感光材料。,3 航空遥感数据,21,感光特性曲线,曝光量（H）的对数,底片的密度（D）,22,三、航空像片的特性 什么是航片？ 航片属于中心投影。 中心投影上，点的像还是点，线的像还是线，面的像还是面。 航片的比例尺随航高而改变。 地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点的位置的变化，叫像点位移。 航空像片用亮度系数来表示地物的反射率。,3 航空遥感数据,23,24,四、航空像片的分辨率 是衡量胶片分辨地物细部能力的一种指标。 用单位距离内能分辨的线宽与间隔

8、相等的平行细线的数目来表示。 主要取决于航摄相机的镜头分辨率和感光乳剂的分辨率。但景物的反差、大气的光学条件、飞机的震动也影响航片的分辨率。,3 航空遥感数据,25,五、彩色红外像片 由地物反射的光线进入摄影机镜头，使彩色红外感光底片产生光化学反应，由该底片印出的像片称为彩红外像片。 彩色红外感光片没有感蓝层和黄滤色层，有感绿、感红和感红外层。因此不受大气散射蓝光的影响，像片清晰度很高，适合城市航空摄影。,3 航空遥感数据,26,彩红外航摄像片-温州地区 航摄比例尺1:10000，航摄日期：2000年12月,27,六、黑白像片的色调 黑白像片上某一部分的黑白深浅的程度称为色调，它能反映物体反射

9、率的大小。 影响航空像片色调的因素： 地物表面亮度（取决于摄影时的照度和地物自身的亮度系数）； 感光材料（摄影时应选取感光度高、反差系数适中、分辨率较高的感光片）； 摄影技术（包括曝光量的选择、感光片的冲洗以及印像、放大技术）。,3 航空遥感数据,28,西宁黑白摄影，航摄比例尺1:3000，航摄日期：2001年6月 （立体象对左、右片）,29,七、航空像片的比例尺 航摄相机的焦距f与航高H的比。 航片的比例尺：1M=f/H 。 比例尺随着图像处理而变化。 大比例尺航片：1:5 0001:10 000。 中比例尺航片：1:10 0001:30 000。 小比例尺航片：1:30 0001:100

10、000。 地形起伏也会影响比例尺。,3 航空遥感数据,30,31,32,33,34,八、光机扫描航空图像 光学机械扫描成像仪是借助于遥感平台沿航向运动和仪器本身光学机械舷向扫描来获取地面航向条带图像的一种仪器，简称光机扫描仪。 目前常用的有红外扫描仪和多光谱段扫描仪。光机扫描仪的工作波长范围比摄影机宽得多，可达0.314m (包括近紫外、可见光、近红外、中红外和远红外)。 高光谱航空遥感成为航空遥感的全新技术。,3 航空遥感数据,35,亮度系数,亮度系数（P）：在相同照度条件下，某物体的亮度与绝对白体理想表面的亮度之比。 亮度系数的特点： （1）亮度系数的范围0P 1； （2）相同地物，由于干

11、湿程度不同，亮度系数也不同； （3）亮度系数与物体表面的颜色有关； （4）表面光滑的物体比粗糙的物体亮度系数大； （5）许多性质完全不同的物体具有相同的亮度系数。,36,4 地球资源卫星数据(),一、Landsat数据 二、SPOT数据 三、IKONOS数据 四、QUICKBIRD数据 五、CBERS数据 六、JERS数据 七、IRS数据,以探测陆地资源为目的的卫星叫陆地资源卫星。 主要的陆地资源卫星有： （1）美国陆地卫星(Landsat)； （2）法国陆地观测卫星(SPOT)； （3）欧空局地球资源卫星(ERS)； （4）俄罗斯钻石卫星(ALMAZ)； （5）日本地球资源卫星(JERS)；

12、 （6）印度遥感卫星(IRS)； （7）中-巴地球资源卫星（CBERS）,37,一、Landsat数据 陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。 陆地卫星的运行特点： （1）近极地、近圆形的轨道； （2）轨道高度为700900 km； （3）运行周期为99103 min/圈； （4）轨道与太阳同步。,4 地球资源卫星数据,38,Landsat轨道参数,39,Landsat卫星的传感器,(1) MSS：多光谱扫描仪，5个波段。 (2) TM ：主题绘图仪，7个波段。 (3) ETM+

13、：增强主题绘图仪，8个波段。,40,Landsat数据系列,41,MSS的波谱段,42,TM数据()的波谱段,43,ETM数据()的波谱段,ETM数据是第三代推帚式扫描仪，是在TM基础上改进和发展而成的一种遥感器。,44,Landsat参考网站,上网查资料，了解Landsat卫星的最新动态。 http:/geo.arc.nasa.gov http:/landsat.gsfc.nasa.gov/ http:/landsat7.usgs.gov/ http:/landsat.gsfc.nasa.gov/ http:/www.landsat.org/ http:/www.gsfc.nasa.gov/

14、,45,MSS数据获取原理图,MSS数据是一种多光谱段光学机械扫描仪所获得的遥感数据。,46,TM数据获取的传感器,47,二、 SPOT数据 1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测实验系统”(SPOT)的卫星，也叫做“地球观测实验卫星”。 SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。 SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。 SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止运行。 SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。 SPOT5, 2002年5月4日凌晨当地时间1时31分，在法属圭亚那卫星发射中心由阿里亚娜4号火箭

15、运载成功发射。 中等高度（832 km)圆形近极地太阳同步轨道。 主要成像系统:高分辨率可见光扫描仪（HRV，HRG），VEGETATION，HRS。,4 地球资源卫星数据,48,SPOT卫星的轨道参数,49,SPOT卫星的运行,轨道,HRV装备,50,SPOT卫星群的组合,51,SPOT的HRV波谱段,SPOT13号卫星上携带两台HRV传感器。（示图）(HRV数据采集原理）,52,SPOT的HRG、HRS波谱段,SPOT5卫星上HRG（高分辨率几何装置）与HRV基本相同。 HRS是SPOT5特有的一个高分辨率立体成像装置，工作波段0.480.71 m 。,53,SPOT参考网站,上网查资料，

16、了解SPOT卫星的最新动态。 ,54,HRV数据采集原理,HRV是推帚式扫描仪。 探测元件为4根平行的CCD线列，每根探测一个波段，每线含3 000（HRV13）或6 000（PAN波段）个CCD元件。,55,SPOT传感器,56,三、IKONOS数据 自从l994年3月lO日美国克林顿政府颁布关于商业遥感数据销售新政策以来，解禁了过去不准101 m级分辨率图像商业销售，使得高分辨率卫星遥感成像系统迅速发展起来。 美国空间成像公司(Space-Imaging)的IKONOS卫星是最早获得许可之一。经过5年的努力，于1999年9月24日空间成像公司率先将IKONOS-2高分辨率(全色1 m，多光谱4 m)卫星，由加州瓦登伯格空军基地发射升空。,4 地球资源卫星数据,57,具有太阳同步轨道，倾角为98.1。设计高度681km(赤道上)，轨道周期为98.3 min，下降角在上午10:30，重复周期l3 d。 携带一个全色1 m分辨率传感器和一个四波段4 m分辨率的多光