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1、一.遥感数据基础知识：太阳辐射经过大气层到达地面，一部分与地面发生作用后反射，再次经过大气层，到达传感器。传感器将这部分能量记录下来，传回地面，即为遥感数据。目前用于遥感的电磁波段有紫外线、可见光、红外线和微波。航空与航天飞行器运行快、周期短，可获得多时相数据。以美国陆地卫星 5 号（Landsat 5 ）为例，Landsat 5 每天环绕地球 14.5 圈，覆盖地球一遍所需时间仅 16 天，而气象卫星的周期更短（1 天或半天） 。由于探测距离远，传感器所获得的地面影像覆盖的空间范围较大。它距离地表的高度是 705.3 km，对地球表面的扫描宽度是185 km，一幅 TM 图像可以全部覆盖我国
2、海南岛大小的面积。不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在不同时间获得的同一地区的数据，均具有可比性.（1）遥感平台遥感平台是装载传感器的运载工具,按高度分为：地面平台：为航空和航天遥感作校准和辅助工作。航空平台：80 km 以下的平台，包括飞机和气球。航天平台：80 km 以上的平台，包括高空探测火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机。人造地球卫星的类型：低高度、短寿命卫星：150350 km，用于军事。中高度、长寿命卫星：3501800 km，地球资源。高高度、长寿命卫星：约 3600 km，通信和气象。（2）遥感数据类型按平台分地面遥感、航空遥感、航天遥感数据。按电磁波段分可
3、见光遥感、红外遥感、微波遥感、紫外遥感数据等。按传感器的工作方式分主动遥感、被动遥感数据。（3）遥感数据获取原理;（4）传感器a.传感器定义：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。b.传感器的分类按工作方式分为：主动方式传感器：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。c.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：
4、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。传感器一般由信息收集、探测系统、信息处理和信息输出 4 部分组成。d.传感器的工作原理是收集、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） 。（5）遥感应用的电磁波波谱段紫外线：波长范围为 0.010.38m，太阳光谱中，只有 0.30.38m 波长的光到达地面，对油污染敏感，但探
5、测高度在 2000 m 以下。可见光：波长范围：0.380.76m，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。红外线：波长范围为 0.761000m，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。微波：波长范围为 1 mm1 m，穿透性好，不受云雾的影响。（6）大气窗口Radrsat100.8、2.5cm、 TM660、708、14 、 NOA、VHR3.5、5. m、 TM7802.0、3.5 、-、 T5801.5、1.8 m、TM1-4、SPOT、HRV、900.3、1.3 m、 、 /%、（7）光谱曲线a.植物的光谱曲线b.土壤的光谱曲线二.遥感数据1.遥感数据的分辨率图像
6、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。是指陆地卫星成像时的地面采样大小，在图像上就称为像元，是图像的最小成像单元。MSS4-MSS7 79 mMSS8 240 mTM1-TM5，TM7 30 mTM6 120 mETM6 60 mPAN 15 m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。2.地球资源卫星数据以探测陆地资源为目的的卫星叫陆地资源卫星。目前，主要的陆地资源卫星有：美国 Landsat 陆地卫星（MSS、TM、ETM 传感器） ；法国陆地观测 SPOT 卫星（HRV 传感器） ；欧空局地球资源卫星(ERS)
7、；俄罗斯钻石卫星(ALMAZ)；日本地球资源卫星(JERS)；印度遥感卫星(IRS)；中-巴地球资源卫星（CBERS） 。(CCD、WFI、IRMSS 传感器 )（1）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：（a）近极地、近圆形的轨道；（b）轨道高度为 700900 km；（c）运行周期为 99 103 min/圈；（d）轨道与太阳同步。Landsat 轨道参数 卫 星 编 号 项 目 1,2,3 4,5,7 轨 道 高 度 轨
8、 道 倾 角 运 行 周 期 扫 描 宽 度 重 复 周 期 918 km .25 103 min/圈 85 k 1 d 705 km 98.2 98. min/圈 15 k 6 d Landsat 数据系列TM1-T7七 个 波 段Landsat-8 MS1,S2,S3,MS4(与 MS4-相 同 )19.4.15Landsat-7 RBV全 色 波 段13.10.st-6 S4,MS5,S6,S7,S81984.1Landsat-5 RBV1,RBV2,RBV312.7.16st-4 S4,S5,MS6,MS7198.3.5Landsat-3RBV1,RBV2,RBV3175.12st-2
9、 MS4,MS5,S6,S7192.3Landsat-1 遥 感 数 据发 射 日 期卫 星 名 称七 个 波 段与相 同全 色 波 段遥 感 数 据发 射 日 期卫 星 名 称Landsat 卫星的传感器TM 数据是第二代多光谱段光学机械扫描仪，是在 MSS 基础上改进和发展(1) MS、 5、(2) T、 7、(3) ETM+、 8、而成的一种遥感器。TM 采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器的接收灵敏度。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。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。Landsat 卫星的
10、TM 传感器Landsat 卫星的 ETM 传感器MSS 的波谱段TM 数据()的波谱段ETM 数据( )的波谱段通 道 号 光 谱 段 颜 色 波 长 范 围 / m MS4 绿 0.5 0.6 S5 红 0.6 0.7 MS6 红 近 红 外 0.7 0.8 S7 近 红 外 0.8 1. MS8 远 红 外 10.4 12.6 可 见 光可 见 光 近 红 外近 红 外0.520.90 m ETM8（ PAN） 近 红 外 波 段近 红 外 波 段2.082.35 ET7 热 红 外 波 段热 红 外 波 段10.412.5 m M6ET 近 红 外 波 段近 红 外 波 段1.51.7
11、5 5 近 红 外 波 段近 红 外 波 段0.760.90 m ETM4红 波 段红 波 段0.630.69 3ET 绿 红 波 段绿 红 波 段0.520.60 m M2 蓝 绿 波 段蓝 绿 波 段0.450.52 ET1可 见 光可 见 光 近 红 外近 红 外（ ） 近 红 外 波 段近 红 外 波 段 热 红 外 波 段热 红 外 波 段 近 红 外 波 段近 红 外 波 段 近 红 外 波 段近 红 外 波 段红 波 段红 波 段 绿 红 波 段绿 红 波 段 蓝 绿 波 段蓝 绿 波 段MSS 数据获取原理图:TM 数据获取的传感器Landsat 卫星图像特征光谱特性：由于各种
12、地物组成的物质成分、结构、理化性质的差异，导致不同的地物对电磁波的反射存在着差异，并且致使地物的热辐射性质也不完全相同。同一地物在不同的波谱段，其反射的电磁波与热辐射也有差异。反映在图像上为：相同地物在不同波谱段的图像上色调会不同。这叫做地物的光谱效应。MSS 的光谱效应MSS4： 0.50.6m，对水体有一定的透视能力，能判读出水下地形。MSS5： 0.60.7m，对水体有一定的透视能力，对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映；能区分死树和活树，活树色调较深。MSS6： 0.70.8m，水体为暗色，对地物的湿度有明显反映；能反映植物的健康状况。MSS7： 0.81.1m，与 MSS6
13、相似，但水体更黑，湿地色调更黑；能明显区分植物的健康状况。MSS8： 10.412.6m，反映地物的热辐射性质。地表温度高，热辐射就强，色调就浅。TM 的光谱效应TM1 对水体有较强的透视能力。TM2-TM4 与 MSS4-MSS6 相似。TM5，TM7 属于近红外波段，对岩石有明显的区分能力，对植物也有明显的反映，属于反射峰值。TM6 与 MSS8 相同。ETM+的光谱特性除 PAN 波段外，其余与 TM 相同。（2）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
14、，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 。SPOT 卫星的轨道参数SPOT 卫星的运行SPOT 卫星群的组合3 00/6 00 、 60 kmH
15、RV、 10:30(15in)、 26 d、 14.19、101.46 min、 98.7、 832 km、SPOT 的 HRV 波谱段10 m绿绿 红 全 波 段红 全 波 段0.510.73 m 20 近 红 外近 红 外0.790.89 20 m红红0.610.68 m 20 绿绿0.50.59 、绿绿 红 全 波 段红 全 波 段 近 红 外近 红 外 红红 绿绿SPOT13 号卫星上携带两台 HRV 传感器。SPOT 的 HRG、HRS 波谱段5 、0.490.715 20 、0.780.89 20 、0.610.67 20 、0.50.58 、 /m、 / m 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 。HRV 数据采集原理HRV
