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1、第三章 遥感技术系统及遥感图像类型与特性,3.1 遥感技术系统 3.2 遥感图像类型与特性,3.1 遥感技术系统,3.1.1 遥感平台 3.1.2 遥感器 3.1.3 遥感地面接收站 3.1.4 遥感信息的传输,3.1.1 遥感平台 放置遥感器的运载工具,（一）遥感平台的类型 （二）卫星轨道参数与轨道类型 （三）几种地球资源遥感卫星及其运行特征,（一）遥感平台的类型,按高度：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。 1.地面平台-高度300m 波谱测试，遥感仪器测试及研制数据分析应用等； 地物图像细节试验研究及建立诸种解译标志等。 2.航空平台-高度 100
2、30000m 在大气层内飞行的各类飞行器：飞机、飞艇、气球等 3.航天平台-高度数百、数千、数万 Km 在超出大气的地球附近空间或太阳系各行星间飞行的飞行器：人造地球卫星、探空火箭、宇宙飞船、航天飞机、太空站等.,地面遥感平台,无人飞艇,无人飞艇较之无人驾驶固定翼飞机突出优点是可以飞得更低（低至离地100米），更慢（慢至每秒10米以内），更灵活（完全无需机场），因而可以安全地获取城市建筑物各个侧面的高清晰度影像，可以实现高精度测量，可以更机动灵活地执行小城镇、建设工地和农村的散列分布式任务。,右图为无人飞艇正式开始航拍四川灾区重建_无人飞艇进行最后调试,航摄飞机应具备航速均匀，航高不变，航行平
3、稳，耗油量少，续航时间长（不得少于5小时）等特性。,有人机,中科院两架“奖状S/”型遥感飞机，是1986年由美国赛斯纳飞机公司生产的小型公务机改装而成的专业科学试验飞机，能够在小型飞机上进行不同电磁波范围（紫外、可见光、短波红外、热红外、微波）的遥感仪器的飞行试验。它们虽已运行20多年，但其综合技术性能优势仍在国内保持领先地位。像这样小型化、综合性能强的航空遥感平台在发达国家也为数不多。,有人遥感飞机应用：共享的RESOURCESAT-1卫星灾后MX传感器数据,青海省玉树灾后影像,航天遥感平台,航天飞机,空间站,卫星,载人飞船,在航天遥感平台上采集信息的方式有四种：一是宇航员操作，如在“阿波罗
4、”飞船上宇航员利用组合相机拍摄地球照片；二是卫星舱体回收，如中国的科学实验星像片；三是通过扫描将图像转换成数字编码，传输到地面接收站；四是卫星数据采集系统收集地球或其它行星、卫星上定位观测站发送的探测信号，中继传输到地面接受站。,阿波罗拍摄照片,（二）卫星轨道参数与轨道类型,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; .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、太阳光照角基本一致。 地球资源卫星必须按一定的轨道运行,卫星轨道参数与轨道类型,轨道参数: 长半轴 a : 轨道椭圆的长半径 偏心率 e : 轨道椭圆的偏心
5、率 倾 角 i : 轨道平面与赤道平面的夹角 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: 从升交点N沿轨道到近地点A的角距 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,轨道高度 轨道周期 轨道类型 轨道倾角 升(降)交点时间,遥感中常用以下术语描述卫星运行特征:,赤道轨道： i0轨道平面与赤道平面重合 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： i90轨道平面与赤道平面垂直 倾斜轨道： 顺行轨道- 0 i 90卫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- 90 i 180卫星运行方向与地球自
6、转方向相反 -可覆盖最高南北纬度为180i,轨道类型,太阳同步轨道： 指卫星轨道平面与太阳光之间的夹角（太阳光照角）始终保持一致的轨道。在一年中进动360，即卫星轨道面相对于地球的角进动与地球绕太阳公转的角速度相等。 特点：可使卫星通过同一纬度的平均地方时不变 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,卫星轨道与太阳光照角的关系,. LANDSAT系列 .SPOT-地球观测试验卫星 (3).RADARSAT-1 (4).中国资源一号卫星 - 中巴地球资源卫星（CBERS） (5).商用小卫星系统,（三）几种地球资源遥感卫星及其运行特征,. LANDSAT系列,美国NASA
7、的陆地卫星(Landsat)计划(1975年前称为地球资源技术卫星ERTS )，从1972年7月23日以来， 已发射8颗。 Landsat14均相继失效 Landsat 5仍在超期运行（从1984年3月1日发射至今，即将退役）。 第6颗发射失败。 Landsat 7于1999年4月15日发射升空。 Landsat-8于2013的2月11日成功发射。,Landsat-5,Landsat-5于1984年3月16发射上空，是目前在轨运行时间最长的光学遥感卫星，成为全球应用最为广泛、成效最为显著的地球资源卫星遥感信息源。2012年12月21日，USGS宣布由于卫星上的放大器迅速老化，并且已经无法修复，
8、已停止获取Landsat-5的星遥感影像，他们将在几个月后正式停用这一元老级别的卫星。,“Landsat-5”卫星照,Landsat-5罕见的长寿让我们有机会看到地球表面的巨大变迁。在本图中，左图和右图的差别证明了1984年到2009年间，美国城市拉斯维加斯难以置信的巨大变化。左图和右图分别拍摄于1984年10月22日和2009年1月12日。,Landsat-5已经围绕地球15多万次，传输了250多万张照片，是迄今为止绕地球距离最长的一颗卫星。,“Landsat-5”卫星照,Landsat-5专题制图仪既可以拍摄自然色图像，也可以拍摄光谱中我们通常看不到的部分光图像，比如右图。在这些光谱段中，
9、不同类型的岩石、植物和土壤看起来效果更佳。拍摄的结果通常就是一幅幅多彩、美丽的图画。 本图拍摄于2009年3月28日。,Landsat-7 卫星照,Landsat-8,NASA 成功发射 Landsat 8 卫星，旨在更好地观测地球,.SPOT-地球观测试验卫星,SPOT系列卫星作为法国航天遥感的代表，其新一代遥感卫星-Spot 5以更高的分辨率，代表了SPOT系列卫星的最高水平。其数据广泛应用于农业、林业、地质、城市管理、灾害监测、测绘制图等。,SPOT 轨 道 参 数,(3).加拿大Radarsat卫星,Radarsat-1、Radarsat-2卫星先后由加拿大于1995年11月4日、20
10、07年12月14日发射升空。具有不同入射角，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。 太阳同步轨道（晨昏） 轨道高度：796 km 倾角：98.6 运行周期：100.7分钟 重访周期：24天 每天轨道数：14 卫星过境的当地时间约为早6点晚6点 重量：2750kg,(4). 中巴地球资源卫星（CBERS）,太阳同步近极地轨道 轨道高度 778 Km 重访周期 26天 设计寿命 2年 最高空间分辨率19.5m,中巴地球资源卫星1号与2号卫星(CBERS-1、CBERS-2)是由中国和巴西共同投资、联合研制的第一代传输型地球资源遥感卫星。两星先后于19
11、99年10月14日、2003年10月21日发射升空。CBERS-1和CBERS-2是同步设计、研制并生产的，因此，卫星的功能、组成、平台、有效载荷和性能指标的参数是相同的。,(5).商用小卫星系统,为了提供最大限度的全球陆地覆盖观测资料，商用小卫星一般为小型、轻型的观测系统，使用与太阳同步、圆形、低高度极地轨道，具有灵活的指向能力、高几何精度及快速传递图像资料等特点。 商用小卫星与传统地球观测系统不同之处在于高空间分辨率（比传统地球观测系统高出一至几个数量级）及高时相分辨率（名义上近乎实时到两天内）。 图像产品主要用于多种要求的制图。,美国快鸟卫星（QuickBird）,QuickBird光学
12、卫星是美国Digital Globe公司于2001年10月18日发射成功的，当时世界上商业卫星中分辨率、地理定位精度最高的卫星。卫星轨道高度为450千米，重访周期为13.5天，在中国境内每天至少有2至3个过境轨道，扫描带宽度为16.5千米。它可以采集0.61米分辨率全色和2.44米分辨率多光谱图像，同时全色和多光谱图像可融合成0.61米分辨率的彩色图像，能够满足更专业、更广泛的应用领域需求，如制图、测绘、城市规划、农林业监测、数字信息提取、目标识别、GIS等领域。,Quick Bird图片,武汉鲁巷大转盘 2008年,布达拉宫 Quick Bird图像 2007年,美国 WorldView卫星
13、,WorldView-I卫星于2007年秋发射，设计使用寿命7.25年，是全球分辨率最高、响应最敏捷的商业成像卫星。卫星轨道高度为450千米，平均重访周期为1.7天，星载大容量全色成像系统每天能够拍摄多达50万平方千米的0.5米分辨率图像。卫星还将具备现代化的地理定位精度能力和极佳的响应能力，能够快速瞄准要拍摄的目标和有效地进行同轨立体成像。,world view-1图像,北京故宫， 2009年,WorldWiew-2 （2009年秋发射 0.5米分辨率 成图比例尺：1:2000）,深圳 （2011年）,三峡大坝（WorldWiew-2，2011年9月6日）,3.1.2 遥感器,远距离感测地物
14、环境辐射或反射电磁波的传感器 .遥感器的基本组成及工作原理 .遥感器的特性参数 .遥感器的类型,.遥感器的基本组成及工作原理,1.收集系统-透镜(镜头)、反射镜、天线接收电磁波并将其聚焦成像 2.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） 3.信号转换系统电光转换-将电信号转换为便于显示、记录、处理的光信号 4.记录系统将探测系统或信号转换系统输出的电磁波信息（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：指记录、存储成像遥感器输出信号的介质. 模拟形式-感光胶片、磁带 数字形式-磁带、磁盘、光盘
15、摄影方式-感光胶片被景物电磁能激活而产生景物的潜影 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：指肉眼看不到但客观又存在的潜伏影像。,.遥感器的特性参数,1.空间分辨率 表示按地物几何特征(尺寸和形状)和空间分布,即在形态学基础上识别目标的能力。 .遥感器的技术鉴别能力。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. 遥感图像分辨率一般在1千米1米之间,像元（pixel)：亦称像素或像元点，即影像单元（picture element
16、）；在遥感学上是图像组成的基本单元，是传感器对地面景物进行扫描采样的最小单元。像元小，影像分辨率高，信息量大，反之，影像分辨率低，信息量小。,对于扫描影像，地面分辨率是像元所对应的地面实际尺寸(m)。,高分辨率,低分辨率,中分辨率,（1：15000 ）,指遥感器在接收目标辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔，即遥感器的工作波段数目、波长及波长间隔。 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。 例：能分辨出红外、红-橙-黄-绿-青-蓝-紫、紫外的传感器之光谱分辨率就比只能分辨三基色之红-绿-蓝者要高。现在的遥感传感器技术可以达到56nm（纳米）量级，400多个波段。,
