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1、遥感基础知识,黄孝艳 2012.12.18,第一讲,1、遥感概念 2、电磁波 3、传感器 4、遥感平台 5、几种卫星介绍,1 遥感的概念,遥感（Remote Sensing）： 是指借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。 （遥远的感知）,2、遥感技术原理图,由遥感平台、传感器、信息传输接收装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成。,遥感过程,电磁波,可见光：肉眼看得见的是电磁波中很短的一段，从0.4-0.76微米这部分称为可见光。可见光经三棱镜分光后，成为一条由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七
2、种颜色组成的光带，这光带称为光谱。 红640780nm 橙640610nm 黄610530nm 绿505525nm 蓝505470nm 紫470380nm,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。,传感器,遥感器结构,定义：遥感器是记录地物反射或者发射电磁波能量的装置，是遥感平台的核心部分。遥感器的一般组成：,收集器,探测器,处理器,记录器,人的视觉系统是一个优良的传感器，但影像只能短暂保存，没有记录器,遥感器,1）收集器：透镜、反
3、射镜、天线 2）探测器：将收集的辐射能转换成化学能或电能感光胶片、光电管、光电二极管、电子耦合器件（CCD）、热电偶探测器、热释电探测器、天线 3）处理器：对收集到的信号进行处理，显影、定影、信号放大、变换、校正等。包括摄影处理装置和电子处理装置 4）记录器：胶片、磁带、磁盘,传感器分类,按记录方式分：成像方式；非成像方式 按工作波段：可见光传感器；红外传感器；微波传感器。可见光到近红外区的光学波段称为光学传感器，针对微波的传感器称为微波传感器。,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)、HR
4、V、红外扫描仪等。,成像传感器类型,使用胶片记录,使用磁记录,高光谱,遥感图像的特征,目标地物,传感器,遥感图像,遥感图像处理,目标地物的大小、形状 及空间分布,目标的物理属性特点,目标地物的变化动态特点,几何特征,物理特征,时间特征,空间分辨率,光谱分辨率 辐射分辨率,时间分辨率,遥感影像的分辨率,空间分辨率 一个像元代表的实地的最小尺寸 时间分辨率： 同一个地区可获得的两个影像最小的时间间隔 光谱分辨率： 传感器所能记录的波段数或者电磁波的间隔 辐射分辨率： 传感器接受信号的敏感程度,遥感平台,遥感平台（platform）是搭载传感器的工具。 根据运载工具的类型划分： 航天平台（150km
5、） 航空平台（100m至十余公里） 地面平台（050m）,遥感平台,空间运载工具,空中运载工具,地面运载工具,飞机,气球,遥感用汽车,遥感用艇船,宇宙飞船,航天飞机,遥感平台,（航天遥感）,（航空遥感）,卫星,18,各种遥感平台的相对高度,遥感平台卫星,低轨：150km-300km,、 高分辨率图象，寿命比较短，几天几周 用途：军事侦察 中轨：700km-1000km, 中分辨率，绝大多数资源卫星，landsat 1-3:915,landsat 4-5:705, spot:832,noaa:833/870 用途：资源环境遥感 高轨：35860km, 地球静止卫星，NOAA/AVHRR(1.1k
6、m); SPOT-4/Vegetation(1.1km) 低分辨率 用途：通讯，气象,在遥感平台中，航天遥感平台目前发展最快，应用最广。 根据航天遥感平台的服务内容，可以将其分为： 气象卫星系列 陆地卫星系列 海洋卫星系列,1、主要的陆地卫星系列,（1）陆地卫星（Landsat） （2）斯波特卫星（SPOT） （3）中国资源一号卫星中巴地球资源卫 星（CBERS） （4）其他陆地卫星 （5）环境卫星,Landsat,设计寿命为6年 目前运转工作的是Landsat-5和Landsat-7 轨道：太阳同步的近极地圆形轨道，保证北半球中纬度地球获得中等太阳高度角的上午影像，且卫星通过某一地点的地方时
7、相同。 覆盖周期：16-18天 图像的覆盖范围185185km2（ Landsat-7 185170km2 ） 分辨率不断提高(30 15m,60m 120m ) 传感器分系统： Landsat(陆地）卫星上装置的传感器有反束光导管摄像机（RBV）、多光谱扫描仪（MSS）、专题制图仪（TM、ETM）,Landsat传感器,MSSMultispectral Scanner System 多光谱扫描仪 分辨率为80m TMThematic Mapper专题制图仪 7个波段，分辨率除第六波段为120m外，其余均为30m ETM+Enhance Thematic Mapper Plus增强型专题制图仪
8、 8个波段，热红外波段的分辨率为60m，全色波段的分辨率为15m，其余波段的分辨率均为30m,Landsat(陆地）卫星简介,Landsat (陆地）卫星是目前世界范围内应用最广泛的民用对地观测卫星,多光谱扫描仪（MSS）,MSS波段和波长范围,MSS采集地面数据,专题制图仪(TM),TM波段、波长范围及分辨率,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。,TM的7个波段及其能够测量的生态学特性,增强型专题制图仪（ETM）,ETM波段、波长范围及分辨率,ETM数据是第三代推帚式
9、扫描仪，是在TM基础上改进和发展而成的一种遥感器。,landsat卫星MSS/TM/ETM数据波段组合,真彩色(true color)：（三波段组合），分别对RGB三个波段的图像赋予RGB三种颜色，一一对应，合成后图像的色彩与原地区或景物的实际色彩一致，称为真彩色，真彩色是唯一的合成。 伪彩色(pseudo color)：将黑白图像变换为彩色图像，对不同的灰度或灰度范围按值赋予不同的颜色或一个颜色系列，得到图像的彩色与实际彩色则不一致，即伪彩色图像。,假彩色(false color)：（三波段组合），对得来不同波段图像分别赋予RGB三元色，并不与原来波段的RGB三个波段一一对应，得到图像的彩色
10、与实际彩色则不一致，称为假彩色图像，假彩色图像是为了使一些地物的特征更加明显，有助于我们进行解译和分析。,landsat卫星MSS/TM/ETM数据波段组合,在TM7个波段光谱图像中： 1、 第5个波段包含的地物信息最丰富 2、 3个可见光波段（即第1、2、3波段） 3、两个中红外波段（即第4、7波段）之间相关性很高，表明这些波段的信息中有相当大的重复性或者冗余性 4、第4、6波段较特殊，尤其是第4波段与其他波段的相关性得很低，表明这个波段信息有很大的独立性,landsat卫星MSS/TM/ETM数据波段组合,321：真彩色合成，即3、2、1波段分别赋予红、绿、蓝色，则获得自然彩色合成图像，图
11、像的色彩与原地区或景物的实际色彩一致，适合于非遥感应用专业人员使用。 432：标准假彩色合成，即4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色，获得图像植被成红色，由于突出表现了植被的特征，应用十分的广泛，而被称为标准假彩色。 举例：卫星遥感图像示蓝藻暴发情况 451：信息量最丰富的组合，TM图像的光波信息具有34维结构，其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。 754：对不同时期湖泊水位的变化，也可采用不同波段，如用陆地卫星MSS7，MSS5，MSS4合成的标准假彩色图像中的蓝色、深蓝色等不同层次的颜色得以区别。从而可用作分析湖泊水位变化的地理规律。,landsat卫星MSS/TM/ETM数据波段组合,
12、741：波段组合图像具有兼容中红外、近红外及可见光波段信息的优势，图面色彩丰富，层次 感好，具有极为丰富的地质信息和地表环境信息；而且清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形迹（褶皱及断裂）显示清楚，不同类型的岩石区边界 清晰，岩石地层单元的边界、特殊岩性的展布以及火山机构也显示清楚。 451：信息量最丰富的组合，TM图像的光波信息具有34维结构，其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。 743：我国利用美国的陆地卫星专题制图仪图像成功地监测了大兴安岭林火及灾后变化。可通过TM743彩色合成图的分析来指挥林火蔓延与控制和灾后林木的恢复状况。,landsat卫星MSS/TM/ETM数据
13、波段组合,SPOT,地球观测卫星系统 发射了5颗卫星（1986-2002） 轨道：太阳同步的近极地圆形轨道 覆盖周期：26天 重复观测能力1-5天 产生立体像对 分辨率：10米到几百米 传感器：为2台高分辩率可见光扫描仪（High Resolution Visible sensorHRV） 它能满足资源调查、环境管理与监测、农作物估产、地质与矿产勘探、土地利用、测制地图及地图更新等多方面的需求。,SPOT HRV 各波段主要用途,调查城市土地利用现状、区分主要干道、大型建筑物，了解城市发展状况,中巴地球资源卫星（CBERS）,1999.10.14 轨道：太阳同步的近极地圆形轨道 覆盖周期：26
14、天 重复观测能力：3天 最高空间分辨率：19.5m,CBERS,与TM波长相同或相近,热红外分辨率为156米,其他陆地卫星,天空实验室（Skylab，美国1973年发射） 热容量制图卫星（HCMM1978） 地球资源卫星（ Bnaskara，印度） 空间实验室（Specelab，欧空局）,IKONOS（4m彩色、1m全色） Quickbird（快鸟、0.6m）,QuickBird卫星数据,美国DigitalGlobe公司的高分辨率商业卫星，于2001年10月18日在美国发射成功。 卫星轨道高度450 km,倾角98,卫星重访周期16 d（与纬度有关）。 QuickBird图像，目前是世界上分辨
15、率最高的遥感数据，为0.61 m，幅宽16.5 km。 可应用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估。,QuickBird数据的波段,Quickbird传感器为推扫式成像扫描仪,Terra EOS MODIS,Terra是1999年12月18日美国发射的地球观测系统（EOS）的第一颗先进的极地轨道环境遥感卫星 获取有关海洋、陆地、冰雪圈和太阳动力系统等信息 MODIS（中分辨率成像光谱仪）是搭载在Terra上的一种对地观测仪 空间分辨率250m1000m,Terra MODIS,环境一号（代号HJ-1 ）,是我国首个用于环境监测预报的小卫星星座，该星座由2颗光学小卫星和一颗雷达小卫星组成。,
16、“十一五”期间采取资源共享的方式，积极开展国际合作，完成由4颗光学小卫星和4颗合成孔径雷达小卫星组成的“4+4”星座。,环境卫星数据,环境卫星应用系统采用的主要数据源为环境卫星（HJ1 A/B）CCD、超光谱、红外、SAR等数据。卫星数据基本参数如表1-1所示：,蓝 绿 红,近红外,环境应用系统数据产品生产流程（了解）,环境应用系统数据产品结构总体框架图,环境卫星数据获取渠道,环保系统用户可通过登陆环境卫星数据产品共享服务网站()浏览和免费下载卫星数据2级产品。 基于环境一号卫星的生态环境遥感监测,HJ-1卫星2级数据产品基本特点,（1）2级数据产品内容与格式 （2）2级数据产品命名规则 （3）2级数据产品主要元数据项简介 （4）2级数据产品使用简介,2级数据产品内容与格式,2级数据产品：经过相对辐射校正和系统几何校正处理后的产品,2级数据产品
