《第3章遥感成像原理与遥感图像特征》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章遥感成像原理与遥感图像特征（98页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章第三章 遥感成像原理与遥感图像特征遥感成像原理与遥感图像特征本章主要内容遥感平台摄影成像扫描成像遥感图像特征n地面平台地面平台：三角架、遥感塔、遥感车和遥感船等与地面接触的平台称为地面平台或近地面平台。它通过地物光谱仪或传感器来对地面进行近距离遥感，测定各种地物的波谱特性及影像的实验研究。三角架：0.75-2.0米；对测定各种地物的波谱特性和进行地面摄影。遥感塔：固定地面平台；用于测定固定目标和进行动态监测；高度在6米左右。遥感车、船：高度的变化；测定地物波谱特性、取得地面图像；遥感船除了从空中对水面进行遥感外，可以对海底进行遥感。第一节 遥感平台航空平台：航空平台：包括飞机和气球。包括
2、飞机和气球。飞机按高度可以分为低空平台、中空平台和高空平台。低空平台：2000米以内，对流层下层中。中空平台：2000-6000米 ，对流层中层。高空平台：12000米左右的对流层以上。气球：低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低空气球；高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。一、气象卫星系列一、气象卫星系列1.气象卫星概述气象卫星概述A.美国的“泰诺斯 ”(TIROS)卫星系列：第一代实验气象卫星，从60
3、年-65年共发射了10颗，极轨气象卫星。B.美国的雨云（Nimbus）卫星系列： 64-78年共发射了7颗，太阳同步轨道。C.美国的艾萨（ESSA）卫星系列：66-69年共发射了9颗。D.美国的NOOA卫星系列：70-94年共发射了16颗。太阳同步轨道。1960年年4月月美国发射了第一颗气象卫星泰罗斯泰罗斯-1(Tiros-1)。随后，前苏联也相继发射了自己的气象卫星。目前，在轨道上运行的大多数气象卫星是由美国和俄罗斯发射的，其中很大一部分为极地轨道卫星，简称极轨卫星。1966年美国发射第一颗业务气象卫星艾萨年美国发射第一颗业务气象卫星艾萨(ESSA)是极轨卫星，主要提供可见光云图。1970年
4、、1978年美国又相继发射诺阿诺阿(NOAA）和泰罗斯泰罗斯N系列业务气象卫星。这些卫星都属于极轨气象卫星。极轨气象卫星的飞行高度一般在8001500公里左右。由于卫星的飞行高度低，因此卫星照片分辨率高，图象清晰。1974年，美国成功地研制了第一颗静止业务环境监测卫星年，美国成功地研制了第一颗静止业务环境监测卫星(GOES)。静止业务环境监测卫星在赤道的某一经度、约36000公里高度上，它环绕地球一周约需24小时，几乎与地球自转同步。从地球上看好象卫星是相对静止的，故又称为地球静止卫星。目前，日本GMS系列静止气象卫星、俄罗斯的GOMES卫星、欧盟METEOSAT-3卫星、印度的INSAT以及
5、美国的两颗静止卫星(GOES-E和GOES-W)共6颗卫星组成地球静止气象卫星监测网。这些卫星位于赤道上空约36000公里高，每半小时向地球发送一次图片。中国也先后成功地发射了中国也先后成功地发射了6颗气象卫星（颗气象卫星（3颗风云颗风云1和和3颗风云颗风云2）。）。依靠这些卫星，中国建立了自己的卫星天气预报和监测系统。风云1是一种极地轨道气象卫星。风云2是一种静止气象卫星。气象卫星分布我国气象卫星情况1、1988年9月7日FY-1A星发射试验星4、1999年5月10日FY-1C星发射业务星3、1997年6月10日FY-2A星发射2、1990年9月3日FY-1B星发射试验星5、2000年6月2
6、5日FY-2B星发射一、气象卫星系列一、气象卫星系列2、气象卫星的特点、气象卫星的特点轨道：低轨和高轨。成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。短周期重复观测：静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。资料来源连续、实时性强、成本低。气象卫星观测的优势和特点空间覆盖优势极轨气象卫星在约900km的高空对地观测，一条轨道的扫描宽度可达2800km。每天都可以得到覆盖全球的资料地球静止卫星在36万公里的高空观测地球，一颗静止卫星的观测面积就可达1亿7千万平方公里，约为地球表面的13只有通过卫星的大范围观测，才使人类获得了几乎无常规观测的大范围海洋、两极和沙漠地区的资料
7、。目前已经可以通过卫星观测系统，获取全球或任何感兴趣区域的空间连续的高分辨率气象和环境资料,不受国界限制气象卫星观测可以大大地改善资料的时间取样频次。特别是静止气象卫星可以获得每小时一次的大范围实时资料，必要时甚至可以获取半小时的资料。有利于对灾害性天气的动态监测。双星组网的极轨气象卫星也可以每天提供4次全球覆盖的图象资料和垂直探测资料。而常规高空站每天只在00时12时（世界时）进行两次观测,且无法观测海洋和无人地区。气象卫星观测的优势和特点时间取样优势与地面和高空常规观测相比，卫星资料具有内在的均一性和良好的代表性。尽管世界气象组织（WMO）已经颁布了一系列规范来统一常规观测仪器的性能和观测
8、方法，但仍不能避免不同国家和地区、使用不同仪器和方法获得的资料的不一致性。测站分布的不均匀等，也使资料的不确定性增加。气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进行观测，资料的相对可比较性强、分布均匀一致性好。卫星资料则是对一定视场面积内的取样平均值，具有较好的区域代表性。气象卫星观测的优势和特点资料一致性优势与 其 它 观 测 方 法 相 比 ， 气 象 卫 星 是 从 大 气 层外这个新视角观测地球大气系统的，所以有些重要的气候变量，特别是通过整个垂直方向大气层的积分参数，如地气系统的反照率、大气顶的地气系统的射出长波辐射，只能通过气象卫星观测才能获得。目前已成功地从气象卫星观测资料中导
9、出了全球大气温度和湿度廓线、辐射平衡、海陆表面温度及云顶温度、风场、云参数、冰雪覆盖、云中液态水含量和降水量、臭氧总量和廓线、陆地下垫面状态、植被状况等诸多重要气候和环境参数,这是任何其他观测手段所不能观测的。气象卫星观测的优势和特点综合参数观测优势一、气象卫星系列一、气象卫星系列3、气象卫星的应用领域、气象卫星的应用领域天气分析与气象预报气候研究与气候变迁的研究资源环境领域：海洋研究、森林火灾、水污染FY-1CDFY-1CD通道编号、波长范围及其主要用途通道编号、波长范围及其主要用途通道1、2的探测波段分别处于植被反射的低谷和高峰区，利用二者的差值可以计算各种植被指数，植被指数能反映作物、森
10、林、草场的生长情况，病虫害及作物缺水状况，并能进行作物估产，这个通道还可以做判识水陆边界，河口泥沙海冰等。FY-1CDFY-1CD通道编号、波长范围及其主要用途通道编号、波长范围及其主要用途通道3处在红外短波窗区，它对检测地面高温热源，比如，森林和草场的火灾特别有效。FY-1CFY-1C、D D通道编号、波长范围及其主要用途通道编号、波长范围及其主要用途 通道4、5处于红外窗区，用以测量地面温度，这两个通道相结合的目的在于对海面温度反演中对大气削弱进行订正，计算的地表和海表温度在农业、渔业、洋流、城市热岛等方面有广泛的应用。LSTSSTFY-1CDFY-1CD通道编号、波长范围及其主要用途通道
11、编号、波长范围及其主要用途通道6对雪的反射率较低，与其它通道结合有助于云、雪的判识，同时此通道对土壤湿度比较敏感，有助于干旱监测。通道7-9是海洋水色通道，海洋水色反映海洋中叶绿素的含量，他还可以反映海洋浑浊度和海洋污染以及赤潮等情况。通道 10是低层水汽通道，用于大气修正和大气透过率的计算。火情监测火情监测在AVHRR图象中，由于高温目标在通道三的亮温大大高于背景象元的亮温，因而在通道三图象上，含火点象元与周围象元产生明显反差。利用增强，多通道彩色合成、阈值判断等处理技术，可以从AVHRR资料中得到反映地面明火区、过火区、未燃区（森林、草原、农田）、烟雾范围和方向等各种反映林火和草原火的信息
12、。并可探测到面积低于一个象元的亚象元火点。极轨气象卫星（FY、 NOAA）覆盖范围宽广，每天观测频次在中高纬度达8-10次，可以多频次的监测火情。气象卫星作用热带气旋沙尘暴监测气象卫星作用沙尘暴沙尘暴气象卫星作用卫星遥感产品热岛效应热岛效应火山爆发海温分布祝贺风云一号D气象卫星发射成功!2002.5.15二、陆地卫星系列二、陆地卫星系列- LandsatLandsatCharacteristicLaunched byDate of launchDate of terminationAltitudeSensorRecurrent periodLANDSAT-1NASA1972.7.231978.
13、1.6915kmRBV/MSS18daysLANDSAT-2NASA1975.1.221982.2.25915kmRBV/MSS18daysLANDSAT-3NASA1978.3.51983.3.31915kmRBV/MSS18daysLANDSAT-4NASA1982.7.162001.6.15705kmMSS/TM16daysLANDSAT-5NASA1984.3.1Operating*1705kmMSS/TM16daysLANDSAT-6NASA1993.10.51993.10.5-ETM16daysLANDSAT-7NASA1999.4.15Operating*2705kmETM+16
14、days*1:ThedatareceptionbyNASDAwasfinishedtoJun30,2001.*2:ThedatareceptionbyNASDAwasfinishedtoNov30,2002.OverviewLANDSAT-1istheworldfirstearthobservationsatellitelaunchedbytheUnitedStatesin1972andamemorablesatellitewhichhasbeenrecognizedinavailabilitybeingcapableofobservingtheearthfarfromspace.Itsexc
15、ellentobservationabilitybroughtabouttheimportanceofstate-of-the-artremotesensing.FollowingLANDSAT-1,LANDSAT-2,3,4,5and7werelaunched,andcurrentlyLANDSAT-7isoperatedasamainsatellite.LANDSAT-5isequippedwithMultispectralScanner(MSS)andThematicMapper(TM).MSSisanopticalsensortoobservethereflectedsolarradi
16、ationfromtheearthsurfaceinfourdifferentspectralbandsbyacombinationoftheopticalsystemandthesensor.TMisamoreadvancedversionofobservationequipmentthanMSS,whichobservestheearthssurfacein7spectralbandsrangingfromvisibletothermalinfraredregions.LANDSAT-7isequippedwithEnhancedThematicMapperPlus(ETM+),thesu
17、ccessorofTM.TheobservationbandsarebasicallysamesevenbandsasTMandthenewlyaddedband8witha15mofhighresolution.Wavelength Visible:2bandsNear-infrared:2bandsSpatial Resolution 83mSwath Width 185kmWavelength Visible:3bandsNear-infraredandMiddle-infrared:3bandsThermal-infrared:1bandSpatial Resolution Visib
18、le,Near-infraredandMiddle-infrared:30mThermal-infrared:120mSwath Width About180kmOverviewTheETM+isanimprovedversionoftheLandsat4/5ThematicMapper(TM)payloads,butstillprovidesdatacontinuitywithallpriorLandsatmissions.ImprovementsintheinstrumentincludeincreasedspatialresolutionofthethermalIRband(Band6)
19、,improvementoftheradiometriccalibrationequipment,andtheadditionofapanchromaticband(Band8).BelowisasimplifieddiagramoftheETM+.CharacteristicBandwavelength bandResolution10.45-0.52mm30m20.52-0.60mm30m30.63-0.69mm30m40.76-0.90mm30m51.55-1.75mm30m610.4-12.5mm60m72.08-2.35mm30m80.50-0.90mm15mOrbits of Ea
20、rth Observation SatellitesTheorbitisthepathtakenbytheartificialsatellitesincludingearthobservationsatelliteswhentheyflyaroundtheearth.Thereareseveraltypesoforbits,andtheorbitisselecteddependingonpurposesofthesatellites.Earthobservationsatelliteshaveamajormissiontoobservetheentireearth,sotheycircleth
21、emostsuitableSun-synchronoussub-recurrentorbit.Sun-synchronous sub-recurrent orbit Sun-synchronoussub-recurrentorbitisacombinationofsun-synchronousorbitandsub-recurrentorbit.With sun-synchronous orbit Withsun-synchronousorbit,positioningbetweenthesatelliteandthesunisalwaysthesame,whichmeanstheareath
22、esatellitefliesoveralwaysgetssamesunlightangle.Withthisorbit,theincidenceangle（入射角）ofsunlighttothelandsurfaceisalwaysthesame,anditallowstoobserveradiationandreflectionfromthelandsurfaceaccurately.A sub-recurrent orbitAsub-recurrentorbitmeansthatafteracertainnumberofdays,thesatelliterepeatsitsorigina
23、lorbit.Thisorbitenablesthesatellitetoobservethesameareaatregularintervals.Sun-synchronousorbitSub-recurrentorbitSun Synchronous Orbit of Landsat 7Sun Elevation AngleSatellites and obits二、陆地卫星系列二、陆地卫星系列- SPOT- SPOT卫星 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 SPOT 5 SPO
24、T 4 卫星运行服务中断发射日或重新开始服务日 SPOT 1 SPOT 2SPOT 3 OverviewTheFrenchearthobservationsatellitesSPOT-1,2,3and4werelaunchedintoasun-synchronoussub-recurrentorbitatanaltitudeofabout822kmin1986,1990,1993and1998respectively.SPOTcanobservenotonlytheearthssurfacejustunderneaththesatellitebutalsoslantwisetothesatel
25、litespathbychangingthescandirectionofthesensors.Itcanshortenthetimeperiodforobservingaspecifiedarearepetitively.SPOT-1,-2and-3areequippedwithCCDsensorscalledHighResolutionVisibleImagingSystem(HRV).SPOT-4isequippedwithtwoCCDsensors,HRVssuccessor,HighResolutionVisibleandInfrared(HRVIR)andVegetation(VG
26、T)*1.TheobservationbandsofHRVIRarebasicallysameasHRVandthenewlyaddedband4,shortwaveinfrared(SWIR:1.58to1.75mm).VGTobserveswideareawithaswathof2,250km.Observation Band Visible:2bandsNear-infrared:1bandPanchromatic-Band:1bandSpatial Resolution Multispectoral-Band:20mPanchromatic-Band:10mSwath Width Ab
27、out60kmHRVIRScanningImage Spot Spot 立体像对立体像对 轨道旁向倾斜，像对最短时间差为0.5小时自动相关生成DEM，高程精度为7-11米 (VirtuoZo) SPOTSPOT的倾斜观测功能的倾斜观测功能重复观测能力单星：重复观测能力单星：23天天/次，多星：次，多星：1天天/次次2020600KmmaxiHRS120Km立体成像立体成像装置装置HRSHRSSpot-5Spot-5基本产品基本产品10米多光谱米多光谱5米全色米全色2.5米全色米全色+Spot-5Spot-5增值产品增值产品 10米多光谱米多光谱5米米PanSpot 5 Spot 5 同轨立体像
28、对同轨立体像对Spot 5 HRS立体像立体像对生成的对生成的10米高程精度米高程精度DEM二、陆地卫星系列二、陆地卫星系列- - IKONOSIKONOS:1米全色4米多光谱1米全色-锐化轨道轨道: 680km, 太阳同步太阳同步, 98.2 倾斜倾斜IKONOS光谱波段红波段红波段 .63-.69 microns (4m)近红外近红外 .76-.90 microns (4m)蓝波段蓝波段 .45-.52 microns (4m)绿波段绿波段 .52-.60 microns (4m)全色全色全色全色 .45-.90 .45-.90 微米的图像微米的图像微米的图像微米的图像( 1m ( 1m
29、）Overview of IKONOSSinceitslaunchinSeptember1999,SpaceImagingsIKONOSearthimagingsatellitehasprovidedareliablestreamofimagedatathathasbecomethestandardforcommercialhigh-resolutionsatellitedataproducts.TheIKONOSsatelliteistheworldsfirstcommercialsatellitetocollectblack-and-whiteimageswith1-meterresolu
30、tionandmultispectralimagerywith4-meterresolution.Sensor CharacteristicsTheIKONOSsatelliteweighsabout1600pounds.ItorbitstheEarthevery98minutesatanaltitudeofapproximately680kilometersor423miles.IKONOSwaslaunchedintoasun-synchronousorbit,passingagivenlongitudeataboutthesamelocaltime(10:30A.M.)daily.IKO
31、NOScanproduce1-meterimageryofthesamegeographyevery 3 days.Spectral Range1-meterblack-and-white(panchromatic)0.45-0.90mm.4-meter multispectral Blue:0.45-0.52mmGreen:0.51-0.60mmRed:0.63-0.70mmNearIR:0.76-0.85mmThisone-meterresolutionsatelliteimageofManhattan,NewYorkwascollectedat11:43a.m.EDTonSept.12,
32、2001bySpaceImagingsIKONOSsatellite.Theimageshowsanareaofwhitedustandsmokeatthelocationwherethe1,350-foottowersoftheWorldTradeCenteroncestood.SinceallaircraftweregroundedfollowingtheattackonAmericaitstheonlyhigh-resolutionviewfromaboveofthefireanddestructionofthetwintowersThisone-meterresolution,colo
33、rsatelliteimageoftheLingshuimilitaryairfieldonthesoutheasterncoastofHainanIslandintheSouthChinaSea,wascollectedat10:32a.m.localtimeonApril10,2001bySpaceImagingsIKONOSsatellite.AUSNavyplanemadeanemergencylandingthereafteramid-aircollisionwithaChinesefighter.Thenavyaircraftisclearlyvisibleandparkedont
34、hetaxiwayadjacenttothenorthendoftherunway(northisup).二、陆地卫星系列二、陆地卫星系列- - QuickBird三、海洋卫星系列三、海洋卫星系列1.海洋遥感的特点：1)需要高空和空间的遥感平台，以进行大面积同步覆盖的观测；2)以微波遥感为主；3)电磁波与激光、声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路。4)海面实测资料的校正。2 2、主要的海洋卫星简介、主要的海洋卫星简介美国的海洋卫星（美国的海洋卫星（SEASAT):SEASAT):1978年发射；近极地太阳同步轨道；扫描覆盖海洋的宽度1900km；五种传感器，以微波为主。日本的海洋观测卫星
35、系列（日本的海洋观测卫星系列（MOS-1)MOS-1)：获取大陆架浅海的海洋数据。欧洲海洋卫星系列（欧洲海洋卫星系列（ERSERS）：）：主要用于海洋学、海冰学、海洋污染监测等领域。加拿大的雷达卫星（加拿大的雷达卫星（RADARSATRADARSAT）: :加、美、德、英共同设计，1995年发射。Overview：MarineObservationSatellite-1(MOS-1),Momo-1istheJapansfirstEarthObservationSatellitedevelopedapplyingdomestictechnologiesasapartofSatelliteEart
36、hObservationSystemsforcontributingtoeffectiveutilizationofEarthresources,environmentalprotection,etc.MarineObservationSatellite-1b(MOS-1b),Momo-1bwaslaunchedtosucceedtheMomo-1.The MSRisaradiosensorscanningtheearthsurfacealongtheflightpathwithitsrotatingdishantenna.Usingarotatingscanningmirror,theVTI
37、Rmechanicallyscansfromrighttoleftatarightangletothesatellitesflightdirection.MultispectralElectronicSelf-ScanningRadiometer(MESSR)isanelectoronicscanningradiometerthatobservessolarlightreflectedfromtheearthsurface.Itisequippedwithtwocamerasystemsthataresetparalleltothesatellitesflightdirection.第二节 摄
38、影成像1摄影机分幅式摄影机全景式摄影机多光谱摄影机数码摄影机2摄影像片的几何特征3摄影胶片的物理特性框标压平线压平线压平线：像片四边井字形直线叫压平线，其弯曲度说明摄影时感光胶片未压平而产生的影像变形情况。.二、摄影像片的几何特征q像片的投影q像片的比例尺q像点位移（一）像片的投影（一）像片的投影、中心投影和垂直投影ABCDabcd中心投影中心投影ABCDabcd正射投影正射投影航片是中心投影，即摄影光线交于同一点地图是正射投影，即摄影光线平行且垂直投影面。（一）像片的投影（一）像片的投影、中心投影和垂直投影的区别正射投影正射投影:比例尺比例尺和投影距离无关和投影距离无关中心投影中心投影:焦距
39、固定，航高改焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变变，其比例尺也随之改变H1H2f正射投影中心投影（一）像片的投影（一）像片的投影、中心投影和垂直投影的区别正射投影正射投影:总是水平的，总是水平的，不存在倾斜问题不存在倾斜问题中心投影，若投影面倾斜，若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同航片各部分的比例尺不同倾斜水平ABCabcHf比例尺比例尺f/H（一）像片的投影（一）像片的投影、中心投影和垂直投影的区别地形起伏对正射投影地形起伏对正射投影无影响无影响对中心投影引起投影差对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同航片各部分的比例尺不同ABCBACabcabcACCA（一）像片的投影（一）像片的
40、投影、中心投影的透视规律点的像仍然是点。与像面平行的直线的像还是直线；如果直线垂直于地面，有两种情况：第一；当直线与像片垂直并通过投影中心时，该直线在像片上的像为一个点；第二；直线的延长线不通过投影中心，这时直线的投影仍为直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况则取决于目标在像片中的位置。平面上的曲线，在中心投影的像片上一般仍为曲线。航空像片上某一线段 长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。 （1 1）平均比例尺）平均比例尺：以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。 （2 2）主比例尺）主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该张航片的比例尺。（二）航空
41、像片比例尺（二）航空像片比例尺摄影比例尺即航片上某线段l地面相应线段的水平距离L之比，称之为摄影比例尺1/m。平坦地区、摄影时像片处于水平状态（垂直摄影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与航高（H）之比。fH比例尺比例尺=f/H像平面投影中心地物地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化。fH0h1h2比例尺：（三）像点位移（三）像点位移在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上的位置移动，这种现象称为像点位移。SnNRrA0Ahha0aH-hfHA地面点像点（三）像点位移（三）像点位移（1）位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高
42、差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。（2）位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。（3）位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。三、摄影胶片的物理特性1、感光度：指胶片的感光速度。遥感需用感光度高的胶片。2、光学密度：指胶片竟感光显影后，影像表现出的深浅程度。、反差与反差系数：反差指胶片的明亮部分与阴暗部分的密度差。 反差系数是指拍摄后负片影像与景物亮 度差之比。4、灰雾度：未经感光的胶片，显影后仍产生轻微的密度，呈浅灰色，故称灰雾度5、宽容
43、度：指表达被摄物体亮度间距的能 力。遥感摄影希望用宽容度大胶片。6、解像力（感光胶片的分辨力）：解像力的大小以每毫米范围内分辨出的线条数表示。单位：线对/毫米。遥感摄影胶片的类型遥感摄影胶片的类型黑白摄影胶片黑白摄影胶片A.A.色盲片：色盲片：只能吸收短波段，对大于 0.5微米的电磁波完全不感光。B.B.正色片：正色片：感光范围可从蓝光扩大到绿光区。C.C.分色片：分色片：感光范围扩大到0.6微米。对绿黄光可区分且较敏感。D.D.全色片：全色片：能感受全部可见光。但在绿光部分感光度稍有降低。彩色片彩色片A.A.天然彩色片：天然彩色片：能较真实地还原出被摄物体的自然色彩，又称真彩色。B.B.红外
44、彩色片红外彩色片：第三节第三节 扫描成像扫描成像一、光/机扫描成像1. 1.概念：概念：依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。探测元件把接受到的电磁波能量能转换成电信号，点逐行扫描。探测元件把接受到的电磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录或再经电在磁介质上记录或再经电/ /光转换成为光能量，在设置于焦平光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像面的胶片上形成影像瞬时视场角瞬时视场角：扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态，此时，接受到的目标物的电磁波辐射，限制在一个很小的角度之内，这个角度称为瞬时视场角。即扫描仪的空间分
45、辨率。总视场角总视场角：扫描带的地面宽度称总视场。从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角，叫总视场角。 照相技术的弱点照相技术的弱点：乳胶片感光技术本身存在着致命的弱点，它所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近；其次，照相一次成型，图象存储、 传输和处理都不方便。2. 2.工作原理：工作原理：扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同波长的 探测元件上。3. 3.几种光机扫描一仪几种光机扫描一仪红外扫描仪红外扫描仪：接受地物的红外辐射能量，并把它传给探测元件。多光谱扫描仪（多光谱
46、扫描仪（MSS)MSS)：与红外扫描仪基本类似，其不同之处是，外加一个分光系统，把来自地物的电磁波信号，分成若干个不同的波段，同时用多个探测器同步记录相应波段的信息。而红外扫描仪只在红外波段工作。专题制图仪专题制图仪TMTM：专题制图仪TM的成像原理与MSS一致，与MSS相比，空间分辨率由80米提高到30米；探测波段由4个增加到7个。特点：特点：利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理方面十分方便。但装置庞杂，高速运动使其可靠性差；在成像机理上，存在着目标辐射能量利用率低的致命弱点。二、固体自扫描成像1.固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对
47、目标地物进行扫描的一种成像方式。2.2.电子藕合器件电子藕合器件CCDCCD：是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。具有感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、灵敏度高、动耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点。3.3.扫描方式上具有扫描方式上具有刷式扫描成像刷式扫描成像特点。特点。探测元件数目越多，体积越小，分辨率就越高。电子藕合器件CCD逐步替代光学机械扫描系统。三、高光谱成像光谱扫描1. 1.成像光谱仪成像光谱仪：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。2. 2.特点特点：高光谱成像仪
48、是遥感进展的新技术，其图象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式和推帚式，可以收集200或200以上波段的收据数据。使图象中的每一像元均得到连续的反射率曲线，而不像其他一般传统的成像谱光仪在波段之间存在间隔。第四节 微波遥感与成像微波遥感：指通过传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来认识地物的技术。一、微波遥感的特点1、能全天候、全天时工作；2、对某些地物具有特殊的波谱特征；3、对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透力；4、对海洋遥感具有特殊意义；5、分辨率较低，但特性明显。二、微波遥感方
49、式和传感器1 1、主动微波遥感：、主动微波遥感：指通过向目标物发射微波并接收其后向散射信号来实现对地观测遥感方式。（1）雷达Radar(Radio Direction And Range) 雷达的用途：雷达的用途：用于测定目标的位置、方向、距离和运动目标的速度。 雷达的工作方式：雷达的工作方式：由发射机通过天线在很短时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。 （2 2）侧视雷达）侧视雷达（Side Looking Radar) 侧视雷达的分辨力可分为： 1 1）距离分辨力）距离分辨力（垂直于飞行的方向）俯角越大，距离分辨力
50、越低；俯角越小，距离分辨力越大。要提高距离分辨力，必须降低脉冲宽度。但脉冲宽度过低则反射功率下降，实际应用采用脉冲压缩的方法。 2 2）方位分辨力）方位分辨力（平行于飞行方向）。要提高方位分辨力，只有加大天线孔径、缩短探测距离和工作波长。（3 3）合成孔径侧视雷达（）合成孔径侧视雷达（SARSAR） 合成孔径侧视雷达的方位分辨力与距离无关，只与天线的孔径有关。所以，可用于高轨卫星。天线越小，方位分辨力越高。2 2、被动微波遥感、被动微波遥感 通过传感器，接收来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式，称被动微波遥感。第五节 遥感图像的特征一、遥感图像的空间分辨率（Spatialresol
51、ution）1.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。2.对于摄影成像的图像来说，地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。3.由公式所得的地面分辨率的单位是线对/m，而实际地面分辨的最小间隔（图像能够被分辨出来的地面上两个目标的最小距离）应为线/ m。即地面分辨率/2。Spatial ResolutionMeasureofthesmallestangularorlinearseparationbetween2objectsthatcanberesolvedbythesensorInpract
52、ice,sensorsystemsnominal spatial resolutionisthedimensioninmeters(orfeet)onthegroundprojectedinstantaneousfieldofview(IFOV)Generally,smallerspatialresolutiongreatertheresolvingpowerofthesensorsystemGraphicrepresentationshowingdifferencesinspatialresolutionamongsomewellknownsensors(Source:Landsat7Sci
53、enceDataUsersHandbook)二、图象的光谱分辨率二、图象的光谱分辨率（Spectral ResolutionSpectral Resolution）Numberandsizeofthebandswhichcanberecordedbythesensornominal spectral resolutionCoursesensitivetolargeportionofemscontainedinasmallnumberofwidebandsFinesensitivetosameportionofemsbuthavemanysmallbands Goalfinerspectrals
54、amplingtodistinguishbetweensceneobjectsandfeatures More detailed information about how individual features reflect or emit em energy increase probability of finding unique characteristics that enable a feature to be distinguished from other features.波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。传感器的波段选
55、择必须考虑目标的光谱特征值。SpectralreflectancecurvesSpectralsignaturesSpectral ResolutionDifficulttocreatedetectorthathasextremelysharpbandpassboundariessuchasdescribeinpreviousslideMoreprecisemethodofstatingbandwidthislookattypicalGaussian-shapeofthedetectorsensitivityDescribebandwidthasFullWidthatHalfMaximum(F
56、WHW)1.辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。2.某个波段遥感图像的总信息量与空间分辨率（以像元数n表示）、辐射分辨率（以灰度量化级D表示）有关。3.在多波段遥感中，遥感图像总信息量还取决于波段数k。三、辐射分辨率（ Radiometric Resolution ）Referstothesensitivityofthesensortoincomingradiance.Howmuchchangeinradiancemusttherebeforeachangeinrecordedbrightnessvaluetakesplace.Th
57、issensitivitytodifferentsignallevelswilldeterminethetotalnumberofvaluesthatcanbegeneratedbythesensor26=(0-63)6428=(0-255)256210=(0-1023)1024Examples:GOESImager10bitLandsat7ETM+-8bitLandsat7ScienceDataUsersHandbook四、图象的时间分辨率四、图象的时间分辨率（Temporal ResolutionTemporal Resolution）1.时间分辨率指对同一地点进行采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。2.时间分辨率对动态监测很重要。
