遥感的技术系统PPT课件

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1、第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成图图3-1 3-1 遥感系统组成遥感系统组成1第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成1.1.传感器组成：传感器组成： 收集系统：收集来自目标的辐射，送往检测系统。在紫外线、可见光、收集系统：收集来自目标的辐射，送往检测系统。在紫外线、可见光、 红外波段中，收集系统的主要元件是透镜或反射镜，在微波红外波段中，收集系统的主要元件是透镜或反射镜，在微波 中是微波天线。中是微波天线。 检测系统（探测系统）：将波谱转化为其它形成的能检测系统（探测系统）：将波谱转化为其它形成的能电流、电压、化电流、电压、化 学能

2、等。其核心是感光胶片或光电敏感元件、固体敏感元件、学能等。其核心是感光胶片或光电敏感元件、固体敏感元件、 微波检波器等。微波检波器等。 感光胶片：电磁辐射感光胶片：电磁辐射化学能化学能 其其 它：电磁辐射它：电磁辐射电流、电压等电流、电压等 信号转化系统：将电流、电压信号放大，再转化为：信号转化系统：将电流、电压信号放大，再转化为： 可见光，信号显示在屏幕上，即电光转化；可见光，信号显示在屏幕上，即电光转化； 磁信号，信号记录在磁带上，即电磁转化。磁信号，信号记录在磁带上，即电磁转化。 记录系统：记录前级送来的信号。记录系统：记录前级送来的信号。 直接记录：将前一级的输出信号直接记录在胶片或荧

3、光屏上。直接记录：将前一级的输出信号直接记录在胶片或荧光屏上。 间接记录：将信号记录在磁带上，以后用时将磁带回放，产生电信号，间接记录：将信号记录在磁带上，以后用时将磁带回放，产生电信号， 再通过电光转化，显示图象。再通过电光转化，显示图象。2第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成2.2.传感器分类：传感器分类： 摄影成像：摄影成像：得到的象片信息量大，分辨率高；但由于受感光乳剂的限制，得到的象片信息量大，分辨率高；但由于受感光乳剂的限制， 工作波段为工作波段为0.290.290.290.29 m m m m1.401.401.401.40 m m m m，即近紫外

4、、可见光、近红外短波段，而且即近紫外、可见光、近红外短波段，而且只只 能在晴朗的白天工作。能在晴朗的白天工作。 分幅式摄影机：一次曝光得到目标物一幅象片；分幅式摄影机：一次曝光得到目标物一幅象片； 航空摄影焦距一般在航空摄影焦距一般在150150mmmmmmmm左右，航天摄影机一般大于左右，航天摄影机一般大于300300mmmm。 全景摄影机（扫描摄影机）：依结构和工作方式分为：全景摄影机（扫描摄影机）：依结构和工作方式分为： 缝隙式摄影机（航带摄影机）：通过焦平面前方设置的与飞行方向垂直缝隙式摄影机（航带摄影机）：通过焦平面前方设置的与飞行方向垂直 的狭缝快门获取横向的狭带影像；的狭缝快门获

5、取横向的狭带影像； 镜头转动式：镜头的物镜转动，或棱镜镜头转动。镜头转动式：镜头的物镜转动，或棱镜镜头转动。 全景摄影机焦距可超过全景摄影机焦距可超过600600mmmmmmmm，主要用于军事侦察。主要用于军事侦察。 多光谱摄影：同时获得可见光和近红外范围内多个波段的影像。分为：多光谱摄影：同时获得可见光和近红外范围内多个波段的影像。分为： 多相机组合型：每架相机配置不同的胶片和滤光片；多相机组合型：每架相机配置不同的胶片和滤光片； 多镜头组合型：同一架相机上配置多个镜头，配以不同波长的滤光片；多镜头组合型：同一架相机上配置多个镜头，配以不同波长的滤光片； 光束分离型：用一个镜头，通过二向反射

6、镜或光栅分光，将不同波段在光束分离型：用一个镜头，通过二向反射镜或光栅分光，将不同波段在 各焦平面上记录影像；各焦平面上记录影像； 数码摄影机：记录介质是光敏电子器件，如数码摄影机：记录介质是光敏电子器件，如CCDCCD（charge coupled charge coupled devicedevice）3第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成图图3-2 3-2 单镜头分幅式摄影机构造示意图单镜头分幅式摄影机构造示意图图图3-3 3-3 分幅式摄影成像示意图分幅式摄影成像示意图4第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成图图3-4 3-4

7、缝隙式摄影机构造示意图缝隙式摄影机构造示意图图图3-5 3-5 镜头转动式摄影机示意图镜头转动式摄影机示意图5第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成图图3-6 3-6 多光谱摄影成像示意图多光谱摄影成像示意图6第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成 扫描成像：扫描成像：工作波段为紫外、可见光、红外和微波波段。成像方式有：工作波段为紫外、可见光、红外和微波波段。成像方式有： 对目标面扫描：对目标面扫描： 收集系统直接对目标面扫描，如光学收集系统直接对目标面扫描，如光学/ /机械扫描成像、成像雷达等。机械扫描成像、成像雷达等。 光学光学/ /

8、机械扫描成像：机械扫描成像：在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠机械传动装置使在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠机械传动装置使 镜头摆动，形成对目标物的逐点逐行扫描。分为单波段就多波段两种。镜头摆动，形成对目标物的逐点逐行扫描。分为单波段就多波段两种。 基本原理：反射镜在机械驱动下，随平台的前进运动（航向扫描）而摆动基本原理：反射镜在机械驱动下，随平台的前进运动（航向扫描）而摆动 或旋转（舷向扫描），依次对地面进行扫描，地面物体的辐射或旋转（舷向扫描），依次对地面进行扫描，地面物体的辐射 波束经反射镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的电波束经反射镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的电 磁

9、波分开，再聚焦到感受不同波长的探测元件上。磁波分开，再聚焦到感受不同波长的探测元件上。 举例：陆地卫星上的举例：陆地卫星上的MSSMSS和和TMTM。 成像雷达：成像雷达：主动方式的扫描仪，分为全景雷达（天线旋转）和侧视雷达主动方式的扫描仪，分为全景雷达（天线旋转）和侧视雷达 （天线固定指向侧下方）两种。（天线固定指向侧下方）两种。 对影像面扫描的传感器：对影像面扫描的传感器： 收集系统不直接对地面扫描，而是先用光学系统将目标的辐射信息聚收集系统不直接对地面扫描，而是先用光学系统将目标的辐射信息聚 集在机内检测系统的一个靶面或光敏面上，形成一幅影像，然后利用摄像集在机内检测系统的一个靶面或光敏

10、面上，形成一幅影像，然后利用摄像 管中的电子束对靶面扫描来收集其信息，或依靠管中的电子束对靶面扫描来收集其信息，或依靠CCDCCD组成的阵列进行电子自组成的阵列进行电子自 扫描来获取信息。如：固体扫描仪。扫描来获取信息。如：固体扫描仪。 7第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成图图3-7 3-7 多光谱扫描仪扫描图解示意图多光谱扫描仪扫描图解示意图8第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成9第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成第三节第三节 遥感平台遥感平台 遥感平台是装载传感器进行遥感的装置。遥感平台是装载传感

11、器进行遥感的装置。1.1.地面平台：地面平台： 概念：概念：放在地面或水上装载传感器的固定或可移动的装置。放在地面或水上装载传感器的固定或可移动的装置。 举例：举例：汽车、轮船、高塔等。汽车、轮船、高塔等。 装载的传感器：装载的传感器：地物波谱测量仪器、摄影机、雷达等。地物波谱测量仪器、摄影机、雷达等。 功能和特点：功能和特点：地面遥感，为航空和航天遥感作校准和辅助工作。地面遥感，为航空和航天遥感作校准和辅助工作。2.2.航空平台：航空平台： 概念：概念：悬浮在海拔悬浮在海拔8080kmkm以下的大气层（对流层、平流层）中的遥感平台。以下的大气层（对流层、平流层）中的遥感平台。 功能和特点：功

12、能和特点：飞行高度低，地面分辨力较好，机动灵活，不受地面条件限飞行高度低，地面分辨力较好，机动灵活，不受地面条件限 制，周期短，资料回收方便。制，周期短，资料回收方便。 举例：举例： 飞机：专门设计或普通飞机改装。飞机：专门设计或普通飞机改装。 低空飞机：高度在地面上空低空飞机：高度在地面上空2 2kmkm以下，直升飞机最低可在以下，直升飞机最低可在1010m m左右。左右。 中空飞机：高度在中空飞机：高度在2 2kmkm 6 6k km m。 高空飞机：高度在高空飞机：高度在1212kmkm 3030k km m 气球：低空气球（对流层）、高空气球（平流层，气球：低空气球（对流层）、高空气球

13、（平流层，1212kmkm 4040k km m） 装载的传感器：装载的传感器：摄影机、摄象机等多种传感器。摄影机、摄象机等多种传感器。 10第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成3.3.航天平台：航天平台： 概念：概念：位于海拔位于海拔8080kmkm以上的遥感平台。以上的遥感平台。 功能和特点：功能和特点：对地球进行宏观、综合、动态和快速的观测。对地球进行宏观、综合、动态和快速的观测。高空探测火箭：高度一般在高空探测火箭：高度一般在300300kmkm 400400k km m，界于飞机和人造地球卫星间。界于飞机和人造地球卫星间。 不受轨道限制，应用灵活，短时间

14、内发射和回收。代价大，取得资料少。不受轨道限制，应用灵活，短时间内发射和回收。代价大，取得资料少。宇宙飞船：负载量大，可携带多种仪器，及时维修，资料回收方便，宇宙飞船：负载量大，可携带多种仪器，及时维修，资料回收方便， 但飞行时间短（但飞行时间短（730730d d），），如阿波罗、双子星座、和平号空间站等。如阿波罗、双子星座、和平号空间站等。航天飞机：象火箭一样垂直向上发射，象卫星和飞船一样在空间轨道上航天飞机：象火箭一样垂直向上发射，象卫星和飞船一样在空间轨道上 运行，象飞机那样滑翔降落到地面运行，象飞机那样滑翔降落到地面，是灵活经济的航天平台。是灵活经济的航天平台。 如：哥伦比亚号、挑战

15、者号、奋进号、发现号等。如：哥伦比亚号、挑战者号、奋进号、发现号等。人造地球卫星：人造地球卫星：环境卫星按运行轨道高度和寿命分为三种：环境卫星按运行轨道高度和寿命分为三种： 低高度、短寿命卫星：高度为低高度、短寿命卫星：高度为150150kmkm 350350k km m，寿命寿命1 1 3 3周，分辨率高，周，分辨率高， 多用于军事侦察。多用于军事侦察。 中高度、长寿命卫星：高度为中高度、长寿命卫星：高度为350350kmkm 18001800k km m，寿命寿命1 1年以上。如陆地卫星、年以上。如陆地卫星、 海洋卫星、气象卫星等。海洋卫星、气象卫星等。 高高度、长寿命卫星：也称为地球同步

16、卫星或静止卫星，高度为高高度、长寿命卫星：也称为地球同步卫星或静止卫星，高度为3600036000k km m。 如通讯卫星和气象卫星。如通讯卫星和气象卫星。11第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感系统组成遥感系统组成环境卫星的三种运行轨道：环境卫星的三种运行轨道： 近极地、近圆形、太阳同步轨道：近极地、近圆形、太阳同步轨道： 其轨道通过两极或两极附近上空，轨道为圆形或近圆形。卫星轨道平其轨道通过两极或两极附近上空，轨道为圆形或近圆形。卫星轨道平面与阳光永远保持同一角度，因此，卫星每次飞越赤道上空的地方太阳时面与阳光永远保持同一角度，因此，卫星每次飞越赤道上空的地方太阳时是相同的，即

17、太阳同步轨道。陆地卫星和地球观测实验卫星属于此类。是相同的，即太阳同步轨道。陆地卫星和地球观测实验卫星属于此类。 圆形、地球同步轨道：圆形、地球同步轨道： 卫星沿着赤道上空的圆形轨道，与地球自转同步地自西向东运行。从卫星沿着赤道上空的圆形轨道，与地球自转同步地自西向东运行。从地球上看，仿佛卫星是静止在赤道上空某处。如一些通讯卫星和气象卫星。地球上看，仿佛卫星是静止在赤道上空某处。如一些通讯卫星和气象卫星。 倾斜轨道：此种轨道与赤道相交，既不平行也不垂直。倾斜轨道：此种轨道与赤道相交，既不平行也不垂直。12第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感信号的传输遥感信号的传输1. RS信号的传输

18、方式 ： 直接回收：直接回收：传感器将地物的反射或发射电磁波信号记录在胶卷或磁带上，传感器将地物的反射或发射电磁波信号记录在胶卷或磁带上， 待运载工具返回地面时回收。非实时，航空常用。待运载工具返回地面时回收。非实时，航空常用。 优点：回收方便，不经过转换，信号损失少，保密性较强。优点：回收方便，不经过转换，信号损失少，保密性较强。 缺点：非实时，数据容量小，成本高。缺点：非实时，数据容量小，成本高。 视频传输（无线电传输）：视频传输（无线电传输）：传感器将接收到的地物反射或发射的电磁波传感器将接收到的地物反射或发射的电磁波 信号，经过光电转换，通过无线电将数据传送到地面接收信号，经过光电转换

19、，通过无线电将数据传送到地面接收 站，包括实时和非实时传输。站，包括实时和非实时传输。 优点：可以实时回收。优点：可以实时回收。 缺点：保密性差，有信息损失。缺点：保密性差，有信息损失。 视频传输是卫星遥感常用的信号传输方式。视频传输是卫星遥感常用的信号传输方式。13第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统地面技术系统地面技术系统1.1.地面技术系统在对地观测链中的位置地面技术系统在对地观测链中的位置： 严格地讲，地面系统有两大任务：严格地讲，地面系统有两大任务： 卫星在轨运行任务管理（也通俗地称为卫星在轨运行任务管理（也通俗地称为“测控测控”）；）； 卫星数据接收与处理卫星数据接收与处理两

20、类不同的地面系统以前通常是在物理上分开的，但现在有合并的趋势两类不同的地面系统以前通常是在物理上分开的，但现在有合并的趋势（如商业化卫星的运行管理）（如商业化卫星的运行管理）大多数国际上的地面站，都只承担卫星数据接收与处理任务，具体分为：大多数国际上的地面站，都只承担卫星数据接收与处理任务，具体分为： 数据接收：卫星实时下行数据数据接收：卫星实时下行数据 数据处理：辐射和几何标定数据处理：辐射和几何标定 数据存档：存档管理与检索数据存档：存档管理与检索 数据分发：用户应用数据分发：用户应用地面技术系统是连接卫星、传感器技术与地面应用的地面技术系统是连接卫星、传感器技术与地面应用的 技术切换环节

21、技术切换环节 数据接口（卫星数据的数据接口（卫星数据的“ “用户用户” ”，应用用户的，应用用户的“ “数据源数据源” ”） 是保证对地观测技术体系有效运行不可或缺的一部分是保证对地观测技术体系有效运行不可或缺的一部分14第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统地面技术系统地面技术系统中国遥感卫星地面站：中国遥感卫星地面站： 于于19861986年创立并开始运行年创立并开始运行 1986198619931993：美国：美国LandsatLandsat-5 TM-5 TM数据数据 1993199319961996：ERS-1ERS-1，JERS-1JERS-1，ERS-2ERS-2和和Land

22、satLandsat-5 -5 现在：现在：vv光学类：光学类： LandsatLandsat-5 -5 ， LandsatLandsat-7-7，SPOT-2SPOT-2，SPOT-4SPOT-4，SPOT-5SPOT-5， CBERS-01 CBERS-01vv合成孔径雷达类：合成孔径雷达类：RadarsatRadarsat-1-1，ERS-2ERS-2 在国家在国家“七五七五”、“八五八五”、“九五九五”期间起到了数据源保障作用期间起到了数据源保障作用 建立了广泛的国际联系，在国内外对地观测领域中有一定的影响，其服建立了广泛的国际联系，在国内外对地观测领域中有一定的影响，其服务量是仅次于

23、美国、欧空局后的第三大站，运行能力务量是仅次于美国、欧空局后的第三大站，运行能力/ /技术水平也名列技术水平也名列前茅。前茅。15第三章第三章 遥感的技术系统遥感的技术系统地面技术系统地面技术系统接收范围：接收范围： 目前接收范围目前接收范围可覆盖国土面可覆盖国土面积积80%80%至至95%95%； 南沙群岛接收南沙群岛接收不到；不到； 通常卫星覆盖通常卫星覆盖范围范围 80% 80%，RADARSATRADARSAT和和SPOTSPOT可达可达95%95%。16遥感卫星数据接收遥感卫星数据接收/ /处理流程处理流程 数据接收流程数据接收流程高密度高密度磁带机磁带机轨道预报轨道预报天线控制系统

24、天线控制系统解调器解调器位同步位同步数数据据通通道道开开关关磁带机磁带机* 工作站工作站 天线天线控制器控制器 GPS GPSAntennaAntenna移动窗 Radarsat-1 Spot 1/2/4 Spot -5 Landsat 5/7 CBERS-1报告打印机标签打印机时间码17遥感卫星数据接收遥感卫星数据接收/处理流程处理流程卫星数据存档、处理流程卫星数据存档、处理流程 以Landsat-5卫星数据预处理为例信息注入记录介质记录介质辐射校正辐射校正卫星姿态卫星姿态校正校正投影变换产品格式生成输出介质输出介质信息注入记录介质记录介质分幅、采样分幅、采样处理处理文件（图象与文件（图象与

25、参数）格式化参数）格式化注入到用户查询数据库网络数据存档处理：数据存档处理：产品输出处理：产品输出处理：18第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感信息处理遥感信息处理1. 1. RSRS信息的处理信息的处理 ： 地地面面接接收收站站接接收收到到的的RSRS信信号号，受受到到多多种种因因素素的的影影响响，如如传传感感器器的的性性能能、平平台台的的姿姿态态不不稳稳定定、地地球球曲曲率率、大大气气不不均均匀匀以以及及地地形形的的差差别别等等，使使地地物物的的几几何何特特性性与与光光谱谱特特性性可可能能发发生生一一些些变变化化。因因此此必必须须通通过过一一系系列列的的处理后才能使用。处理后才能

26、使用。 遥感信息处理分为光学图象处理和计算机数字图象处理两种方式。遥感信息处理分为光学图象处理和计算机数字图象处理两种方式。 光学处理：光学处理： 优点：精度高、反映目标地物更真实、图象目视效果好；优点：精度高、反映目标地物更真实、图象目视效果好； 缺点：对仪器设备和处理环境要求较高，还需要胶片、相纸、药品缺点：对仪器设备和处理环境要求较高，还需要胶片、相纸、药品 等多种消耗品，以及复杂的光学相干处理时的透镜系统等。等多种消耗品，以及复杂的光学相干处理时的透镜系统等。 因此，有被计算机处理取代的趋势。因此，有被计算机处理取代的趋势。 数字图象处理：处理方法多样、灵活、成本低，易于实现计算机制图

27、及数字图象处理：处理方法多样、灵活、成本低，易于实现计算机制图及 与其他数据的综合分析。与其他数据的综合分析。 19第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统遥感信息处理遥感信息处理数据收集遥感数据设备环境数据地面测定地图、资料数据存储数据库形成、管理特征信息提取数据压缩重新排列、内插、采样几何校正配准绘图辐射校正场强校准数据管理校准、注记等判读、应用分类、统计原原始始数数据据辅辅助助数数据据原始数据转换原始数据转换消除图像在灰度消除图像在灰度上的失真和干扰上的失真和干扰消除图像的消除图像的几何畸变几何畸变图像增强、分类等图像增强、分类等典型的遥感数字图象处理系统组成典型的遥感数字图象处理系统

28、组成20第三节第三节 遥感的技术系统遥感的技术系统复习思考题复习思考题1.1.RSRS数据处理系统主要包括几个部分？数据处理系统主要包括几个部分？2.2.传感器的主要构成？传感器的主要构成？3.3.RSRS信号传输有哪两种主要方式？各有什么特点？信号传输有哪两种主要方式？各有什么特点？4.4.摄影成像的分类和各自的特点是什么？摄影成像的分类和各自的特点是什么？5.5.扫描成像的分类和特点？扫描成像的分类和特点？6.6.了解环境卫星的三种常见轨道。了解环境卫星的三种常见轨道。7.7.了解我国卫星地面站目前主要接收和分发的数据以及接收的范围。了解我国卫星地面站目前主要接收和分发的数据以及接收的范围。8.8.遥感图像光学处理和数字处理有何主要区别？遥感图像光学处理和数字处理有何主要区别？9.9.遥感数字图像处理系统中，辐射校正和几何校正的主要目的是什么？遥感数字图像处理系统中，辐射校正和几何校正的主要目的是什么？21