遥感导论第三章

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本章主要内容n遥感平台遥感平台n摄影成像摄影成像n扫描成像扫描成像n微波遥感与成像微波遥感与成像n遥感图像特征遥感图像特征第一节第一节 遥感平台（自学为主）遥感平台（自学为主）1 1、气象卫星按轨道分哪两种？各有什么特点？、气象卫星按轨道分哪两种？各有什么特点？2 2、简述风云一号、简述风云一号FY-1A/BFY-1A/B星具有星具有5 5个通道波段范围与作用。个通道波段范围与作用。 3 3、试述、试述Landsat5Landsat5卫星传感器卫星传感器TMTM各通道的波段范围与作用。各通道的波段范围与作用。第二节第

2、二节 摄影成像摄影成像一、摄影机；三、摄影胶片的物理特性（自学为主：阅读教材；一、摄影机；三、摄影胶片的物理特性（自学为主：阅读教材；内容了解即可）。内容了解即可）。二、摄影像片的几何特性（讲述法；问题法讨论与训练）二、摄影像片的几何特性（讲述法；问题法讨论与训练）1 1、摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？、摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？2 2、像片投影误差的规律是什么？、像片投影误差的规律是什么？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n遥感平台遥感平台：高度在高度在150km150km以上的称为以上的称为航天平台航天平台，目前发展最快，应用

3、最广。目前发展最快，应用最广。n根据航天平台的服务内容，可分为：根据航天平台的服务内容，可分为：气象卫星气象卫星系列、陆地卫星系列、海洋卫星系列。系列、陆地卫星系列、海洋卫星系列。第一节第一节 遥感平台遥感平台1.1.气象卫星的分类气象卫星的分类按运行轨道可分按运行轨道可分太阳同步轨道气象卫星太阳同步轨道气象卫星（极轨气象卫星、（极轨气象卫星、低轨低轨）地球同步轨道气象卫星地球同步轨道气象卫星（静止气象卫星、（静止气象卫星、高轨高轨）一、气象卫星系列一、气象卫星系列 运行中每一条轨道都运行中每一条轨道都要经过要经过地球南北两极地球南北两极附附近上空。近上空。每天对全球每天对全球扫描两遍。扫描两

4、遍。 优点：优点：获全球气象资料，得全球获全球气象资料，得全球大气变化的大气变化的宏观资料宏观资料。 缺点：缺点：对一对一特定区域特定区域，一天只能，一天只能观测观测次次，不能取得连续变化的不能取得连续变化的观测。在观测。在极地极地观测频繁。观测频繁。对地球对地球近近1/4面积面积的地区的地区连续连续进进行气象观测。行气象观测。3-4颗颗卫星形成空间卫星形成空间监测网。监测网。对对全球中低纬度全球中低纬度地区进行监测，地区进行监测，对某一固定地区，对某一固定地区，每隔每隔20-30min获一次资料。提高获一次资料。提高了预报各种灾害性天气的能力。了预报各种灾害性天气的能力。 第一代气象卫星（第

5、一代气象卫星（1960-1960-）： 主要代表有：泰罗斯主要代表有：泰罗斯-1(Tiros-1)-1(Tiros-1)、艾萨、艾萨(ESSA)(ESSA)、雨、雨云（云（NimbusNimbus）、爱托斯（）、爱托斯（ATSATS） 第二代气象卫星（第二代气象卫星（1970-19771970-1977年）：年）： 除了第一代的一些改进型外，出现了静止卫星系列除了第一代的一些改进型外，出现了静止卫星系列 第三代气象卫星（第三代气象卫星（TIROS-N 1978TIROS-N 1978年）：年）： 主要以主要以诺瓦诺瓦NOAANOAA卫星系列为代表。卫星系列为代表。 2、气象卫星概述、气象卫星概

6、述 中国也先后成功地发射了（中国也先后成功地发射了（4 4颗颗风云风云1 1和和5 5颗颗风云风云2 2）。）。风云风云1 1是一种是一种极地轨道气象卫星极地轨道气象卫星。风云风云2 2是一种是一种静止气象卫星静止气象卫星。风云风云-3-3是二代极地轨道是二代极地轨道气象卫星 2颗。风云一号风云一号A/B其波段及主要用途3、气象卫星的应用领域、气象卫星的应用领域l天气分析天气分析与气象预报（由云图信息做与气象预报（由云图信息做短时间短时间的推的推测）测）l气候研究气候研究与气候变迁的研究（据与气候变迁的研究（据长期观测数据长期观测数据作作推断）推断）l资源环境领域资源环境领域 （利用连续云图可

7、了解（利用连续云图可了解水团、漩涡、洋流水团、漩涡、洋流的的分布和变动情况，为航海提供安全保障；可测量分布和变动情况，为航海提供安全保障；可测量海面温度海面温度。另外，气象卫星还可以进行环境监测，。另外，气象卫星还可以进行环境监测，如：如：森林火灾、尘暴、水污染）森林火灾、尘暴、水污染）FY2C2008-03-19中国陆地云图中国陆地云图FY2C2008-03-19海区云图海区云图http:/ 中午前后，气象卫星监测到甘肃西部、宁夏东部出现中午前后，气象卫星监测到甘肃西部、宁夏东部出现扬沙天气。南疆盆地也出现了沙尘天气，部分地区还出现扬沙天气。南疆盆地也出现了沙尘天气，部分地区还出现了沙尘暴天

8、气。了沙尘暴天气。 NOAA-17 卫星沙尘监测信息卫星沙尘监测信息 2008年年3月月19日日0时时0分分 NOAA-17 卫星沙尘监测信息卫星沙尘监测信息 渤海湾大部、辽东湾西部和辽东半岛东侧有密实的雾覆盖区渤海湾大部、辽东湾西部和辽东半岛东侧有密实的雾覆盖区 利用卫星资料的温度特性能力，经解析处理生成图像。利用卫星资料的温度特性能力，经解析处理生成图像。 FY2C2013-03-16中国陆地云图中国陆地云图FY2C2013-03-16中国大陆区域水汽云图 二、陆地卫星系列二、陆地卫星系列 - LandsatLandsat系列系列Launched byDate of launchDate

9、of terminationAltitudeSensorRecurrent periodLANDSAT-1NASA1972.7.231978.1.6 915kmRBV/MSS18 daysLANDSAT-2NASA1975.1.221982.2.25915kmRBV/MSS18 daysLANDSAT-3NASA1978.3.5 1983.3.31915kmRBV/MSS18 daysLANDSAT-4NASA1982.7.162001.6.15705kmMSS/TM16 daysLANDSAT-5NASA1984.3.1 Operating*1705kmMSS/TM16 daysLANDSA

10、T-6NASA1993.10.51993.10.5- ETM16 daysLANDSAT-7NASA1999.4.15Operating*2705kmETM+16 daysLANDSAT-8NASA2013.2.11Operating*2Characteristic Bandwavelength band BandResolution1 0.45-0.52m mm Blue30m 2 0.52-0.60m mm Green30m 3 0.63-0.69m mm Red30m 4 0.76-0.90m mm Near-infrared30m 5 1.55-1.75m mm mid -infrar

11、ed30m 6 10.4-12.5m mm 热红外热红外60m 7 2.08-2.35m mm mid -infrared30m 8 0.50-0.90m mm 全色波段全色波段15m LANDSAT-7LANDSAT-7采用采用ETM+，比，比TM增加了全色波段，分辨率增加了全色波段，分辨率15米。米。- SPOTSPOT系列系列 1978 1978年起，以年起，以法国法国为主，联合比利时、瑞典等欧为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些国家，设计、研制了一颗名为共体某些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测地球观测实验系统实验系统”(SPOT)(SPOT)的卫星，也叫做的卫星，也叫做“地球观测实验

12、地球观测实验卫星卫星”。 SPOT1SPOT1，19861986年年2 2月发射，至今还在运行。月发射，至今还在运行。 SPOT2SPOT2，19901990年年1 1月发射，至今还在运行。月发射，至今还在运行。 SPOT3SPOT3，19931993年年9 9月发射，月发射，19971997年年1111月月1414日停止。日停止。 SPOT4SPOT4，19981998年年3 3月发射，至今还在运行。月发射，至今还在运行。 SPOT5, 2002SPOT5, 2002年年5 5月月4 4日凌晨当地时间日凌晨当地时间1 1时时3131分，成功发射。分，成功发射。 SPOT5影像数据特征影像数据

13、特征 Characteristics of SPOT5 Image Data波段波段波长波长/m/m分辨率分辨率/m/mPANPAN（全色）（全色）0.490.490.690.692.52.5Band1Band1（近红外）（近红外）0.780.780.890.891010Band2Band2（红色）（红色）0.610.610.680.681010Band3Band3（绿色）（绿色）0.490.490.610.611010Band4Band4（中红外）（中红外）1.581.581.781.782020重复观测重复观测26天天 SPOT5SPOT5图像（图像（1010米）米）SPOT5SPOT5图

14、像（图像（2.52.5米）米）Spot-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n1米全色n4米多光谱（4个）2 2、高空间分辨率陆地卫星、高空间分辨率陆地卫星-IKONOS IKONOS v全色光谱响应范围：全色光谱响应范围： 0.450.450.90m0.90mv而多光谱则相应于而多光谱则相应于Landsat-TMLandsat-TM的波段：的波段： 0.450.450.53m 0.53m ，TM10.45TM10.450.52m 0.52m 蓝波段蓝波段 0.520.520.61m 0.61m ，TM20.52TM20.520.60m 0.60m

15、 绿波段绿波段 0.640.640.72m 0.72m ，TM30.63TM30.630.69m 0.69m 红波段红波段 0.770.770.88m 0.88m ，TM40.76TM40.760.90m 0.90m 近红外波近红外波段段 IKONOS 图像图像2 2、高空间分辨率陆地卫星、高空间分辨率陆地卫星-QuickBirdQuickBird QuickBird数据的光谱段数据类型数据类型 波段范围波段范围/ m分辨率分辨率/ m多 波 段多 波 段蓝：蓝：0.450.52 2.44绿：绿：0.520.60 2.44 红：红：0.630.69 2.44 近红外：近红外：0.760.90

16、2.44 全全 波波 段段 0.450.90 0.61 海洋卫星主要用于海洋温度场，海流的位置、界海洋卫星主要用于海洋温度场，海流的位置、界线、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水团的线、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水团的温度、盐度、颜色、叶绿素含量，海冰的类型、密集温度、盐度、颜色、叶绿素含量，海冰的类型、密集度、数量、范围以及水下信息、海洋环境、海洋净化度、数量、范围以及水下信息、海洋环境、海洋净化等方面的动态监测。等方面的动态监测。三、海洋卫星系列三、海洋卫星系列1 1 海洋遥感的特点海洋遥感的特点：l需要高空和空间的遥感平台，以进行需要高空和空间的遥感平台，以进行大面积同步覆

17、盖大面积同步覆盖的观测；的观测；l以以微波遥感微波遥感为主；为主；l电磁波与电磁波与激光、声波激光、声波的结合是扩大海的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路。洋遥感探测手段的一条新路。l海面海面实测资料实测资料的校正。的校正。传感器传感器遥感传感器是获取遥感数据的关键设备遥感传感器是获取遥感数据的关键设备（1 1）摄影类型的传感器；）摄影类型的传感器；（2 2）扫描成像类型的传感器；）扫描成像类型的传感器；（3 3）微波成像类型的传感器；）微波成像类型的传感器；前言：前言：第二节第二节 摄影成像摄影成像一、摄影机；三、摄影胶片的物理特性（自学为主：阅一、摄影机；三、摄影胶片的物理特性（自学为主

18、：阅读教材；内容了解即可）。读教材；内容了解即可）。二、摄影像片的几何特性（讲述法；问题法讨论与训练）二、摄影像片的几何特性（讲述法；问题法讨论与训练）1 1、摄影成像的投影方式是什么？、摄影成像的投影方式是什么？2 2、名次解释：平均比例尺、像点位移。、名次解释：平均比例尺、像点位移。3 3、像片投影误差的规律是什么？、像片投影误差的规律是什么？第二节第二节 摄影成像摄影成像 摄影成像摄影成像：传统摄影是依靠传统摄影是依靠光学镜头光学镜头及放置及放置在焦平面的在焦平面的感光胶片感光胶片来记录物体影像。数字摄影则来记录物体影像。数字摄影则通过放置在焦平面的通过放置在焦平面的光敏元件光敏元件，经

19、，经光光/ /电电转换，以转换，以数字信号数字信号来记录物体的影像。来记录物体的影像。 依据探测波长的不同，又可依据探测波长的不同，又可分近紫外摄影分近紫外摄影、可见光摄影、红外摄影、多光谱摄影等可见光摄影、红外摄影、多光谱摄影等。 按摄影机按摄影机主光轴与地面主光轴与地面的关系可分：的关系可分： 垂直摄影：垂直摄影： 摄影机主光轴摄影机主光轴垂直于地面垂直于地面或者或者偏离垂线在偏离垂线在3 3度以内度以内 像片为水平像片，地物一般与像片为水平像片，地物一般与地物顶部形状地物顶部形状基本相基本相似似一、摄影方式一、摄影方式 倾斜摄影倾斜摄影摄影机主光轴摄影机主光轴偏离垂线偏离垂线大于大于3

20、3度度，影像畸变，影像畸变大。大。n（1）中心投影与垂直投影）中心投影与垂直投影n（2）两种投影的透视规律与特点）两种投影的透视规律与特点n（3）中心投影和垂直投影的区别）中心投影和垂直投影的区别n（4）像片的比例尺与像点位移）像片的比例尺与像点位移（1 1）中心投影与垂直投影）中心投影与垂直投影中心投影：中心投影：光线通过光线通过投影中心投影中心投射到成影面上，形成投射到成影面上，形成透视影像透视影像。垂直投影：垂直投影：相互相互平行的光线平行的光线投射到与光线投射到与光线垂直的平面垂直的平面上。上。中心投影中心投影垂直投影垂直投影大比例尺地形图是垂直投影。大比例尺地形图是垂直投影。摄影像片

21、是中心投影摄影像片是中心投影。二二、摄影像片的几何特征、摄影像片的几何特征 点点点。点。 直线直线直线、点直线、点 空间曲线空间曲线曲线。曲线。 面状物体面状物体各种线投影组合各种线投影组合（2 2）两种投影的透视规律与特点两种投影的透视规律与特点中心投影的透视规律中心投影的透视规律 影像与影像与实物的大小比例实物的大小比例在影像在影像各个点上不一样各个点上不一样；各点比例尺与各点比例尺与平台高度和焦距平台高度和焦距有关。有关。 影像上影像上地物形状地物形状越是越是远离投影中心远离投影中心，影像变形，影像变形越大，各点变形方向不同。越大，各点变形方向不同。中心投影的主要变形规律中心投影的主要变

22、形规律垂直投影特点：垂直投影特点：n 影像与实物的大小影像与实物的大小比例在影像各点上比例在影像各点上是一样的，是一样的，具有统一的比例尺，影像上地物形状没有变形具有统一的比例尺，影像上地物形状没有变形 n 地形图地形图是缩小后的是缩小后的垂直投影垂直投影 （3 3）中心投影和垂直投影的区别）中心投影和垂直投影的区别 投影距离的影响投影距离的影响 投影面倾斜的影响投影面倾斜的影响 地形起伏的影响地形起伏的影响区别区别1 1投影距离的影响投影距离的影响垂直投影垂直投影: :比例尺比例尺和投影距离无关。和投影距离无关。H H1 1H H2 2f f垂直投影垂直投影中心投影中心投影中心投影中心投影:

23、 :受投影距离影受投影距离影响，像片比例尺与响，像片比例尺与平台平台高度高度H H和焦距和焦距f f有关。有关。ABa2b2a1b1区别区别2投影面倾斜的影响投影面倾斜的影响垂直投影垂直投影: :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，中心投影：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。ABCaABC垂直投影垂直投影中心投影中心投影ab = ab = bcbcababbcbcbcabc区别区别3地形起伏的影响地形起伏的影响垂直投影垂直投影中心投影中心投影地面起伏越大，像上地面起伏越大，像上投影点投影点水平位置的位水平位置的位移量移量就

24、越大就越大地形起伏对垂直地形起伏对垂直投影无影响投影无影响ACabcACBACabcCABABabHfm1fH像平面像平面投影中心投影中心地物地物BbaA A、像片比例尺、像片比例尺平均比例尺平均比例尺 像片上两点像片上两点之间的距离与地面上相应之间的距离与地面上相应两点实两点实际距离际距离之比。之比。 A（4 4）像片的比例尺与像点位移）像片的比例尺与像点位移fH0h1h2101hHfm201hHfm比比例例尺尺01Hfm地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化。地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化。投影误差：投影误差：因地形起伏引起的像点位移因地形起伏引起的像点位移 倾斜误差：倾斜

25、误差：因像片倾斜产生的像点位移。因像片倾斜产生的像点位移。n定义：定义：摄像片上地物的摄像片上地物的像点位置相对参照点像点位置相对参照点产生了变产生了变化，称为像点位移，也就是误差。化，称为像点位移，也就是误差。n位移的结果：位移的结果：使得地物在像片上的使得地物在像片上的影像形状影像形状发生变形。发生变形。 n像点位移的原因：像点位移的原因：引起像点位移的原因有引起像点位移的原因有像片倾斜、像片倾斜、地面起伏、感光片变形、镜头畸变、大气折射以及地地面起伏、感光片变形、镜头畸变、大气折射以及地球曲率球曲率等等，其中最主要的是等等，其中最主要的是像片倾斜和地面起伏像片倾斜和地面起伏。 B、像点位

26、移、像点位移定义：定义：由于由于地面起伏地面起伏，高于或低于，高于或低于基准面基准面的地的地面点，面点，像片上的像点相对于其在基准面上的投像片上的像点相对于其在基准面上的投影点的像点影点的像点所产生的所产生的直线位移直线位移，叫做投影误差，叫做投影误差 地形起伏引起的像点位移地形起伏引起的像点位移投影误差投影误差位移量：位移量： 基准面基准面HrhfH0A1A0BahABO0aaObh0BSr地面地面像点像点 h地形高差地形高差H摄影高度（航高）摄影高度（航高）r像点距离像主点的距离像点距离像主点的距离投影误差投影误差Hrh 位移量与位移量与地形高差成地形高差成正比。正比。当高差为正时，像当高

27、差为正时，像点位移为正；高差为负时，点位移为正；高差为负时，像点位移为负。像点位移为负。 位移量与位移量与像点距离像像点距离像主点的距离成正比，主点的距离成正比，即即距像主点越远的像点位距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点分位移量较小。像主点无位移。无位移。 位移量与位移量与摄影高度摄影高度（航高）成反比。（航高）成反比。倾斜误差规律：倾斜误差规律：倾斜误差的大小与倾斜误差的大小与像片倾角像片倾角成正比成正比，倾角越大，误差越大，倾角为，倾角越大，误差越大，倾角为0 0，倾，倾斜误差为斜误差为0 0，即像片水平时，不存在倾斜误差，即像片水平时，不存在

28、倾斜误差。定义：地物点在倾斜像片上的地物点在倾斜像片上的像点位置像点位置与同与同一摄影站摄得的一摄影站摄得的水平像片上的像点位置水平像片上的像点位置相比，相比，产生的一段产生的一段位移位移称倾斜误差。称倾斜误差。 摄影像片摄影像片的像点位移的像点位移倾斜误差倾斜误差http:/ 云南云南师范大学遥感原理与方法师范大学遥感原理与方法-精品课程精品课程http:/:8080/greatcourse/about/index.asp 北京大学遥感概论精品课程北京大学遥感概论精品课程第三节第三节 扫描成像（讲述法；问题法讨论与训练扫描成像（讲述法；问题法讨论与训练）1 1、光机扫描的几何特征取决于、光机

29、扫描的几何特征取决于和和。 2 2、固体自扫描成像常用的探测元件是：、固体自扫描成像常用的探测元件是：。3 3、名词解释：、名词解释：CCDCCD线阵列、面阵列。线阵列、面阵列。4 4、高光谱成像光谱扫描图象特点是什么？、高光谱成像光谱扫描图象特点是什么？第三节第三节 扫描成像扫描成像 摄影技术的弱点摄影技术的弱点：乳胶片感光技术本身存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在着致命的弱点，它所传感的辐射波段仅限于可可见光及其附近见光及其附近；其次，摄影；其次，摄影一次成型一次成型，图象存储、，图象存储、 传输和处理都不方便。传输和处理都不方便。扫描成像扫描成像：依靠探测元

30、件和扫描镜对目标物体以：依靠探测元件和扫描镜对目标物体以瞬时视场瞬时视场为为单位进行的单位进行的逐点、逐行取样逐点、逐行取样。输出信号不直接是。输出信号不直接是影像影像，而是，而是电信号电信号，便于传送、记录、分析和处理。，便于传送、记录、分析和处理。n 其感测过程中不消耗能量其感测过程中不消耗能量探测波段探测波段可包括可包括紫外、红外、可见光和微波波段紫外、红外、可见光和微波波段等。等。成像方式成像方式有有光光/ /机扫描成像、固体自扫描成像和高光谱成像机扫描成像、固体自扫描成像和高光谱成像光谱扫描光谱扫描三种三种。 工作原理：工作原理：依靠依靠机械转动机械转动装置使装置使光学镜头摆动光学镜

31、头摆动，形成，形成对目标地物对目标地物逐点逐行扫描逐点逐行扫描。探测元件把接受到的。探测元件把接受到的电磁波能量电磁波能量转换成转换成电信号电信号，在，在磁介质磁介质上记录或再上记录或再经电经电/ /光转换成为光能量，在设置于焦平面的光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片胶片上上形成影像。形成影像。一、光一、光/ /机扫描成像机扫描成像 3. 3. 几种光几种光/ /机扫描仪机扫描仪红外扫描仪：红外扫描仪：接受地物的接受地物的红外辐射能量红外辐射能量，并把，并把它传给探测元件。只在红外波段工作。它传给探测元件。只在红外波段工作。专题成像仪（专题成像仪（TM TM ）：）：与红外扫描仪基本类似，

32、与红外扫描仪基本类似，其不同之处是，外加一个其不同之处是，外加一个分光系统分光系统，把来自，把来自地物的电磁波信号，分成若干个不同的波段。地物的电磁波信号，分成若干个不同的波段。 光机扫描的光机扫描的几何特征几何特征取决于它的取决于它的瞬时视场角瞬时视场角和和总总视场角视场角。瞬时视场角：瞬时视场角：扫描镜在一瞬时时间可以视为静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，止状态，此时，接受到的目标物的电磁波辐射，限制在一个限制在一个很小的角度之内很小的角度之内，这个角度称为瞬，这个角度称为瞬时视场角。即扫描仪的空间分辨率。时视场角。即扫描仪的空间分辨率。 即遥感器所能

33、分辨的最小目标的尺寸；即遥感器所能分辨的最小目标的尺寸； 总视场角总视场角（2）：）：扫描带的地面宽度扫描带的地面宽度称总视场。称总视场。从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角，从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角，叫总视场角。叫总视场角。 扫描宽度扫描宽度L L2Htan 2Htan 这里这里H H是遥感平台高度。进行扫描成是遥感平台高度。进行扫描成像时，总视场角不宜过大，否则图象边缘的畸变太大。通像时，总视场角不宜过大，否则图象边缘的畸变太大。通常在航空遥感中，总视场角取常在航空遥感中，总视场角取7070120120。二、固体自扫描成像二、固体自扫描成像 固体自扫描固体自扫描是用固定的探

34、测元件，通过是用固定的探测元件，通过遥感平台遥感平台的的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。常用的常用的探测元件是探测元件是电荷耦合器件电荷耦合器件CCD。 它可以将照射在其上的光信号转换为对应的电信号它可以将照射在其上的光信号转换为对应的电信号 。 电荷藕合器件电荷藕合器件CCDCCD：是一种用电荷量表示信号大小，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。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、可靠性高等统噪声低、灵敏

35、度高、动耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点一系列优点。 CCDCCD阵列阵列 若干个若干个CCDCCD器件排成行，称为器件排成行，称为CCDCCD线阵列传感器；线阵列传感器； 若干个若干个CCDCCD器件排在一个矩形中，可构成面阵列传感器器件排在一个矩形中，可构成面阵列传感器 CCDCCD线阵列线阵列 线阵一次同时产生一行数字，在某一瞬间得到的是一条线阵一次同时产生一行数字，在某一瞬间得到的是一条线影像，一幅影像由若干条线影像拼结而成。线影像，一幅影像由若干条线影像拼结而成。 CCDCCD面阵列面阵列 面阵一次得到一个面阵一次得到一个2 2维数字方阵，某一瞬间获得一幅完维数字方阵，某一瞬间获得

36、一幅完整的影像。整的影像。与框幅式摄影相似。与框幅式摄影相似。 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既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱谱像合一像合一”的技术，称为成像光谱技术。基本上属于多光谱的技术，称为成像光谱技术。基本上属于多光谱扫描仪，区别仅在于扫描仪，区别仅在于通道数多，各通道的波段宽度很窄通道数多，各通道的波段宽度很窄。每一个像元均可以形成连每一个像元均可以形成连续的光谱反射率曲线续的光谱反射率曲线同时获得几十或同时获得几十或200多个波段的数字图像多个波段的数字图像高光谱成像高光谱成像光谱扫描光谱扫描三、高光谱成像光谱扫描三、高光谱成像光谱扫描 光光/ /机扫描成

37、像系统机扫描成像系统 一般在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠一般在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠机机械转动装置使镜头摆动械转动装置使镜头摆动，形成对目标地物的，形成对目标地物的逐点逐点扫描扫描。 光机扫描的几何特征取决于它的瞬时视场角光机扫描的几何特征取决于它的瞬时视场角和总视场角。和总视场角。 固体自扫描成像固体自扫描成像 是用固定的探测元件，通过是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动遥感平台的运动对目标地物对目标地物进行扫描的一种成像方式。目前常用进行扫描的一种成像方式。目前常用的的元件元件是是CCD= Charge Coupled DeviceCCD= Charge Coupled Dev

38、ice （电荷耦合）（电荷耦合） 高光谱成像扫描高光谱成像扫描 既能成像又能获取目标光谱曲线的既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一谱像合一”的技术，成为成像光谱技术。的技术，成为成像光谱技术。第四节第四节 微波遥感与成像微波遥感与成像 微波遥感：微波遥感：指通过传感器获取从目标地物发射或反指通过传感器获取从目标地物发射或反射的射的微波辐射微波辐射，经过判读处理来认识地物的技术。，经过判读处理来认识地物的技术。一、微波遥感的特点一、微波遥感的特点 能全天候、全天时工作；（基本不受烟、云、雨、能全天候、全天时工作；（基本不受烟、云、雨、 雾的限制）雾的限制） 对某些地物具有特殊的波谱特征；（冰

39、和水）对某些地物具有特殊的波谱特征；（冰和水） 对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透力；对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透力； 对海洋遥感具有特殊意义；（对海水特敏感）对海洋遥感具有特殊意义；（对海水特敏感） 分辨率较低，但特性明显。（波长长）分辨率较低，但特性明显。（波长长）（光在其前进的途中遇上大小相当于光的波长的障碍物或孔（光在其前进的途中遇上大小相当于光的波长的障碍物或孔时，偏离了直线传播方向，产生衍射现象）时，偏离了直线传播方向，产生衍射现象）n主动微波遥感主动微波遥感()v雷达雷达v侧视雷达侧视雷达v合成孔径侧视雷达合成孔径侧视雷达n被动微波遥感（被动微波遥感（)二、微波遥感方式和传

40、感器二、微波遥感方式和传感器雷 达 雷达（雷达（RadarRadar）意为）意为无线电测距和定位。无线电测距和定位。 雷达的工作方式雷达的工作方式：雷达是由发射机通过雷达是由发射机通过天线天线在在很短的时间内，向目标地物发射很短的时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率一束很窄的大功率电磁波脉冲电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号回波信号而进行显示的一种传感器。而进行显示的一种传感器。雷达雷达接收到的回波中，含有多种信息。其中距离信息可接收到的回波中，含有多种信息。其中距离信息可用下式表示：用下式表示： 雷达接收到的回波强度是雷达接收到的回波强度

41、是系统参数系统参数和和地面目标参数地面目标参数的复的复杂函数。杂函数。 系统参数包括雷达波的波长，发射功率，照射面积和系统参数包括雷达波的波长，发射功率，照射面积和方向，极化等。方向，极化等。 地面目标参数与地物的复介电常数，地面粗糙度等有地面目标参数与地物的复介电常数，地面粗糙度等有关。关。雷达的用途：雷达的用途：用于测定目标的位置、方向、距离和用于测定目标的位置、方向、距离和运动目标的速度、目标的反射特性等。运动目标的速度、目标的反射特性等。侧视雷达 侧视雷达的天线与遥感平台的运动方向形成角侧视雷达的天线与遥感平台的运动方向形成角度，朝向度，朝向一侧或两侧倾斜安装一侧或两侧倾斜安装，向，向

42、侧下发射微侧下发射微波波，接收，接收回波信号回波信号（包括振幅、位相、极化）。（包括振幅、位相、极化）。 侧视雷达的分辨力可分为：侧视雷达的分辨力可分为： 距离分辨力距离分辨力（侧视方向上）（侧视方向上） 方位分辨力方位分辨力（沿航线方向上）（沿航线方向上）侧视雷达的分辨力cos2sec2ccPg c波速波速脉冲宽度脉冲宽度 俯角俯角 =0.1s =500,350 =23m,18mgP与脉冲宽度和俯角有关与脉冲宽度和俯角有关（1）距离的分辨力）距离的分辨力连n距离分辨力与距离无关。距离分辨力与距离无关。n俯角越小，距离分辨力越大。俯角越小，距离分辨力越大。n地面与天线越近，越接近地面与天线越近

43、，越接近铅垂方向铅垂方向，距，距离分辨力越小。离分辨力越小。n要提高距离分辨力，必须降低脉冲宽度。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，实际但脉冲宽度过低则反射功率下降，实际应用采用应用采用脉冲压缩技术脉冲压缩技术来提高距离分辨来提高距离分辨力。力。波瓣角（波束宽度）波瓣角（波束宽度）=/D=/DRR距目标地物的距离距目标地物的距离RDPa方位分辨力：方位分辨力： 要提高方位分辨力，需要提高方位分辨力，需采用采用波长较短波长较短的电磁波，的电磁波，加大天线孔径加大天线孔径和和缩短观测缩短观测距离距离。目前是利用。目前是利用合成孔合成孔径侧视雷达径侧视雷达来提高侧视雷

44、来提高侧视雷达的方位分辨力。达的方位分辨力。解决途径：一采用解决途径：一采用脉冲压缩技术脉冲压缩技术，以缩短发射波长；，以缩短发射波长；二用二用合成孔径天线合成孔径天线代替真实孔径天线以缩短天线孔径。代替真实孔径天线以缩短天线孔径。合成孔径侧视雷达：采用合成孔径侧视雷达：采用若干小孔径天线若干小孔径天线组成组成阵列。天线在阵列。天线在不同位置上不同位置上接收同一地物的回波接收同一地物的回波信号，并记录和储存下来。将这些在不同位置信号，并记录和储存下来。将这些在不同位置上接受的信号上接受的信号合成处理合成处理，得到与真实天线接受，得到与真实天线接受同一目标回波信号相同的结果。同一目标回波信号相同

45、的结果。真实孔径天线则在真实孔径天线则在一个位置上一个位置上接收目标的回波。接收目标的回波。合成孔径侧视雷达通过修改数据记录和处通过修改数据记录和处理技术，产生很长孔径天线的效果，等于通过加长天线孔理技术，产生很长孔径天线的效果，等于通过加长天线孔径来提高观测精度径来提高观测精度目标目标合成孔径天线合成孔径天线DRRDRLPss)/( 说明合成孔径雷达的方位分辨力与距离无说明合成孔径雷达的方位分辨力与距离无关，只与实际使用的关，只与实际使用的天线孔径天线孔径有关。所以，有关。所以，可用于高轨卫星。可用于高轨卫星。 天线孔径越小，方位分辨力越高。天线孔径越小，方位分辨力越高。微波遥感微波遥感第五

46、节第五节 遥感图像的特征（自学为主）遥感图像的特征（自学为主）1 1、如何评价遥感图像的质量？、如何评价遥感图像的质量？ 2 2、多波段遥感图像的总信息量怎样表达？、多波段遥感图像的总信息量怎样表达？第五节第五节 遥感图像的特征遥感图像的特征 空间分辨率（空间分辨率（Spatial resolutionSpatial resolution） 波谱分辨率（波谱分辨率（Spectral ResolutionSpectral Resolution） 辐射分辨率（辐射分辨率（Radiometric Resolution Radiometric Resolution ） 时间分辨率（时间分辨率（Temp

47、oral ResolutionTemporal Resolution） 图像的空间分辨率指像素所代表的图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小地面范围的大小，即，即扫描仪的瞬时视场（扫描仪的瞬时视场（IFOVIFOV），或地面物体能分辨的，或地面物体能分辨的最小最小单元单元。 IFOV IFOV越小，最小可分辨单元（可分像素）越小，空间分越小，最小可分辨单元（可分像素）越小，空间分辨率越高。辨率越高。一个瞬时视场内的信息，表示一个像元，该一个瞬时视场内的信息，表示一个像元，该像元反映了特定的地物像元反映了特定的地物 对于摄影成像的图像来说，地面分辨率取决于对于摄影成像的图像来说，地面分辨率

48、取决于胶片胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨所构成的系统分辨率率Rs ，以及，以及摄影机焦距摄影机焦距f和航高和航高H 。 由公式所得的地面分辨率的单位是由公式所得的地面分辨率的单位是线对线对/m/m。HRgRsf一、遥感图像的空间分辨率（一、遥感图像的空间分辨率（Spatial resolutionSpatial resolution）二、图象的波谱分辨率二、图象的波谱分辨率 波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波波谱分辨率是指传感器在接受目标辐射的波谱时谱时能分辨的最小波长间隔能分辨的最小波长间隔。 间隔愈小，分辨率愈高。传感器的波段选择间隔愈小，分辨

49、率愈高。传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值。必须考虑目标的光谱特征值。Mss: 1002000nm；成像光谱仪：；成像光谱仪：510nm。当当要区分两个个有当当要区分两个个有细微波谱差异细微波谱差异的目标物时，的目标物时，波谱分辨率指标比较重要。对于特殊的波谱分辨率指标比较重要。对于特殊的矿产探测及矿产探测及海色调查海色调查非常有效。非常有效。 辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨的的最小辐射度差最小辐射度差。 即传感器将接收到电磁辐射强度划分等级时，即传感器将接收到电磁辐射强度划分等级时，其间隔大小。其间隔大小。 探测器将接受的辐射区间划分为探测器将接受的辐射区间划分为256256份，探测份，探测器对比接收到的辐射属于哪一个级别，然后器对比接收到的辐射属于哪一个级别，然后赋予数值来表示。赋予数值来表示。三、辐射分辨率（三、辐射分辨率（ Radiometric Resolution ）