《遥感技术基础》第4章-遥感影像数据课件

本章提要(…)

第一节传感器第二节遥感数据的分辨率第三节航空遥感数据第四节地球资源卫星数据第五节海洋卫星数据第六节气象卫星数据第四章遥感数据

本章提要(…)第四章遥感数据1§1传感器本节主要内容：一、传感器的定义和功能二、传感器的分类三、传感器的组成

四、传感器的工作原理五、摄影型传感器

六、扫描方式的传感器七、微波遥感的传感器§1传感器本节主要内容：2一、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。§1传感器一、传感器的定义和功能§1传感器3二、传感器的分类按工作方式分为：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)、HRV、红外扫描仪等。§1传感器二、传感器的分类§1传感器4三、传感器的组成收集器：收集来自地物目标镜、天线。探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。处理器：将探测后的化学能或电能等信号进行处理。输出：将获取的数据输出。§1传感器三、传感器的组成§1传感器5四、传感器的工作原理是收集、量测和记录来自地面目标地物的电磁波信息的仪器，是遥感技术的核心部分。根据传感器的工作方式分为：主动式和被动式两种。主动式：人工辐射源向目标物发射辐射能量，然后接收目标物反射回来的能量，如雷达。被动式：接收地物反射的太阳辐射或地物本身的热辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM、HRV）。§1传感器四、传感器的工作原理§1传感6五、摄影型传感器

航空摄影机：是空中对地面拍摄像片的仪器，它通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射光谱能量。记录的波长范围以可见光~近红外为主。§1传感器五、摄影型传感器§1传感器7六、扫描方式的传感器光机扫描仪用光学系统接收来自目标地物的辐射，并分成几个不同的光谱段，使用探测仪器把光信号转变为电信号，同时发射信号回地面，如MSS、TM等。分为红外扫描仪和多光谱扫描仪。推帚式扫描仪用平行排列的CCD探测杆收集地面辐射信息，每根探测杆由3000/6000个CCD元件呈一字排列，负责收集某一波段的地面辐射信息，是推帚式扫描成像。（工作原理图）§1传感器六、扫描方式的传感器§1传感8七、微波遥感的传感器主动微波遥感(…)雷达侧视雷达合成孔径侧视雷达被动微波遥感（…)是指通过向目标地物发射微波并接受其后向辐射信号来实现对地观测的遥感方式。主要传感器为雷达，此外还有微波高度计和微波散射计。是指通过传感器，接受来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式。被动接受目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计，被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计。

本节结束

返回下一节§1传感器七、微波遥感的传感器是指通过向目标地物发射微9§2遥感数据的分辨率图像的空间分辨率：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。波谱分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小，波谱分辨率越高。遥感数据类型分辨率/m应用IKONOS1城市规划、土地管理SPOT-HRV1-320宏观规划、国土资源SPOT-HRVPan10立体量测ETM1-5，730陆地资源调查Tobecontinued…§2遥感数据的分辨率图像的空间分辨率：指像素所10遥感数据类型分辨率/m应用ETM660地面热性质调查ETMPan15规划、管理Landsat-MSS4-780陆地资源调查Radarsat-SAR1Seasat-VIR20海洋调查Seasat-SAR10海洋调查JERS-VNR30JERS-SWIR60NOAA-AVHRR15遥感数据的分辨率本节结束返回下一节遥感数据类型分辨率/m应用ETM660地面热性质调查ETM11§3航空遥感数据

本节主要内容：一、航空摄影的分类二、航空像片的感光片性能三、航空像片的特性四、航空像片的分辨率五、彩色红外像片六、黑白像片的色调七、航空像片的比例尺八、光机扫描航空图像

Tobecontinued…§3航空遥感数据本节主要内容：12一、航空摄影的分类按照航摄倾角分类(…)按摄影实施方式分类(…)按感光片和所用波段分类(…)按比例尺分类(…)垂直航空摄影倾斜航空摄影单片摄影单航线摄影面积摄影(多航线摄影)普通黑白摄影黑白红外摄影天然彩色摄影彩色红外摄影大比例尺航空摄影：所获像片比例尺大于1／l0000中比例尺航空摄影：像片比例尺为1／10000～1／30000小比例尺航空摄影：像片比例尺为1／30000～1／l00000超小比例尺航空摄影：比例尺为1／100000～1／250000

Tobecontinued…§3航空遥感数据一、航空摄影的分类垂直航空摄影单片摄影普通黑白摄影大比例13二、航空像片的感光片性能感光材料是胶片(…)和印像纸的通称。由感光乳剂层和片基组成。黑白片有单层感光乳剂，彩色片有三层感光乳剂。感光材料的性能指标：（1）感光度：感光的快慢程度。（2）反差(…)：最大光学密度与最小光学密度之差。（3）分辨率：对景物细微部分的表现能力，用线对数(mm)表示。航摄选用感光度高、反差适中、有较高分辨率的感光材料。感光材料的乳剂层上使影像表达出所摄物体各部分在光量方面差别的能力，称为乳剂的反差，即黑白差。感光材料特性曲线的直线段斜率为反差系数。

遥感中常用的胶片是全色片、天然彩色片、彩色红外片等。它们的感光范围各不相同。感光特性曲线

Tobecontinued…§3航空遥感数据二、航空像片的感光片性能感光材料的乳剂层上使14三、航空像片的特性什么是航片(…)？航片属于中心投影。中心投影上，点的像还是点，线的像还是线，面的像还是面。航片的比例尺随航高而改变。地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点的位置的变化，叫像点位移。航空像片用亮度系数来表示地物的反射率。由地物反射的光线进入摄影机镜头，使感光材料产生光化学反应而形成。因此，像片的特性取决于：地物反射率、相机性能和感光材料的性能。

Tobecontinued…§3航空遥感数据三、航空像片的特性由地物反射的光线进入摄影机镜15四、航空像片的分辨率是衡量胶片分辨地物细部能力的一种指标。用单位距离内能分辨的线宽与间隔相等的平行细线的数目来表示。主要取决于航摄相机的镜头分辨率和感光乳剂的分辨率。但景物的反差、大气的光学条件、飞机的震动也影响航片的分辨率。Tobecontinued…§3航空遥感数据四、航空像片的分辨率Tobecontinued…16五、彩色红外像片由地物反射的光线进入摄影机镜头，使彩色红外感光底片产生光化学反应，由该底片印出的像片称为彩红外像片。彩色红外感光片没有感蓝层和黄滤色层，有感绿、感红和感红外层。因此不受大气散射蓝光的影响，像片清晰度很高，适合城市航空摄影。在彩红外航片上(…)：植被在彩红外像片上表现为不同程度的品红到红色。因为近红外段的光谱反射率远远高于它在可见光波段的光谱反射率。水在彩红外像片上表现为蓝到青色(清水呈蓝色，浊水呈青色)。城市呈现内部有纵横纹理的青色。公园、绿化带呈品红到红色。湿地呈青色。干旱裸地和沙漠都呈黄色。雪和云都呈白色。

Tobecontinued…§3航空遥感数据五、彩色红外像片植被在彩红外像片上表现为不同程度的品红到红色17六、黑白像片的色调黑白像片上某一部分的黑白深浅的程度称为色调，它能反映物体反射率的大小。影响航空像片色调的因素：地物表面亮度（取决于摄影时的照度和地物自身的亮度系数）；感光材料（摄影时应选取感光度高、反差系数适中、分辨率较高的感光片）；摄影技术（包括曝光量的选择、感光片的冲洗以及印像、放大技术）。Tobecontinued…§3航空遥感数据六、黑白像片的色调Tobecontinued…18七、航空像片的比例尺航摄相机的焦距f与航高H的比。航片的比例尺：1／M=f/H。比例尺随着图像处理而变化。大比例尺航片：1:5000～1:10000。中比例尺航片：1:10000～1:30000。小比例尺航片：1:30000～1:100000。地形起伏也会影响比例尺。

Tobecontinued…§3航空遥感数据七、航空像片的比例尺Tobecontinued…19八、光机扫描航空图像光学机械扫描成像仪是借助于遥感平台沿航向运动和仪器本身光学机械舷向扫描来获取地面航向条带图像的一种仪器，简称光机扫描仪。目前常用的有红外扫描仪和多光谱段扫描仪。光机扫描仪的工作波长范围比摄影机宽得多，可达0.3～14μm(包括近紫外、可见光、近红外、中红外和远红外)。高光谱航空遥感成为航空遥感的全新技术。本节结束返回下一节§3航空遥感数据八、光机扫描航空图像本节结束返回下一节§320亮度系数亮度系数（P）：在相同照度条件下，某物体的亮度与绝对白体理想表面的亮度之比。亮度系数的特点：（1）亮度系数的范围0≤P≤1；（2）相同地物，由于干湿程度不同，亮度系数也不同；（3）亮度系数与物体表面的颜色有关；（4）表面光滑的物体比粗糙的物体亮度系数大；（5）许多性质完全不同的物体具有相同的亮度系数。BACK亮度系数亮度系数（P）：21感光特性曲线BACK曝光量（H）的对数底片的密度（D）感光特性曲线BACK曝光量（H）的对数底片的密度22

§4地球资源卫星数据(…)

一、Landsat数据二、SPOT数据三、IKONOS数据四、QUICKBIRD数据五、CBERS数据六、JERS数据七、IRS数据以探测陆地资源为目的的卫星叫陆地资源卫星。目前，主要陆地资源卫星有：（1）美国陆地卫星(Landsat)；（2）法国陆地观测卫星(SPOT)；（3）欧空局地球资源卫星(ERS)；（4）俄罗斯钻石卫星(ALMAZ)；（5）日本地球资源卫星(JERS)；（6）印度遥感卫星(IRS)；（7）中-巴地球资源卫星（CBERS）。§4地球资源卫星数据(…)一、Landsa23一、Landsat数据陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。陆地卫星的运行特点：（1）近极地、近圆形的轨道；（2）轨道高度为700～900km；（3）运行周期为99～103min/圈；（4）轨道与太阳同步。§4地球资源卫星数据一、Landsat数据§4地球资源卫星数据24Landsat轨道参数Tobecontinued…Landsat轨道参数Tobecontinued…25Landsat卫星的传感器(1)MSS：多光谱扫描仪，5个波段。(2)TM：主题绘图仪，7个波段。(3)ETM+：增强主题绘图仪，8个波段。Tobecontinued…Landsat卫星的传感器(1)MSS：多光谱扫描仪，526Landsat数据系列卫星名称发射日期遥感数据Landsat-11972.7.23MSS4,MSS5,MSS6,MSS7Landsat-21975.1.22RBV1,RBV2,RBV3Landsat-31978.3.5MSS4,MSS5,MSS6,MSS7Landsat-41982.7.16RBV1,RBV2,RBV3Landsat-51984.3.1MSS4,MSS5,MSS6,MSS7,MSS8Landsat-61993.10.5RBV全色波段Landsat-71999.4.15MSS1,MSS2,MSS3,MSS4(与MSS4-MSS7相同)Landsat-8

TM1-TM7七个波段Landsat数据系列卫星名称发射日期遥感数据La27MSS的波谱段Tobecontinued…MSS的波谱段Tobecontinued…28TM数据(…)的波谱段

TM10.45~0.52μm蓝绿波段TM20.52~0.60μm绿红波段TM30.63~0.69μm红波段TM40.76~0.90μm近红外波段TM51.55~1.75μm近红外波段TM610.4~12.5μm热红外波段TM72.08~2.35μm近红外波段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。

Tobecontinued…TM数据(…)的波谱段TM10.45~0.52μm29ETM数据(…)的波谱段ETM10.45~0.52μm蓝绿波段ETM20.52~0.60μm绿红波段ETM30.63~0.69μm红波段ETM40.76~0.90μm近红外波段ETM51.55~1.75μm近红外波段ETM610.4~12.5μm热红外波段ETM72.08~2.35μm近红外波段ETM8（PAN）0.52~0.90μm可见光—近红外ETM数据是第三代推帚式扫描仪，是在TM基础上改进和发展而成的一种遥感器。

ETM数据(…)的波谱段ETM10.45~0.52μm蓝绿30Landsat参考网站教学活动：上网查资料，了解Landsat卫星的最新动态。/////结束返回Landsat参考网站教学活动：上网查资料，了解31二、SPOT数据1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧共体某些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测实验系统”(SPOT)的卫星，也叫做“地球观测实验卫星”。SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止运行。SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。SPOT5,2002年5月4日凌晨当地时间1时31分，在法属圭亚那卫星发射中心由阿里亚娜4号火箭运载成功发射。中等高度（832km)圆形近极地太阳同步轨道。主要成像系统:高分辨率可见光扫描仪（HRV，HRG），VEGETATION，HRS。

Tobecontinued…§4地球资源卫星数据二、SPOT数据Tobecontinued…32SPOT卫星的轨道参数标称轨道高度832km轨道倾角98.7°运行一圈的周期101.46min日绕总圈数14.19圈重复周期26d降交点地方太阳时10:30(±15min)HRV地面扫描宽度60km舷向每行像元数3000/6000个Tobecontinued…SPOT卫星的轨道参数标称轨道高度832km轨道倾角98.33SPOT卫星的运行Tobecontinued…轨道HRV装备SPOT卫星的运行Tobecontinued…轨道34SPOT卫星群的组合Tobecontinued…SPOT卫星群的组合Tobecontinued…35SPOT的HRV波谱段光谱段光谱特性分辨率0.50~0.59μm绿20m0.61~0.68μm红20m0.79~0.89μm近红外20m0.51~0.73μm绿—红全波段10mSPOT1~3号卫星上携带两台HRV传感器。（示图）(HRV数据采集原理）SPOT的HRV波谱段36SPOT的HRG、HRS波谱段光谱段/μm光谱特性分辨率/m0.50~0.58

绿200.61~0.67

红200.78~0.89

近红外200.49~0.715

绿~红全波段5SPOT5卫星上HRG（高分辨率几何装置）与HRV基本相同。HRS是SPOT5特有的一个高分辨率立体成像装置，工作波段0.48～0.71μm

。SPOT的HRG、HRS波谱段光谱段/37SPOT参考网站

教学活动：上网查资料，了解SPOT卫星的最新动态。结束返回SPOT参考网站教学活动：上网查资料，了解SPO38HRV数据采集原理HRV是推帚式扫描仪。探测元件为4根平行的CCD线列，每根探测一个波段，每线含3000（HRV1～3）或6000（PAN波段）个CCD元件。BACKHRV数据采集原理HRV是推帚式扫描仪。BACK39SPOT传感器BACKSPOT传感器BACK40三、IKONOS数据自从l994年3月lO日美国克林顿政府颁布关于商业遥感数据销售新政策以来，解禁了过去不准10~1m级分辨率图像商业销售，使得高分辨率卫星遥感成像系统迅速发展起来。美国空间成像公司(Space-Imaging)的IKONOS卫星是最早获得许可之一。经过5年的努力，于1999年9月24日空间成像公司率先将IKONOS-2高分辨率(全色1m，多光谱4m)卫星，由加州瓦登伯格空军基地发射升空。

Tobecontinued…§4地球资源卫星数据Tobecontinued…41具有太阳同步轨道，倾角为98.1°。设计高度681km(赤道上)，轨道周期为98.3min，下降角在上午10:30，重复周期l～3

d。携带一个全色1m分辨率传感器和一个四波段4m分辨率的多光谱传感器。传感器由三个CCD阵列构成三线阵推扫成像系统。

IKONOS数据Tobecontinued…IKON42IKONOS光谱段全色光谱响应范围：0.15～0.90μm而多光谱则相应于Landsat-TM的波段：MSI-10.45～0.52μm蓝绿波段MSI-20.52～0.60μm绿红波段MSI-30.63～0.69μm红波段MSI-40.76～0.90μm近红外波段Tobecontinued…IKONOS光谱段全色光谱响应范围：43IKONOS数据特点数据来源：美国IKONOS卫星。太阳同步轨道，重复周期1~3d。传感器(…)。IKONOS影像获取模式(…)。MTF补偿(…)。星历与姿态量测(…)。IKONOS图像产品。IKONOS的传感器包括一个全色1m分辨率传感器和一个四波段4m分辨率的多光谱传感器。IKONOS传感器是三线阵CCD推帚式成像，因此在正常模式下，它可取得正视、后视和前视推扫成像。IKONOS图像可以实现模量传递函数(MTF)的补偿，为此卫星的传感器设计了进行MTF的测量。有了这些测量值，可以对因光学和检测器等引起的像质模糊进行补偿。

IKONOS卫星内设有GPS天线，接收的信号被记录下来，经过处理可以提供每个图像的星历参数；传感器系统设计有三轴稳定装置和量测装置，以获得相应姿态数据。

Tobecontinued…IKONOS数据特点IKONOS44IKONOS卫星的外形Tobecontinued…IKONOS卫星的外形Tobecontinued…45IKONOS卫星图像Tobecontinued…IKONOS卫星图像Tobecontinued…46IKONOS图像地区：上海浦东分辨率：1m采集时间：2000年3月26日Tobecontinued…IKONOS图像地区：分辨率：采集时间：Tobec47IKONOS参考网站教学活动：上网查资料，了解IKONOS卫星最新动态。http//结束返回IKONOS参考网站教学活动：上网查资料，了解IKONO48四、QuickBird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450km,倾角98°,卫星重访周期1～6d（与纬度有关）。QuickBird图像，目前是世界上分辨率最高的遥感数据，为0.61m，幅宽16.5km。可应用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估。Tobecontinued…§4地球资源卫星数据四、QuickBird数据Tobecontinued…49QuickBird数据的光谱段数据类型波段范围/μm分辨率/m多波段蓝：0.45~0.522.44绿：0.52~0.602.44红：0.63~0.692.44近红外：0.76~0.902.44全波段0.45~0.900.61Quickbird传感器为推扫式成像扫描仪Tobecontinued…QuickBird数据的光谱段数据类型波50QuickBird传感器结构图Tobecontinued…QuickBird传感器结构图Tobecontin51QuickBird影像图Tobecontinued…多光谱影像分辨率2.8mQuickBird影像图Tobecont52QuickBird影像图华盛顿纪念碑Tobecontinued…QuickBird影像图华盛顿纪念碑Tob53quikbirdTobecontinued…quikbirdTobecontinued…54QuickBird数据参考网站教学活动：上网查资料，了解QuickBird卫星的最新动态。Http://Http://Http://结束返回QuickBird数据参考网站教学活动：上网查资料，了解Q55五、CBERS数据特点数据来源：中巴地球资源卫星。太阳同步极地轨道。传感器(…)：

CBERS具有三台成像传感器：高分辨率CCD像机(CCD)、红外多谱段扫描仪(IR-MSS)、广角成像仪(WFI)。Tobecontinued…§4地球资源卫星数据五、CBERS数据特点CBERS具有三台成像传感56

CBERS数据CBERS计划是中国和巴西为研制遥感卫星合作进行的一项计划。CBERS采用太阳同步极轨道。轨道高度778km轨道，倾角是98.5°。每天绕地球飞行14圈。卫星穿越赤道时当地时间总是上午10:30，这样可以在不同的天数里为卫星提供相同的成像光照条件。卫星重访地球上相同地点的周期为26天。

Tobecontinued…CBERS数据CBERS计划是57于1997年10月发射CBERS-l；1999年10月发射CBERS-2。卫星设计寿命为2年。三台成像传感器为：广角成像仪(WFI)、高分辨率CCD像机(CCD)、红外多谱段扫描仪(IR-MSS)。以不同的地面分辨率覆盖观测区域：WFI的分辨率可达256m，IR-MSS可达78m和156m，CCD为19.5m。

CBERS数据Tobecontinued…于1997年10月发射CBERS-l；1999年10月发射C58CBERS卫星传感器Tobecontinued…CBERS卫星传感器Tobecontinued59CBERS卫星系统Tobecontinued…数据权限平台（DCP）监控站CBERS卫星数据接收站测控中心图像处理中心任务中心CBERS卫星系统Tobecontinue60CBERS的CCD光谱段高分辨率CCD像机具有与陆地卫星的TM类似的几个谱段(5个谱段)，其星下点分辨率为19.5m，高于TM；覆盖宽度为113km。B1:0.45～0.52μm，蓝。B2:0.52～0.59μm，绿。B3:0.63～0.69μm，红。B4:0.77～0.89μm，近红外。B5:0.51～0.73μm，全波段。Tobecontinued…CBERS的CCD光谱段高分辨率C61CBERS的IRMSS光谱段红外多光谱扫描仪IRMSS(4个谱段)，覆盖宽度为119.5km。B6:0.50～1.10μm，蓝绿～近红外,分辨率77.8m。B7:1.55～1.75μm，近红外相当于TM5,分辨率为77.8m。B8:2.08～2.35μm，近红外相当于TM7,分辨率为77.8m。B9:10.4～12.5μm，热红外相当于TM6,分辨率为156m。Tobecontinued…CBERS的IRMSS光谱段红外多光谱62CBERS的WFI光谱段广角成像仪WFI(2个谱段)，覆盖宽度890km。B10:0.63～0.69μm，红,分辨率为256m。B11:0.77～0.89μm，近红外,分辨率为256m。Tobecontinued…CBERS的WFI光谱段Tobeconti63教学活动：上网查资料，了解CBERS卫星的最新动态。

结束CBERS参考网站返回教学活动：结束CBERS参考网站返回64六、JERS数据数据来源：日本地球资源卫星。近圆形、近极地、太阳同步、中等高度轨道。是一颗将光学传感器和合成孔径雷达系统置于同一平台上的卫星，主要用途是观测地球陆域，进行地学研究等。共有3台遥感器：可见光近红外辐射计（VNR）、短波红外辐射（SWIR）、合成孔径雷达（SAR）。Tobecontinued…§4地球资源卫星数据六、JERS数据Tobecontinued…§65JERS-1SAR传感器合成孔径雷达(SAR)SAR是一套多波束合成孔径雷达，工作频率为5.3GHz，属C频段，HH极化。SAR扫描左侧地面。它有5种工作模式，5种模式的照射带分别为：500km,300km,200km,300km与500km，800km。地面分辨率分别为28m×25m，28m×25m，9m×l0m，30m×35m与55m×32m，28m×31m。Tobecontinued…JERS-1SAR传感器合成孔径雷达66JERSImage地点：美国内华达州JERS图像Tobecontinued…JERSImage地点：美国内华达州Tobeconti67JERS数据参考网站http://www.eorc.nasda.go.jp/http://www.eoc.nasda.go.jp///http://www.ersdac.or.jp//

结束返回JERS数据参考网站http://www.eorc.na68七、IRS数据及特点数据来源：印度遥感卫星1号。太阳同步极地轨道。该卫星载有三种传感器：全色像机（PAN）（…）；线性成像自扫描仪（LISS）（…）；广域传感器（WiFS）（…）。PAN数据运用CCD推扫描方式成像，地面分辨率高达5.8m，带宽70km，光谱范围0.5～0.75μm，具有立体成像能力和可在5天内重复拍摄同一地区。运用其资料可以建立详细的数字化制图数据和数字高程模型（DEM）。LISS数据在可见光和近红外谱段的地面分辨率为23.5m，在短波红外谱段的分辨率为70m，带宽141km，有利于研究农作物含水成分和估算叶冠指数，并能在更小的面积上更精确地区分植被，也能提高专题数据的测绘精度。WiFS数据是双谱段像机，用于动态监测与自然资源管理。两个波谱段是可见光与近红外，地面分辨率为188.3m，带宽810km。它特别有利于自然资源监测和动态现象（洪水、干旱、森林火灾等）监测，也可用于农作物长势、种植分类、轮种、收割等方面的观察。

Tobecontinued…§4地球资源卫星数据七、IRS数据及特点PAN数据运用CCD推扫描方式成69本节结束返回下一节IRS图像本节结束返回下一节IRS图像70

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、海洋净化等方面的动态监测。

§5海洋卫星数据(…)

SEASAT数据

MOS数据

ERS数据

RADARSAT数据

Tobecontinued…

海洋卫星主要用于海洋温度场，海流的位置、界线71SEASAT数据数据来源：美国海洋卫星。近极地近圆形太阳同步轨道。卫星载有5种传感器，其中3种是成像传感器。这3种成像传感器是合成孔径侧视雷达(SAR-A)、多通道微波扫描辐射计(SNMR)和可见光-红外辐射计(VIR)。Tobecontinued…SEASAT数据数据来源：美国海72MOS数据数据来源：日本海洋观测卫星。近圆形近极地太阳同步轨道。卫星载有3种遥感器，多谱段电子自扫描辐射计(MESSR)、可见光-热红外辐射计(VTIR)和微波辐射计(MSR)。MOS传感器结构图。Tobecontinued…MOS数据数据来源：日本73ERS数据数据来源：欧洲遥感卫星。圆形极地太阳同步轨道。雷达地面分辨率可达30m。

主要用于海洋学、冰川学、海冰制图、海洋污染监测、船舶定位、导航，水准面测量、岸洋岩石圈的地球物理及地球固体潮和土地利用制图等领域。Tobecontinued…ERS数据数据来源：欧74RADARSAT数据数据来源：加拿大遥感卫星。圆形近极地太阳同步轨道。携带的成像遥感器有合成孔径雷达(SAR)、多谱段扫描仪、高分辨率辐射计(AVHRR)，非成像遥感器有散射计。本节结束返回下一节RADARSAT数据数据来源：加拿大遥75§6气象卫星数据(…)气象卫星是广泛应用于国民经济领域和军事领域的一种卫星，是太空中的自动化高级气象站。它能连续、快速、大面积地探测全球大气变化情况。NOAA卫星系列（美国）GMS气象卫星系列（日本）FY气象卫星系列（中国）Tobecontinued…

§6气象卫星数据(…)气象卫星是广泛应76

NOAA卫星数据来源：美国气象卫星。近圆形太阳同步轨道。卫星携带的环境监测遥感器主要有改进型甚高分辨率辐射计(AVHRR)和泰罗斯业务垂直观测系统(TOVS)。NOAA图像。参考网站://

Tobecontinued…NOAA卫星数据来源：美国气77GMS气象卫星数据来源：日本葵花气象卫星。地球卫星同步轨道。星上载有可见光-红外自旋扫描辐射计(成像)和空间环境监测仪。可提供：全景圆形图像、日本邻区局部放大图像、分割圆形为7扇形图像，极地立体投影图像、墨卡托投影图像。各种图像均有可见光、红外及等温、分层等图像。GSM图像。Tobecontinued…GMS气象卫星数据来源：日本葵花气象78FY气象卫星数据来源：中国风云气象卫星。近极地太阳同步轨道。卫星上主要的遥感器是两台甚高分辨率扫描辐射计(AVHRR),每台有5个通道，各通道的波长范围分别是：

AVHRR1：0.58～0.68μm，绿～红

AVHRR2：0.725～l.lμm，近红外

AVHRR3：0.48～0.53μm，蓝～绿

AVHRR4：0.53～0.68μm，绿～红

AVHRR5：10.5～12.5μm，热红外AVHRR1和2可获取白天云图及地表图像；AVHRR3和4可获取海洋水色和陆表图像；AVHRR5可获取昼夜云图、海温和地表温度。Tobecontinued…FY气象卫星数据来源：中国风云气79FY气象卫星的用途（1）可连续对我国及周边地区的天气进行实时监测，较大地提高了对影响我国的各种尺度的天气系统的监测能力，所获云图资料可填补我国西部和西亚、印度洋上的大范围气象资料的空白。（2）可连续监测天气变化。（3）其视野更广，可覆盖以我国为中心的约1亿km2的地球表面，即亚洲、大洋洲及非洲和欧洲的一部分。观测和提供这一区域内的云图、温度、水气、风场等气象动态，为进行中长期天气预报和灾害预报起重要作用。Tobecontinued…FY气象卫星的用途（80

FY气象卫星的数据特点FY-l-A的AVHRR数据与美国NOAA卫星的AVHRR很相似，可互相切换工作，互为备份。FY-1两卫星的实时传输采用与NOAA卫星兼容的体制，有高分辨率图像传输(HRPT)和4km分辨率的自动图像传输(APT)两种。

FY图像(4幅）

参考网站：/(气象卫星接收中心)/(中国国家气象局)本节结束下一章本章结束返回FY气象卫星的数据特点FY-l-A的AVHRR数81推帚式扫描仪工作原理图BACK推帚式扫描仪工作原理图BACK82ETM传感器的构造BACK1.主框架2.太阳阴影孔隙3.扫描镜4.初扫描镜5.次扫描镜6.主焦平面7.混合预放大器8.校正梭9.黑体10.后置光学装置11.辐射冷却器12.电路板装置13.对地遮蔽14.电子调制解调器15.电源供应16.热控制窗17.全孔径校正装置ETM传感器的构造BACK1.主框架14.电子调制解调器83ETM的组成BACK辐射冷却器Y方向速度反射镜和探测器太阳阴影设备孔来自地面辐射全孔径校正门

电子设备像底点热辐射门ETM的组成BACK辐射冷却器Y方向速度反射镜和探测器太阳阴84Landsat卫星的TM传感器BACK冷却门全孔径校正器对地传感器装配像底点换向X波段天线S波段天线Y方向速度太阳板阵列粗太阳敏感器设备孔Landsat卫星的TM传感器BACK冷却门全孔径对地传感85CARTERRAＴＭ

Geo（地理的、全色和多光谱）：经过投影和地理改正，没有进行DEM改正，图像精度50m，适合于快速浏览和分析应用。CARTERRAＴＭ

Reference:该产品应用DEM进行了纠正，但精度较低，约25m，适合于大区域制图、GIS底图、区域规划、区域环境监测、自然灾害评估等。CARTERRAＴＭ

Precision(精确、全色):使用地面控制点和DEM进行正射纠正，是精确图像，精度为4m，能满足美国1:4800测图要求。该产品主要提供美国州和地方政府的项目工程使用，国家基础地图的测图，地籍测量，城市规划和设计，GIS数据更新，选址等。CARTERRAＴＭPrecision(精确、全色、向用户提供DEM):与前一产品基本相同，只是美国境外用户需要提供地面控制点和DEM数据进行正射纠正处理。IKONOS图像产品BACKCARTERRAＴＭGeo（地理的、全色和多光谱）：经过投86ETM传感器ETM传感器结构图冷却门全孔径校正器对地传感器装配像底点换向X波段天线S波段天线Y方向速度太阳板阵列粗太阳敏感器设备孔ETM传感器ETM传感器结构图冷却门全孔径对地传感器装配像底87AVHRR数据的波段及主要应用通道波段范围/μm谱段性质主要应用（1.1km分辨率）AVHRR-10.58～0.68黄～红天气预报、云边景图、冰雪探测AVHRR-20.725～1.10红～近红外短波水体、冰雪、植被、草场、农作物评价AVHRR-33.55～3.95中红外海面温度、水陆分界、森林火灾、夜间云覆盖AVHRR-410.30～11.30远红外海面温度、云量、土壤湿度AVHRR-511.50～12.50远红外BACKAVHRR数据的波段及主要应用通道波段范围谱段性质88MOS传感器结构图Tobecontinued…成像光谱仪原理入口光学镜校正灯平行光管光学镜产生成像焦平面校正灯入口孔MOS传感器结构图Tobecontinued…成像光谱仪89MOS传感器结构图BACK调制光电扫描仪MOS-IRS光谱仪行摄像机光谱仪固定安置构件步进马达太阳校正反射板校正元件MOS传感器结构图BACK调制光电扫描仪MOS-IRS光谱仪90合成孔径雷达(SAR)SAR是一套多波束合成孔径雷达，工作频率为5.3GHz，属C频段，HH极化。SAR扫描左侧地面。它有5种工作模式，5种模式的照射带分别为：500km，300km，200km，300km与500km，800km。地面分辨率分别为28m×25m，28m×25m，9m×l0m，30m×35m与55m×32m，28m×31m。BACK合成孔径雷达(SAR)SAR是91

RADARSAT多谱段扫描仪

RADARSAT多谱段扫描仪是多线列式遥感器，有4个谱段(O.45～O.50μm，O.52～0.59μm，O.62～O.68μm，0.84μm～O.88μm)，地面覆盖宽度为417km，地面分辨率为30m。BACKRADARSAT多谱段扫描仪BACK92散射计散射计用于测量海洋表面风速、风向。测量风带精度约±10％，风向精度20°，覆盖地面1200km。雷达卫星应用于农业、海洋、冰雪、水文、资源管理、渔业、航海业、环境监测、北极和近海勘测等。BACK散射计BACK93高分辨率辐射计(AVHRR)AVHRR是旋转平面镜式光学机械扫描仪。AVHRR有5个谱段(0.58～0.68μm，0.725～1.1μm，3.55～3．93μm，10.3～11.3μm，11.5～12.5μm)，地面宽度300km，地面分辨率1300m。白天可提供云覆盖和冰雪覆盖图像，夜晚可提供云覆盖和海面温度等的图像。它的直读高分辨率图像传输(HRPT)有1.1km的星下点分辨率；自动图像传输(APT)有4km的无畸变分辨率。由两颗NOAA卫星组成的双星系统，利用AVHRR，每天可对同一地区获得4次观测数据。除了在气象领域可应用外，AVHRR数据还能广泛用于非气象领域，如海洋油污染监测，探测火山喷发，测定森林火灾和田野禾草燃烧位置，测定海洋涌流，探测植被生活力，确定蝗虫孽生地范围，农作物监测与作物估产，探测湖面水位变化等。AVHRR数据的波段及主要应用

。BACK高分辨率辐射计(AVHRR)AVHRR是旋转平面镜式94NOAA-14图像广州Tobecontinued…NOAA-14图像广州Tobecontinued…95NOAA-16图像NOAA-16日期:2003年05月11日时间:04:59:14(UTC)

（UTC指国际标准时间或格林尼治时间）

Tobecontinued…NOAA-16图像NOAA-16Tobecontinu96NOAA-17NOAA-17日期:2003年5年11日时间:01:49:15(UTC)（UTC指国际标准时间或格林尼治时间）

Tobecontinued…NOAA-17NOAA-17Tobecontinued97NOAA-17NOAA-17日期:2003年5月11日时间:00:09:45(UTC)（UTC指国际标准时间或格林尼治时间）

Tobecontinued…NOAA-17NOAA-17Tobecontinued98NOAAAVHRRimage时间：2003年1月18日地点：堪培拉NOAAAVHRR图像图像反映火灾的发生和痕迹。BACKNOAAAVHRRimage时间：2003年1月BACK99GMS图像BACKGMS图像BACK100FY-1D图像Tobecontinued…FY-1D图像Tobecontinued…101FY-1D图像Tobecontinued…FY-1D图像Tobecontinued…102FY-1D图像Tobecontinued…FY-1D图像Tobecontinued…103FY-1D图像BACKFY-1D图像BACK104红外扫描仪的数据采集原理BACK红外扫描仪的数据采集原理BACK105雷达雷达（Radar）意为无线电测距和定位。其工作波段都在微波范围,少数也利用其他波段。按照雷达的工作方式可分为：成像雷达和非成像雷达。成像雷达中又可分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。雷达是由发射机通过天线在很短的时间内，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。BACK雷达雷达（Radar）意为无线电测距和定位。其工作波段都106侧视雷达侧视雷达的天线与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下发射微波，接收回波信号（包括振幅、位相、极化）。侧视雷达的分辨率可分为：距离分辨率（垂直于飞行的方向）和方位分辨率（平行于飞行的方向）。BACK侧视雷达侧视雷达的天线与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧107合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨率的雷达。遥感平台在匀速前进运动中，以一定的时间间隔发射一个脉冲信号，天线在不同的位置上接收回波信号，并记录和储存下来。BACK合成孔径侧视雷达合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线108End！End！109

本章提要(…)

第一节传感器第二节遥感数据的分辨率第三节航空遥感数据第四节地球资源卫星数据第五节海洋卫星数据第六节气象卫星数据第四章遥感数据

本章提要(…)第四章遥感数据110§1传感器本节主要内容：一、传感器的定义和功能二、传感器的分类三、传感器的组成

四、传感器的工作原理五、摄影型传感器

六、扫描方式的传感器七、微波遥感的传感器§1传感器本节主要内容：111一、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。§1传感器一、传感器的定义和功能§1传感器112二、传感器的分类按工作方式分为：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)、HRV、红外扫描仪等。§1传感器二、传感器的分类§1传感器113三、传感器的组成收集器：收集来自地物目标镜、天线。探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。处理器：将探测后的化学能或电能等信号进行处理。输出：将获取的数据输出。§1传感器三、传感器的组成§1传感器114四、传感器的工作原理是收集、量测和记录来自地面目标地物的电磁波信息的仪器，是遥感技术的核心部分。根据传感器的工作方式分为：主动式和被动式两种。主动式：人工辐射源向目标物发射辐射能量，然后接收目标物反射回来的能量，如雷达。被动式：接收地物反射的太阳辐射或地物本身的热辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、ETM、HRV）。§1传感器四、传感器的工作原理§1传感115五、摄影型传感器

航空摄影机：是空中对地面拍摄像片的仪器，它通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射光谱能量。记录的波长范围以可见光~近红外为主。§1传感器五、摄影型传感器§1传感器116六、扫描方式的传感器光机扫描仪用光学系统接收来自目标地物的辐射，并分成几个不同的光谱段，使用探测仪器把光信号转变为电信号，同时发射信号回地面，如MSS、TM等。分为红外扫描仪和多光谱扫描仪。推帚式扫描仪用平行排列的CCD探测杆收集地面辐射信息，每根探测杆由3000/6000个CCD元件呈一字排列，负责收集某一波段的地面辐射信息，是推帚式扫描成像。（工作原理图）§1传感器六、扫描方式的传感器§1传感117七、微波遥感的传感器主动微波遥感(…)雷达侧视雷达合成孔径侧视雷达被动微波遥感（…)是指通过向目标地物发射微波并接受其后向辐射信号来实现对地观测的遥感方式。主要传感器为雷达，此外还有微波高度计和微波散射计。是指通过传感器，接受来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式。被动接受目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计，被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计。

本节结束

返回下一节§1传感器七、微波遥感的传感器是指通过向目标地物发射微118§2遥感数据的分辨率图像的空间分辨率：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。波谱分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小，波谱分辨率越高。遥感数据类型分辨率/m应用IKONOS1城市规划、土地管理SPOT-HRV1-320宏观规划、国土资源SPOT-HRVPan10立体量测ETM1-5，730陆地资源调查Tobecontinued…§2遥感数据的分辨率图像的空间分辨率：指像素所119遥感数据类型分辨率/m应用ETM660地面热性质调查ETMPan15规划、管理Landsat-MSS4-780陆地资源调查Radarsat-SAR1Seasat-VIR20海洋调查Seasat-SAR10海洋调查JERS-VNR30JERS-SWIR60NOAA-AVHRR15遥感数据的分辨率本节结束返回下一节遥感数据类型分辨率/m应用ETM660地面热性质调查ETM120§3航空遥感数据

本节主要内容：一、航空摄影的分类二、航空像片的感光片性能三、航空像片的特性四、航空像片的分辨率五、彩色红外像片六、黑白像片的色调七、航空像片的比例尺八、光机扫描航空图像

Tobecontinued…§3航空遥感数据本节主要内容：121一、航空摄影的分类按照航摄倾角分类(…)按摄影实施方式分类(…)按感光片和所用波段分类(…)按比例尺分类(…)垂直航空摄影倾斜航空摄影单片摄影单航线摄影面积摄影(多航线摄影)普通黑白摄影黑白红外摄影天然彩色摄影彩色红外摄影大比例尺航空摄影：所获像片比例尺大于1／l0000中比例尺航空摄影：像片比例尺为1／10000～1／30000小比例尺航空摄影：像片比例尺为1／30000～1／l00000超小比例尺航空摄影：比例尺为1／100000～1／250000

Tobecontinued…§3航空遥感数据一、航空摄影的分类垂直航空摄影单片摄影普通黑白摄影大比例122二、航空像片的感光片性能感光材料是胶片(…)和印像纸的通称。由感光乳剂层和片基组成。黑白片有单层感光乳剂，彩色片有三层感光乳剂。感光材料的性能指标：（1）感光度：感光的快慢程度。（2）反差(…)：最大光学密度与最小光学密度之差。（3）分辨率：对景物细微部分的表现能力，用线对数(mm)表示。航摄选用感光度高、反差适中、有较高分辨率的感光材料。感光材料的乳剂层上使影像表达出所摄物体各部分在光量方面差别的能力，称为乳剂的反差，即黑白差。感光材料特性曲线的直线段斜率为反差系数。

遥感中常用的胶片是全色片、天然彩色片、彩色红外片等。它们的感光范围各不相同。感光特性曲线

Tobecontinued…§3航空遥感数据二、航空像片的感光片性能感光材料的乳剂层上使123三、航空像片的特性什么是航片(…)？航片属于中心投影。中心投影上，点的像还是点，线的像还是线，面的像还是面。航片的比例尺随航高而改变。地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点的位置的变化，叫像点位移。航空像片用亮度系数来表示地物的反射率。由地物反射的光线进入摄影机镜头，使感光材料产生光化学反应而形成。因此，像片的特性取决于：地物反射率、相机性能和感光材料的性能。

Tobecontinued…§3航空遥感数据三、航空像片的特性由地物反射的光线进入摄影机镜124四、航空像片的分辨率是衡量胶片分辨地物细部能力的一种指标。用单位距离内能分辨的线宽与间隔相等的平行细线的数目来表示。主要取决于航摄相机的镜头分辨率和感光乳剂的分辨率。但景物的反差、大气的光学条件、飞机的震动也影响航片的分辨率。Tobecontinued…§3航空遥感数据四、航空像片的分辨率Tobecontinued…125五、彩色红外像片由地物反射的光线进入摄影机镜头，使彩色红外感光底片产生光化学反应，由该底片印出的像片称为彩红外像片。彩色红外感光片没有感蓝层和黄滤色层，有感绿、感红和感红外层。因此不受大气散射蓝光的影响，像片清晰度很高，适合城市航空摄影。在彩红外航片上(…)：植被在彩红外像片上表现为不同程度的品红到红色。因为近红外段的光谱反射率远远高于它在可见光波段的光谱反射率。水在彩红外像片上表现为蓝到青色(清水呈蓝色，浊水呈青色)。城市呈现内部有纵横纹理的青色。公园、绿化带呈品红到红色。湿地呈青色。干旱裸地和沙漠都呈黄色。雪和云都呈白色。

Tobecontinued…§3航空遥感数据五、彩色红外像片植被在彩红外像片上表现为不同程度的品红到红色126六、黑白像片的色调黑白像片上某一部分的黑白深浅的程度称为色调，它能反映物体反射率的大小。影响航空像片色调的因素：地物表面亮度（取决于摄影时的照度和地物自身的亮度系数）；感光材料（摄影时应选取感光度高、反差系数适中、分辨率较高的感光片）；摄影技术（包括曝光量的选择、感光片的冲洗以及印像、放大技术）。Tobecontinued…§3航空遥感数据六、黑白像片的色调Tobecontinued…127七、航空像片的比例尺航摄相机的焦距f与航高H的比。航片的比例尺：1／M=f/H。比例尺随着图像处理而变化。大比例尺航片：1:5000～1:10000。中比例尺航片：1:10000～1:30000。小比例尺航片：1:30000～1:100000。地形起伏也会影响比例尺。

Tobecontinued…§3航空遥感数据七、航空像片的比例尺Tobecontinued…128八、光机扫描航空图像光学机械扫描成像仪是借助于遥感平台沿航向运动和仪器本身光学机械舷向扫描来获取地面航向条带图像的一种仪器，简称光机扫描仪。目前常用的有红外扫描仪和多光谱段扫描仪。光机扫描仪的工作波长范围比摄影机宽得多，可达0.3～14μm(包括近紫外、可见光、近红外、中红外和远红外)。高光谱航空遥感成为航空遥感的全新技术。本节结束返回下一节§3航空遥感数据八、光机扫描航空图像本节结束返回下一节§3129亮度系数亮度系数（P）：在相同照度条件下，某物体的亮度与绝对白体理想表面的亮度之比。亮度系数的特点：（1）亮度系数的范围0≤P≤1；（2）相同地物，由于干湿程度不同，亮度系数也不同；（3）亮度系数与物体表面的颜色有关；（4）表面光滑的物体比粗糙的物体亮度系数大；（5）许多性质完全不同的物体具有相同的亮度系数。BACK亮度系数亮度系数（P）：130感光特性曲线BACK曝光量（H）的对数底片的密度（D）感光特性曲线BACK曝光量（H）的对数底片的密度131

§4地球资源卫星数据(…)

一、Landsat数据二、SPOT数据三、IKONOS数据四、QUICKBIRD数据五、CBERS数据六、JERS数据七、IRS数据以探测陆地资源为目的的卫星叫陆地资源卫星。目前，主要陆地资源卫星有：（1）美国陆地卫星(Landsat)；（2）法国陆地观测卫星(SPOT)；（3）欧空局地球资源卫星(ERS)；（4）俄罗斯钻石卫星(ALMAZ)；（5）日本地球资源卫星(JERS)；（6）印度遥感卫星(IRS)；（7）中-巴地球资源卫星（CBERS）。§4地球资源卫星数据(…)一、Landsa132一、Landsat数据陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品主要有MSS,TM,ETM，属于中高度、长寿命的卫星。陆地卫星的运行特点：（1）近极地、近圆形的轨道；（2）轨道高度为700～900km；（3）运行周期为99～103min/圈；（4）轨道与太阳同步。§4地球资源卫星数据一、Landsat数据§4地球资源卫星数据133Landsat轨道参数Tobecontinued…Landsat轨道参数Tobecontinued…134Landsat卫星的传感器(1)MSS：多光谱扫描仪，5个波段。(2)TM：主题绘图仪，7个波段。(3)ETM+：增强主题绘图仪，8个波段。Tobecontinued…Landsat卫星的传感器(1)MSS：多光谱扫描仪，5135Landsat数据系列卫星名称发射日期遥感数据Lan