高光谱成像光谱扫描成像光谱仪课件

3.1遥感平台1、遥感系统1）目标物的电磁波特性2）信息的获取（传感器和遥感平台）3）信息的接收4）信息的处理5）信息的应用13.1遥感平台1、遥感系统1）目标物的电磁波特性13.1遥感平台1）地面平台高度：0-50米，车、船、塔等2）航空平台高度：百米-万米不等，低、中、高空飞机，以及飞艇、气球等。3）航天平台高度：150-36000千米，包括航天飞机（300KM）、极轨卫星（700-900KM）、地球同步轨道卫星（36000KM）2、遥感平台23.1遥感平台1）地面平台2、遥感平台23.1遥感平台按航天遥感平台的服务内容，可分为1）气象卫星系列2）陆地卫星系列3）海洋卫星系列

课本知识自学3、航天遥感平台33.1遥感平台按航天遥感平台的服务内容，可分为3、航天遥3.1遥感平台3、航天遥感平台航天遥感特点：观察范围大，发现宏观、整体的特征；效率高于航空遥感；获取同样数量的数据时，费用较低；适于动态监测；分辨率一般低于航空遥感，但已大大改善43.1遥感平台3、航天遥感平台航天遥感特点：43.1遥感平台3、航天遥感平台遥感卫星的姿态与轨道参数姿态描述：1.三轴倾斜：滚动：横向摇摆；俯仰：纵向摇摆；偏航：偏移运行轨道2.振动：非系统性的不稳定振动影响数据质量，使用数据前需进行几何纠正3、航天遥感平台53.1遥感平台3、航天遥感平台遥感卫星的姿态与轨道参数姿卫星空间轨道及其运行特征（一）开普勒定律卫星在空间运行，遵循天体运动的开普勒三定律。一、开普勒第一定律星体绕地球（或者太阳）运动的轨道是一个椭圆，地球（太阳）位于椭圆的一个焦点上。轨道离地最近的点称近地点，反之为远地点。3.1遥感平台3、航天遥感平台6卫星空间轨道及其运行特征3.1遥感平台3、航天遥感平台6开普勒定律（1）2eaa远日点太阳b近日点地球轨道3.1遥感平台3、航天遥感平台7开普勒定律（1）2eaa远日点太阳b近日点地球轨道3.1二、开普勒第二定律从地心或者太阳中心到星体的连线（星体向径），在单位时间扫过的面积相等（面积速度守恒）。卫星在离地近的地方经过时的速度要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。3.1遥感平台3、航天遥感平台8二、开普勒第二定律3.1遥感平台3、航天遥感平台8开普勒定律（2）a远地点近地点MinoraxisMajoraxisvpvaRpra9开普勒定律（2）a远地点近地点MinoraxisMajor3.1遥感平台3、航天遥感平台开普勒第三定律行星的公转周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。卫星绕地球的运行周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。T2/（R+H）3=CT：运行周期，R：地球半径；H：离地高度；C：开普勒常数103.1遥感平台3、航天遥感平台开普勒第三定律101、赤道坐标系

赤道坐标系是取赤道面为基准面，以地球自转轴、以及从地心指向春分点的直线为坐标轴所构成的坐标系。虽然由于地轴的进动，该坐标系相对于恒星其位置是变动的，但是，对于轨道寿命有限的卫星运动来说，影响很小。3.1遥感平台3、航天遥感平台卫星轨道参数111、赤道坐标系3.1遥感平台3、航天遥感平台2、六个基本轨道参数（1）轨道倾角

轨道平面与地球赤道平面的夹角。具体计算是在卫星轨道升段时由赤道平面反时针旋转到轨道平面的夹角。

当0<i<90时，卫星运动方向与地球自转方向一致，因此叫“正方向卫星”；当90<i<180时，叫“反方向卫星”，即卫星运动与地球自转方向相反；当i=90时，卫星绕过两极运行，叫“极轨”或“两极”卫星；当i=0或180时，卫星绕赤道上空运行，叫“赤道卫星”。3.1遥感平台3、航天遥感平台卫星轨道参数122、六个基本轨道参数3.1遥感平台3、航天遥感平台卫星轨（2）升交点赤经

卫星由南向北运行时经过赤道平面的那一点，叫“升交点”；该点离春分点的经度值就是升交点赤经。轨道倾角和升交点赤经共同决定卫星轨道平面的空间位置。13（2）升交点赤经13（3）近地点幅角地心与升交点连线和地心与近地点连线之间的夹角。由于入轨后其升交点和近地点是相对稳定的，所以近地点幅角通常是不变的，它可以决定轨道在轨道平面内的方位。14（3）近地点幅角14（4）椭圆半长轴

近地点和远地点连线的一半，它标志卫星轨道的大小。

它确定了卫星距地面的高度，按照卫星高度的不同又将卫星分为低轨卫星（150—300公里）、中轨卫星（约1000公里左右）和高轨卫星（36000公里处）。（5）椭圆偏心率

椭圆轨道两个焦点间距离之半与半长轴的比值，用以表示轨道的形状。（6）卫星过近地点时刻

以近地点为基准表示轨道面内卫星位置的量15153.1遥感平台3、航天遥感平台其它一些常用的遥感卫星参数卫星高度：卫星距离地面的高程运行周期：卫星绕地球一圈所需的时间重复周期：卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空时所需的天数降交点时刻：卫星经过降交点时的地方太阳时的平均值扫描宽度：传感器所观测的地面带的横向宽度163.1遥感平台3、航天遥感平台其它一些常用的遥感卫星参数3.1遥感平台3、航天遥感平台遥感卫星的轨道类型地球同步轨道（Geosynchronoussatelliteorbit）地球静止轨道（geostationarysatelliteorbit）能够长时间观测特定地区，卫星高度高，能将大范围的区域同时收入视野，应用于气象和通讯领域太阳同步轨道（sun-synchronoussatelliteorbit）：卫星的轨道面以与地球的公转方向相同方向而同时旋转的近圆形轨道。173.1遥感平台3、航天遥感平台遥感卫星的轨道类型173.1遥感平台3、航天遥感平台地球静止卫星轨道

(geostationarysatelliteorbit)卫星运行周期与地球自转周期(23小时56分4秒)相同的轨道称为地球同步卫星轨道(Geosynchronoussatelliteorbit)(简称同步轨道);在无数条同步轨道中,有一条圆形轨道,它的轨道平面与地球赤道平面重合,在这个轨道上的所有卫星,从地面上看都像是悬在赤道上空静止不动,这样的卫星称为地球静止轨道卫星,简称静止卫星,这条轨道就称为地球静止卫星轨道,简称静止卫星轨道,高度大约是35800公里。人们通常简称的同步轨道卫星一般指的是静止卫星。183.1遥感平台3、航天遥感平台地球静止卫星轨道

(geo3.1遥感平台3、航天遥感平台太阳同步轨道

(sunsynchronousorbit)卫星的轨道平面与赤道平面的夹角一般是不会变的,但会绕地球自转轴旋转。轨道平面绕地球自转轴旋转的方向与地球公转的方向相同,旋转的角速度等于地球公转的平均角速度,即0.9856度/日或360度/年,这样的轨道称为太阳同步轨道。卫星轨道倾角很大，绕过极地地区，也称极轨卫星在太阳同步轨道上，卫星于同一纬度的地点，每天在同一地方时同一方向通过193.1遥感平台3、航天遥感平台太阳同步轨道

(suns3.2摄影成像1、摄影机1）分幅式摄影机203.2摄影成像1、摄影机1）分幅式摄影机20视场角

常角（50o-70o）;宽角（70o~105o）;特宽角105o-135o）像幅有18*18cm2与23*23cm2两种。焦距长焦距（>200mm）;中焦距（100～200mm）短焦距（<100mm)21视场角213.2摄影成像1、摄影机2）全景（扫描）摄影机（1）缝隙式摄影机v=V*f/H,f为焦距223.2摄影成像1、摄影机2）全景（扫描）摄影机（1）缝隙在物镜的焦面上平行于飞行方向设置一条狭缝，并随物镜作垂直于航线方向扫描，得到一幅扫描成像的图象。（扫描摄影机）物镜摆动的幅面很大，能将航线两边的地平线内的影象都摄入底片。---（全景摄影机）3.2摄影成像1、摄影机2）全景（扫描）摄影机（2）镜头转动式摄影机23在物镜的焦面上平行于飞行方向设置一条狭缝，并随物镜作垂直于航焦距长，可达600mm幅面大，23cm(长)*128cm（宽）扫描视场大，可达180度全景畸变(panoramicdistortion)：像距不变，物距随扫描角的增大而增大，出现两边比例尺逐渐缩小的现象，整个影象产生全景畸变；扫描时，飞机向前运动，扫描摆动的非线性因素，使畸变复杂化。24焦距长，可达600mm243.2摄影成像1、摄影机3）多光谱摄影机对同一地区，在同一瞬间摄取多个波段影象的摄影机可充分利用地物在不同光谱区有不同的反射特征，来增多获取目标的信息量，以提高识别地物能力三种基本类型：多摄影机型多光谱摄影机多镜头型多光谱摄影机光束分离型多光谱摄影机253.2摄影成像1、摄影机3）多光谱摄影机对同一地区，在同2626CenturyCity,LosAngelesFour70-mmHasselbladCamerasArrangedtoObtainMultibandVerticalAerialPhotography27CenturyCity,LosAngelesFour3.2摄影成像2、摄影像片的几何特征按摄影机主光轴与铅垂线的关系分

垂直摄影和倾斜摄影主光轴：通过物镜中心并与主平面（焦平面）垂直的直线；主光轴垂直于像片面像主点：主光轴与感光片的交点像片倾角（航摄倾角）：主光轴与铅垂线的夹角；像片面与水平面的夹角

垂直航空摄影：

航摄倾角≤3°获得近水平的航空像片是航空遥感图象的主要获取方法

倾斜航空摄影：

航摄倾角>3°获得倾斜航空像片一般用于科学研究283.2摄影成像2、摄影像片的几何特征按摄影机主光轴与铅垂3.2摄影成像2、摄影像片的几何特征293.2摄影成像2、摄影像片的几何特征293.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征(1)像片投影分为中心投影和垂直投影303.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特中心投影与垂直投影的区别投影距离的影响垂直投影比例尺和投影距离无关中心投影焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变H1H2f垂直投影中心投影31中心投影与垂直投影的区别投影距离的影响垂直投影比例尺中心投影中心投影与垂直投影的区别投影面倾斜的影响倾斜水平ABCabc比例尺f/HHf倾斜32中心投影与垂直投影的区别投影面倾斜的影响倾斜水平ABCabc地形起伏对垂直投影无影响对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同BACabcA’C’ABCabcC’A’中心投影与垂直投影的区别地形起伏的影响33地形起伏对垂直投影对中心投影引起投影差BACabcA’C’A中心投影的透视规律中心投影的成像特点：点的像还是点，直线的像还是直线；空间曲线的像一般仍为曲线；水平面投影仍为一平面，垂直面（位于投影中心时）的投影呈一直线，位于其它位置时，顶部投影为一直线，侧面投影成不规则的梯形。特例：直线（垂直的）的延长线通过投影中心时，该直线的像是一个点；若直线延长线不通过投影中心，仍然是直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况取决于目标在像片中的位置。空间曲线在一个平面，而该平面又通过投影中心时，它的像则成为直线。34中心投影的透视规律中心投影的成像特点：3435353.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征（2）像片比例尺：像片上某线段长度（ab）与地面相应线段长度之比（AB）用1/M表示1/M=f/H=ab/AB注：地形平坦，镜头主光轴垂直于地面。

f：物镜的焦距；H：飞行器的相对航高F可在像片的边缘获相应的影像资料（航摄报告、设计）中找到；H由摄影部门提供；航高、地形起伏会影响比例尺中心投影像片比例尺在中心和边缘是不同的。363.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特37373.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征航高未知时，像片比例尺的计算：1.已知某一地面目标的大小，通过量测其在像片上的影象计算出像片比例尺例：某河流宽度20米，像片上宽度0.5厘米比例尺1/m=0.5/（20*100）=1/40002.若有摄影地区的地形图（比例尺已知），先在像片和地形图上找到两个地物的对应点，然后分别在像片上和地形图上量得其长度。例：地形图比例尺1：50000，地形图上两点长度3.5厘米，像片上相应两点长度7厘米，则像片比例尺：1/m=7/（3.5*50000）=7/175000=1/25000383.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特3.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征(3)像点位移在中心投影的像片上，根据中心投影的原理，带有起伏状态的地形，或高出地面的物体，反映到航空像片上的像点与其平面位置相比，一般都会产生位置的移动，叫像点位移引起像点位移的因素：像片倾斜地面点相对于基准面的高差物理因素（摄影材料变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率等）393.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特地形起伏引起的像点位移h像片上的投影差；h地面上的投影差A点高程为h，其在像片上的构像为a；A在基准面上的投影为A0，A0在像片上的构像为a0；Aa0为由地形引起的像点位移，也称像片上的投影差h40地形起伏引起的像点位移h像片上的投影差；A点高程为h，其在根据三角形相似原理，可得像点位移的计算公式：h=r*h/Hr:像点a到像主点的距离;H为摄影航高;h为地面离差。地形起伏引起的像点位移41根据三角形相似原理，可得地形起伏引起的像点位移41像点位移规律对于相对高差相等的点，h亦相等;r=0时,h=0,像主点无移位。位移量与像主点的距离r成正比。h与h成正比,h>0,像点背离像主点方向移位；h<0,像点朝向像主点方向移位;(3)h与航高H成反比。地形起伏引起的像点位移42像点位移规律地形起伏引起的像点位移42补充知识航空像片上的特殊点线

航空像片的特殊点、线是了解航摄像片成像规律和应用这些成像规律的基础知识像主点：主光轴OS与像平面垂直的交点o称为像主点,地面上的相应点称为地主点。2.像底点：通过镜头中心S的铅垂线(即主垂线NSn)与像面的交点n称为像底点,地面上的相应点称为地底点N。43补充知识航空像片上的特殊点线433.等角点：主光轴SO与主垂线NSn夹角α(即像片倾角)的二等分线与像平面及地面的交点,都称为等角点。用c(像片上的等角点)及C(地面上的等角点)表示。4.主纵线：包括主光轴与铅垂线的平面(即主垂面W)与像平面的交线vv’为主纵线;它在地面上相应线为摄影方向线VV‘5.主横线：在像片上凡与主纵线垂直的线,称为像水平线hh’,通过像主点的像水平线为主横线hoho’。443.等角点：主光轴SO与主垂线NSn夹角α(即像片6.等比线：像平面上通过等角点c的像水平线，称为等比线hch’c，在此线上的像片比例尺与同一航高的水平像片的比例尺相同。7.真水平线:通过镜头中心S所作的水平面与像片面的交线hihi’8.主合点：主纵线与真水平线的交点i

9.透视轴:延长像片面与地平面相交的直线为透视轴TT'。456.等比线：像平面上通过等角点c的像水平线，称为等比线hc等比线、等角点在等比线上的像片比例尺与同一航高的水平像片的比例尺相同。“等比线”由此得名46等比线、等角点在等比线上的像片比例尺与同一航高的水平像片的比3.3扫描成像光/机扫描成像探测器的波段响应是扫描图像物理特性的决定因素473.3扫描成像光/机扫描成像探测器的波段响应是扫描图像物3.3扫描成像光/机扫描成像探测元件响应波长/μ工作温度/K光电倍增管硅光二极管锗光二极管锑化铟（InSb）碲镉汞(HgCdTe)硫化铅（PbS）锗掺汞(Ge:Hg)0.4-0.750.53-1.091.12-1.732.1-4.753-58-142-68-13.577室温77室温77483.3扫描成像光/机扫描成像探测元件响应波长/μ工作温度3.3扫描成像光/机扫描成像A：扫描镜B：探测元件C：IFOV瞬时视场角D：地面分辨率E：总视场角（10-200航天）F：扫描带宽493.3扫描成像光/机扫描成像A：扫描镜493.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）Multi-SpectralScanner503.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）Multi扫描反射镜是一个表面镀银的椭圆性铍发射镜，它与地面和聚光镜的光轴均成45度角，扫描镜围绕正常位置摆动的幅度大约为正负2.89度，扫描频率为13.62Hz，对垂直与卫星轨迹方向的地面进行扫描（横向扫描），星下点视厂场角为11.56度，被扫描地面条带宽度约为185km，沿卫星轨迹方向的扫描（纵向扫描）由卫星的运动来实现。3.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）51扫描反射镜是一个表面镀银的椭圆性铍发射镜，它与地面和聚光镜的3.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）523.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）523.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）MSS具有4个光谱通道。Landsat1-5均用了MSS，其中除Landsat3采用5个波段外，其余均用可见光-近红外4个波段。（1）MSS4：0.50.6微米，为蓝绿波段（2）MSS5：0.60.7微米，为橙红波段（3）MSS6：0.70.8微米，为红、近红外波段（4）MSS7：0.81.1微米，为近红外波段

533.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）M3.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）MSS-4MSS-5543.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）MSS-43.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）MSS-6MSS-7553.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）MSS-63.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）MSSBand4=BlueMSSBand5=GreenMSSBand7=Red

563.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）MSSB3.3扫描成像固体自扫描成像（推帚式扫描仪）573.3扫描成像固体自扫描成像（推帚式扫描仪）573.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）成像光谱仪是新一代传感器，20世纪80年代正式开始研制；目的：在获取大量目标窄波段连续光谱图象的同时，获得每一个像元几乎连续的光谱数据（成像光谱仪）主要应用于高光谱航空遥感，在航天遥感领域高光谱也开始应用583.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）成像光谱仪3.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）1面阵探测器加推扫式扫描仪的成像光谱仪利用线阵列探测器进行扫描，利用色散元件和面阵探测器完成光谱扫描，利用线阵列探测器及其沿轨道方向的运动完成空间扫描。593.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）1面阵探特点：空间扫描由固体扫描完成（可见光-近红外，用CCD；短波红外用汞-镉-碲/CCD混合器件）；像元的摄影时间长；系统的灵敏度和空间分辨率均可得到提高；在可见光波段，分辨率可提高到1-2nm量级，短波红外灵敏度低，热红外暂时不能感应；总视场角受限制典型实例：加拿大的CASI(CompactAirborneSpectrographicImager)3.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）1面阵探测器加推扫式扫描仪的成像光谱仪60特点：3.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）12线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪掸扫式（whiskbroom）线阵列成像光谱仪，基本属于光-机扫描装置利用点探测器收集光谱信息，经色散元件后分成不同的波段，分别在线阵列探测器的不同元件上；通过点扫描镜在垂直于轨道方向的面内摆动以及沿轨道方向的运动完成空间扫描，而利用线探测器完成光谱扫描3.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）612线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪3.3扫描成像高2线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪3.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）622线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪3.3扫描成像高特点：空间扫描通过扫描镜摆动在景物方面完成，总视场角大（可达90）；像元配准好，不同波段在任何时候都同时凝视同一像元；光谱覆盖范围宽（从可见光直到热红外波段）；适用于航空遥感，因为飞行时间足够慢，读出的时间仅是聚积辐射能量时间的一小部分对像元摄像时间短，进一步提高光谱分辨率和辐射灵敏度较困难典型实例：美国的AVIRIS(AirborneVisibleInfraredImagingSpectrometer)2线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪3.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）63特点：2线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪3.3扫描3.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）643.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）643.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）653.3扫描成像高光谱成像光谱扫描（成像光谱仪）65总结摄影成像扫描成像波谱范围光谱分辨率多光谱获取方式数据记录方式投影方式可见光+近红外相对低多个镜头胶片、数字中心投影可见光+近红外+热红外相对高单镜头，分光数字多中心投影66总结摄影成像扫描成像波谱范围可见光+近红外可见光+近红3.1遥感平台1、遥感系统1）目标物的电磁波特性2）信息的获取（传感器和遥感平台）3）信息的接收4）信息的处理5）信息的应用673.1遥感平台1、遥感系统1）目标物的电磁波特性13.1遥感平台1）地面平台高度：0-50米，车、船、塔等2）航空平台高度：百米-万米不等，低、中、高空飞机，以及飞艇、气球等。3）航天平台高度：150-36000千米，包括航天飞机（300KM）、极轨卫星（700-900KM）、地球同步轨道卫星（36000KM）2、遥感平台683.1遥感平台1）地面平台2、遥感平台23.1遥感平台按航天遥感平台的服务内容，可分为1）气象卫星系列2）陆地卫星系列3）海洋卫星系列

课本知识自学3、航天遥感平台693.1遥感平台按航天遥感平台的服务内容，可分为3、航天遥3.1遥感平台3、航天遥感平台航天遥感特点：观察范围大，发现宏观、整体的特征；效率高于航空遥感；获取同样数量的数据时，费用较低；适于动态监测；分辨率一般低于航空遥感，但已大大改善703.1遥感平台3、航天遥感平台航天遥感特点：43.1遥感平台3、航天遥感平台遥感卫星的姿态与轨道参数姿态描述：1.三轴倾斜：滚动：横向摇摆；俯仰：纵向摇摆；偏航：偏移运行轨道2.振动：非系统性的不稳定振动影响数据质量，使用数据前需进行几何纠正3、航天遥感平台713.1遥感平台3、航天遥感平台遥感卫星的姿态与轨道参数姿卫星空间轨道及其运行特征（一）开普勒定律卫星在空间运行，遵循天体运动的开普勒三定律。一、开普勒第一定律星体绕地球（或者太阳）运动的轨道是一个椭圆，地球（太阳）位于椭圆的一个焦点上。轨道离地最近的点称近地点，反之为远地点。3.1遥感平台3、航天遥感平台72卫星空间轨道及其运行特征3.1遥感平台3、航天遥感平台6开普勒定律（1）2eaa远日点太阳b近日点地球轨道3.1遥感平台3、航天遥感平台73开普勒定律（1）2eaa远日点太阳b近日点地球轨道3.1二、开普勒第二定律从地心或者太阳中心到星体的连线（星体向径），在单位时间扫过的面积相等（面积速度守恒）。卫星在离地近的地方经过时的速度要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。3.1遥感平台3、航天遥感平台74二、开普勒第二定律3.1遥感平台3、航天遥感平台8开普勒定律（2）a远地点近地点MinoraxisMajoraxisvpvaRpra75开普勒定律（2）a远地点近地点MinoraxisMajor3.1遥感平台3、航天遥感平台开普勒第三定律行星的公转周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。卫星绕地球的运行周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。T2/（R+H）3=CT：运行周期，R：地球半径；H：离地高度；C：开普勒常数763.1遥感平台3、航天遥感平台开普勒第三定律101、赤道坐标系

赤道坐标系是取赤道面为基准面，以地球自转轴、以及从地心指向春分点的直线为坐标轴所构成的坐标系。虽然由于地轴的进动，该坐标系相对于恒星其位置是变动的，但是，对于轨道寿命有限的卫星运动来说，影响很小。3.1遥感平台3、航天遥感平台卫星轨道参数771、赤道坐标系3.1遥感平台3、航天遥感平台2、六个基本轨道参数（1）轨道倾角

轨道平面与地球赤道平面的夹角。具体计算是在卫星轨道升段时由赤道平面反时针旋转到轨道平面的夹角。

当0<i<90时，卫星运动方向与地球自转方向一致，因此叫“正方向卫星”；当90<i<180时，叫“反方向卫星”，即卫星运动与地球自转方向相反；当i=90时，卫星绕过两极运行，叫“极轨”或“两极”卫星；当i=0或180时，卫星绕赤道上空运行，叫“赤道卫星”。3.1遥感平台3、航天遥感平台卫星轨道参数782、六个基本轨道参数3.1遥感平台3、航天遥感平台卫星轨（2）升交点赤经

卫星由南向北运行时经过赤道平面的那一点，叫“升交点”；该点离春分点的经度值就是升交点赤经。轨道倾角和升交点赤经共同决定卫星轨道平面的空间位置。79（2）升交点赤经13（3）近地点幅角地心与升交点连线和地心与近地点连线之间的夹角。由于入轨后其升交点和近地点是相对稳定的，所以近地点幅角通常是不变的，它可以决定轨道在轨道平面内的方位。80（3）近地点幅角14（4）椭圆半长轴

近地点和远地点连线的一半，它标志卫星轨道的大小。

它确定了卫星距地面的高度，按照卫星高度的不同又将卫星分为低轨卫星（150—300公里）、中轨卫星（约1000公里左右）和高轨卫星（36000公里处）。（5）椭圆偏心率

椭圆轨道两个焦点间距离之半与半长轴的比值，用以表示轨道的形状。（6）卫星过近地点时刻

以近地点为基准表示轨道面内卫星位置的量81153.1遥感平台3、航天遥感平台其它一些常用的遥感卫星参数卫星高度：卫星距离地面的高程运行周期：卫星绕地球一圈所需的时间重复周期：卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空时所需的天数降交点时刻：卫星经过降交点时的地方太阳时的平均值扫描宽度：传感器所观测的地面带的横向宽度823.1遥感平台3、航天遥感平台其它一些常用的遥感卫星参数3.1遥感平台3、航天遥感平台遥感卫星的轨道类型地球同步轨道（Geosynchronoussatelliteorbit）地球静止轨道（geostationarysatelliteorbit）能够长时间观测特定地区，卫星高度高，能将大范围的区域同时收入视野，应用于气象和通讯领域太阳同步轨道（sun-synchronoussatelliteorbit）：卫星的轨道面以与地球的公转方向相同方向而同时旋转的近圆形轨道。833.1遥感平台3、航天遥感平台遥感卫星的轨道类型173.1遥感平台3、航天遥感平台地球静止卫星轨道

(geostationarysatelliteorbit)卫星运行周期与地球自转周期(23小时56分4秒)相同的轨道称为地球同步卫星轨道(Geosynchronoussatelliteorbit)(简称同步轨道);在无数条同步轨道中,有一条圆形轨道,它的轨道平面与地球赤道平面重合,在这个轨道上的所有卫星,从地面上看都像是悬在赤道上空静止不动,这样的卫星称为地球静止轨道卫星,简称静止卫星,这条轨道就称为地球静止卫星轨道,简称静止卫星轨道,高度大约是35800公里。人们通常简称的同步轨道卫星一般指的是静止卫星。843.1遥感平台3、航天遥感平台地球静止卫星轨道

(geo3.1遥感平台3、航天遥感平台太阳同步轨道

(sunsynchronousorbit)卫星的轨道平面与赤道平面的夹角一般是不会变的,但会绕地球自转轴旋转。轨道平面绕地球自转轴旋转的方向与地球公转的方向相同,旋转的角速度等于地球公转的平均角速度,即0.9856度/日或360度/年,这样的轨道称为太阳同步轨道。卫星轨道倾角很大，绕过极地地区，也称极轨卫星在太阳同步轨道上，卫星于同一纬度的地点，每天在同一地方时同一方向通过853.1遥感平台3、航天遥感平台太阳同步轨道

(suns3.2摄影成像1、摄影机1）分幅式摄影机863.2摄影成像1、摄影机1）分幅式摄影机20视场角

常角（50o-70o）;宽角（70o~105o）;特宽角105o-135o）像幅有18*18cm2与23*23cm2两种。焦距长焦距（>200mm）;中焦距（100～200mm）短焦距（<100mm)87视场角213.2摄影成像1、摄影机2）全景（扫描）摄影机（1）缝隙式摄影机v=V*f/H,f为焦距883.2摄影成像1、摄影机2）全景（扫描）摄影机（1）缝隙在物镜的焦面上平行于飞行方向设置一条狭缝，并随物镜作垂直于航线方向扫描，得到一幅扫描成像的图象。（扫描摄影机）物镜摆动的幅面很大，能将航线两边的地平线内的影象都摄入底片。---（全景摄影机）3.2摄影成像1、摄影机2）全景（扫描）摄影机（2）镜头转动式摄影机89在物镜的焦面上平行于飞行方向设置一条狭缝，并随物镜作垂直于航焦距长，可达600mm幅面大，23cm(长)*128cm（宽）扫描视场大，可达180度全景畸变(panoramicdistortion)：像距不变，物距随扫描角的增大而增大，出现两边比例尺逐渐缩小的现象，整个影象产生全景畸变；扫描时，飞机向前运动，扫描摆动的非线性因素，使畸变复杂化。90焦距长，可达600mm243.2摄影成像1、摄影机3）多光谱摄影机对同一地区，在同一瞬间摄取多个波段影象的摄影机可充分利用地物在不同光谱区有不同的反射特征，来增多获取目标的信息量，以提高识别地物能力三种基本类型：多摄影机型多光谱摄影机多镜头型多光谱摄影机光束分离型多光谱摄影机913.2摄影成像1、摄影机3）多光谱摄影机对同一地区，在同9226CenturyCity,LosAngelesFour70-mmHasselbladCamerasArrangedtoObtainMultibandVerticalAerialPhotography93CenturyCity,LosAngelesFour3.2摄影成像2、摄影像片的几何特征按摄影机主光轴与铅垂线的关系分

垂直摄影和倾斜摄影主光轴：通过物镜中心并与主平面（焦平面）垂直的直线；主光轴垂直于像片面像主点：主光轴与感光片的交点像片倾角（航摄倾角）：主光轴与铅垂线的夹角；像片面与水平面的夹角

垂直航空摄影：

航摄倾角≤3°获得近水平的航空像片是航空遥感图象的主要获取方法

倾斜航空摄影：

航摄倾角>3°获得倾斜航空像片一般用于科学研究943.2摄影成像2、摄影像片的几何特征按摄影机主光轴与铅垂3.2摄影成像2、摄影像片的几何特征953.2摄影成像2、摄影像片的几何特征293.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征(1)像片投影分为中心投影和垂直投影963.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特中心投影与垂直投影的区别投影距离的影响垂直投影比例尺和投影距离无关中心投影焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变H1H2f垂直投影中心投影97中心投影与垂直投影的区别投影距离的影响垂直投影比例尺中心投影中心投影与垂直投影的区别投影面倾斜的影响倾斜水平ABCabc比例尺f/HHf倾斜98中心投影与垂直投影的区别投影面倾斜的影响倾斜水平ABCabc地形起伏对垂直投影无影响对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同BACabcA’C’ABCabcC’A’中心投影与垂直投影的区别地形起伏的影响99地形起伏对垂直投影对中心投影引起投影差BACabcA’C’A中心投影的透视规律中心投影的成像特点：点的像还是点，直线的像还是直线；空间曲线的像一般仍为曲线；水平面投影仍为一平面，垂直面（位于投影中心时）的投影呈一直线，位于其它位置时，顶部投影为一直线，侧面投影成不规则的梯形。特例：直线（垂直的）的延长线通过投影中心时，该直线的像是一个点；若直线延长线不通过投影中心，仍然是直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况取决于目标在像片中的位置。空间曲线在一个平面，而该平面又通过投影中心时，它的像则成为直线。100中心投影的透视规律中心投影的成像特点：34101353.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征（2）像片比例尺：像片上某线段长度（ab）与地面相应线段长度之比（AB）用1/M表示1/M=f/H=ab/AB注：地形平坦，镜头主光轴垂直于地面。

f：物镜的焦距；H：飞行器的相对航高F可在像片的边缘获相应的影像资料（航摄报告、设计）中找到；H由摄影部门提供；航高、地形起伏会影响比例尺中心投影像片比例尺在中心和边缘是不同的。1023.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特103373.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征航高未知时，像片比例尺的计算：1.已知某一地面目标的大小，通过量测其在像片上的影象计算出像片比例尺例：某河流宽度20米，像片上宽度0.5厘米比例尺1/m=0.5/（20*100）=1/40002.若有摄影地区的地形图（比例尺已知），先在像片和地形图上找到两个地物的对应点，然后分别在像片上和地形图上量得其长度。例：地形图比例尺1：50000，地形图上两点长度3.5厘米，像片上相应两点长度7厘米，则像片比例尺：1/m=7/（3.5*50000）=7/175000=1/250001043.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特3.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征(3)像点位移在中心投影的像片上，根据中心投影的原理，带有起伏状态的地形，或高出地面的物体，反映到航空像片上的像点与其平面位置相比，一般都会产生位置的移动，叫像点位移引起像点位移的因素：像片倾斜地面点相对于基准面的高差物理因素（摄影材料变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率等）1053.2摄影成像2、摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特地形起伏引起的像点位移h像片上的投影差；h地面上的投影差A点高程为h，其在像片上的构像为a；A在基准面上的投影为A0，A0在像片上的构像为a0；Aa0为由地形引起的像点位移，也称像片上的投影差h106地形起伏引起的像点位移h像片上的投影差；A点高程为h，其在根据三角形相似原理，可得像点位移的计算公式：h=r*h/Hr:像点a到像主点的距离;H为摄影航高;h为地面离差。地形起伏引起的像点位移107根据三角形相似原理，可得地形起伏引起的像点位移41像点位移规律对于相对高差相等的点，h亦相等;r=0时,h=0,像主点无移位。位移量与像主点的距离r成正比。h与h成正比,h>0,像点背离像主点方向移位；h<0,像点朝向像主点方向移位;(3)h与航高H成反比。地形起伏引起的像点位移108像点位移规律地形起伏引起的像点位移42补充知识航空像片上的特殊点线

航空像片的特殊点、线是了解航摄像片成像规律和应用这些成像规律的基础知识像主点：主光轴OS与像平面垂直的交点o称为像主点,地面上的相应点称为地主点。2.像底点：通过镜头中心S的铅垂线(即主垂线NSn)与像面的交点n称为像底点,地面上的相应点称为地底点N。109补充知识航空像片上的特殊点线433.等角点：主光轴SO与主垂线NSn夹角α(即像片倾角)的二等分线与像平面及地面的交点,都称为等角点。用c(像片上的等角点)及C(地面上的等角点)表示。4.主纵线：包括主光轴与铅垂线的平面(即主垂面W)与像平面的交线vv’为主纵线;它在地面上相应线为摄影方向线VV‘5.主横线：在像片上凡与主纵线垂直的线,称为像水平线hh’,通过像主点的像水平线为主横线hoho’。1103.等角点：主光轴SO与主垂线NSn夹角α(即像片6.等比线：像平面上通过等角点c的像水平线，称为等比线hch’c，在此线上的像片比例尺与同一航高的水平像片的比例尺相同。7.真水平线:通过镜头中心S所作的水平面与像片面的交线hihi’8.主合点：主纵线与真水平线的交点i

9.透视轴:延长像片面与地平面相交的直线为透视轴TT'。1116.等比线：像平面上通过等角点c的像水平线，称为等比线hc等比线、等角点在等比线上的像片比例尺与同一航高的水平像片的比例尺相同。“等比线”由此得名112等比线、等角点在等比线上的像片比例尺与同一航高的水平像片的比3.3扫描成像光/机扫描成像探测器的波段响应是扫描图像物理特性的决定因素1133.3扫描成像光/机扫描成像探测器的波段响应是扫描图像物3.3扫描成像光/机扫描成像探测元件响应波长/μ工作温度/K光电倍增管硅光二极管锗光二极管锑化铟（InSb）碲镉汞(HgCdTe)硫化铅（PbS）锗掺汞(Ge:Hg)0.4-0.750.53-1.091.12-1.732.1-4.753-58-142-68-13.577室温77室温771143.3扫描成像光/机扫描成像探测元件响应波长/μ工作温度3.3扫描成像光/机扫描成像A：扫描镜B：探测元件C：IFOV瞬时视场角D：地面分辨率E：总视场角（10-200航天）F：扫描带宽1153.3扫描成像光/机扫描成像A：扫描镜493.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）Multi-SpectralScanner1163.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）Multi扫描反射镜是一个表面镀银的椭圆性铍发射镜，它与地面和聚光镜的光轴均成45度角，扫描镜围绕正常位置摆动的幅度大约为正负2.89度，扫描频率为13.62Hz，对垂直与卫星轨迹方向的地面进行扫描（横向扫描），星下点视厂场角为11.56度，被扫描地面条带宽度约为185km，沿卫星轨迹方向的扫描（纵向扫描）由卫星的运动来实现。3.3扫描成像光/机扫描成像——实例（MSS）117扫描反射镜是一个表面镀银的椭圆性铍发射镜，它与地面和聚光镜的3.3扫描成像光/机扫描成像——