林业遥感整理

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1、广义的遥感(Remotesensing) 即远距离不接触物体而取得信息的一种探测技术，简称“遥远的感知”，它借助平台、传感器、通过电磁波、力场、声波、地震等记录各物体的特征，并通过处理、分析、提取和应用其研究对象的信息的一种学科。§1.1遥感的概念各种类型传感器被摄物体信息通过量测和解译过程自然物体及其环境的可靠信息DEMDLGDRGDOM 利用某种装置，在不与被研究对象直接接触的情况下，通过电磁波记录各物体的特征，并通过处理、分析、提取和应用其研究对象的信息的一种学科。传感器（sensor)：接收电磁波信息的仪器。 遥感平台(platform)：安置传感器的运载工具。2、狭义的遥感概念

航天平台及传感器航空平台及传感器地面光谱测量仪遥感过程目标辐射能介质传输传感器信息收集和传递人工辐射信息处理分析判读和应用

通常把接收、传输和处理分析遥感信息的过程，称为遥感技术。目标辐射能介质传输信息接受和传递信息处理分析处理和应用3、遥感技术

4、遥感技术系统

由遥感平台、传感器以及遥感信息的接收和处理装置组成。遥感平台地面平台空中平台空间平台遥感艇、汽车气球、飞艇、飞机航天飞机宇宙飞船卫星传感器多光谱摄影机红外扫描仪多光谱扫描仪航空摄影机反光束导管摄像机侧视雷达激光雷达孔径雷达合成孔径雷达MSSTM4、遥感的分类

航天遥感航空遥感地面遥感近景遥感显微遥感主动遥感被动遥感可见光红外微波遥感按距离远近工作方式波长范围近红外中红外远红外传感器类型主动被动非扫描式扫描式非扫描式扫描式非成像类成像类非成像类成像类成像类摄影机辐射计光谱仪对像面扫描对物面扫描对像面扫描对物面扫描5、遥感的特点

空间特性视域范围大，具有宏观性光谱特性光谱范围广，扩大对地物特性的研究时相特性能够瞬间成像和周期成像，又利于动态监测和研究。§1.2遥感的发展概况1、国际遥感现状和发展趋势

摄影技术航天遥感航空摄影遥感应用 (1)遥感由航空向航天发展 (2)高时间、空间、光谱分辨率 (3)与GPS、GIS、ES技术相结合 (4)应用领域发展到林业、地质、农业和土地利用、气象、环境和工程选址等各种行业。发展趋势1970.4.24——现在中国进行了54次航天器发射共发射了59颗卫星（52颗入轨）7艘神舟号飞船52颗卫星中，遥感卫星27颗，平均1颗/年（１975～2002），占入轨52%。07年探月工程“嫦娥一号”表明：国家重视航天遥感遥感卫星在航天事业中占有重要地位2、我国遥感事业的发展

§1.3遥感技术在林业中的发展状况资源分布状况复杂1、林业遥感的特点遥感和抽样相结合多时态性定量综合分析

资源辽阔，根据多层次遥感资料，配合多阶抽样 林业资源再生性和周期性，提供连续林业资源信息

林地面积、森林蓄积量等动态变化1953年西南、西北林区试点航空遥感：目视调查法1954~1964全国资源第一次清查：森林抽样调查法70年代航天遥感图应用试验，绘制森林分布图，估测森林蓄积量。80年代随着电子计算机的快速发展，引入了计算机图像处理系统，对森林监测和林业信息管理有了深刻的影响。90年代航天遥感、GPS技术、GIS技术的发展的，提供了更广阔的数据源，更强大的管理分析功能。现阶段数字林业技术2、林业遥感的发展状况《林业遥感》第二章遥感物理基础主要内容一、电磁波、电磁波谱二、大气窗口及遥感常用的波谱范围三、地物波谱特征及其影响因素四、地物光谱测量仪器介绍§2.1电磁波、电磁波谱1、电磁波定义、电磁辐射电磁波是自然界中以“场”的形式存在的一种物质，变化的电场和磁场相互共同依存，交替产生，由近及远地向周围空间的传播就是电磁波。举例：X射线、紫外线、可见光、红外线等电磁辐射：物体发射或反射电磁波。太阳是最大的辐射体。电磁辐射有其波长和频率.2、电磁波谱电磁波谱将电磁辐射的波长（或频率）大小的变化依次排列成为一个序谱，成为电磁波谱。紫0.38－0.43蓝0.43－0.47青0.47－0.50绿0.50－0.56黄0.56－0.59橙0.59＝0.62红0.62－0.76§2.2大气窗口及遥感常用

的波谱范围太阳是被动遥感最主要的辐射源。太阳辐射包括了整个电磁波谱范围。传感器从空中或空间接收地物反射的电磁波，主要是来自太阳辐射的一种转换形式。1、太阳辐射3～5，8～14um红外窗口2、大气窗口太阳辐射是连续的电磁波谱，其能量通过大气层时，由于大气的吸收、反射、散射，而造成了衰减。这种作用与各波段强度不同有关，一般将电磁波谱中被大气吸收较少而透射较多的波段，称为大气窗口。0.4～0.7um可见光窗口。0.3～1.15微米，可见光、部分紫外光、部分近红外。主要收集目标信息1.3～2.5微米，近红外、地质遥感3.5～5.0微米中红外，探测高温目标，森林火灾、火山、核爆炸。8～14微米，热红外，地物的发射波谱，探测的信息反映地物的发射率及温度1.0微米～1米，微波，穿透性，全天候3、遥感常用的波谱范围紫0.38－0.43um蓝0.43－0.47um青0.47－0.50um绿0.50－0.56um黄0.56－0.59um橙0.59＝0.62um红0.62－0.76um§2.3地物波谱特征及其影响因素1、反射类型2、反射率、光谱反射率、地物光谱反射特性曲线反射率：反射辐射量和入射辐射量之比。光谱反射率：某一波长的反射辐射量和入射辐射量之比。反射波谱特性曲线：描述某物体的光谱反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。地物的光谱特性：任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。少数还有透射电磁波的特性。地物的这种特性称为：地物的光谱特性。3、几种典型的地物光谱反射特性曲线不同类地物的光谱特征曲线路面光谱特性曲线同类地物的光谱特征曲线不同湿度对水泥地面反射率会有影响，越湿反射率越低

含水量对于水泥道路光谱曲线是有影响的。对于水泥道路，道路含水会使整个光谱反射率下降。但是波形整体上保持不变。

水的光谱特性曲线植物光谱特征曲线0.55（绿光）0.67（红光）植被结构植被含水量植被叶绿素含量纯净水的光谱特性曲线东湖水的光谱特性曲线水稻光谱特性曲线草光谱特性曲线不同叶绿素浓度的叶片光谱曲线不同叶绿素浓度的叶片光谱值差异不同盖度的植物冠层光谱曲线差异从上面的数据可以很清楚的发现，由于覆盖度的差异引起的红边斜率不同是很明显的。2、同一地物在不同的条件下的光谱特性曲线也不同。1、不同类地物有不同的波谱特性曲线。反射波谱特性曲线特点地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。4、影响光谱反射特性的因素季节的影响健康状况的影响水分和营养条件的变化测定时传感器和光源方向的关系传感器高度不同时光谱反射值的变化由于季节的变化，尤其在叶子萌发后一个时期内河叶子脱落期间，其细胞结构、叶绿素等都发生了变化季节的影响健康状况的影响叶绿素起变化，活细胞组织受到损害水分和营养条件的变化植物的含水量的变化对光谱反射的影响与水的吸收带相同，当植物含水量高时在水的吸收带反射明显降低，否则含水量增大。测定时传感器和光源方向的关系测定的方向不同，会造成光谱值有很大的不同。82度观测角60度观测角45度观测角传感器高度不同时光谱反射值的变化 当传感器距地物距离不同，其反射穿过大气层的厚度不同，亦即受到大气层的散射、吸收、反射等的影响不同，所以测定的高度不同时，其发射率不同。 当植物混交时，传感器所接收到的是混合光谱。测定植物光谱时应注意的问题（1）物候情况叶量、叶绿素含量、叶组织含水量（2）叶组织位置受光量不同（3）叶密度和植物密度是否有混合光谱（4）林分表面积和垂直结构光照的不同（5）林分树种组成和混交方式混合光谱（6）测定植物光谱时间（7）风速影响叶片光谱采用美国ASD公司生产的ASD手持式野外光谱仪（FieldSpecHandHeld）进行测定。该仪器的波长范围为300-1100nm，光谱采样间隔1.6nm，光谱分辨率在700nm处为3.5nm，外形尺寸较小（22cm×15cm×18cm），重量只有1.2kg，探头视场角为25°，ASD型光谱仪第三章航空摄影和航空像片几何特性主要内容一、航空摄影二、航空像片的几何特性三、航空像片的立体观测§3.1航空摄影安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行摄影，飞行航线一般为东西方向，要求航线相邻两张像片应有60%左右的重叠度，相邻航线的像片应有30%左右的重叠度,航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面。航空摄影1、航空摄影飞机和摄影机遥感平台航空摄影飞机摄影机传感器对航空飞机的要求(1)用于航空摄影的飞机，要求其稳定性良好，这样才能保证摄影质量。(2)起落滑行、距离短，视野良好(3)机舱内便于安装仪器和适于工作(4)根据摄区地形条件和航摄比例尺的不同，对飞机的性能有不同要求：山区，不宜用轻型飞机；小比例尺，升限较大和稳定性好的大型飞机。普通航摄机镜箱暗匣时间间隔器座架焦距像角镜头分辨率多光谱航摄机构造：普通航摄机相似，但具有多镜头、多通道的特点。多镜头型：多像机型：单镜头分光谱行结构技术指标2、航空摄影过程航摄准备工作空中摄影航摄处理质量评定季节布设标志确定航摄比例尺航线确定3、航空摄影的基本参数像片倾斜角航高和摄影比例尺像片重叠度航偏角航线弯曲度航摄像片分辨率竖直摄影：摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于30，夹角为像片倾角。A摄影机主光轴铅垂线A为像片倾角摄影比例尺：航摄像片上一线段为l与地面上相应线段的水平距L之比。f为摄影机主距，H为航高摄影像片当作水像片，地面取平均高程时，这时像片上的一段l与地面上相应的水平距L之比为摄影比例尺。aASEPfH航向重叠度：航线相邻两张像片的重叠度123Lxpx旁向重叠度：相邻航线像片的重叠度І-1Ⅱ-1Lypy航偏角：沿航线方向像片边缘和航线间的夹角。航偏角应不大于6度，个别应不大于10度。航偏角可直接在重叠好的像片上用量角器测定。ABCω航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲

航线弯曲度：航线最大弯曲矢量与航线长度之比的百分数。要求航线弯曲度不得大于3%。Ll航摄像片分辨率

：直接呈现在像片上的最小地物，它由像片的解像力来决定。一般用1mm可呈现的黑白相间的线条数目来衡量。分辨率高，影像清晰，反映地物丰富Rg=Rs*f/HRg地面分辨率(线条数/m)f焦距(mm)Rs综合分辨率(线条数/mm)H飞机距目标的高度4、航空摄影的种类摄影仪主光轴与地面的关系垂直摄影倾斜摄影航空摄影方式面积摄影带状航空摄影点状抽样摄影或局部航空摄影§3.2航空像片的几何特性1、航空像片的基本标志2、中心投影3、航空像片的主要点和线4、像点位移5、航空像片的使用面积6、航空像片的比例尺航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标。航摄像片的大小为18cmx18cm,23cmx23cm,30cmx30cm。1、航空像片的基本标志光学框标机械框标中心投影：投射线会聚于一点的投影称为中心投影。

投影平面投影射线投影点投影中心2、中心投影SBbAaCc中心投影平行投影：投射线相互平行的投影为平行投影。正摄投影斜投影EsESOonNcCVV面：地面E、像片面P、真水平面Es线：基本方向线VV、主纵线vv、主光轴SoO、主垂线SnN、等角线ScC、主横线hoho、等比线hchc、迹线gg点：摄影中心S、像主点o、地主点O、像底点n、地底点N、等角点c、地面等角点C、主合点i、hhhchcvviggP3、航空像片主要的点、线、面地面上点、线、面的投影特点物体的空间位置，形状和影像由点、线、面组合而成。点：空间透视仍为点，而且仅为一点。线：直线的透视仍为一直线。但影像上是直线，地面上不一定是直线。面：面的投影仍是面，只是在高山地区，山坡，坡面通过投影中心时，在影像上近似为线。4、像点位移倾斜误差地形起伏引起的投影差由于像片倾斜，引起的各像片点的位置和水平像片上同名点的位置不一致。在垂直航空摄影像片上，高出或低于基平面的地物点在像片的像点和平面位置相比，产生的位置移动。倾斜误差AvvPa0aSc地形起伏引起的投影差SMM0mm0HM1投影差规律(1)当像片水平时，投影差产生在像主点的方向线上，由中心点至像点的方向线和地面一致。(2)投影差有正负之分，高于基平面的地物点，其影像离中心向外移动，误差为正；反之则为负。(3)投影差与像点距离底点的距离成正比，即离中心点越远误差越大。林木投影规律(1)位于像主点附近的林木，以最大冠幅影像出现(2)林木影像投影差，与树高和辐射距离成正比，林木影像呈同心圆辐射投影。(3)林木影像辐射状向外倾斜，其延长线交于像主点。5、航空像片的使用面积由于像片有60%以上的航向重叠和30%以上的旁向重叠，就可以用旁向重叠和航向重叠的等分线所规定的面积作为使用面积。使用面积一般呈矩形。12L6、航空像片的比例尺像片比例尺即像片上线段长度与地面上相同线段长度之比。SHBAODE在起伏地面，水平像片的比例尺在它不同的部分，不是一个常数。航空像片平均比例尺测定：（1）选择明显地物点，高程接近，并且选择的地物最好在像片中部。（2）量测像片上地物点的距离，距离应不小于2cm。（3）测定地物点所对应的地面距离。（4）计算比例尺。多次量测取均值。已知航摄机焦距和航片对应地地形图

§3.3航空像片的立体观测1、航空像片立体观察2、航空像片立体量测3、三维DTM，DEM和虚拟现实1、航空像片立体观察航空像片的立体观察必须通过双眼观察立体像对才能实现。条件：双眼（2）立体像对（1）双眼有一定重叠度的像对人眼的构造水晶体视网膜物镜感光片人眼基线人眼视力两眼水晶体之间的距离能分辨最小物体的能力，通常用所能判别的最小物体对眼睛张开的角度表示。单眼观察可以分辨物体的形状和大小，但空间位置和深度感觉极弱。单张像片观察Sa4A1A2A3A4a2a1双眼观察S1a2Bb2b1a1可以确定物体的三维空间位置。双片观察S2A航空像片的立体观测像对立体观测：用双眼把相邻两摄影站对同一地区摄取的两张像片，看成空间的光学立体模型。S2ABa1b1a2b2S1立体观测的条件(1)观察的两张像片必须是立体像对(2)左眼看左片，右眼看右片(3)同名像点间的连线要和眼基线平行(4)双眼的投影中心和像对上观察的两个同名像点，这四点必须在一个平面上(5)肉眼观察时，同名点间距离不能大于眼基线；立体镜观察时同名点间的距离，不能大于立体镜基线立体效应正立体反立体零立体在对像片进行立体观测时，所感觉的立体模型又称为立体效应。立体模型与实际一致立体模型与实际相反看不出立体感觉当像片位置颠倒时产生，主要观察沟谷细部和检测正立体精度像对按同一方向旋转90度产生，检验底片是否压平主要用来进行影像判读2、航空像片立体量测根据视差原理，在像对定向后，精确的进行三维空间的量测S2ABS1像片上同名点的横坐标的差值视差在理想像对上任意一点的视差等于按点比例尺缩小后的基线长度，也称为该点的像片基线任意两点的视差视差较视差和视差较的特点(1)高度不同，视差不同；越高，视差越大。(2)视差较的数值越大，两点间的高差越大。视差测高S2ABS13、三维DTM，DEM和虚拟现实数字高程模型（DEM）是对应的高程§2.4地物波谱测量仪器数字地形模型（DTM）数字地形模型是将地物按坐标记录了其所有信息，这些信息包括了地形地貌，也包括了植被土壤、环境等信息。数字地貌模型（DGM）将数字地形模型中描述地表起伏的某类数据集合称为数字地貌模型。可视化和三维虚拟景观虚拟现实技术可视化虚拟现实技术通过计算机图形，图像处理将自然景观变成人的视觉可以感受的，可动态从不同角度观察、随意进行组合的图形图像。在三维可视化的基础上，应用模型描述某种可能发生或比然发生事件规律的计算机技术。《林业遥感》第四章陆地资源卫星系统主要内容一、陆地卫星的运行特点二、遥感图像的分辨率三、常见几种卫星及其图像§4.1陆地卫星的运行特点1、卫星轨道参数2、卫星姿态参数3、其他参数1、卫星轨道参数长半轴轨道偏心率升交点赤经近地点角距轨道倾角过近地点时刻轨道参数:长半轴a:

轨道椭圆的长半径

偏心率e:

轨道椭圆的偏心率

倾角i:

轨道平面与赤道平面的夹角

卫星轨道参数与轨道类型升交点赤经Ω:春分点r逆时针方向到升交点N的弧长近地点角距ω:从升交点N沿轨道到近地点A的角距过近地点时刻τ:卫星S与近地点A间的角距,也可用卫星真近点角v表示升交点N

近地点A

卫星S

NA′N′

ωvr赤道子午圈卫星轨道S春分点rΩiA卫星轨道参数与轨道类型（续1）遥感中常用:轨道周期轨道倾角覆盖周期(重访周期）轨道高度轨道类型升(降)交点时间描述卫星运行特征近地点高度905Km

远地点高度918Km

升交点降交点太阳光照角卫星轨道参数与轨道类型（续2）

轨道周期t:卫星在轨道上绕地球一周所需的时间，圈数/天卫星轨道参数与轨道类型（续3）轨道倾角i:卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角（确定轨道平面在太空的位置、轨迹覆盖地球表面的范围）轨道倾角越大，覆盖地球表面的面积越大，资源卫星一般都是近极轨卫星。卫星轨道参数与轨道类型（续4）赤道轨道：

i＝0°轨道平面与赤道平面重合

地球静止轨道：

i＝0°且卫星运行方向与地球自转方向一致，运行周期相等

极地轨道：

i＝90°轨道平面与赤道平面垂直卫星轨道参数与轨道类型（续5）倾斜轨道：顺行轨道--0°＜i＜90°卫星运行方向与地球自转方向一致--可覆盖最高南北纬度为i

逆行轨道--90°＜i＜180°卫星运行方向与地球自转方向相反--可覆盖最高南北纬度为

180°－i

倾斜轨道卫星轨道参数与轨道类型（续6）

太阳同步轨道：指卫星轨道平面与太阳光之间的夹角（太阳光照角）始终保持一致的轨道。在一年中进动360°,即卫星轨道面相对于地球的角进动与地球绕太阳公转的角速度相等。

卫星轨道参数与轨道类型（续7）

太阳同步轨道

特点：可使卫星通过同一纬度的平均地方时不变作用：有利于在最佳光照条件下获取高质量影像和多时相影像色调对比卫星轨道参数与轨道类型（续8）卫星轨道如何与太阳同步？卫星轨道参数与轨道类型（续9）升(降)交点及升(降)交点地方时间:当i≠0°时，轨道与赤道平面有两个交点

卫星由南向北飞越赤道平面—升交点

卫星由北向南飞越赤道平面—降交点

近地点高度905Km

远地点高度918Km

升交点降交点太阳光照角卫星轨道参数与轨道类型（续10）近地点高度905Km

远地点高度918Km

升交点降交点太阳光照角星下点:卫星质心与地心连线同地球表面的交点星下点轨迹(地面轨迹):星下点在卫星运行过程中在地面的轨迹卫星轨道参数与轨道类型（续11）X、Y、Z三轴定向使遥感器探测部分始终对向地球表面卫星运行姿态3、其他参数卫星速度卫星运行周期G万有引力常数M地球质量R平均地球半径H卫星平均离地高度星下点的平均速度同一天相邻轨道间在赤道处的距离卫星高度为地球长半轴每天卫星绕地球的圈数重复周期卫星重复周期是指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要的天数。§4.2遥感图像的分辨率1、空间分辨率2、波谱分辨率3、辐射分辨率3、时间分辨率1、空间分辨率义含种两

表示按地物几何特征(尺寸和形状)和空间分布,即在形态学基础上识别目标的能力。

⑴.遥感器的技术鉴别能力即能把两相邻目标作为两个清晰实体记录下来的两目标间的最小距离⑵.遥感器观察地面特征所需要的有效探测和分析的分辨率空间特性2、光谱分辨率指遥感器在接收目标辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔，即遥感器的工作波段数目、波长及波长间隔(波带宽度)。光谱分辨率高--意味着：⑴.区分具有微小波谱特征差异地物的能力强；⑵.数据量大，传输、处理难度大；⑶.各波段间数据的相关性大。应服从应用目的--结合地物特征波谱选择能提供最大信息量的最佳波段和多波段组合2、光谱分辨率（续）3、辐射分辨率（辐射灵敏度）遥感器测量的是地物的波谱辐射度

辐射分辨率指遥感器探测元件在接收波谱辐射信号时，能分辨的最小辐射度差。即把遥感器输出信号的总范围，从黑到白，分解成大量刚好能辨别的灰度等级反映地物在波谱辐射度或反射率上的微细差异辐射分辨率高--识别两同等空间分辨率目标的能力强4、时间分辨率遥感器成像间隔的性能指标∵遥感器须对目标的运动（变化）进行连续均匀、不间断地探测

为分析、识别目标所必须具有的最小时间间隔，称时间分辨率注意：对同一目标遥感器重复成像的周期、覆盖周期、重访周期时间特性§4.3常见几种卫星及其图像1、Landsat卫星2、spot卫星3、Alos卫星数据4、Aster卫星数据5、高分辨率商业卫星6、高光谱类卫星数据7、我国卫星发展现状美国宇航局（NASA）ERTS-1(EarthResourcesTechnologySatellite)1972，7，23Landsat1(07/12/1972-01/06/1978)-RBV,MSSLandsat2(01/22/1975-07/27/1983)-RBV,MSSLandsat3(03/05/1978-09/07/1983)-RBV,MSSLandsat4(07/16/1982-)-MSS,TMLandsat5(03/01/1984-)-MSS,TMLandsat6(10/05/1993)-ETMLandsat7(04/23/1999-)-ETM+(EnhancedThematicMapperPlus) (30m,60mTIR,15mPan)*MSS:多光谱扫描仪；RBV:反束光导管电视摄像机（ReturnBeamVidicon）TM:专题制图仪；ETM+:增强型传感器国际卫星平台

－Landsat重复周期SPOT系列卫星

LaunchDate

Sensors

Status

SPOT1

21/02/1986

HRV(2)

BackuptoSPOT2

SPOT2

21/01/1990

HRV(2)

PrimarySatellite

SPOT3

25/09/1993

HRV(2)

14/11/1996中止运行

SPOT4

24/03/1998

HRVIR(2)

Operational

Végétation

SPOT5

03/05/2002

HRG(2),HRS(1)OperationalVegetationHRV（HighResolutionVisible:高分辨率可见光成像装置;HRVIR(HighResolutionVisible-Infrared):高分率可见光红外成像装置.法国国家航天研究中心(CNES)的SPOT5号地球遥感卫星成功的进入预定轨道，这颗卫星是在2002年5月3日晚上至4日（当地时间，即格林尼治标准时间1点31分）从位于库鲁的圭亚那航天中心，由阿里亚娜4型火箭送入太空的。国际卫星平台

－SPOTSPOT系列卫星轨道：近极地轨道,太阳同步轨道；近圆形轨道；可重复轨道国际卫星平台

－SPOTSPOT1，2，3Payload

两台HRV(HighResolutionVisible),多光谱20米分辨率，单色10米。每台HRV扫描宽度60km，两台117km（重叠3km）。Size2mx2mx3.5mmainbus,15.6msolararrayspan.SPOT系统目前有4颗卫星处于正常运行状态中，SPOT1号、2号、4号、5号卫星。

InternationalSatellites

－SPOT(6）Alos卫星数据日本地球观测卫星计划主要包括2个系列：大气和海洋观测系列以及陆地观测系列。先进对地观测卫星ALOS是JERS-1与ADEOS的后继星，采用了先进的陆地观测技术，能够获取全球高分辨率陆地观测数据，主要应用目标为测绘、区域环境观测、灾害监测、资源调查等领域。ALOS卫星载有三个传感器：全色遥感立体测绘仪（PRISM），主要用于数字高程测绘；先进可见光与近红外辐射计－2（AVNIR－2），用于精确陆地观测；相控阵型L波段合成孔径雷达（PALSAR），用于全天时全天候陆地观测。PRISM传感器PRISM具有独立的三个观测相机，分别用于星下点、前视和后视观测，沿轨道方向获取立体影像，星下点空间分辨率为2.5m。其数据主要用于建立高精度数字高程模型。AVNIR-2传感器主要用于陆地和沿海地区观测，为区域环境监测提供土地覆盖图和土地利用分类图。为了灾害监测的需要，AVNIR-2提高了交轨方向指向能力，侧摆指向角度为±44°，能够及时观测受灾地区。ASTER数据Terra卫星发射于1999年12月18日，是EOS计划中的卫星。Terra卫星上共有五种装置，分别是云与地球辐射能量系统CERES、中分辨率成像光谱仪MODIS、多角度成像光谱仪MISR、先进星载热辐射与反射辐射计ASTER和对流层污染测量仪MOPITT。Terra是美国、日本和加拿大联合进行的项目。美国提供了卫星和三种仪器：CERES、MISR和MODIS，日本的国际贸易和工业部门提供了ASTER装置，加拿大的多伦多大学（机构）提供了MOPITT装置。/

ASTER传感器分成三个独立的子系统，分别处于可见光/近红外、短波红外、热红外波段。ASTER影像的第一至第三波段位于可见光/近红外部分，空间分辨率为15米；第四至第九波段位于短波红外部分，空间分辨率为30米；第十至第十四波段位于热红外部分，地面分辨率为90米。波段序号波长范围分辨率10.52~0.6015

20.63~0.6915

30.76~0.8615

41.60~1.7030

52.145~2.18530

62.185~2.22530

72.235~2.28530

82.295~2.36530

92.36~2.4330

108.125~8.47590

118.475~8.82590

128.925~9.27590

1310.25~10.9590

1410.95~11.6590高光谱卫星数据（MODIS）MODIS(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer，中分辨率成像光谱辐射计)是搭载于美国EOS系列卫星之上的一个重要遥感传感器。MODIS具有36个可见光-红外的光谱波段，空间分辨率为250-1000m。MODIS遥感数据是新一代的卫星遥感信息源，在生态学研究、环境监测、全球气候变化以及农业资源调查等诸多研究中具有广泛的应用前景。数据特点MODIS(MODerateResolutionImagingSpectroradiometer)NASA对MODIS数据实行全球免费接收的政策，是迄今为止的最好的可免费接收的遥感数据

高光谱分辨率，包含有36个波段的数据，光谱范围为0.41-14.2微米，涉及可见光、近红外、短波红外、中红外和热红外波段高空间分辨率，38个波段中，各有2个250m、5个500m和29个1000m波段高时间分辨率，重复周期短，数据更新频率高，对实时地球观测以及应急处理（例如森林和草原火灾监测和洪水监测等）有很高的实用价值

高辐射分辨率，12bit表示在光谱范围、空间覆盖和时间上都具有连续性

采用实时在轨定标，数据可靠性大大增加

与原有的卫星传感器如AVHRR、SeaWiFS等有良好的延续性，但是能力超过了它们可降水含量Level-3MonthlyApril2001q(cm)0.01.02.03.04.06.07.05.0IKONOS卫星美国于1999年成功发射陆地资源卫星QuickBird：快鸟卫星是目前世界上商业卫星中分辨率最高、性能较优的一颗卫星。QuickBird我国的卫星平台1970.4.24——现在中国进行了54次航天器发射共发射了59颗卫星（52颗入轨）7艘神舟号飞船52颗卫星中，遥感卫星27颗，平均1颗/年（１975～2007），占入轨52%。表明：国家重视航天遥感遥感卫星在航天事业中占有重要地位目前在轨运行航天器共13个，其中9个用于遥感

发射日期名称主要载荷

1997.05.12东方红二号通讯

1997.06.10风云二号A三通道扫描辐射计

1999.05.10风云一号C10通道扫描辐射计

1999.10.14资源一号CCD相机，红外扫描仪

2000.01.26烽火一号通讯

2000.06.25风云二号B三通道扫描辐射计

2000.06.28清华一号CCD摄像机

发射日期名称主要载荷

2000.09.01资源二号CCD相机

2000.10.30北斗导航卫星导航定位卫卫星

2000.12.21北斗导航卫星导航定位卫星

2002.03.25神舟三号飞船中分辨率成像光谱仪卷云探测仪、臭氧探测仪地辐射收支仪,太阳常数仪

2002.05.15风云一号D10通道扫描辐射计

2002.05.15海洋一号水色水温扫描仪CCD成象仪初步形成共六个航天遥感系列，投入业务或试验运行。

极轨气象卫星静止气象卫星资源卫星海洋卫星神舟飞船遥感技术试验军事侦察卫星 风云一号1C和1D极轨气象卫星

轨道高度：854Km降交点时间：8:55卫星重量：950Kg主要任务：获取全球云图及陆地和海洋环境资料主要遥感仪器：十波段扫描辐射计图像地面分辨率：1.1Km每天覆盖全球一次(红外:2次/天)FY-1C、1D特点：成像遥感的综合探测能力强，卫星工作稳定

2000年起列入联合国世界气象组织的国际业务卫星已有20多个国家接收除气象外，可用于海洋水色观测目前为双星运行，降交点时间：

FY-1C:08:34FY-1D:08:555．FY-2A、FY-2B卫星轨道高度：36000km定点：105E赤道上空主要任务：对我国及邻近的亚洲及太平洋地区天气状况连续监测。每圆盘图像:30分钟目前间断工作主要载荷：三通道扫描辐射计资源一号卫星

中巴合作：经费0.7:0.3轨道高度：778km降交点地方时：10:30轨道重复周期：26天主要载荷：CCD相机、红外多波段扫描仪、宽视场CCD相机（巴西）应用：黄河三角洲调查、2000年4月西藏易贡布河因山体滑坡堵塞河道情况调查等清华一号卫星尺寸：330×330×640mm长方体重量：50kg主要载荷：3波段CCD可见光摄像机

地面分辨率：40m侧视能力：19数据率：9.6～76.8Kbps海洋一号卫星

轨道:870km→798km重量：367kg本体尺寸：1.2×1.1×1.0米降交点：8:55→10:00主要载荷：水色水温扫描仪,CCD成象仪第五章航空像片成图和遥感图像转绘主要内容一、成图方法分类二、航空像片调绘三、各种像片图的编制四、航空像片转绘为图的原理和方法五、数字摄影测量5.1成图方法分类模拟成图法解析成图法综合成图法通过光学和机械办法，恢复立体相对摄影时的光束按准确测定的像片坐标计算，恢复立体相对摄影时的光束数字成图法界于模拟和解析法之间纯数字化的处理方式像片镶嵌图、像片平面图、正摄影像图编制单张像片法像对法光学摄影纠正照片平面图作为补充图的航片图镶嵌复照图照片略图像片镶嵌图正摄像片正摄投影图正摄立体图4.2

航空像片调绘航空像片的调绘就是以测图和专业规划所规定的内容为依据，根据影像特征和实地判读，用一定的图式符号注记在像片的相应位置上，包括地名的注记。调绘工作包括内业调绘和外业调绘。一、航空像片调绘面积的区划调绘面积为使用面积注意：（1）不能出现重复和遗漏（2）不能出现重复和遗漏二、调绘的基本内容(1)山峰、分水岭的名称和海拔高，河流名称、流向、河水深度。(2)主要村镇、居民点的位置、名称。(3)主要交通道路的位置、宽度和通行情况。(4)与森林经营有关的工、矿企业位置、名称。(5)各种已划定的界限。(6)企业机构。三、调绘的基本方法(1)在像片上着笔准确、清晰，对复杂地区，在像片上覆盖透明纸，然后再透明纸上描绘注记。(2)对重要地物刺点。(3)地物明显地区直接调绘，否则进行补测。(4)名称注记取舍得当，主次分明。(5)着墨整饰。5.3各种像片图的编制1、航空像片略图2、航空像片平面图3、正射影像地图1、航空像片略图用未经过任何处理的航空像片按相邻像片的同名地物拼接起来，去掉重叠区域，依切割线镶嵌并黏贴在图上制成。制作方法拼接切割像片缩略图的特点(1)像片缩略图具有较大误差，不能作为平面图使用。(2)提供所摄地区丰富的地物和地貌影像，直观性强。像片缩略图的应用(1)利用像片缩略图进行调绘。(2)编制工作计划和进行粗放的林地规划。(3)河道勘查。2、航空像片平面图按辐射三角测量原理，对航空像片进行纠正然后按国际分幅或林场界限成图。(1)平面控制点连测编制过程：(2)辐射三角测量(3)航空像片纠正(4)航空像片镶嵌(5)航空像片质量检查(6)航空像片平面图整饰(1)倾斜误差和由于航空影起的比例尺误差得到控制或纠正。特点：(2)像片平面图的精度受到地形影响很大。3、正射影像地图正射影像地图是利用中心投影的航空像片，进行微分纠正(倾斜和投影差纠正)，恢复每个像素与相应的高程和平面位置。然后将微分纠正的像片按图幅或经营单位编制成影像图。(1)控制数据采集编制过程：(2)微分纠正和正射影像制作5.4航空像片转绘为图的原理和方法转绘：将中心投影的航空像片上轮廓转化为正射投影的轮廓线的过程。像片平面图转绘地形图转绘按控制点位转绘航空像片转绘分类：按转绘方法图解转绘光学仪器转绘按转绘的底图分1、像片平面图转绘用像片平面图作为转绘底图，把像片转绘因子转绘像片平面图上，当像片和像片平面图比例尺基本一致时，用目视方法，或用立体镜转绘。当二者比例尺相差较大，可用转绘立体镜转绘。2、地形图转绘比例尺1:2.5万时，可直接作为转绘底图比例尺小于1:5万时，不宜作为转绘底图比例尺1:5万时，放大为1:2.5万或1:1万作为转绘底图。转绘方法(1)在地形、地物明显地区，转绘道路、林班线、抽样总体界限，较大的小班界限等，可用目视法按地性线，逐坡逐沟进行。(2)对小面积的地块，应该采用交会法或平行尺等方法转绘，确保精度。(3)在比较平坦的地区可辅助透视网格作控制。3、控制点位图转绘（1）透视网格转绘（2）辐射线网格转绘（3）光学图解转绘（1）透视网格转绘这种方法是建立在航摄像片与底图之间存在着透视网格关系的基础上的。适用条件是比较平坦的区域，便于在底图上和像片上及建立图形一致的透视网格。辐射线网格法是根据以航摄像片的等角点为辐射中心的辐射线，不会因为像片倾斜而引起方向偏差，而以像底点为辐射中心引出的辐射线不会因为地形起伏而引起方向偏差。（2）辐射线网格转绘第一步，将一张透明辐射膜片蒙在立体像对中右像片上，使膜片辐射中心与像片辐射中心从何，并使其中一根辐射线与像片基线从何，将膜片与右片用透明胶带加以固定。用同样的方法将另一张透明像片固定在左片上。第二步，将像对放在立体镜下构成立体模型，在右像片上将左像片的辐射线转绘过来。第三步，在基图上，按相应的辐射中心为基线起始边，用辐射线膜片透刺辐射线位置，应辐射线，而后构成辐射线网格。具体步骤如下具体步骤如下第一步，安置像片。标定航摄像片的基线并延长到像片边缘，按重叠关系安置在像片盘上。第二步，仪器定向和标定比例尺。第三步，转绘，用手指平捏转绘板，并徐徐转动。移动时，按照辐射线的交点在视场中正好切准立体模型上所要转绘的地物轮廓线，随后放下笔杆，使笔尖与图纸接触，平推转绘板，是辐射线的交点始终严立体模型的地物轮廓线。（3）光学图解转绘5.5数字摄影测量数字摄影测量是将图像数字化，并进行相对定向和绝对定向，通过解析计算，建立数字立体模型、数字高程模型，制作正射影像图或其他影像图。数字摄影测量系统是实现数字影像自动成图的系统。也称为数字摄影工作站。1、影像数字化通过扫描将影像数字化，并以二维像素（像元）灰度矩阵表示。像元的灰度范围一般在0~255。2、数字影像定向和纠正内定向相对定向绝对定向确定扫描坐标系和像平面坐标系的关系。用影像匹配算法，自动确定立体数字影像中的相对定向点的像点坐标。在内定向和相对定向的基础上，根据地面控制点坐标几何校正。3、数字影像处理按核线重排数字影像。影像处理。包括影像增强提高反差、特征提取。4、建立数字地面模型影像匹配确定点的模型坐标确定点的地面坐标建立地面规则格网的DTM5、生成数字等高线根据地面上的DTM，采用一定的算法生成数字等高线。在DTM中按规定的等高线间隔跟踪等高线离散点，光滑加密，形成数字等高线数据。6、生成数字正射影像图和带等高线的正射影像正摄数字影像是用数字正摄投影技术，将原数字影像纠正为正摄影像。带有等高线的正摄影像图，由于既有等高线，又具有可视的影像，从而使许多规划与作业可直接在影像图上进行。7、正射影像图的再转换将图像中的地物、行政边界和道路交通矢量化，使其进入以GIS为平台的各种信息管理系统。第六章遥感图像的数字化处理主要内容一、卫星磁带记录格式和数据结构二、数字图像预处理三、图像信息量和特征统计量四、遥感图像增强五、遥感图像分类六、高光谱遥感图像处理简介6.1卫星磁带记录格式和数据结构1、遥感数据像元和数字数据像元列号行号用bit来描述8bit：0-25516bit：0-655351bit：0/1遥感数据的存贮磁带格式波段顺序(BSQ)波段交叉(BIL)两像元波段交叉(BPI2)磁带和光盘多光谱影像Band1Band2Band3b1(1,1)b1(1,2)…..........b1(1,1)b2(1,1)b3(1,1)b1(1,2)b2(1,2)b3(1,2)b2(1,1)b2(1,2)….b3(1,1)b3(1,2)….2、图像数据的几何特性瞬时视场角(IFOV)视场角(FOV)地面分辨率多光谱数据6.2数字图像预处理1、辐射校正2、几何校正1、辐射校正大气对电磁波的传输有散射、折射、吸收、扰动和偏振五个方面的影响。云、雾以及传感器本身的不一致、光学镜头畸变、挡光效应。原因2、几何校正卫星轨道与成像姿态，地球自转、地球曲率、地形起伏、大气折光等。原因几何变形导致地面的地物在图像的空间位置上不能一一对应。几何畸变分为系统畸变和随机畸变。几何校正的内容1）遥感图像坐标恢复到地图坐标2）像元灰度值重采样6.3图像信息量和特征统计量1、统计特征值分析直方图均值标准差波段间相关矩阵2、信息量分析信息量的大小与波段有关6.4遥感图像增强遥感图像增强是为特定目的，突出遥感图像中的某些信息，削弱或除去某些不需要的信息，使图像更易判读。图像增强的实质是增强感兴趣目标和周围背景图像间的反差。1）线性变换将亮度范围集中在一个很小区间的图像，扩大到较大的范围内。图像增强第六章遥感图像的数字化处理(2)主要内容一、卫星磁带记录格式和数据结构二、数字图像预处理三、图像信息量和特征统计量四、遥感图像增强五、遥感图像分类六、高光谱遥感图像处理方法6.5遥感图像分类遥感图像的计算机分类，就是利用计算机技术来模拟人类的识别功能,对地球表面及其环境在遥感图像上的信息进行属性的自动判别和分类，达到提取所需地物信息的目的。方法：监督分类非监督分类分类后处理和误差分析其他分类方法的介绍1、基本概念光谱特征空间(1)同类地物在特征空间形成一个相对聚集的点集群;(2)不同类地物的点集群在特征空间内一般是相互分离的.以各波段图像的亮度分布为坐标轴组成的空间。地物与光谱特征空间的关系水土壤植被B5B7

特征点集群在特征空间中的分布大致可分为如下三种情况:理想情况——不同类别地特的集群至少在一个特征子空间中的投影是完全可以相互区分开的。BiBj水植被土壤一般情况——无论在总的特征空间中，还是在任一子空间中，不同类别的集群之间总是存在重叠现象。这时重叠部分的特征点所对应的地物，在分类时总会出现不同程度的分类误差，这是遥感图像中最常见的情况。水植被土壤典型情况——不同类别地物的集群，在任一子空间中都有相互重叠的现象存在，但在总的特征空间中可以完全区分的。这时可采用特征变换使之变成理想情况进行分类。水植被土壤2、分类目的将图象中所有像元自动地进行土地覆盖专题分类原始遥感图像对应的专题图像分类的依据是什么?3、监督分类的思想1）确定每个类别的样区2）学习或训练（求解参数）3）确定判别函数和相应的判别准则4）计算未知类别的样本观测值函数值5）按规则进行像元的所属判别事先知道样本区的类别信息，在这种情况下对非样本数据进行分类的方法。4、监督分类过程原始影像数据的准备图像变换及特征选择分类器的设计初始类别参数的确定逐个像素的分类判别形成分类编码图像输出专题图监督分类的主要步骤如下：（1）确定感兴趣的类别数 首先确定要对哪些地物进行分类，这样就可以 建立这些地物的先验知识。（2）特征变换和特征选择 根据感兴趣地物的特征进行有针对性的特征变换，这部分内容在前面特征选择和特征变换一节有比较详细的介绍。变换之后的特征影像和原始影像共同进行特征选择，以选出既能满足分类需要，又尽可能少参与分类的特征影像，加快分类速度，提高分类精度。（3）选择训练样区 训练样区的选择要注意准确性、代表性和统计性三个问题。（4）确定判决函数和判决规则 一旦训练样区被选定后，相应地物类别的光谱特征便可以用训练区中的样本数据进行统计。

贝叶斯判决规则 距离判别规则

(5)根据判别函数逐个像素的分类判别(6)分类结果影像的形成(7)分类得到的专题图5、监督法分类的优缺点优点：(1)根据应