第三章遥感成像原理与图像特征

吸收带太阳与地球辐射的电磁波谱第1题：观察上图，请写出被动遥感辐射来源、波长范围及名称第2题：观察上图，请写出大气窗口的定义、常用大气窗口波长范围及名称第3题：a.上图是什么地物的反射波普曲线？b.写出其反射特征及影响其反射率的主要因素.c.五个吸收带分别是由什么原因造成的？不同泥沙含量水体的反射光谱曲线第4题：根据左图，分析右图的现象2007年12月长江入海口吸收带0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.61020304050607080第三章遥感成像原理与图像特征3.2.1遥感传感器的一般构成3.2遥感传感器收集器摄影机的收集元件是凸透镜扫描仪用各种形式的反射镜以扫描方式收集电磁波雷达的收集元件是天线，探测器是真正接收地物电磁辐射的器件感光胶片光电敏感元件或固体敏感元件热探测器波导处理器进行信号的放大、增强或调制，从电信号转化到光信号输出器提供原始的资料、数据直接方式摄影分幅胶片，扫描航带胶片、合成空径雷达的波带片间接方式模拟磁带数字磁带按传感器的成像原理和所获取图像的性质不同可将传感器分为三种

摄影机扫描仪雷达3.2.2摄影成像的过程垂直投影与中心投影比较地形起伏引起比例尺变化JS地形起伏引起的像点位移

3.2.3扫描成像光机扫描成像固体自扫描成像高光谱扫描成像扫描成像的特点多中心投影近似垂直投影光机扫描成像全称是光学机械扫描仪，它是借助于遥感平台沿飞行方向运动和遥感器本身光学机械横向扫描达到地面覆盖，得到地面条带图像的成像装置。光机扫描仪主要有红外扫描仪和多光谱扫描仪两种固体自扫描成像又称电子光学型光谱扫描探测器系统是电荷耦合器件CCD多个固定探测元件同时工作CCD1------------51251-----------5123.3遥感平台platform地面平台航空平台航天平台3.3.1地面遥感地面遥感是遥感的基础平台与地面接触，对地面、地下或水下所进行的遥感和测试常用平台为汽车、船舰、三角架、塔

3.3.2航空遥感平台为飞机或气球，从空中对地面目标的遥感，高度百米至十余千米特点：灵活性大，图像清晰，分辨力高，并且历史悠久．形成了较完整的理论和应用体系。还可进行各种遥感试验和校正工作航空平台1985年中国科学院引进的“奖状S∕Ⅱ”型高空遥感飞机一架以光学、红外遥感实验为主一架以微波遥感实验为主3.3.3航天遥感从外层空间对地球目标物所进行的遥感平台——卫星、火箭和航天飞机航天遥感特点在数百公里的高度上对地观测能对同一地区周期性地重复成像能迅速地获得所覆盖地区的各种自然现象的最新资料不受沙漠、冰雪、高山、海洋和国界等现象和条件的限制气象卫星系列极地轨道卫星——太阳同步静止气象卫星——地球同步气象卫星特点时间分辨率高成像面积大信息连续、实时性强气象卫星的应用领域天气分析和天气预报气候研究和气候变迁遥感信息的中继站——兼通信卫星的作用对臭氧层的监测197919811983198519871989海洋卫星特点1、高空和空间平台2、以微波为主主要海洋卫星1、美国SEASAT1NIMBUS72、日本的MOSI3、欧空局ERS4、加拿大RADARSAT陆地卫星系列主要目标是地球的表面中等空间分辨率高空间分辨率

中-中高空间分辨率的陆地卫星

美国LANDSAT1-LANDSAT71972年-1999年法国SPOT1-SPOT41986年-2004年LANDSAT卫星及其影像特征长寿命较高的地面分辨率飞行高度——中高度近圆形太阳同步轨道图像获取时间——中纬度地区都在上午9-10时左右时间分辨率高，重复周期短光机扫描方式成像四种传感器——RBV、MSS(79)、TM(30)、ETM+(15)采用太阳同步轨道的原因所有地区基本上都是在这段时间内拍摄的。这种近乎一致的光照条件，使全球范围内相同的地物具有相似的色调和灰度值，同时能形成立体感最强的阴影，便于互相对比．进行一致的分类和识别Landsat1-3一天的轨道Spot卫星及其影像特征太阳同步近圆形轨道固体自扫描成像空间分辨率高达10m既可以垂直观察又可以倾斜观察双星模式/前后观测模式重复观测能力强传感器——HRV、HRVIR、VISpot卫星的HRV结构高分辨率的陆地卫星SPOT52.5mIKONOS1.0mQUICKBIRD0.61mEROSWorldView0.4mALOS…………遥感图像种类繁多，到底哪一个最适合你？要考虑：空间几何特征物理特征时间特征3.3遥感图像特征参数空间分辨率空间几何特征辐射分辨率物理特征波谱分辨率物理特征时间分辨率时间特征记录地球的数码影像昆明理工大学教学区与教工宿舍区数码影像用1个像素（像元）对应的实际地面大小来表示空间分辨率25151082030403331262738504724325048396035405045411、空间分辨率S>d又称地面分辨率图像上能区分开两个物体的最小距离ddddd空间分辨率是用来表征传感器获得的影像反映地表景物细节能力的指标d越小，则？S<d1、空间分辨率1、空间分辨率不同空间分辨率的单波段图像MSS80mETM15mSPOT52.5mQuickbird0.61m1、空间分辨率气象卫星数据：公里级别LandsatMSS\TM\ETM:79m30m15mSPOT20m10m2.5m商业卫星影像空间分辨率目前已到达0.4m军用间谍卫星影像空间分辨率0.1m世界各国都在激烈竞争我们在800多公里高空能拍到门牌大小的目标，堪称世界上最好的民用卫星图，并且我们的能力还在提高。

——GeoEye公司副总裁马克·布兰达2、辐射分辨率灰度值——传感器记录地面辐射强度，量化分级记录在计算机里又称灰度分辨率2515108203040333126273850472432504839603540504541数码像片上每一个像素（像元）对应于一个数值——灰度灰度的变化与辐射强度的量化级别胶片摄影—灰度连续变化扫描成像22级——2位扫描成像23级——3位扫描成像21级——1位2、辐射分辨率i波段辐射强度ABC2、辐射分辨率辐射强度i波段2224A=B=C=4ABCA=16B=15C=131-bitquantization(2levels)2-bitquantization(4levels)3-bitquantization(8levels)4-bitquantization(16levels)6-bitquantization(64levels)8-bitquantization(256levels)2、辐射分辨率3个波段的原始图像相组合才能得到彩色图像昆明理工大学莲华校区教学区与职工宿舍区2、波谱分辨率波谱分辨率指传感器所用波段数波长波段宽度或者说是选择的通道数、每个通道的波长和带宽

不同的波谱分辨率Band1Band2Band2Band1Band4Band32、波谱分辨率λ反射率λ反射率影像A影像B不同波谱分辨率的多光谱影像比较2、波谱分辨率地质波段高光谱分辨率影像举例克里斯特里尔傅立叶变换高光谱成像仪FTHSI256通道光谱范围为

0.4-1.050μm每个通道的波段宽约2-10nm航空可见光/近红外成像光谱仪AVIRIS224个通道光谱范围为

0.41-2.45μm。每个通道的波段宽约为10nm2、波谱分辨率厚纸板与千层纸的对比2、波谱分辨率TheCupriteminingdistrictliesnearTonopah,Nevada,

USA2、波谱分辨率多光谱TM真实色彩图像高光谱AVIRIS分子振动红外高光谱AVIRIS电子跃迁红外theGoldfieldTM3/1-5/4-5/7图像TMdatahavebeenprocessedtoextractmoreinformationonthealterationpresentAVIRISPCA图像pink=Kaolinite(高岭土)red=Dickite（地开石）darkblue=Illite（伊利石）green=Alunite（明矾石）2、波谱分辨率4、时间分辨率指遥感影像对同一地区重复覆盖的频率，重访周期Spot:26天Landsat:16天TERRO和AQUA卫星：12小时气象卫星：20-30分钟间谍卫星群：8分钟新式小卫星：即可按轨道运行，也可根据地面编程变轨，如：

IKONOS：1-3天，QuickBird：1-6天

最快2个小时就能拿到数据QuickBird卫星轨道4、时间分辨率五角中一角被撞坏从遥感影像回看9·114、时间分辨率FORMOSAT-2影像

FORMOSAT-2第一个也是唯一的重访能力为一天的民用高分辨率卫星

FORMOSAT-2具有独特的轨道，在相同日照条件下的地球同步轨道以及太阳同步轨道卫星亦可接受针对特定地点和时间的编程任务FORMOSAT-2赤道上空过境时间是上午9：30，而当前运行的大部分光学卫星的过境时间是10：30

台湾Formosat-2地震前的北川地震后的北川4、时间分辨率ImagescourtesyofDr.Cheng-ChienLiu,NationalCheng-KungUniversityandDr.An-MingWu,NSO,Taiwan

台湾Formosat-24、时间分辨率震后一个堰塞湖的形成过程台湾Formosat-2GlobalLatestfiremapNASA利用TERRO和AQUA每天4次扫描地球的红外数据制作04/11/10-04/20/1023April2010-30April2010.MichaelAppletonforTheNewYorkTimesLouisianaOilSpill

April20th，2010TrackingtheOilSpill新技术使得秘密行动变得越发困难

——特丽莎华盛顿国防情报中心主任总结不仅视力要好——单个事物全部分开

空间分辨率高

城市发展规划小型地质灾害务必眼睛尖——体察辐射强度的细微变化

辐射分辨率高