遥感概论课件

《遥感概论》

主讲：罗红霞日期：2007年课程目录◆第一章绪论

◆第二章电磁辐射与地物光谱特征

◆第三章遥感成像原理与遥感图像特征

◆第四章遥感图像处理

◆第五章遥感图像目视解译与制图◆第六章遥感数字图像计算机解译◆第七章遥感应用主要参考教材

1梅安新等编著.《遥感导论》，高等教育出版社，2001年7月主要参考书目

1.闾国楷等编著.《遥感概论》，高等教育出版社，1995年5月（第二版）2.仇肇锐等编著.《遥感应用技术》，武汉测绘科技大学出版社，1998年10月3.孙家柄等著.《遥感原理、方法和应用》，测绘出版社，1997年6月4.章孝灿等编著.《遥感数字图像处理》，浙江大学出版社，1997年9月5.周成虎等编著.遥感影像地学理解与分析，科学出版社，1999年12月Chapter1绪论1遥感的基本概念2遥感技术系统3遥感的类型4遥感的特点5遥感技术的发展简史6中国遥感事业的发展1遥感的基本概念广义理解，遥感泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测。狭义理解，遥感是指从不同高度的平台（Platform）上，使用各种传感器（Sensor），接收来自地球表层的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离探测和识别的综合技术。2遥感技术系统根据遥感的定义，整个过程可用图1说明。图1分析判断图2遥感技术系统的组成3遥感的类型（1）按遥感平台分地面遥感:传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等;航空遥感:传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等;航天遥感:传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等;航宇遥感:传感器设置于星际飞船上，指对地月系统外的目标的探测。遥感平台（2）按传感器的探测波段分紫外遥感:探测波段在0.05一0.38μm之间;可见光遥感:探测波段在0.38一0.76μm之间;红外遥感:探测波段在0.76一1000μm之间;微波遥感:探测波段在1mm一1m之间;多波段遥感:指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分成若干窄波段来探测目标。见下图紫外红外图3（3）按工作方式分主动遥感和被动遥感:主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射值量;被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。（图4、5）图4图5图5成像遥感与非成像遥感:

前者是将所探测到的强弱不同的地物电磁波辐射（反射或发射），转换成深浅不同的（黑白）色调构成直观图像的遥感资料形式，如航空像片、卫星图像等。后者则是将探测到的电磁辐射（反射或发射），转换成相应的模拟信号（如电压或电流信号）或数字化输出，或记录在磁带上而构成非成像方式的遥感资料。如陆地卫星CCT数字磁带等。区别与联系？（4）按遥感的应用领域分从大的研究领域可分为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等;从具体应用领域可分为资源遥感、环境遥感（RemoteSensingofEnvironment）、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、地质遥感、气象遥感、水文遥感、城市遥感、工程遥感及灾害遥感、军事遥感等，还可以划分为更细的研究对象进行各种专题应用。4遥感的特点（1）遥感范围大，可实施大面积的同步观测（2）获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点（时效性）（3）数据的综合性和可比性，具有手段多，技术先进的特点（4）经济效益高，用途十分广泛（5）遥感技术的局限性多波段性多时相性5遥感的发展简史(1)无记录的地面遥感阶段(1608-1838年)(2)有记录的地面遥感阶段(1839-1857)(3)航空摄影遥感阶段(1858-1956年)(4)航天遥感阶段(1957-)图6图74、3、2波段合成的TM图像（丰都）图8SPOT图像（2000年北碚）图9IKNOS图像（2006年西南大学）图10QuickBird图像6中国遥感事业的发展20世纪30年代,于个别城市进行过航空摄影。20世纪50年代开始系统的航空摄影。20世纪70年代以来，遥感事业有了长足进步。自1970年4月24日发射“东方红1号”人造卫星以后，相继发射了数十颗不同类型的人造地球卫星。太阳同步的“风云l号”(FY-lA，lE)和地球同步轨道的“风云2号”(FY-2A,2B)的发射，返回式遥感卫星的发射与回收，使我国开展宇宙探测、通讯、科学实验、气象观测等研究有了自己的信息源。1999年10月14日中国-巴西地球资源遥感卫星CBERS-1的成功发射，使我国拥有了自己的资源卫星。“北斗1,2”定位导航卫星及"清华1号"小卫星的成功发射，丰富了我国卫星的类型。图112002年9月18日，于5月15日一箭双星发射的海洋一号卫星和风云一号D星同时正式交付使用。2002年10月27日，第2颗中国资源二号卫星升空并正常运行。至此，中国已有12颗应用卫星在太空中成功运行，成为中国空间技术发展史上在太空中运行卫星最多的时期，这些卫星有：资源一号、中国资源二号卫星(2颗)，风云一号(2颗)、风云二号(2颗)气象卫星，东方红三号、中星二十二号通信卫星，北斗一号定位卫星(2颗)和海洋一号海洋卫星，几乎涵盖了世界上在太空中运行的所有应用卫星品种，应用范围涉及国民经济诸多领域。中巴地球资源一号卫星计划中巴地球资源一号卫星(CBERS)是中国空间技术研究院(CAST)和巴西空间院(INPE)联合研制的传输型、长寿命地球资源卫星。首颗卫星于1999年l0月l4日在中国太原卫星发射中心发射成功，在轨运行3年l0个月，于2003年8月l3日停止工作。中巴地球资源一号—02星是0l星的接替星，其功能、组成、平台、有效载荷和性能指标的标称参数等与0l星相同。02星于2003年l0月21日在中国太原卫星发射中心发射升空，于2004年2月l2日投入应用运行，目前在轨运行正常。图12中巴资源一号卫星02星图像31/home.jsp中巴地球资源一号卫星-03／04星为第二代中巴地球资源卫星，卫星的性能指标有较大提高，星上有效载荷除保留01／02星的配置外，增加5m全色和l0m多光谱CCD相机。目前03星正在由中国和巴西联合研制中，预计于2008年发射。中国资源二号卫星是我国自行研制的传输型遥感卫星，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院研制，设计寿命为两年，主要用于国土资源勘查、环境监测与保护、城市规划、农作物估产、防灾减灾和空间科学试验等领域。前两颗卫星分别于2000年9月和2002年10月发射，至今仍在太空正常运行，并已获取了大量数据。第3颗中国资源二号卫星于2004年11月发射，相对前两颗卫星，这颗卫星在存储器和数据传输等方面做了相应的改进。1986年以来，我国建成了遥感卫星地面站，逐步形成了接收美国Iandsat、EOS-AM1（MODIS传感器）、法国SPOT、加拿大RADARSAT和中国-巴西CBERS等7颗遥感卫星数据的能力。数十个分布于全国各地的气象卫星接收站，可以接收地球同步(静止轨道)和太阳同步(极轨)气象卫星数据。图13MODIS图像(2006年7月重庆\500m)http:///modisasp/download/download_home.asp目前，我国有1000多家3S(GPS，RS，GIS)单位的十多万名从业人员构成了我国遥感市场的主体，他们直接或间接从事卫星遥感技术的软硬件研制、应用和开发工作。资料显示，遥感已成为我国地理空间信息产业的一个重要组成部分，发挥的作用越来越明显，并成为有关行业的主导技术，如在城市土地动态监测、违章用地处罚、水土流失调查、生态环境评价、大型工程选线选址等方面。Chapter2电磁辐射与地物光谱特征1电磁波与电磁辐射2太阳辐射及大气对辐射的影响3地球的辐射与地物波谱1电磁波与电磁辐射卫星波段数各波段波长范围/um空间分辨率（m）采集时间SPOT3（HRV）050-0.590.61-0.680.79-0.89202000-11-21IKNOS4(多光谱)0.45－0.520.52－0.600.60－0.690.76－0.9042004-07-20中巴地球资源一号5（CCD）0.45－0.520.52－0.590.63－0.690.77－0.890.51－0.7319.52006-7-21电磁辐射源自然辐射源太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源；常用5900K的黑体辐射来模拟；其辐射波长范围极大；辐射能量集中在中-短波辐射。大气层对太阳辐射有吸收、反射和散射作用。地球的电磁辐射：小于3μm的波长主要是太阳辐射的能量；大于6μm的波长，主要是地物本身的热辐射；3-6μm之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。人工辐射源：主动式遥感的辐射源。雷达探测。分为微波雷达和激光雷达。微波辐射源：0.8-30cm激光辐射源：激光雷达—测定卫星的位置、高度、速度、测量地形等。2太阳辐射及大气对辐射的影响2.1太阳辐射1、太阳常数

太阳常数（SolarConstant）即不受大气影响、距离太阳在地球与太阳的平均距离上，单位面积上的光能量功率。

太阳光能到达地面上的能量功率为：2、太阳光谱———太阳辐照度分布曲线0.48———太阳能量光谱的波段分布

0.2~1.4占有90.8%

1.4~1.8占有5.2%

1.8~2.5占有2.6%

3.0~4.2占有1.1%4.5~5.5占有0.18%7.5~14占有0.11%

可见太阳光绝大部分能量分布在0.2~1.4上（其中在可见光部分（0.4~0.76）集中46%能量），而且这一波段区间相对最稳定，因此，被动遥感主要利用可见光、红外等稳定辐射，使太阳活动对遥感的影响减至最小。2.2大气对太阳辐射的影响、散射1、大气的吸收作用氧气：小于0.2

μm；0.155为峰值。高空遥感很少使用紫外波段的原因。臭氧：数量极少，但吸收很强。两个吸收带；对航空遥感影响不大。水：吸收太阳辐射能量最强的介质。到处都是吸收带。主要的吸收带处在红外和可见光的红光部分。因此，水对红外遥感有极大的影响。二氧化碳：量少；吸收作用主要在红外区内。可以忽略不计。2、大气的散射作用辐射在传播过程中遇到小微粒而使传播方向改变,并向各个方向散开,称散射.(教材P18图2.4)这种现象只有当大气中的分子或其他微粒的直径小于或相当于辐射波长时才发生.（1）瑞利散射：当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波长变短而迅速增大。紫外线是红光散射的30倍，0.4微米的蓝光是4微米红外线散射的1万倍。瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微波的影响可以不计。多波段中不使用蓝紫光的原因：颜色红橙黄黄绿青兰紫紫外线波长0.70.620.570.530.470.40.3散射率11.62.23.34.95.430.0无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？米氏散射：当微粒的直径与辐射波长差不多时的大气散射。云、雾的粒子大小与红外线的波长接近，所以云雾对红外线的米氏散射不可忽视。无选择性散射：当微粒的直径比辐射波长大得多时所发生的散射。符合无选择性散射条件的波段中，任何波段的散射强度相同。水滴、雾、尘埃、烟等气溶胶常常产生非选择性散射。云雾为什么通常呈现白色？3、大气的反射作用电磁波传播过程中，若通过两种介质的交界面，还会出现反射现象。太阳辐射通过大气时，就可见光和近红外而言，反射30％，散射22％，吸收17％，其余31％到达地面。接2.3大气窗口3地球的辐射与地物波谱3.1太阳辐射与地表的相互作用太阳与地球辐射的电磁波谱9.66um3.2电磁波与地物的相互作用地物的发射波谱地物的透射波谱地物的反射波谱

绝大多数物体对可见光不具有透射能力，但对于大于5cm的超长波具有透射能力，在地质石油界取得了显著效果。0.45－0.56um物体反射分类是指不论入射方向如何,虽然反射率p与镜面反射一样,但反射方向却是”四面八方”。

p=∏p‘常见地物的反射光谱曲线地物对不同波长入射光有不同的反射率，这就构成了地物反射光谱。这也是我们能够用颜色、色调分辨各种地物的原因。

——雪反射光谱曲线

1）

雪对所有波长反射率都很高且与太阳能量频谱基本同步、这是雪呈现白色的原因。

2）

雪在紫兰波段反射率较大，因而雪呈兰白色。雪、沙漠、植物与湿地反射光谱示意图R(%)λ(μm)

雪植物沙漠湿地——绿色植被反射光谱曲线

1）

对绿光（0.55）有一小的反射峰值，反射率大致为20%，这是绿色植物呈现绿色的原因。注意这里也正是太阳光的光能峰值。——沙漠反射光谱曲线沙漠与雪有基本相同的性质，相对讲红、橙、兰波段反射率较大，因而呈淡橙黄色。

2）

在蓝光（0.45）和红光处（0.67）有两个吸收谷，这是光合作用吸收谷。注意此处太阳光能仍很大，若吸收谷减小，则植被发黄、红。

3）在近红外波段0.8－1.0间有一个反射的陡坡，至1.1附近有一峰值，形成植被的独有特征。这是由植被叶片的细胞结构影响所致。0.55

4）在中红外波段（1.3－2.5）受到绿色植物含水量的影响，吸收率大增，反射率大大下降，特别是以1.45、1.95和2.7为中心是水的吸收带，表明植被中水分含量。

5）

在0.7~1.4与1.5~1.9有很高红外反射峰，反射率可高达70%以上，这两峰与前边红光波谷是植被光谱的特征。这第一峰波段还处在太阳光能波谱中主要能量分布区（0.2~1.4）占有全部太阳光能量90.8%，这是遥感识别植被并判断植被状态的主要依据。

6）

不同种类植物反射光谱曲线的变化趋势相同，而植物与其它地物的反射光谱曲线显著不同，这是遥感可以估测生物量的基础。

7)不同生长期的植物反射光谱曲线

8）不同健康状况的植物反射光谱曲线

9）植物叶片重叠时，反射光能量在可见光部分几乎不变，而在红外却可增加20~40%。这是因为红外光可透过叶片，又经下层叶片重复反射。叶片重叠反映作物长势旺盛，生物量高。

10）植物叶片可见光区反射率有显著的方向性，这是因为植物叶片反射（散射）不是纯粹的朗伯散射，还有方向性。而在红外区方向性就不显著，这是因为红外光透射性好，透射后重复反射打扰了方向性。0.551.451.952.7——湿地

湿地对可见光—红外很宽的波段范围反射率都很低，绝大部分光能被吸收，因而在遥感图像上呈黑色或深灰色。雪、沙漠、植物与湿地反射光谱示意图R(%)λ(μm)

雪植物沙漠湿地影响地物光谱反射率变化的因素太阳位置传感器位置地理位置地形季节气候变化地面湿度变化地物本身的变异大气状况附：遥感物理的几个基本概念

——反射率与反照度（ReflectivityandAlbedo）

反射率=反射光能/入射光能 反照度=到达遥感传感器光能/入射太阳光能

注意：到达遥感传感器光能中不仅包含有反射太阳光的光能，还包括程辐射光能。所以遥感图像每个象元的灰度是该象元对应地物加权平均反照度的表征，不是地物反射率的表征。

一个物体的反射率本身受多种原因影响，包括有：入射角、入射光、波长、物体本身状态。反照度除反射率所受各种因素影响外，还包括大气状态、太阳角等影响。——同物异谱与同谱异物在某一个谱段区，两个不同地物可能呈现相同的谱线特征。这是同谱异物，也可能同一个地物，处于不同状态，如对太阳光相对角度不同，密度不同，含水量不同等等，呈现不同的谱线特征。同物异谱与同谱异物现象给图像判译带来困难。这就引申出一个概念，遥感中绝对定标（AbsoluteCalibration）是不可能的。如果定标，可以做相对定标，即寻找典型地物的光谱特征，其它地物的光谱与之对比。——三种分辨率

几何分辨率，即遥感图像上一个象元覆盖实际地面的大小。反映为遥感制图的比例尺。辐射分辨率，即遥感传感器将截获的光能量能够分出的等级。反映为图像的灰阶数，如64灰阶、128灰阶、256灰阶等。光谱分辨率，即遥感工作波段的宽窄。原则上希望其越窄越好。三种分辨率对于一种传感器是相互制约的，有矛盾的。在同等敏感度水平上，几何分辨率增高，光谱分辨率或辐射分辨率就不可能高。其根本原因是传感器是要获得一定光能才能响应。除以上三种分辨率以外，还有时相分辨率，它是指对于同一地区重复获取影像的最短相隔时间，它受制于几何分辨率。Ch3遥感成像原理与遥感图像特征3.1遥感平台3.1.1遥感平台的种类360003.1.2卫星运行参数运行周期是指卫星绕地一圈所需的时间。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。卫星高度地球同步轨道太阳同步轨道卫星抖动卫星姿态扫描宽度(总视场)3.1.3气象卫星气象卫星概述美国的“泰诺斯”(TIROS)卫星系列：第一代实验气象卫星，从60年-65年共发射了10颗，极轨气象卫星。美国的雨云（Nimbus）卫星系列：

64-78年共发射了7颗，太阳同步轨道。美国的艾萨（ESSA）卫星系列：66-69年共发射了9颗。美国的NOOA卫星系列：70-94年共发射了16颗。太阳同步轨道。

1960年4月美国发射了第一颗气象卫星泰罗斯-1(Tiros-1)。随后，前苏联也相继发射了自己的气象卫星。目前，在轨道上运行的大多数气象卫星是由美国和俄罗斯发射的，其中很大一部分为极地轨道卫星，简称极轨卫星。

1966年美国发射第一颗业务气象卫星艾萨(ESSA)是极轨卫星，主要提供可见光云图。1970年、1978年美国又相继发射诺阿(NOAA）和泰罗斯－N系列业务气象卫星。这些卫星都属于极轨气象卫星。极轨气象卫星的飞行高度一般在800－1500公里左右。由于卫星的飞行高度低，因此卫星照片分辨率高，图象清晰。

1974年，美国成功地研制了第一颗静止业务环境监测卫星(GOES)。静止业务环境监测卫星在赤道的某一经度、约36000公里高度上，它环绕地球一周约需24小时，几乎与地球自转同步。从地球上看好象卫星是相对静止的，故又称为地球静止卫星。目前，日本GMS系列静止气象卫星、俄罗斯的GOMES卫星、欧盟METEOSAT-3

卫星、印度的INSAT以及美国的两颗静止卫星(GOES-E和GOES-W)共6颗卫星组成地球静止气象卫星监测网。这些卫星位于赤道上空约36000公里高，每半小时向地球发送一次图片。

中国也先后成功地发射了6颗气象卫星（3颗风云－1和3颗风云－2）。依靠这些卫星，中国建立了自己的卫星天气预报和监测系统。风云－1是一种极地轨道气象卫星。风云－2是一种静止气象卫星。气象卫星分布我国气象卫星情况

1、1988年9月7日FY-1A星发射试验星4、1999年5月10日FY-1C星发射业务星3、1997年6月10日FY-2A星发射2、1990年9月3日FY-1B星发射试验星5、2000年6月25日FY-2B星发射2、气象卫星的特点轨道：低轨和高轨。成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。短周期重复观测：静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。资料来源连续、实时性强、成本低。气象卫星观测的优势和特点

空间覆盖优势极轨气象卫星在约900km的高空对地观测，一条轨道的扫描宽度可达2800km。每天都可以得到覆盖全球的资料地球静止卫星在3．6万公里的高空观测地球，一颗静止卫星的观测面积就可达1亿7千万平方公里，约为地球表面的1／3只有通过卫星的大范围观测，才使人类获得了几乎无常规观测的大范围海洋、两极和沙漠地区的资料。目前已经可以通过卫星观测系统，获取全球或任何感兴趣区域的空间连续的高分辨率气象和环境资料,不受国界限制气象卫星观测可以大大地改善资料的时间取样频次。特别是静止气象卫星可以获得每小时一次的大范围实时资料，必要时甚至可以获取半小时的资料。有利于对灾害性天气的动态监测。双星组网的极轨气象卫星也可以每天提供4次全球覆盖的图象资料和垂直探测资料。而常规高空站每天只在00时12时（世界时）进行两次观测,且无法观测海洋和无人地区。气象卫星观测的优势和特点时间取样优势与地面和高空常规观测相比，卫星资料具有内在的均一性和良好的代表性。尽管世界气象组织（WMO）已经颁布了一系列规范来统一常规观测仪器的性能和观测方法，但仍不能避免不同国家和地区、使用不同仪器和方法获得的资料的不一致性。测站分布的不均匀等，也使资料的不确定性增加。气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进行观测，资料的相对可比较性强、分布均匀一致性好。卫星资料则是对一定视场面积内的取样平均值，具有较好的区域代表性。气象卫星观测的优势和特点资料一致性优势与其它观测方法相比，气象卫星是从大气层

外这个新视角观测地球—大气系统的，所以有些重要的气候变量，特别是通过整个垂直方向大气层的积分参数，如地气系统的反照率、大气顶的地气系统的射出长波辐射，只能通过气象卫星观测才能获得。目前已成功地从气象卫星观测资料中导出了全球大气温度和湿度廓线、辐射平衡、海陆表面温度及云顶温度、风场、云参数、冰雪覆盖、云中液态水含量和降水量、臭氧总量和廓线、陆地下垫面状态、植被状况等诸多重要气候和环境参数,这是任何其他观测手段所不能观测的。气象卫星观测的优势和特点综合参数观测优势3、气象卫星的应用领域天气分析与气象预报气候研究与气候变迁的研究资源环境领域：海洋研究、森林火灾、水污染FY-1C\D通道编号、波长范围及其主要用途通道1、2的探测波段分别处于植被反射的低谷和高峰区，利用二者的差值可以计算各种植被指数，植被指数能反映作物、森林、草场的生长情况，病虫害及作物缺水状况，并能进行作物估产，这个通道还可以做判识水陆边界，河口泥沙海冰等。FY-1C\D通道编号、波长范围及其主要用途通道3处在红外短波窗口，它对检测地面高温热源，比如，森林和草场的火灾特别有效。FY-1C、D通道编号、波长范围及其主要用途

通道4、5处于红外窗口，用以测量地面温度，这两个通道相结合的目的在于对海面温度反演中对大气削弱进行订正，计算的地表和海表温度在农业、渔业、洋流、城市热岛等方面有广泛的应用。LSTSSTFY-1C\D通道编号、波长范围及其主要用途通道6对雪的反射率较低，与其它通道结合有助于云、雪的判识，同时此通道对土壤湿度比较敏感，有助于干旱监测。通道7-9是海洋水色通道，海洋水色反映海洋中叶绿素的含量，他还可以反映海洋浑浊度和海洋污染以及赤潮等情况。通道10是低层水汽通道，用于大气修正和大气透过率的计算。火情监测

在AVHRR图象中，由于高温目标在通道三的亮温大大高于背景象元的亮温，因而在通道三图象上，含火点象元与周围象元产生明显反差。 利用增强，多通道彩色合成、阈值判断等处理技术，可以从AVHRR资料中得到反映地面明火区、过火区、未燃区（森林、草原、农田）、烟雾范围和方向等各种反映林火和草原火的信息。并可探测到面积低于一个象元的亚象元火点。 极轨气象卫星（FY、NOAA）覆盖范围宽广，每天观测频次在中高纬度达8-10次，可以多频次的监测火情。气象卫星作用

热带气旋

沙尘暴监测气象卫星作用沙尘暴气象卫星作用卫星遥感产品热岛效应火山爆发海温分布祝贺风云一号D气象卫星发射成功!2002.5.153.1.3陆地卫星陆地卫星系列---

Landsat

Characteristic

LaunchedbyDateoflaunchDateofterminationAltitudeSensorRecurrentperiodLANDSAT-1NASA1972.7.231978.1.6915kmRBV/MSS18daysLANDSAT-2NASA1975.1.221982.2.25915kmRBV/MSS18daysLANDSAT-3NASA1978.3.51983.3.31915kmRBV/MSS18daysLANDSAT-4NASA1982.7.162001.6.15705kmMSS/TM16daysLANDSAT-5NASA1984.3.1Operating*1705kmMSS/TM16daysLANDSAT-6NASA1993.10.51993.10.5-ETM16daysLANDSAT-7NASA1999.4.15Operating*2705kmETM+16days*1:ThedatareceptionbyNASDAwasfinishedtoJun30,2001.

*2:ThedatareceptionbyNASDAwasfinishedtoNov30,2002.\景

WavelengthVisible:2bands

Near-infrared:2bandsSpatialResolution83mSwathWidth185kmu0.91u产生

WavelengthVisible:3bands

Near-infraredandMiddle-infrared:3bands

Thermal-infrared:1bandSpatialResolutionVisible,Near-infraredandMiddle-infrared:30m

Thermal-infrared:120mSwathWidthAbout180kmuOverview

TheETM+isanimprovedversionoftheLandsat4/5ThematicMapper(TM)payloads,butstillprovidesdatacontinuitywithallpriorLandsatmissions.ImprovementsintheinstrumentincludeincreasedspatialresolutionofthethermalIRband(Band6),improvementoftheradiometriccalibrationequipment,andtheadditionofapanchromaticband(Band8).BelowisasimplifieddiagramoftheETM+.

Characteristic

BandwavelengthbandResolution10.45-0.52mm30m20.52-0.60mm30m30.63-0.69mm30m40.76-0.90mm30m51.55-1.75mm30m610.4-12.5mm60m72.08-2.35mm30m80.50-0.90mm15m陆地卫星系列---SPOT卫星

SPOT5

SPOT4卫星运行服务中断发射日或重新开始服务日

SPOT1

SPOT2SPOT3

86878889909192939495969798992000010203040506070809ObservationBandVisible:2bands

Near-infrared:1band

Panchromatic-Band:1bandSpatialResolutionMultispectoral-Band:20m

Panchromatic-Band:10mSwathWidthAbout60kmSpot1、2号

HRVIRScanningImage

500

Spot立体像对

轨道旁向倾斜，像对最短时间差为0.5小时自动相关生成DEM，高程精度为7-11米(VirtuoZo)

SPOT的倾斜观测功能重复观测能力单星：2－3天/次，多星：1天/次20°20°600KmmaxiHRS120Km立体成像装置HRSSpot-5基本产品10米多光谱5米全色2.5米全色+Spot-5增值产品

10米多光谱5米PanSpot5同轨立体像对Spot5HRS立体像对生成的10米高程精度DEM陆地卫星系列---IKONOSIKONOS:1米全色4米多光谱1米全色-锐化轨道:680km,太阳同步,98.2º倾斜

IKONOS光谱波段红波段.63-.69microns(4m)近红外.76-.90microns(4m)蓝波段.45-.52microns(4m)绿波段.52-.60microns(4m)全色.45-.90微米的图像(1m）u陆地卫星系列---QuickBird

3.1.4海洋卫星发展历史3.2摄影成像3.2.1摄影机分幅式摄影机全景式摄影机多光谱摄影机数码摄影机3.2.2摄影像片的几何特征3.2.3摄影胶片的物理特性框标压平线压平线：像片四边井

字形直线叫压平线，其弯曲度说明摄影时感光胶片未压平而产

生的影像变形情况。.3.2.2摄影像片的几何特征像片的投影像片的比例尺像点位移（一）像片的投影１、中心投影和垂直投影ABCDabcd中心投影ABCDabcd正射投影航片是中心投影，即摄影光线交于同一点地图是正射投影，即摄影光线平行且垂直投影面。（一）像片的投影２、中心投影和垂直投影的区别正射投影: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正射投影中心投影（一）像片的投影２、中心投影和垂直投影的区别正射投影:总是水平的，不存在倾斜问题中心投影，若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同倾斜水平ABCabcHf比例尺f/H（一）像片的投影２、中心投影和垂直投影的区别地形起伏对正射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ABCBACabcabcA’C’C’A’（一）像片的投影２、中心投影的透视规律点的像仍然是点。与像面平行的直线的像还是直线；如果直线垂直于地面，有两种情况：第一；当直线与像片垂直并通过投影中心时，该直线在像片上的像为一个点；第二；直线的延长线不通过投影中心，这时直线的投影仍为直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况则取决于目标在像片中的位置。平面上的曲线，在中心投影的像片上一般仍为曲线。

航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。

（1）平均比例尺：以各点的平均高程为起始面，并根据这个起始面计算出来的比例尺。

（2）主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，它可以概略地代表该张航片的比例尺。（二）航空像片比例尺

摄影比例尺即航片上某线段l地面相应线段的水平距离L之比，称之为摄影比例尺1/m。平坦地区、摄影时像片处于水平状态（垂直摄影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与航高（H）之比。fH比例尺=f/H像平面投影中心地物地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化。fH0h1h2比例尺：（三）像点位移

在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上的位置移动，这种现象称为像点位移。SnNRrA0A’hha0aH-hfHA地面点像点（三）像点位移（1）位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。（2）位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。（3）位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。三、摄影胶片的物理特性（自学）1、感光度：指胶片的感光速度。遥感需用感光度高的胶片。2、光学密度：指胶片竟感光显影后，影像表现出的深浅程度。３、反差与反差系数：反差指胶片的明亮部分与阴暗部分的密度差。反差系数是指拍摄后负片影像与景物亮度差之比。4、灰雾度：未经感光的胶片，显影后仍产生轻微的密度，呈浅灰色，故称灰雾度5、宽容度：指表达被摄物体亮度间距的能力。遥感摄影希望用宽容度大胶片。6、解像力（感光胶片的分辨力）：解像力的大小以每毫米范围内分辨出的线条数表示。单位：线对/毫米。航空像片的立体观测视3.3扫描成像一、光/机扫描成像概念：依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。探测元件把接受到的电磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录或再经电/光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像瞬时视场角：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，限制在一个很小的角度之内，这个角度称为瞬时视场角。即扫描仪的空间分辨率。总视场角：扫描带的地面宽度称总视场。从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角，叫总视场角。照相技术的弱点：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可见光及其附近；其次，照相一次成型，图象存储、传输和处理都不方便。工作原理：扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同波长的探测元件上。几种光机扫描一仪红外扫描仪：接受地物的红外辐射能量，并把它传给探测元件。多光谱扫描仪（MSS)：与红外扫描仪基本类似，其不同之处是，外加一个分光系统，把来自地物的电磁波信号，分成若干个不同的波段，同时用多个探测器同步记录相应波段的信息。而红外扫描仪只在红外波段工作。专题制图仪TM：专题制图仪TM的成像原理与MSS一致，与MSS相比，空间分辨率由80米提高到30米；探测波段由4个增加到7个。特点：利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理方面十分方便。但装置庞杂，高速运动使其可靠性差；在成像机理上，存在着目标辐射能量利用率低的致命弱点。二、固体自扫描成像固体自扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。电子藕合器件CCD：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。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、可靠性高等一系列优点。扫描方式上具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多，体积越小，分辨率就越高。电子藕合器件CCD逐步替代光学机械扫描系统。三、高光谱成像光谱扫描成像光谱仪：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。特点：高光谱成像仪是遥感进展的新技术，其图象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式和推帚式，可以收集200或200以上波段的收据数据。使图象中的每一像元均得到连续的反射率曲线，而不像其他一般传统的成像谱光仪在波段之间存在间隔。3.4微波遥感与成像（自学）3.5遥感图像的特征一、遥感图像的空间分辨率（Spatialresolution）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。对于摄影成像的图像来说，地面分辨率取决于胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统分辨率，以及摄影机焦距和航高。由公式所得的地面分辨率的单位是线对/m，而实际地面分辨的最小间隔（图像能够被分辨出来的地面上两个目标的最小距离）应为线/m。即地面分辨率/2。Graphicrepresentationshowingdifferencesinspatialresolutionamongsomewellknownsensors(Source:Landsat7ScienceDataUsersHandbook)二、图象的光谱分辨率（SpectralResolution）

Numberandsizeofthebandswhichcanberecordedbythesensor–nominalspectralresolutionCourse–sensitivetolargeportionofemscontainedinasmallnumberofwidebandsFine–sensitivetosameportionofemsbuthavemanysmallbandsGoal

–finerspectralsamplingtodistinguishbetweensceneobjectsandfeatures