卫星遥感数据课件

地球资源卫星数据

§1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…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-AVHRR1.1km大范围资源环境调查遥感数据的分辨率本节结束下一节Landsat陆地卫星，1972年发射第一颗，已连续42年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，提供数据主要有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。Tobecontinued…§2

Landsat数据Landsat轨道参数Tobecontinued…Landsat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-21975.1.22MSS和RBV1,RBV2,RBV3Landsat-31978.3.5MSS和RBVLandsat-41982.7.16MSS和TMLandsat-51984.3.1TMLandsat-61993.10.5TMLandsat-71999.4.15ETMTobecontinued…MSS的波谱段Tobecontinued…TM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…ETM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。Tobecontinued…

光谱特性：由于各种地物组成的物质成分、结构、理化性质的差异，导致不同的地物对电磁波的反射存在着差异，并且致使地物的热辐射性质也不完全相同。同一地物在不同的波谱段，其反射的电磁波与热辐射也有差异。反映在图像上为：相同地物在不同波谱段的图像上色调会不同。这叫做地物的光谱效应。MSS的光谱效应。MSS4：0.5~0.6μm，对水体有一定的透视能力，能判读出水下地形。Tobecontinued…Landsat数据光谱特性MSS5：0.6~0.7μm，对水体有一定的透视能力，对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物有明显的反映；能区分死树和活树，活树色调较深。MSS6：0.7~0.8μm，水体为暗色，对地物的湿度有明显反映；能反映植物的健康状况。MSS7：0.8~1.1μm，与MSS6相似，但水体更黑，湿地色调更黑；能明显区分植物的健康状况。MSS8：10.4~12.6μm，反映地物的热辐射性质。地表温度高，热辐射就强，色调就浅。Tobecontinued…TM的光谱特性：TM1对水体有较强的透视能力。TM2-TM4与MSS4-MSS6相似。TM5，TM7属于近红外波段，对岩石有明显的区分能力，对植物也有明显的反映，属于反射峰值。TM6与MSS8相同。Tobecontinued…ETM+的光谱特性除PAN波段外，其余与TM相同。Tobecontinued…Landsat数据空间分辨率空间分辨率：是指陆地卫星成像时的地面采样大小，在图像上就称为像元，是图像的最小成像单元。Tobecontinued…Landsat数据空间分辨率MSS4-MSS779mTM、ETM1-5；TM、ETM730mETMPAN15mMSS8240mTM6120mETM660mLandsat数据几何特性具有地理坐标。投影性质：多中心投影。重叠：航向无重叠，旁向重叠取决于纬度，如下：纬度/°01020304050607080重叠/%141519263445577085地面接收站处理图像编号。图像注记或图像参考文件：说明成像的时间、条件、波段等。Tobecontinued…数据的产品类型Landsat卫星图像资料磁带资料光盘资料磁盘资料Tobecontinued…水体判读水体在卫星图像上要较其他地物容易判读。尤其在近红外波段的影像上，由于水体对近红外的强烈吸收，水体为黑色，与周围地物的界限很清楚。湖、河、海以其外部形态，很容易区别。水中的泥沙含量等状况，在可见光短波影像上有显示。一般水浅或含沙量大的色调浅。水体明显易判的特点，常作为其他地物定点定位的标志。Tobecontinued…三、地貌的判读地貌在卫星图像判读时是较为直观的要素。卫星图像的比例尺小，能反映大的地貌形态特征，如平原、山地、丘陵。能判读主要的地貌类型及范围，如风沙地貌、黄土地貌、冰川地貌、火山地貌、流水地貌等。Tobecontinued…Landsat数据判读四、植被的判读卫星图像上，植被是群体的特征，不能反映个体的形态，只能判读出植被的类型、生长状况、分布范围。植被类型的判读要依据纹理结构和色调，并要有该地植物群落组成和植被分类图等资料，要经过实地调查和验证。植被的判读一般要用多波段合成的图像，如标准假彩色合成图像。在该图像上植被为红色。Tobecontinued…五、城镇与道路的判读城镇的光谱是建筑物和水泥下垫面的综合反映，与周围环境的反差较大，能判读出城镇的外形和面积。城镇的内部结构的判读，取决于图像的分辨率。道路呈长条状，故提高了分辨率，一般能判读出形态和长度，区分道路的等级。Tobecontinued…六、土地覆盖与土地利用的判读土地覆盖与土地利用的含义大同小异。图像反映出来的是地表覆盖状况，该状况的类型根据土地分类标准而定。我国土地分类：一级大类统一，二级各地确定。一级类型：耕地—林地—草地—园地—居住用地—工矿用地—交通用地—水域—特殊用地—难利用地。Tobecontinued…实习四TM图像判读实习内容：利用ENVI软件，（1）标准假彩色合成；（2）镶嵌2幅TM上海图像；（3）以上海行政图裁剪出上海疆域影像。判读上海幅标准假彩色合成图像，判读出水体、城镇居民地、主要道路、绿地、农田等，用ENVI软件分层解译出各地物类型。对比上海地图，判读出水体、居民地、道路、绿地等的名称和属性。编写简单的解译报告，说明图幅的简单状况。下一节本节结束MSS数据获取原理图MSS数据是一种多光谱段光学—机械扫描仪所获得的遥感数据。BACKTM数据获取的传感器BACK1978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…§3

SPOT数据SPOT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卫星的运行Tobecontinued…轨道HRV装备SPOT卫星群的组合Tobecontinued…SPOT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）Tobecontinued…SPOT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

。Tobecontinued…HRV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。BACKSPOT传感器BACK§4其他地球资源卫星数据IKONOS数据QUICKBIRD数据CBERS数据JERS数据IRS数据Tobecontinued…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…一、IKONOS数据具有太阳同步轨道，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…IKONOS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卫星的外形Tobecontinued…IKONOS卫星图像Tobecontinued…IKONOS图像地区：上海浦东分辨率：1m采集时间：2000年3月26日Tobecontinued…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…二、QuickBird数据QuickBird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传感器结构图Tobecontinued…QuickBird影像图Tobecontinued…多光谱影像分辨率2.8mQuickBird影像图华盛顿纪念碑Tobecontinued…quikbirdTobecontinued…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…三、CBERS数据

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…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…CBERS卫星传感器Tobecontinued…CBERS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象处理中心任务中心CBERS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256m。B11:0.77～0.89μm，近红外,分辨率256m。Tobecontinued…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…四、JERS数据JERS-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…JERSImage地点：美国内华达州JERS图像Tobecontinued…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…五、IRS数据及特点本节结束

下一节IRS图像§5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…

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。Tobecontinued…GMS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…FY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）

本节结束本章结束推帚式扫描仪工作原理图BACKETM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Landsat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CARTERRAＴＭ

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BACK多通道微波扫描辐射计(SNMR)SNMR是一种被动式成像微波遥感器。有5个微波通道，波长分别为0.81lcm，1.43cm，1.67cm，2.81cm，4.54cm。空间分辨率为22～

100km，扫描带宽600km，辐射分辨率达零点几K(K是绝对温度的单位)；有云时测温精度为±2K，测风精度为±2m／s。BACK可见光-红外辐射计(VIR)VIR有两个通道：0.52～0.73μm和10.5～12.5μm。VIR可获得可见光和热红外影像，可测海水温度等。空间分辨率为2～5km，带宽1900km。BACK多谱段电子自扫描辐射计(MESSR)MESSR数据是由CCD构成的自扫描推帚式多谱段扫描仪，简称CCD像机．其地面分辨率为50m，可获立体图像。舷向总探测带宽为186km(两台MESSR综合起来的总带宽)。BACK可见光-热红外辐射计(VTIR)VTIR数据有一个可见光谱段和3个热红外谱段，其用途是监测海洋水色和海洋表面温度。地面分辨率为900m(可见光)或2700m，地面扫描带的宽度为1500km。

BACK微波辐射计(MSR)MSR是工作在K频段的双频微波辐射计，主要用于水蒸气量、冰量、雪量、雨量、气温、锋面、油污等的观察。MOMO-1应用于陆地遥感时，其性能优于陆地卫星的MSS。BACKETM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AVHRR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BACKMOS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

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。BACK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。