第三章遥感技术系统课件

遥感技术系统由遥感平台、传感遥感技术系统由遥感平台、传感器、信息记录与传输、接收、处理和器、信息记录与传输、接收、处理和解译系统组成。解译系统组成。第三章第三章 遥感技术系统遥感技术系统第一节第一节 遥感平台遥感平台第二节第二节 传感器传感器第三节第三节 遥感信息记录和传输遥感信息记录和传输第四节第四节 遥感资料的种类遥感资料的种类主要内容主要内容目标物反射发射回射大气窗口被动主动摄影扫描雷达回收视频辐射校正几何校正影象胶卷模拟数据带高密度数字磁带像片磁带目视解译光学处理计算机图象识别专业图件统计数字收集传输校正转换处理专业图件与 统计数字物体发射、反射电磁波遥感的基本过程遥感的基本过程第一节第一节 遥感平台遥感平台vv遥感平台（运载工具）：遥感平台（运载工具）：遥感平台（运载工具）：遥感平台（运载工具）：指装载传感器进行指装载传感器进行指装载传感器进行指装载传感器进行探测的运载工具，按照遥感平台所在高度分：探测的运载工具，按照遥感平台所在高度分：探测的运载工具，按照遥感平台所在高度分：探测的运载工具，按照遥感平台所在高度分：近地面平台、航空平台和航天平台。近地面平台、航空平台和航天平台。近地面平台、航空平台和航天平台。近地面平台、航空平台和航天平台。vv在不同高度的平台上进行遥感，可获得不同在不同高度的平台上进行遥感，可获得不同在不同高度的平台上进行遥感，可获得不同在不同高度的平台上进行遥感，可获得不同覆盖面积，不同比例尺，不同分辨率的遥感覆盖面积，不同比例尺，不同分辨率的遥感覆盖面积，不同比例尺，不同分辨率的遥感覆盖面积，不同比例尺，不同分辨率的遥感图像。图像。图像。图像。主要内容主要内容vv近地面平台近地面平台vv航空平台航空平台vv航天平台航天平台vv几种主要航天平台的运行特征几种主要航天平台的运行特征近地面平台近地面平台v近地面平台近地面平台：放在地面上或水上的，装载传感器的固定放在地面上或水上的，装载传感器的固定或可移动的装置，高度一般小于或可移动的装置，高度一般小于300m，常用的有：，常用的有：l三角架，三角架，0.752ml遥感车和遥感船，遥感车和遥感船，110ml遥感塔（遥感塔（6100m）v对应的遥感称对应的遥感称地面遥感地面遥感，用于测定各种传感器的性能以，用于测定各种传感器的性能以及用于试验研究的地物细节图像，为航空和航天遥感提及用于试验研究的地物细节图像，为航空和航天遥感提供基础资料。供基础资料。航空平台航空平台v指在大气层内飞行的飞行器，高度指在大气层内飞行的飞行器，高度100m30km，主，主要有飞机、直升机、气球等。要有飞机、直升机、气球等。l低空平台：航高低空平台：航高12000m，飞机、汽球。，飞机、汽球。v装在上面的传感器可以是波谱测量仪、摄影机、雷达装在上面的传感器可以是波谱测量仪、摄影机、雷达等成像仪器。等成像仪器。v特点：飞行高度较低，机动灵活，不受地面条件限制，特点：飞行高度较低，机动灵活，不受地面条件限制，地面分辨率较好，调查周期短，资料回收方便。地面分辨率较好，调查周期短，资料回收方便。航空平台航空平台气球气球气球：气球：1858年，法国人开始用气球进行航空摄影。优点：年，法国人开始用气球进行航空摄影。优点：廉价、操作简单；装在其上的传感器有摄影机、摄像廉价、操作简单；装在其上的传感器有摄影机、摄像机、红外辐射计等简单传感器。机、红外辐射计等简单传感器。低空气球：凡是发送到对流层中的气球都低空气球：凡是发送到对流层中的气球都叫低空气球（系留气球，最高叫低空气球（系留气球，最高5Km）高空气球：凡是发送到平流层的气球都叫高高空气球：凡是发送到平流层的气球都叫高空气球，大多自由漂移，可升至空气球，大多自由漂移，可升至12-40km高空高空按高度分按高度分航空平台航空平台飞机飞机飞机：是最常用的遥感平台，其飞行高度和速度、时间、飞机：是最常用的遥感平台，其飞行高度和速度、时间、地区可人工控制，可搭载多种传感器地区可人工控制，可搭载多种传感器 优点：信息回收方便，仪器可及时维修优点：信息回收方便，仪器可及时维修低空飞机：高度在地面上空低空飞机：高度在地面上空2km以下，直升机以下，直升机最低可飞到地面上空最低可飞到地面上空10m左右，遥感实验时的左右，遥感实验时的飞行高度在飞行高度在11.5km左右。左右。按高度分按高度分高空飞机：高度为高空飞机：高度为1230km中空飞机：高度为中空飞机：高度为26km。遥感实验时的。遥感实验时的飞行高度在飞行高度在3km以上。以上。航天平台航天平台v指在大气层外飞行的飞行器，高度几百、几指在大气层外飞行的飞行器，高度几百、几千至几万公里。千至几万公里。v优点：可以对地球进行宏观的、综合的、动优点：可以对地球进行宏观的、综合的、动态的、快速的观察。态的、快速的观察。v主要有高空探测火箭、人造地球卫星、宇宙主要有高空探测火箭、人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机。飞船、航天飞机。航天平台航天平台高空探测火箭高空探测火箭v飞行高度一般可以达到飞行高度一般可以达到300400km。v优点：可在短时间内发射并回收，不受轨道优点：可在短时间内发射并回收，不受轨道限制，应用灵活，适于小范围地区遥感。限制，应用灵活，适于小范围地区遥感。v缺点：易损坏仪器，代价大，取得的资料不缺点：易损坏仪器，代价大，取得的资料不多。多。航天平台航天平台宇宙飞船宇宙飞船v宇宙飞船：载人宇宙飞船有宇宙飞船：载人宇宙飞船有“双子星座双子星座”飞船飞船系列、系列、“阿波罗阿波罗”飞船系列、飞船系列、“礼炮礼炮”号轨道号轨道站、站、“和平和平”号空间站。号空间站。v较卫星优越之处：有较大负载容量，可带多种较卫星优越之处：有较大负载容量，可带多种仪器，可及时维修，资料回收方便。仪器，可及时维修，资料回收方便。v缺点：飞行时间短（缺点：飞行时间短（730天），重复率小。天），重复率小。航天平台航天平台航天飞机航天飞机v是一种新式大型空间运载工具，自是一种新式大型空间运载工具，自1981年年4月以来，美国已经月以来，美国已经发射了发射了“哥伦比亚哥伦比亚”号、号、“发现发现”号、号、“挑战者挑战者”号、号、“亚亚特兰蒂斯特兰蒂斯”号和号和“奋进奋进”号等。号等。v航天飞机是火箭、载人飞船和航空技术综合发展的产物：象航天飞机是火箭、载人飞船和航空技术综合发展的产物：象火箭那样垂直向上发射；象卫星和飞船那样在空间轨道上运火箭那样垂直向上发射；象卫星和飞船那样在空间轨道上运行；象飞机那样滑翔降落。行；象飞机那样滑翔降落。v由三部分组成的由三部分组成的3级火箭，其主体轨道飞行器可以回收，两级火箭，其主体轨道飞行器可以回收，两个助推器也可以回收重复使用；一类不带传感器，仅作为交个助推器也可以回收重复使用；一类不带传感器，仅作为交通工具（将卫星或飞船送入轨道；在轨道上对卫星或飞船进通工具（将卫星或飞船送入轨道；在轨道上对卫星或飞船进行检修和补给；在轨道上回收卫星或飞船），另一类带传感行检修和补给；在轨道上回收卫星或飞船），另一类带传感器进行遥感。器进行遥感。航天平台航天平台人造地球卫星人造地球卫星按飞行高度和寿命分为三种：按飞行高度和寿命分为三种：v低高度，短寿命：高度为低高度，短寿命：高度为150350km，寿命只有，寿命只有13星星期，可获得较高地面分辨率图像，多用于军事侦察。期，可获得较高地面分辨率图像，多用于军事侦察。v中高度，长寿命卫星：高度在中高度，长寿命卫星：高度在3501800km，寿命在，寿命在1年年以上，分为陆地卫星、海洋卫星和气象卫星。以上，分为陆地卫星、海洋卫星和气象卫星。v高高度，长寿命卫星：也称为地球同步卫星或静止卫星，高高度，长寿命卫星：也称为地球同步卫星或静止卫星，高度约为高度约为36000km，按用途分为通讯卫星、气象卫星，按用途分为通讯卫星、气象卫星，遥感上用于地面动态监测（火山、地震、林火、洪水）。遥感上用于地面动态监测（火山、地震、林火、洪水）。航天平台航天平台人造卫星人造卫星vv卫星是航天遥感的主要平台。卫星是航天遥感的主要平台。卫星是航天遥感的主要平台。卫星是航天遥感的主要平台。vv卫星运行在大气层有效阻力之外（约卫星运行在大气层有效阻力之外（约卫星运行在大气层有效阻力之外（约卫星运行在大气层有效阻力之外（约150KM150KM），却又在重力场之内，进入轨道），却又在重力场之内，进入轨道），却又在重力场之内，进入轨道），却又在重力场之内，进入轨道后，便周期性地绕地球运转，可在规定时后，便周期性地绕地球运转，可在规定时后，便周期性地绕地球运转，可在规定时后，便周期性地绕地球运转，可在规定时间内覆盖全球，或任何指定地域。间内覆盖全球，或任何指定地域。间内覆盖全球，或任何指定地域。间内覆盖全球，或任何指定地域。航天平台航天平台人造卫星人造卫星卫星轨道参数卫星轨道参数v轨道周期：轨道周期：卫星在轨道上绕地球一周所需的时间卫星在轨道上绕地球一周所需的时间v轨道倾角：轨道倾角：卫星轨道面与地球赤道平面的夹角（从赤道西卫星轨道面与地球赤道平面的夹角（从赤道西边算起），用边算起），用 i 表示表示.i=0，轨道平面与赤道面重合，称轨道平面与赤道面重合，称赤道轨道赤道轨道。i=90，轨道平面与赤道面垂直，称，轨道平面与赤道面垂直，称极地轨道极地轨道。其它称其它称倾斜轨道倾斜轨道v顺行轨道：顺行轨道：卫星运行方向与地球自转方向一致，卫星运行方向与地球自转方向一致，0i90v逆行轨道：逆行轨道：卫星运行方向与地球自转方向相反，卫星运行方向与地球自转方向相反，90i光转化，显示图像。光转化，显示图像。v胶片分摄影分幅胶片、扫描航带胶片、合成孔胶片分摄影分幅胶片、扫描航带胶片、合成孔径雷达的波带片。径雷达的波带片。v磁带分模拟磁带和数字磁带。磁带分模拟磁带和数字磁带。微波辐射计地磁测量仪重力测量仪傅立叶光谱仪其它黑白天然彩色红外彩色红外其它TV摄像机固体扫描仪光机扫描仪微波辐射计微波散射计微波高度计激光光谱仪激光高度计激光水深计激光测距仪微波散射计真实孔径雷达合成孔径雷达被动型相控阵雷达 非图像方式 图像方式照相机遥感器被动方式非扫描方式扫描方式像面扫描方式物面扫描方式图像方式主动方式非扫描方式 非图像方式扫描方式图像方式物面扫描方式像面扫描方式传感器的分类传感器的分类传感器的分类传感器的分类v物面（目标面）扫描：物面（目标面）扫描：对目标面扫描时是逐点、对目标面扫描时是逐点、逐行顺序收集目标面上各单元的信息，然后拼成逐行顺序收集目标面上各单元的信息，然后拼成一幅图像。一幅图像。v像面（影像面）扫描：像面（影像面）扫描：工作时先用光学系统将目工作时先用光学系统将目标的辐射信息聚集在机内检测系统的靶面或光敏标的辐射信息聚集在机内检测系统的靶面或光敏面上形成一幅影像，然后利用摄像管中的电子束面上形成一幅影像，然后利用摄像管中的电子束对靶面扫描来收集信息、或依靠电荷耦合器件对靶面扫描来收集信息、或依靠电荷耦合器件（CCD）组成的阵列进行电子自扫描来获取信息。）组成的阵列进行电子自扫描来获取信息。传感器的主要类型传感器的主要类型v摄影方式的传感器摄影方式的传感器v扫描方式的传感器扫描方式的传感器v微波遥感方式的传感器微波遥感方式的传感器摄影方式的传感器摄影方式的传感器v摄影成像摄影成像v摄影机的种类摄影机的种类摄影成像摄影成像v摄影摄影是通过成像设备获取物体影像的技术。是通过成像设备获取物体影像的技术。v传统摄影传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像。光胶片来记录物体影像。v数字摄影数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，则通过放置在焦平面的光敏元件，经光经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。电转换，以数字信号来记录物体的影像。v依据探测波长的不同，可分为依据探测波长的不同，可分为近紫外摄影近紫外摄影、可见光摄影可见光摄影、红外摄影红外摄影、多光谱摄影多光谱摄影等等摄影成像摄影成像v优点优点空间分辨率高、成本低、操作易，信息容量大。空间分辨率高、成本低、操作易，信息容量大。v缺点缺点局限在局限在0.31.2m的波谱段。的波谱段。影像几何畸变严重。影像几何畸变严重。摄影胶片必须回收处理，难以进行实时监测。摄影胶片必须回收处理，难以进行实时监测。成像受气候、光照条件和大气效应的限制。成像受气候、光照条件和大气效应的限制。不便于进行数字处理。不便于进行数字处理。摄影机种类摄影机种类帧幅式摄影机帧幅式摄影机v一次曝光得到目标物一幅像片。一次曝光得到目标物一幅像片。v可用于全色、近红外、彩色、可用于全色、近红外、彩色、彩红外摄影。彩红外摄影。v有单镜头和多镜头方式，多镜有单镜头和多镜头方式，多镜头方式是在一架相机中同时装头方式是在一架相机中同时装有有3、5或或9个镜头和暗盒，多镜个镜头和暗盒，多镜头的光轴交叉成一固定角度，头的光轴交叉成一固定角度，可同时曝光同时摄取几张像片。可同时曝光同时摄取几张像片。摄影机种类摄影机种类全景摄影机全景摄影机v这种摄影机具有这种摄影机具有120视角的超视角的超广角镜头，在镜头前装有旋广角镜头，在镜头前装有旋转棱镜，或通过镜头自身旋转棱镜，或通过镜头自身旋转，在与飞行方向垂直的方转，在与飞行方向垂直的方向上进行广角摄影，胶片压向上进行广角摄影，胶片压成圆弧状。成圆弧状。v能在一次飞行中拍摄大面积能在一次飞行中拍摄大面积景物，主要用于军事侦查。景物，主要用于军事侦查。摄影机种类摄影机种类条幅式摄影机条幅式摄影机v在飞机飞行时，通过焦在飞机飞行时，通过焦平面前方设置的与飞行平面前方设置的与飞行方向垂直的微小宽度的方向垂直的微小宽度的狭缝快门获取地面影像，狭缝快门获取地面影像，它的胶片卷动速度与飞它的胶片卷动速度与飞行速度相匹配。行速度相匹配。v显然，其影像是由一条显然，其影像是由一条条狭缝影像连接而成。条狭缝影像连接而成。摄影机种类摄影机种类多光谱摄影机多光谱摄影机v使用不同光谱段的滤光片和不同感光特性的使用不同光谱段的滤光片和不同感光特性的胶片相配合，同步拍摄同一地区不同波段的胶片相配合，同步拍摄同一地区不同波段的黑白相片，这些不同波段的黑白影像可合成黑白相片，这些不同波段的黑白影像可合成彩色图像。一般是分绿、红、近红外三个波彩色图像。一般是分绿、红、近红外三个波段摄影。段摄影。v有三种类型：多相机组合型、多镜头组合型、有三种类型：多相机组合型、多镜头组合型、光束分离型。光束分离型。摄影机种类摄影机种类多光谱摄影机多光谱摄影机v多相机组合型：多相机组合型：将几架相机同时组装在一个外壳上，将几架相机同时组装在一个外壳上，每架相机配置不同的滤光片和胶片，以获取同一地物每架相机配置不同的滤光片和胶片，以获取同一地物不同波段的影像。不同波段的影像。v多镜头组合型：多镜头组合型：在同一架相机上装置多个镜头，配以在同一架相机上装置多个镜头，配以不同波长的滤光片，在一张大胶片上拍摄同一地物不不同波长的滤光片，在一张大胶片上拍摄同一地物不同波长的影像。同波长的影像。v光束分离型：光束分离型：用一个镜头，通过二向反射镜或光栅分用一个镜头，通过二向反射镜或光栅分光，将不同波段在各焦平面上记录影像。光，将不同波段在各焦平面上记录影像。摄影机种类摄影机种类数码摄影机数码摄影机v成像原理与一般摄影机相同，结构也类似。成像原理与一般摄影机相同，结构也类似。所不同的是记录介质不是感光胶片，而是光所不同的是记录介质不是感光胶片，而是光敏电子器件，如敏电子器件，如CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）。，电荷耦合器件）。扫描方式的传感器扫描方式的传感器v扫描成像扫描成像v扫描仪的种类扫描仪的种类扫描成像扫描成像v扫描成像扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地是依靠探测元件和扫描镜对目标地物或目标地物在靶面上形成的影像进行逐点、物或目标地物在靶面上形成的影像进行逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像息，形成一定谱段的图像v其探测波段可包括紫外、红外、可见光和微其探测波段可包括紫外、红外、可见光和微波波段。波波段。扫描成像扫描成像特点特点v能探测能探测0.314 m从紫外到热红外的波段，从紫外到热红外的波段，可以同时获取数个乃至数百个窄波段的多波可以同时获取数个乃至数百个窄波段的多波段、超多波段数据，从而大大提高了光谱分段、超多波段数据，从而大大提高了光谱分辨率辨率v输出为电信号，可用磁带记录，并能实时传输出为电信号，可用磁带记录，并能实时传送回地面接收站。送回地面接收站。v获得的数据是辐射量的定量数据，便于进行获得的数据是辐射量的定量数据，便于进行较正、数字增强等。较正、数字增强等。扫描方式传感器扫描方式传感器扫描仪的种类扫描仪的种类v电子扫描仪电子扫描仪v光光/机扫描仪机扫描仪v固体自扫描仪固体自扫描仪v光谱成像仪光谱成像仪电子扫描仪电子扫描仪v电子扫描仪：电子扫描仪：利用摄像原理将地面景物经透利用摄像原理将地面景物经透镜构像在摄像管靶面上，然后通过摄像管的镜构像在摄像管靶面上，然后通过摄像管的电子枪逐行扫描，经光电转换记录在磁带上。电子枪逐行扫描，经光电转换记录在磁带上。v属像面扫描方式，如陆地卫星上曾携带过的属像面扫描方式，如陆地卫星上曾携带过的返束光导摄像机（返束光导摄像机（RBV）。）。光光/机扫描仪机扫描仪v光学光学/机械扫描仪机械扫描仪是利用光学机械（扫描镜）在垂直于航是利用光学机械（扫描镜）在垂直于航向的方向（舷向）上向地面作横向扫描，通过飞行完成向的方向（舷向）上向地面作横向扫描，通过飞行完成航向扫描，其扫描速度与飞行速度相适应，在终端形成航向扫描，其扫描速度与飞行速度相适应，在终端形成一幅在航向上延伸、在舷向上有一定宽度的连续的条带一幅在航向上延伸、在舷向上有一定宽度的连续的条带影像，并通过信息转换记录在磁带上。影像，并通过信息转换记录在磁带上。v光机扫描仪的探测元件把接收到的电磁波能量转换成电光机扫描仪的探测元件把接收到的电磁波能量转换成电信号，传送给记录介质记录下来，或者再经电信号，传送给记录介质记录下来，或者再经电/光转换成光转换成光能量，投射到置于焦平面的胶片上，形成影像。光能量，投射到置于焦平面的胶片上，形成影像。v按其工作波段可分为按其工作波段可分为多光谱扫描仪多光谱扫描仪和和热红外扫描仪热红外扫描仪。光光/机扫描仪机扫描仪多波段扫描仪（多波段扫描仪（MSSMSS）同时采用若干个波段通道，用扫描方式来探测地物电同时采用若干个波段通道，用扫描方式来探测地物电磁辐射能量的光学磁辐射能量的光学/机械扫描仪。机械扫描仪。扫描镜分光棱镜检测器输出或存盘光光/机扫描仪机扫描仪多波段扫描仪（多波段扫描仪（MSSMSS）v美国陆地卫星使用的多光谱扫描仪有美国陆地卫星使用的多光谱扫描仪有4个谱段，个谱段，每个谱段有每个谱段有6个排成一列的检测器。扫描镜每个排成一列的检测器。扫描镜每摆一次，每个谱段就有摆一次，每个谱段就有6条扫描线产生，共条扫描线产生，共24条扫描线检测同步接收来自地面的辐射能，条扫描线检测同步接收来自地面的辐射能，并将之转化为视频信号输出。并将之转化为视频信号输出。vMSS-Multispectral Scanner光光/机扫描仪机扫描仪专题制图仪（专题制图仪（TMTM）属第二代光学机械扫描仪，与属第二代光学机械扫描仪，与MSS不同的是：不同的是：v它采用了双向扫描，即正扫与反扫均为有效扫它采用了双向扫描，即正扫与反扫均为有效扫描，使感测时间倍增。描，使感测时间倍增。v同时探测器的灵敏度提高。同时探测器的灵敏度提高。v探测器装在焦平面上，减少了图像的变形。探测器装在焦平面上，减少了图像的变形。v使地面分辨率提高了一倍多（使地面分辨率提高了一倍多（8030m）。）。v TM-Thematic Mapper光光/机扫描仪机扫描仪红外扫描仪红外扫描仪v结构与工作方式与多波段扫描仪大体相结构与工作方式与多波段扫描仪大体相同，只是采用了相应的红外探测器，工同，只是采用了相应的红外探测器，工作波段在热红外区，波长范围一般在作波段在热红外区，波长范围一般在8-14 m。固体自扫描仪固体自扫描仪v采用电荷耦合器件（采用电荷耦合器件（CCD）为探测原件，并将许）为探测原件，并将许多固体探测元件装置成与卫星前进方向垂直的线多固体探测元件装置成与卫星前进方向垂直的线列或面阵。探测原件的数目等于扫描线上的像元列或面阵。探测原件的数目等于扫描线上的像元数，每一个元件探测扫描线上的一个点，一条扫数，每一个元件探测扫描线上的一个点，一条扫描线上的像元同时成像。描线上的像元同时成像。v随卫星运行，扫描线往前推移，就得到连续带状随卫星运行，扫描线往前推移，就得到连续带状图像，故又称图像，故又称推扫推扫（推帚推帚）式扫描仪式扫描仪。固体自扫描仪固体自扫描仪特点特点与光与光/机扫描仪相比，固体自扫描仪具有以下特点：机扫描仪相比，固体自扫描仪具有以下特点：v革除了光机扫描仪的一维行扫描，没有最易发生故障的革除了光机扫描仪的一维行扫描，没有最易发生故障的机械扫动结构，节省了反射镜摆动的能耗。机械扫动结构，节省了反射镜摆动的能耗。v避免了光避免了光/机扫描仪固有的边缘几何畸变。机扫描仪固有的边缘几何畸变。v地面单元的光投射到检测器光敏元件上的曝光时间大大地面单元的光投射到检测器光敏元件上的曝光时间大大增大，提高了光灵敏度。增大，提高了光灵敏度。v体积小、分辨率高、工作效率及数据的质量都得到很大体积小、分辨率高、工作效率及数据的质量都得到很大提高，是新一代的传感器。提高，是新一代的传感器。固体自扫描仪固体自扫描仪v法国法国SPOT-1的推扫式扫描仪高分辨率几何装的推扫式扫描仪高分辨率几何装置（置（HRG）的多光谱成像器地面分辨率为）的多光谱成像器地面分辨率为5米，全色波段为米，全色波段为2.5m，是目前分辨率很高的，是目前分辨率很高的星载民用扫描仪。新一代传感器均采用该技星载民用扫描仪。新一代传感器均采用该技术。术。成像光谱扫描仪成像光谱扫描仪v近二十多年来发展起来的一种兼具近二十多年来发展起来的一种兼具高空间分辨率高空间分辨率和和高波谱分辨率高波谱分辨率的、的、谱像合一谱像合一的新型超多波段扫描成的新型超多波段扫描成像传感器。像传感器。v成像光谱：成像光谱：在特定光谱域以高光谱分辨率同时获得在特定光谱域以高光谱分辨率同时获得连续的地物光谱图像，这使得遥感应用可以在光谱连续的地物光谱图像，这使得遥感应用可以在光谱维上进行空间展开，定量分析地球表层生物物理化维上进行空间展开，定量分析地球表层生物物理化学过程与参数。学过程与参数。成像光谱扫描仪成像光谱扫描仪v成像光谱仪成像光谱仪把可见光、红外波谱分割成几十到几百个波把可见光、红外波谱分割成几十到几百个波段，每个波段都可以取得目标图像，同时对多个目标图段，每个波段都可以取得目标图像，同时对多个目标图像进行同名地物点取样，取样点的波谱特征值随着波段像进行同名地物点取样，取样点的波谱特征值随着波段数愈多愈接近于连续波谱曲线，这种既能成像又能获取数愈多愈接近于连续波谱曲线，这种既能成像又能获取目标光谱曲线的目标光谱曲线的“谱像合一谱像合一”技术称为技术称为成像光谱技术成像光谱技术。v光谱仪成像时多采用光机扫描式或推帚式。光谱仪成像时多采用光机扫描式或推帚式。v高光谱分辨率成像光谱遥感起源于地质矿物识别填图研高光谱分辨率成像光谱遥感起源于地质矿物识别填图研究，逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤究，逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤以及大气的研究中。以及大气的研究中。微波遥感方式传感器微波遥感方式传感器v扫描、图像方式传感器扫描、图像方式传感器v也称天线扫描成像传感器，主要指工作在微波波段的、由也称天线扫描成像传感器，主要指工作在微波波段的、由天线侧向扫描产生影像的成像雷达，由于是在垂直于飞行天线侧向扫描产生影像的成像雷达，由于是在垂直于飞行方向的侧下方扫描成像，故又称为方向的侧下方扫描成像，故又称为侧视雷达侧视雷达（SLR）.v包括包括真实孔径侧视雷达真实孔径侧视雷达（RAR）和）和合成孔径侧视雷达合成孔径侧视雷达（SAR）。）。v也因此，微波主动式传感器获得的图像通常称为雷达图像。也因此，微波主动式传感器获得的图像通常称为雷达图像。专有名词专有名词v雷达雷达（Radar，Radio Direction And Range）：无线电测）：无线电测距和定位。距和定位。v侧视雷达侧视雷达（SLR，Side Looking Radar）：天线不是安装）：天线不是安装在遥感平台的正下方，而是与遥感平台的运动方向形成角在遥感平台的正下方，而是与遥感平台的运动方向形成角度朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下方发射微波，接收回度朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下方发射微波，接收回波信号。波信号。v真实孔径侧视雷达真实孔径侧视雷达（RAR，Real Aperture Radar）v合成孔径侧视雷达合成孔径侧视雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）。）。微波遥感方式传感器微波遥感方式传感器特点特点v为主动式传感器，工作波段为微波，可全天候工作。为主动式传感器，工作波段为微波，可全天候工作。v许多地物间，微波辐射能力差别较大，因而可以较容易地分许多地物间，微波辐射能力差别较大，因而可以较容易地分辨出可见光和红外遥感所不能区别的某些目标物的特性。辨出可见光和红外遥感所不能区别的某些目标物的特性。v对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力。对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力。v微波对海水特别敏感，其波长很适合于海面动态情况（海面微波对海水特别敏感，其波长很适合于海面动态情况（海面风、浪等）的观测。风、浪等）的观测。v侧视雷达记录的是地面物体对微波脉冲的散射强度，由于它侧视雷达记录的是地面物体对微波脉冲的散射强度，由于它是侧视的，故当地形地伏大时，会受地形障碍而形成死角。是侧视的，故当地形地伏大时，会受地形障碍而形成死角。微波传感器微波传感器真实孔径雷达真实孔径雷达v由机载脉冲发生器产生的微波脉冲经空向天线向由机载脉冲发生器产生的微波脉冲经空向天线向地面目标发射，一次向侧面垂直于飞机航向方向地面目标发射，一次向侧面垂直于飞机航向方向发射一扇形窄带之后，并由天线接收地面目标反发射一扇形窄带之后，并由天线接收地面目标反射的回波，按回波的时间先后定位，经接收机检射的回波，按回波的时间先后定位，经接收机检波后由指示器显示出地面目标图像。再由以相应波后由指示器显示出地面目标图像。再由以相应速度卷动的胶片计录下来。速度卷动的胶片计录下来。微波传感器微波传感器地面分辨率地面分辨率v雷达图像的地面分辨率：雷达图像的地面分辨率：指在方位方向和距指在方位方向和距离方向上能分辨出相邻两个具有相同反射回离方向上能分辨出相邻两个具有相同反射回波特性的目标物的最小间距，分别称为航向波特性的目标物的最小间距，分别称为航向方向的方向的方位向分辨率方位向分辨率和垂直航向的和垂直航向的距离向分距离向分辨率辨率。真实孔径雷达真实孔径雷达距离分辨率距离分辨率v距离分辨率距离分辨率（垂直于飞行方向）：（垂直于飞行方向）：Rr=C（/2）sec 其中：其中：C为光速，为光速，为脉冲宽度，为脉冲宽度，为为波束的俯角。波束的俯角。真实孔径雷达真实孔径雷达方位分辨率方位分辨率v方位分辨率方位分辨率（平行于飞行方向）：（平行于飞行方向）：Ra=R=（/D）R其中：其中：为波瓣角，为波瓣角，R为斜距，为斜距，即距目标地物的距离，即距目标地物的距离，为波长，为波长，D为天线孔径为天线孔径 波瓣角和波长波瓣角和波长 成正比，和天线成正比，和天线孔径孔径D成反比。成反比。微波传感器微波传感器地面分辨率地面分辨率要提高雷达图像的地面分辨率，必须：要提高雷达图像的地面分辨率，必须：v增大天线孔径增大天线孔径Dv减小脉冲宽度减小脉冲宽度 v或采用较短的工作波长或采用较短的工作波长 微波传感器微波传感器合成孔径雷达合成孔径雷达v利用雷达和目标的相对运动，把尺寸较小利用雷达和目标的相对运动，把尺寸较小的真实孔径雷达数据用数据处理的方法合的真实孔径雷达数据用数据处理的方法合成为一个较大的等效天线孔径的雷达，以成为一个较大的等效天线孔径的雷达，以获得较高的方位分辨率。获得较高的方位分辨率。v雷达将接收到的多相位、振幅的回波记录雷达将接收到的多相位、振幅的回波记录在胶片（波带片）上，然后对波带片进行在胶片（波带片）上，然后对波带片进行相关处理（光学处理），形成图像。相关处理（光学处理），形成图像。合成孔径雷达合成孔径雷达地面分辨率地面分辨率v方位分辨率：方位分辨率：R D/2只与小天线的孔径有关，与波长及目标物的只与小天线的孔径有关，与波长及目标物的距离无关。距离无关。第三节第三节 遥感信息记录和传输遥感信息记录和传输v遥感信息的记录遥感信息的记录v遥感信息的传输遥感信息的传输遥感信息记录遥感信息记录v将探测系统或信号转换系统输出的电磁波信息将探测系统或信号转换系统输出的电磁波信息（光、电信号）记录、存储到遥感信息载体上（光、电信号）记录、存储到遥感信息载体上（感光材料和磁带等），再以影像或数字形式（感光材料和磁带等），再以影像或数字形式输出。输出。v遥感信息的记录材料包括由航空与航天遥感所遥感信息的记录材料包括由航空与航天遥感所获取的获取的感光胶卷感光胶卷、磁带磁带。v在胶卷和磁带上记录的信息数据包括被测目标在胶卷和磁带上记录的信息数据包括被测目标的信息数据和运载工具上设备环境的数据。的信息数据和运载工具上设备环境的数据。感光材料感光材料v指经过曝光后能产生化学变化，通过显影、定影指经过曝光后能产生化学变化，通过显影、定影等化学处理产生可视影像的材料总称。分等化学处理产生可视影像的材料总称。分黑白黑白和和彩色彩色两类。由感光剂和支持体构成。两类。由感光剂和支持体构成。v以透明片基为支持体的称以透明片基为支持体的称感光胶片感光胶片，以纸基为支，以纸基为支持体称为持体称为像纸像纸。感光材料感光材料黑白胶片黑白胶片v黑白胶片：黑白胶片：指通过灰度来表现被摄目标指通过灰度来表现被摄目标物体的摄影胶片。物体的摄影胶片。v种类较多，按感受光谱范围不同，可分种类较多，按感受光谱范围不同，可分为色盲片、正色片、分色片、全色片、为色盲片、正色片、分色片、全色片、红外黑白片、全色红外片等。红外黑白片、全色红外片等。感光材料感光材料黑白胶片黑白胶片v色盲片：色盲片：以卤化银为感光材料，未加增感剂，仅能感受以卤化银为感光材料，未加增感剂，仅能感受0.45的近紫外、紫、蓝光。反差大，适于翻拍文件、的近紫外、紫、蓝光。反差大，适于翻拍文件、印刷黑白幻灯片及某些胶印制版等。印刷黑白幻灯片及某些胶印制版等。v正色片：正色片：感光剂中除溴化银及少量碘化银外，再加入光感光剂中除溴化银及少量碘化银外，再加入光学增感剂，感光范围从蓝光扩大到绿黄光区（学增感剂，感光范围从蓝光扩大到绿黄光区（0.58），），但对于但对于0.5-0.52波段的绿光感光性能略有降低，适于制波段的绿光感光性能略有降低，适于制版、复制、林区黑白航空摄影等版、复制、林区黑白航空摄影等。v分色片：分色片：在感光剂中加入增感剂，使胶片增感范围达到在感光剂中加入增感剂，使胶片增感范围达到0.6，且在，且在0.5-0.52处感光性能降低不大，分色片对黄绿处感光性能降低不大，分色片对黄绿光可区分，且较敏感光可区分，且较敏感。感光材料感光材料黑白胶片黑白胶片v全色片：全色片：增感范围达到增感范围达到0.60-0.72，能感受，能感受全部可见光范全部可见光范围，但在绿光部分（围，但在绿光部分（0.50-0.52）感光度稍有降低。）感光度稍有降低。v红外黑白片：红外黑白片：感光范围扩大至感光范围扩大至1.2（或（或1.35），可感摄影），可感摄影红外波段，对绿、黄光不敏感，最佳感光波段在红外波段，对绿、黄光不敏感，最佳感光波段在0.76-0.90。随着感光波长的增加，胶片的化学稳定性大大降。随着感光波长的增加，胶片的化学稳定性大大降低，当感光波长达低，当感光波长达1.1时，胶片可保存时，胶片可保存3个月，而个月，而1.35时时只能保存只能保存8天。天。v全色红外片：全色红外片：可感受可感受0.4-0.77的可见光和近红外光。的可见光和近红外光。感光材料感光材料彩色胶片彩色胶片v分分为天然彩色片天然彩色片和和红外彩色片红外彩色片v天然彩色片：天然彩色片：由由对蓝、绿、红感光的三感光的三层乳胶乳胶组成，影像（正片）成，影像（正片）记录的地物和肉眼看到的的地物和肉眼看到的颜色基本相同。也称色基本相同。也称真彩色片真彩色片。v彩色红外片：彩色红外片：由由对绿、红和近和近红外感光的三外感光的三层乳胶乳胶组成。由于成。由于红外光外光对眼睛没有色感，故眼睛没有色感，故赋予予红外敏感区的外敏感区的颜色是假彩色，所以色是假彩色，所以红外彩色外彩色片是片是假彩色片假彩色片。磁带磁带v便于便于储存和通存和通过无无线电快速快速传输，运，运载工具工具不必返回地面，即可由地面接收站不必返回地面，即可由地面接收站获得得图像像信息。信息。v光学光学图像称作像称作模拟量模拟量，数字，数字图像称作像称作数字量数字量，它它们之之间的的转换称作称作模模/数转换数转换。v数字量与模数字量与模拟量的本量的本质区区别在于模在于模拟量是量是连续变量，而数字量是离散量，而数字量是离散变量。量。磁带磁带v数字磁带：数字磁带：探探测系系统输出的出的电压信号，信号，经过模模/数数转换器（器（A/DA/D），），对电压曲曲线分段分段读数（取数（取样与量化），与量化），记录这种数据的磁种数据的磁带称称为数字磁数字磁带。v模拟信号记录：模拟信号记录：传感器探感器探测器上器上输出的出的连续变化的化的视频信号模信号模拟记录在磁在磁带上，每条成像上，每条成像扫描描线对应一条一条电压曲曲线。回放。回放时，模，模拟磁磁带复原复原为电压曲曲线，经电光光转换成光信号，以成光信号，以扫描方式描方式记录在感光胶片上，在感光胶片上，经冲洗冲洗处理复原理复原为图像。像。遥感信息传输遥感信息传输v传感器所收集的信息只有准确、及感器所收集的信息只有准确、及时地送回地送回地面并迅速地面并迅速进行行处理，才能加以利用。理，才能加以利用。v传输方式有：传输方式有：直接回收直接回收无线电传输无线电传输遥感信息传输遥感信息传输直接回收直接回收v遥感平台返回地面后，直接回收遥感平台返回地面后，直接回收传感器感器输出的磁出的磁带或胶片，如或胶片，如飞机、航天机、航天飞机；机；或由遥感平台按地面指令或由遥感平台按地面指令弹射出射出资料料舱，然后空中回收或海上打然后空中回收或海上打捞回收，如国土回收，如国土卫星。星。v特点：特点：利于保密，但不能利于保密，但不能实时传输。遥感信息传输遥感信息传输无线电传输无线电传输v将传感器收集的目标物信息用无线电发射到将传感器收集的目标物信息用无线电发射到地面接收站。地面接收站。vv特点：特点：特点：特点：快捷，可实时传输，但不利于保密快捷，可实时传输，但不利于保密准实时传输：准实时传输：先将数据暂时记录在平台上的宽带先将数据暂时记录在平台上的宽带视频磁带机，待平台飞越地面站上空时再向地面视频磁带机，待平台飞越地面站上空时再向地面传送。传送。实时传输：实时传输：在地面站视野内或在收视范围以外经在地面站视野内或在收视范围以外经数据中继卫星（数据中继卫星（TDRSTDRS）、国内通信卫星）、国内通信卫星（DOMSATDOMSAT）向地面站进行实时传输。）向地面站进行实时传输。地面系统地面系统v星体从发射时起，直到在空间连续运转，星体从发射时起，直到在空间连续运转，地面一直需要有庞大的系统来指挥、控制、地面一直需要有庞大的系统来指挥、控制、保障和配合它的工作。这种地面系统通常保障和配合它的工作。这种地面系统通常由由站网站网站网站网、空间控制中心空间控制中心空间控制中心空间控制中心、遥感数据处理与遥感数据处理与遥感数据处理与遥感数据处理与管理中心管理中心管理中心管理中心组成。组成。地面系统地面系统站网站网跟踪站跟踪站又可分为跟踪站和接收站又可分为跟踪站和接收站v跟踪站：跟踪站：分固定型和流动型两种，对星体分固定型和流动型两种，对星体进行长期监视和观测，执行跟踪与观测任进行长期监视和观测，执行跟踪与观测任务，并把所测的轨道数据及时提供空间控务，并把所测的轨道数据及时提供空间控制中心，用以计算星体的空间轨道及其轨制中心，用以计算星体的空间轨道及其轨道变化。道变化。地面系统地面系统站网站网接收站接收站v接收站：接收站：它执行两项主要任务，一是指挥和控制星体工它执行两项主要任务，一是指挥和控制星体工作；二是接收星体传送下来的遥感图象信息及其有关数作；二是接收星体传送下来的遥感图象信息及其有关数据据v接收站通过抛物面天线的旋转，形成对星体跟踪与信息接收站通过抛物面天线的旋转，形成对星体跟踪与信息接收的一定空域范围，它所对应的地面就是接收站的地接收的一定空域范围，它所对应的地面就是接收站的地面覆盖，通常用面覆盖，通常用接收半径接收半径表示，其大小取决于星体的轨表示，其大小取决于星体的轨道高度和天线旋转的最大张角。道高度和天线旋转的最大张角。v中科院遥感卫星地面站建于中科院遥感卫星地面站建于19861986年年6 6月，工作半径是月，工作半径是2400KM2400KM，任务是接收、处理、存档和分发各种遥感卫星，任务是接收、处理、存档和分发各种遥感卫星数据。数据。地面系统地面系统空间控制中心空间控制中心v简称控制中心（简称控制中心（OCCOCC）。它好象整个卫星）。它好象整个卫星系统的大脑，担负如指挥和监视星体运系统的大脑，担负如指挥和监视星体运行、制定星体每一工作日的计划表、控行、制定星体每一工作日的计划表、控制和协调全系统的正常工作等。制和协调全系统的正常工作等。地面系统地面系统数据资料中心数据资料中心v是数据处理和管理中心的简称，有是数据处理和管理中心的简称，有时也叫数据处理机构（时也叫数据处理机构（NDPFNDPF）第四节第四节 遥感资料的种类遥感资料的种类v遥感影像遥感影像 v遥感波带片遥感波带片v磁带磁带遥感影像遥感影像只记录电磁波振辐大小的胶片或像片。只记录电磁波振辐大小的胶片或像片。v摄影影像：物点与像点对点对应地记录在像平面摄影影像：物点与像点对点对应地记录在像平面上，像平面上灰度的分布为连续的二维函数。上，像平面上灰度的分布为连续的二维函数。v扫描影像：像平面上灰度分布在扫描线方面的分扫描影像：像平面上灰度分布在扫描线方面的分布是连续的，而在扫描线之间是离散的。布是连续的，而在扫描线之间是离散的。v数字化影像：凡从数字磁带回放出来的影像，像数字化影像：凡从数字磁带回放出来的影像，像元与数据一一对应，像平面上灰度的分布为二维元与数据一一对应，像平面上灰度的分布为二维离散函数。离散函数。遥感波带片遥感波带片v既记录电磁波的振幅，又记录相位的胶既记录电磁波的振幅，又记录相位的胶片，称遥感波带片，合成孔径侧视雷达片，称遥感波带片，合成孔径侧视雷达直接获得的就是一种波带片。直接获得的就是一种波带片。磁带磁带数据准确，便于计算机处理。数据准确，便于计算机处理。模拟磁带模拟磁带数字磁带数字磁带复习题1.什么是遥感平台？有哪些主要的遥感平台？各有何特点？2.人造卫星的轨道参数有哪些？3.摄影成像的基本原理是什么？其图像有什么特征？4.扫描成像的基本原理是什么？扫描图像与摄影图像有何区别？5.微波成像与摄影、扫描成像有何本质的区别？