遥感与图像处理基础3传感器dzh

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,分享理价值,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,遥感与图像处理基础,浙江大学,GIS,重点实验室,接收,预处理,用户应用处理,分析结果、图表输出,BACK,遥感过程,第三章 传感器,本章提要,(),1,传感器的定义和功能,2,传感器的组成,3,传感器的分类,4,摄影型传感器,5,扫描方式的传感器,6,微波遥感的传感器,7,传感器的发展趋势,本章主要介绍传感器的功能、组成、分类、各种传感器及其数据获取的成像原理和方式以及,传感器未来的发展趋势,。,传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。,它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。,1,传感器的定义和功能,3,传感器的组成,传感器基本上都由收集器、探测器、处理器、输出器等,4,部分组成,收集器：收集来自目标地物的电磁波能量。,探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。,处理器：将探测后的化学能或电能等信号进行处理,输出器：输出获得的图像、数据。,2,传感器的分类,按传感器工作方式,按传感器记录方式,按成像原理和所获取图像性质,主动式传感器和被动式传感器,成像方式的传感器和非成像方式的传感器,摄影方式传感器、扫描方式传感器和雷达,主动方式传感器：,侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。,被动方式传感器：,航空摄影机、多光谱扫描仪（,MSS）、TM,（,专题制图仪）,、ETM,、红外扫描仪等,Landsat,卫星的,TM,传感器,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,ETM,传感器的构造,1.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,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,4,摄影型传感器,遥感中常见的摄影机有单镜头框幅式摄影机、缝隙式摄影机、全景式摄影机、多光谱摄影机。,航空摄影机结构示意图,航空摄影机,航空摄影机：,是空中对地面拍摄像片的仪器，它通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射光谱能量。,记录的波长范围以可见光,-,近红外为主。,航空摄影机,测图用的航空摄影机须满足很好的光学条件及几何条件：,镜头畸变要小；,解象力要高，包括在图像的边缘部分都能得到清晰的图像；,光轴与胶片平面必须正交；,可以精密测量出光轴与象面的位置关系，即摄影机的内方位元素,胶片应具备严格的平面性，要用真空装置将胶片压紧；,为使相机在高速运动中取得清晰的、消除象移的图像，要配有使胶片平面移动的象移补偿装置。,常用的航空摄影机,性能,型号,焦距,(mm),像幅,(cmcm),视场角,(,0,),相对孔径,曝光时间,(,秒,),最大标称,畸变值,(m),德国奥普托,公司,(opton),RMKA,85,153,210,305,610,2323,2323,2323,2323,2323,125,93,75,56,30,1,：,4,1,：,4,1,：,5.6,1,：,5.6,1,：,6.3,1/50,1/500,1/100,1/1000,1/100,1/1000,1/100,1/1000,1/100,1/1000,7,3,4,3,50,瑞士威特公,司,(wild),RC,8,RC,9,RC,10,152,88.5,304,213,152,88,2323,2323,2323,2323,2323,2323,90,120,50,70,90,120,1,：,5.6,1,：,5.6,1,：,4,1,：,4,1,：,5.6,1,：,5.6,1/100,1/700,1/200,1/300,1/100,1/1000,1/100,1/1000,1/100,1/1000,1/100,1/1000,10,50,8,5,4,7,11,23,前苏联,AA,T,36,55,70,100,140,200,350,1818,1818,1818,1818,1818,1818,1818,148,133,122,103,85,65,40,1,：,7.7,1,：,8.2,1,：,6.8,1,：,6.8,1,：,6.8,1,：,9,1,：,6,1/40,1/250,1/40,1/250,1/40,1/250,1/40,1/250,1/40,1/250,1/40,1/250,最短,1/300,40,20,30,20,30,20,20,30,中国,航甲,17,70,100,1818,1010,122,104,1,：,5.6,1,：,5.6,1/50,1/500,1/50,1/500,25,20,HS,88,152,2323,2323,120,90,1,：,5.6,1,：,5.6,1/100,1/700,1/100,1/700,10,10,常用航空相机的性能（庄逢甘等，,1997,）,14,航天摄影机,航天摄影机，在满足上述,6,条基本要求外，还会遇到,以下一些特殊问题需要解决，即：,必须选择表面质量、光学均匀性和抗弯强度极好的玻璃做为窗口，并有清除窗口污染的装置,为了随时得到合适的曝光量，必须装备自动暴光控制装置,控制窗口内合适的温度、压力和湿度，尽量减少这些因素对空间摄影机光学系统的影响,由于星体的快速移动、平台高度大，须采用高感光度的胶片,为了补偿胶片变形，一般带有格网摄影,目前常用的航天摄影机,:RMK-A30,23,摄影机,美国的大像幅摄影机,(LFC),5,扫描方式的传感器,光机扫描仪,推帚式扫描仪（,CCD,固体扫描仪）,高光谱传感器,侧视雷达传感器,光机扫描仪,用光学系统接收来自目标地物的辐射，并分成几个不同的光谱段，使用探测仪器把光信号转变为电信号，同时发射信号回地面，如,MSS,、,TM,等。,光机扫描仪是借助于遥感平台沿飞行方向运动和传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。,主要有多光谱扫描仪（,MSS,）和红外扫描仪两种。,光机扫描仪数据采集原理,推帚式扫描仪（,CCD,固体扫描仪）,推帚式扫描仪是把多,CCD,探测元件按线性排列方,式，装置成与卫星前进方,向垂直，而且探测元件的,数目等于扫描线上的像元,数，沿卫星前进方向推帚,式扫描成像。,CCD,扫描仪,按其探测器的排列形式不,同，分为线阵列扫描仪和,面阵扫描仪两种。,推帚式扫描仪的数据采集,(Campbell,2003),高光谱传感器,成像光谱,多光谱扫描仪将可见光和红外波段分割成若干波段，在一定波长范围内，被分割成的波段数愈多（即波谱取样点愈多），愈接近于连续波谱曲线，因而使得扫描仪在取得目标物图像的同时，也能获取该地物的光谱组成。,这种既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”技术才称为成像光谱技术。,按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。,高光谱传感器,高光谱成像技术,遥感进展中的新技术，其图像由多达数百个波段的非常窄的连续光谱段组成（常用的多光谱扫描仪只有几个,十几个波段），光谱覆盖了可见光、近红外、中红外、远红外区域全部光谱段，其光谱仪成像多采用扫描式或推扫式，可以收集,200,以上波段的数据，所的图像中每一个像元均能得到连续的反射率曲线（而传统的光谱仪在波段之间存在间隔）。,高光谱成像光谱仪工作方式,掸扫式（光,/,机）：主要用于航空遥感中，较慢的飞行速度是空间分辨率的提高成为可能。,推扫式：有多少个波段就有多少个探测元件。由于像元的摄影时间长，系统的灵敏度和空间分辨率的提高完全可以实现。,雷达（,Radar）,意为无线电测距和定位。其工作波段都在微波范围,少数也利用其他波段。,按照雷达的工作方式可分为：成像雷达和非成像雷达。成像雷达中又可分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。,雷达是由发射机通过天线在很短的时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。,雷达,侧视雷达的天线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，向侧下发射微波，接收回波信号（包括振幅、位相、极化）。,侧视雷达的分辨率可分为：距离分辨率（垂直于飞行的方向）和方位分辨率（平行于飞行的方向）。,侧视雷达,侧视雷达（,side looking radar,）属于主动式遥感传感器。成像时雷达本身发射一定波长的电磁波波束，然后接收该波束被目标地物发射回的信号，从而探测目标地物的特性。侧视雷达发射的波长主要在微波范围内，因此雷达图像又叫微波图像。,侧视雷达分为真实孔径侧视雷达（,SLAR,）和合成孔径侧视雷达（,SAR,）两种。,侧视雷达,合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提高方位分辨率的雷达。,遥感平台在匀速前进运动中，以一定的时间间隔发射一个脉冲信号，天线在不同的位置上接收回波信号，并记录和储存下来。,合成孔径侧视雷达,7,传感器的发展趋势,传感器的重要发展趋势主要有：,更高分辨率传感器,更精细的光谱分辨率传感器,多波段、多极化、多模式合成孔径卫星雷达传感器,可进行,立体观测和测量的传感器,立体观测和测量的传感器,同轨立体观测方式,异轨立体观测方式,