遙感成像原理與遙感圖像特征

1、第第3章章 遙感成像原理遙感成像原理與遙感圖像特征與遙感圖像特征主要內容主要內容 遙感平臺遙感平臺 攝影成像攝影成像 掃描成像掃描成像 微波遙感與成像微波遙感與成像 遙感圖像特征遙感圖像特征3.1 遙感平臺遙感平臺 遙感平臺（platform）是搭載傳感器的工具。 根據運載工具的類型劃分： 航天平臺（150km以上） 航空平臺（100m至100公里） 地面平臺（050m） 在遙感平臺中，航天遙感平臺目前發(fā)展最快，應用最廣。 航天平臺特點：探測范圍大，具有宏觀性；能夠周期成像，有利于動態(tài)監(jiān)測； 探測波段從可見光向外延伸，擴大對地物的研究； 成圖迅速；收集資料方便，不受地形限制。 按照人造衛(wèi)星的用

2、途分類： 氣象衛(wèi)星 地球資源衛(wèi)星 海洋衛(wèi)星等補充：衛(wèi)星軌道補充：衛(wèi)星軌道 人造地球衛(wèi)星軌道：人造地球衛(wèi)星軌道：就是人造地球衛(wèi)星繞地球就是人造地球衛(wèi)星繞地球運行的軌道。這是一條封閉的曲線。這條封閉運行的軌道。這是一條封閉的曲線。這條封閉曲線形成的平面叫人造地球衛(wèi)星的軌道平面，曲線形成的平面叫人造地球衛(wèi)星的軌道平面，軌道平面總是通過地心的。人造地球衛(wèi)星還有軌道平面總是通過地心的。人造地球衛(wèi)星還有以下幾種特殊軌道。以下幾種特殊軌道。 地球同步軌道：地球同步軌道：衛(wèi)星在順行軌道上繞地球運行衛(wèi)星在順行軌道上繞地球運行時，其運行周期（繞地球一圈的時間）與地球時，其運行周期（繞地球一圈的時間）與地球的自轉周

3、期相同。這種衛(wèi)星軌道叫地球同步軌的自轉周期相同。這種衛(wèi)星軌道叫地球同步軌道。道。 地球靜止衛(wèi)星軌道：地球靜止衛(wèi)星軌道：如果地球同步軌道衛(wèi)星正如果地球同步軌道衛(wèi)星正好在地球赤道上空離地面好在地球赤道上空離地面3578635786千米（千米（3600036000千千米）的軌道上繞地球運行，由于它繞地球運行米）的軌道上繞地球運行，由于它繞地球運行的角速度與地球自轉的角速度相同，從地面上的角速度與地球自轉的角速度相同，從地面上看去它好像是靜止的，這種衛(wèi)星軌道叫地球靜看去它好像是靜止的，這種衛(wèi)星軌道叫地球靜止衛(wèi)星軌道。地球靜止衛(wèi)星軌道是地球同步軌止衛(wèi)星軌道。地球靜止衛(wèi)星軌道是地球同步軌道的特例，它只有一

4、條。道的特例，它只有一條。 太陽同步軌道：太陽同步軌道：由于地球扁率（地球不是圓球由于地球扁率（地球不是圓球形，而是在赤道部分隆起），衛(wèi)星軌道平面繞形，而是在赤道部分隆起），衛(wèi)星軌道平面繞地球自轉軸旋轉。如果衛(wèi)星軌道平面繞地球自地球自轉軸旋轉。如果衛(wèi)星軌道平面繞地球自轉軸的旋轉方向和角速度與地球繞太陽公轉的轉軸的旋轉方向和角速度與地球繞太陽公轉的方向和平均角速度相同，則這種衛(wèi)星軌道叫太方向和平均角速度相同，則這種衛(wèi)星軌道叫太陽同步軌道。陽同步軌道。 軌道的選擇：軌道的選擇：人造地球衛(wèi)星的軌道應根據其任務和應用要求來選人造地球衛(wèi)星的軌道應根據其任務和應用要求來選擇。擇。對地面攝影的地球資源衛(wèi)星、

5、照相偵察衛(wèi)星常采用對地面攝影的地球資源衛(wèi)星、照相偵察衛(wèi)星常采用圓形低軌道；圓形低軌道；若為了盡量擴大空間環(huán)境探測的范圍，衛(wèi)星可采用若為了盡量擴大空間環(huán)境探測的范圍，衛(wèi)星可采用扁長的橢圓形軌道；扁長的橢圓形軌道；為了節(jié)省發(fā)射衛(wèi)星的能量，衛(wèi)星常采用赤道軌道和為了節(jié)省發(fā)射衛(wèi)星的能量，衛(wèi)星常采用赤道軌道和順行軌道；順行軌道；對固定地區(qū)進行長期連續(xù)的氣象觀測和通信的衛(wèi)星，對固定地區(qū)進行長期連續(xù)的氣象觀測和通信的衛(wèi)星，常采用地球靜止衛(wèi)星軌道；常采用地球靜止衛(wèi)星軌道；需對全球進行反復觀測的衛(wèi)星可采用極地軌道需對全球進行反復觀測的衛(wèi)星可采用極地軌道要使衛(wèi)星始終在同一時刻飛過地球某地上空，也就要使衛(wèi)星始終在同一

6、時刻飛過地球某地上空，也就是說要使衛(wèi)星始終在相同的光照條件下經過同一地是說要使衛(wèi)星始終在相同的光照條件下經過同一地區(qū)，則需要采用太陽同步軌道。區(qū)，則需要采用太陽同步軌道。3.1.1 氣象衛(wèi)星系列1. 1. 氣象衛(wèi)星概述氣象衛(wèi)星概述 氣象衛(wèi)星是最早發(fā)展起來的環(huán)境衛(wèi)星。1960年美國發(fā)射第一顆實驗性氣象衛(wèi)星（TIROS-1） 應用領域：應用領域：氣象預報氣象氣候研究資源調查海洋研究氣象衛(wèi)星發(fā)展階段氣象衛(wèi)星發(fā)展階段 第一代氣象衛(wèi)星： 20世紀60年代 第二代氣象衛(wèi)星：1970-1977年代 第三代氣象衛(wèi)星：1978年以后第一代氣象衛(wèi)星（第一代氣象衛(wèi)星（2020世紀世紀6060年代）年代） 泰諾斯（T

7、INOS，電視和紅外輻射觀測衛(wèi)星） 艾薩（ESSA，環(huán)境科學服務業(yè)務衛(wèi)星） 雨云（Nimus）實驗性氣象衛(wèi)星 艾托斯（ATS，應用技術實驗衛(wèi)星，是靜止氣象衛(wèi)星）第二代氣象衛(wèi)星（第二代氣象衛(wèi)星（ 1970-19771970-1977年代）年代） ITOS-1 NOAA SMS（美國，地球同步氣象衛(wèi)星） GOES（美國，靜止同步環(huán)境應用衛(wèi)星） 前蘇聯(lián)“流星”2型氣象衛(wèi)星 日本GMS 歐洲空間局Meteosat * *以上構成了全球氣象衛(wèi)星系統(tǒng)以上構成了全球氣象衛(wèi)星系統(tǒng)全球氣象衛(wèi)星系統(tǒng)全球氣象衛(wèi)星系統(tǒng)第三個發(fā)展階段（第三個發(fā)展階段（ 19781978年以后）年以后） 主要以NOAA系列為代表，采用近

8、極地太陽同步近圓形軌道 我國氣象衛(wèi)星發(fā)展情況我國氣象衛(wèi)星發(fā)展情況 風云1號（FY-1）：1988.9.7(A) 1990.9.3(B) 與太陽同步（極軌衛(wèi)星） 風云2號（FY-2）：1997.6.10 與地球同步（靜止衛(wèi)星）2. 2. 氣象衛(wèi)星特點氣象衛(wèi)星特點（1）軌道： 低軌（極軌，即近極地與太陽同步,800-1600km） 高軌（靜止，與地球同步，36000km）都有（2）短周期重復觀測：12小時，20-30分鐘（3）成像面積大，有利于獲得宏觀同步信息，減少數(shù)據處理容量（4）資料來源連續(xù)，實時性強，成本低3. 3. 氣象衛(wèi)星資料的應用領域氣象衛(wèi)星資料的應用領域 天氣分析和氣象預報 氣候研究

9、和氣候變遷的研究 資源環(huán)境其他領域天氣分析和氣象預報天氣分析和氣象預報 云系：分布 鋒面：形成，活動的推斷 氣旋：形成，活動的推斷 臺風：位置，發(fā)展趨勢的推斷 冰雹：位置，發(fā)展趨勢的推斷*對大尺度和中尺度的天氣現(xiàn)象進行成功地定位、跟蹤及預報。氣候研究和氣候變遷的研究氣候研究和氣候變遷的研究 二氧化碳：增加 冰雪覆蓋：變化資源環(huán)境其他領域資源環(huán)境其他領域用途是多方面的用途是多方面的(1) 海洋學方面洋流、海流、水團的位置、范圍、界線、發(fā)展趨勢（對航海安全、氣候變化等有重要意義）海水溫度分布，變化（對厄爾尼諾現(xiàn)象的監(jiān)測、漁業(yè)有重要意義）(2)環(huán)境監(jiān)測（火災、沙塵暴、水污染等）3.1.2 3.1.2

10、 陸地衛(wèi)星系列陸地衛(wèi)星系列 從1958年以來，美國國家宇航局（NASA）發(fā)射的“水星”、“雙子星”等宇宙飛船以及“阿波羅”載人飛船，拍攝了大量地表照片，提供了從宇宙空間探測、分析、研究地球資源的可能性。陸地衛(wèi)星陸地衛(wèi)星系列是指地球資源衛(wèi)星。系列是指地球資源衛(wèi)星。美國成功發(fā)射了第一顆陸地衛(wèi)星之后（1972年），俄羅斯、法國、印度、中國等都發(fā)射了陸地衛(wèi)星。陸地衛(wèi)星發(fā)射意義 對地球科學的發(fā)展：更新研究手段和方法 數(shù)字化圖像處理技術的發(fā)展：提供信息數(shù)據，擴大了應用廣度和深度。1. 1. 主要的陸地衛(wèi)星系列主要的陸地衛(wèi)星系列（1）陸地衛(wèi)星（Landsat）（2）斯波特衛(wèi)星（SPOT）（3）中國資源一號衛(wèi)

11、星中巴地球資源衛(wèi)星（CBERS）（4）其他陸地衛(wèi)星：JERS,加拿大雷達衛(wèi)星陸地衛(wèi)星（Landsat）Landsat 設計壽命為6年 目前運轉工作的是Landsat-5和Landsat-7 軌道：太陽同步的近極地圓形軌道，保證北半球中緯度地球獲得中等太陽高度角的上午影像，且衛(wèi)星通過某一地點的地方時相同。 覆蓋周期：16-18天 圖像的覆蓋范圍185185KM2（ Landsat-7 185170KM2 ） 分辨率不斷提高(80m到30m、15m,120m到 60m )SPOT 地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng) 發(fā)射了5顆衛(wèi)星（1986-2002） 軌道：太陽同步的近極地圓形軌道 覆蓋周期：26天 重復觀測能力

12、1-5天 產生立體像對 分辨率：10m（多光譜），2.5m2.5m（全色）（全色）中巴地球資源衛(wèi)星（中巴地球資源衛(wèi)星（CBERSCBERS） 一號衛(wèi)星于1999.10發(fā)射，二號星與2003.10 發(fā)射，三號星于2007.9月發(fā)射，四號星計劃于2011年發(fā)射 軌道：太陽同步的近極地圓形軌道，高度778KM 覆蓋周期：26天 重復觀測能力：3天 最高空間分辨率：19.5m其他陸地衛(wèi)星其他陸地衛(wèi)星 天空實驗室（Skylab，美國1973年發(fā)射） 熱容量制圖衛(wèi)星（HCMM,1978） 地球資源衛(wèi)星（ Bnaskara，印度） 空間實驗室（Specelab，歐空局）2. 2. 高空間分辨率陸地衛(wèi)星高空間

13、分辨率陸地衛(wèi)星 IKONOS（4m彩色、1m全色） Quickbird（快鳥，0.6m） OrbView-3（軌道觀察3號，1m）IKONOS衛(wèi)星影像Quickbird衛(wèi)星影像3.1.3 3.1.3 海洋衛(wèi)星系列海洋衛(wèi)星系列 1978年美國發(fā)射了世界上第一顆海洋衛(wèi)星（Seasat1），105105天天百日衛(wèi)星百日衛(wèi)星 開創(chuàng)了海洋遙感和微波遙感的新階段，為觀測海況，研究海面形態(tài)、海面溫度、風場、海冰、大氣含水量等開辟了新途徑。1. 1. 海洋遙感的特點海洋遙感的特點 需要高空和空間的遙感平臺，以進行大面積的同步覆蓋觀測 以微波為主（1、穿透云層、2、海水溫度鹽度、粗糙度的監(jiān)測） 電磁波與激光、聲

14、波的結合是擴大海洋遙感探測手段的一條新路（應用范圍可延伸到深海和海底） 海面實測資料的校正（較難）2. 2. 海洋衛(wèi)星簡介海洋衛(wèi)星簡介 Seasat1 “雨云”7號衛(wèi)星（Nimbus-7） 日本海洋觀測衛(wèi)星（MOS1） ERS（歐空局） 加拿大雷達衛(wèi)星（RADARSAT）3.2 3.2 攝影成像攝影成像 定義：定義：攝影是通過成像設備獲取物體影像的技術。 傳統(tǒng)攝影：傳統(tǒng)攝影：依靠光學鏡頭及放置在焦平面的感光膠片來記錄物體影像。 數(shù)字攝影：數(shù)字攝影：通過放置在焦平面的光敏元件，經光/電轉換，以數(shù)字信號來記錄物體的影像。依據探測波段可分為依據探測波段可分為 近紫外攝影 可見光攝影 紅外攝影 多光譜

15、攝影3.2.1 3.2.1 攝影機攝影機 定義：定義： 攝影機是成像遙感最常用的傳感器，可裝載在地面平臺、航空平臺及航天平臺上，有分幅式和全景式攝影機之分。 主要用于普通的遙感探測和制圖1. 1. 分幅式攝影機分幅式攝影機 結構：結構： 主要由收集器、物鏡和探測器、感光膠片組成，另外還需有暗盒、快門、光欄、機械傳動裝置等。曝光后的底片上只有一個潛像. 成像原理：成像原理： 是在某一個攝影瞬間獲得一張完整的像片,屬于中心投影，就是平面上各點的投影光線均通過一個固定點（投影中心或透視中心），投射到一平面（投影平面）上形成的透視關系。 像幅：像幅：230mm230mm* *230mm230mm, 1

16、80mm, 180mm* *180mm,60mm180mm,60mm* *60mm60mm2.2.全景式攝影機全景式攝影機又稱掃描攝影機，主要用于軍事偵察 縫隙式攝影機 鏡頭轉動式攝影機 縫隙式攝影機縫隙式攝影機 又稱推掃式攝影機或航帶攝影機。在飛機或衛(wèi)星上，攝影瞬間所獲取的影象，是與航線方向垂直且與縫隙等寬的一條線影象。 鏡頭轉動式攝影機鏡頭轉動式攝影機 又稱搖頭攝影機。在物鏡的焦面上平行于飛行方向設置一條狹縫，并隨物鏡作垂直于航線方向掃描，得到一幅掃描成像的圖象。有兩種工作方式：有兩種工作方式： 轉動物鏡 轉動棱鏡3. 3. 多光譜攝影機多光譜攝影機 可同時直接獲取可見光和近紅外范圍內若干

17、個分波段影像。 有三種類型：有三種類型： 多相機組合型 多鏡頭組合型 光束分離型 a、多相機組合型；b 、多鏡頭組合型； c 、光束分離型多光譜攝影機多光譜攝影機4. 4. 數(shù)碼攝影機數(shù)碼攝影機 成像原理與一般攝影機相同，結構也類似。所不同的是其記錄介質不是感光膠片，而是光敏電子器件，如CCD（電荷耦合器件Charge Coupled Device的縮寫）3.2.2 3.2.2 攝影像片的幾何特征攝影像片的幾何特征1.攝影像片的分類 根據攝影機主光軸與地面的關系，可分為： 垂直攝影（像片）：垂直攝影（像片）： 攝影機主光軸垂直于地面或偏離垂線在3以內。取得的像片稱水平像片或垂直像片。航空攝影測

18、量和制圖大都是這類像片。 傾斜攝影（像片）：傾斜攝影（像片）： 攝影機主光柱偏離垂線大于3，取得的像片稱傾斜像片。垂直攝影與傾斜攝影 全景攝影成像時，鏡頭垂直飛行器下方航帶中心線時為垂直攝影，其余狀態(tài)下均為傾斜攝影。 傾斜攝影時，主光軸偏離垂線角度越大，影像畸變也越大，給圖像糾正帶來困難，不利于制圖。但有時為了獲取較好的立體效果且對制圖要求不高，也采用傾斜攝影。2.垂直攝影像片的幾何特征（1）像片的投影（2）像片的比例尺（3）像點位移（1 1）像片的投影）像片的投影 垂直投影： 垂直投影的物體影像是通過互相平行的光線投影到與光線垂直的平面的，像片(或地圖)比例尺處處一致。常用的大比例尺地形圖屬

19、于垂直投影或近垂直投影 中心投影： 中心投影物體通過物鏡中心投射到承影面上，形成透視影像。攝影像片屬于中心投影正像和負像正像和負像1 1）中心投影與垂直投影的區(qū)別）中心投影與垂直投影的區(qū)別 投影距離的影響 投影面傾斜的影響 地形起伏的影響投影距離的影響投影距離的影響中心投影：投影距離不同或焦距不同則像片的比例尺也不同。垂直投影：投影距離不同與像片比例尺無關。（不存在焦距）投影傾斜面的影響投影傾斜面的影響中心投影：投影面的傾斜造成同一個像片不同部位比例尺的差異。垂直投影：比例尺有所放大。地形起伏的影響地形起伏的影響中心投影：地形起伏造成像點位移。垂直投影：不存在像點位移。2 2）中心投影的透視規(guī)

20、律）中心投影的透視規(guī)律 點 點仍是點，點重合 線 水平，垂直，中心與邊緣，曲線 面： 水平面，垂直面（2 2）像片的比例尺）像片的比例尺 像片上兩點之間的距離與地面上相應兩點實際距離之比。 H為攝影平臺的高度（航高） f為攝影機的焦距 通常f在像片的邊緣或相應的影像資料（遙感攝影的報告、設計書）中找到，H由攝影部門提供。航高未知時：航高未知時： 第一，已知某一地面目標的大小，可以通過量測其在像片上的影像而算出該像片的比例尺。 第二，若具有攝影地區(qū)的地形圖，先在像片上和地形圖上找到兩個地物的對應點，然后分別在像片上和地形圖上量得其長度。 已知某河流的寬度為20M，在像片上量得的寬度為0.5cm，

21、則該像片的比例尺為：計算比例尺實例計算比例尺實例1 1 已知的地形圖比例尺為1：50000，在地形圖上量得AB兩點的長度為3.5cm，像片上量得相應ab兩點的長度為7cm，則像片的比例尺為：計算比例尺實例計算比例尺實例2 2（3 3）像點位移）像點位移 在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺變化外，還會引起平面上的點位在像片位置上的移動，這種現(xiàn)象稱為像點位移。像點位移的規(guī)律：像點位移的規(guī)律： 1) 位移量與地形高差h成正比，即高差越大引起的像點位移量也越大。當?shù)孛娓卟顬檎龝r(地形凸起)，h為正，為正值，像點位移是背離像點方移動；高差為h時(地形低洼)，為負值，像點朝向像主點方向移動。

22、2) 位移量與像主點的距離r成正比，即距主點越遠的像點位移量越大，像片中心部分位移量較小。像主點處r0，無位移。 3)位移量與攝影高度(航高)成反比。即攝影高度越大，因地表起伏引起的位移量越小。3.2.3 3.2.3 攝影膠片的物理特性攝影膠片的物理特性 簡要介紹表征攝影膠片特性的幾個參數(shù) 介紹常用的遙感攝影膠片3.3 3.3 掃描成像掃描成像 掃描成像是依靠探測元件和掃描鏡對目標地物以瞬時視場為單位進行的逐點、逐行取樣，以得到目標地物電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。 其探測波段可包括紫外、可見光、紅外和微波波段 成像方式有三種 :光/機掃描成像、固體自掃描成像、高光譜成像光譜掃描 3.

23、3.1 3.3.1 光光/ /機掃描成像機掃描成像 光/機掃描成像系統(tǒng)，又稱光學機械掃描成像系統(tǒng)，一般在掃描儀的前方安裝可轉動的光學鏡頭，并依靠機械傳動裝置使鏡頭擺動，形成對地面目標的逐點逐行掃描。 掃描圖像的物理特性決定于其所采用的探測元件的波段響應。其輻射分辨率取決于探測元件的靈敏度。 光機掃描的幾何特征取決于它的瞬時視場角和總視場角。 瞬時視場角瞬時視場角(2(2) )：掃描鏡在一瞬時時間可以視為靜止狀態(tài)，此時，接受到的目標地物的電磁波輻射，限制在一個很小的角度之內，這個角度稱為瞬時視場角，即掃描儀的空間分辨率。 總視場角總視場角(2)(2)：掃描帶的地面寬度稱總視場。從遙感平臺到地面掃

24、描帶外側所構成的夾角，叫總視場角，也叫總掃描角。 掃描帶對應的地面寬度(L)為 光機掃描儀可分為單波段和多波譜兩種。多波段掃描儀的工作波段范圍很寬，從近紫外、可見光至遠紅外都有。 掃描儀由掃描反射鏡、光學系統(tǒng)、探測器、電子線路和記錄裝置組成。 掃描鏡在機械驅動下，隨遙感平臺(飛機、衛(wèi)星)的前進運動而擺動，依次對地面進行掃描地面物體的輻射波束經掃描反射鏡反射，并經透鏡聚焦和分光分別將不同波長的波段分開，再聚焦到感受不同波長的探測元件上3.3.2 3.3.2 固體自掃描成像固體自掃描成像 又稱推帚式掃描成像，它是用固定的探測元件，通過遙感平臺的運動對目標地物進行掃描的一種成像方式。 目前常用的探測

25、元件是電荷耦合器件CCD。 它具有感受波譜范圍寬、元件接受光照時間長，無機械運動部件，系統(tǒng)可靠性高、噪聲低、畸變小、體積小、重量輕等一系列優(yōu)點。SPOT上的高分辨率傳感器（HRV）就是如此 現(xiàn)在，愈來愈多的掃描儀采用CCD元件線陣和面陣，以代替光機掃描系統(tǒng)。3.3.3 3.3.3 高光譜成像光譜掃描高光譜成像光譜掃描 通常的多波段掃描儀將可見光和紅外波段分割成幾個到十幾個波段。對遙感而言，在一定波長范圍內，被分割的波段數(shù)愈多，即波譜取樣點愈多，愈接近于連續(xù)波譜曲線，因此可以使得掃描儀在取得目標地物圖像的同時也能獲取該地物的光譜組成。 成像光譜：成像光譜： 是把成像技術和分光譜技術結合起來，在采

26、集地面目標空間特征信息的同時，又獲得每個空間像元幾十至幾百個波段的連續(xù)光譜信息，并經過處理分析直接獲得被測目標的光譜特征，能夠在空間維和光譜維上快速區(qū)分和識別地面目標的一門技術。 成像光譜儀成像光譜儀: : 按照成像光譜技術制成的掃描儀稱為按照成像光譜技術制成的掃描儀稱為成像光譜儀。成像光譜儀。 高光譜成像光譜儀是遙感進展中的新技術，其圖像是由多達數(shù)百個波段的非常窄的連續(xù)的光譜波段組成，光譜波段覆蓋了可見光，近紅外，中紅外和熱紅外區(qū)域全部光譜帶。 光譜儀成像時多采用掃描式或推帚式，可以收集200或200以上波段的數(shù)據。使得圖像中的每一像元均得到連續(xù)的反射率曲線，而不像其他一般傳統(tǒng)的成像光譜儀在

27、波段之間存在間隔。 成像光譜特點成像光譜特點 （1） 波段數(shù)量多（幾十至幾百個）、波段窄、數(shù)據量大 （2） 高的光譜分辨率 （3） 圖譜合一 （4） 高的空間分辨率 （5） 高的輻射分辨率和信噪比（S/N）3.4 微波遙感與成像 在電磁波譜中，波長在1mm-1m的波段范圍稱微波。該范圍內又可再分為毫米波、厘米波和分米波。在微波技術上，還可將厘米波分成更窄的波段范圍，并用特定的字母表示。厘米波的譜帶劃分微波遙感微波遙感 微波遙感是指通過微波傳感器獲取從目標地物發(fā)射或反射的微波輻射，經過判讀處理來識別地物的技術。3.4.1 3.4.1 微波遙感的特點微波遙感的特點 能全天候、全天時工作 對某些地物

28、具有特殊的波譜特征 對冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力 對海洋遙感具有特殊意義 分辨率較低，但特性明顯3.4.2 3.4.2 微波遙感方式和傳感器微波遙感方式和傳感器 有源（主動） 無源（被動）1. 1. 主動微波遙感主動微波遙感 是指通過向目標地物發(fā)射微波并接收其后向散射信號來實現(xiàn)對地觀測遙感方式。 主要傳感器是雷達 還有微波高度計和微波散射計（1 1）雷達）雷達 雷達是由發(fā)射機通過天線在很短時間內，向目標地物發(fā)射一束很窄的大功率電磁波脈沖，然后用同一天線接收目標地物反射的回波信號而進行顯示的一種傳感器。 不同物體，回波信號的振幅、位相不同，故接收處理后，可測出目標地物的方向、距離等數(shù)

29、據。 地物對微波的反射能力取決于本身的性質和形狀 雷達的分類 成像雷達真實孔徑側視雷達合成孔徑側視雷達 非成像雷達目標地物距離的測定目標地物距離的測定 電磁波在空間中的傳播速度是一定的。當雷達在時間t1發(fā)射出一個窄脈沖，被目標反射后，在t2時返回。根據這一時間差t，可以計算出目標地物的距離R。運動物體速度的測定運動物體速度的測定 多普勒效應：多普勒效應： 多普勒認為，物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高 (藍移(blue shift)。在運動的波源后面，產生相反的效應。波長變得較長，頻率變得較低 (紅移(red shift)

30、。波源的速度越高，所產生的效應越大。根據光波紅/藍移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速度 地物對微波的反射能力地物對微波的反射能力 取決于物體本身的性質和形狀 金屬和良導體的反射能力強，木質物體反射能力較弱 微波在大氣中的散射能力弱（2 2）側視雷達）側視雷達 側視雷達的天線不是安裝在遙感平臺的正下方，而是與遙感平臺的運動方向形成角度，朝向一側或兩側傾斜安裝，向側下方發(fā)射微波，接收回波信號。 探測范圍增大 使不同的地形更具有立體感 分辨率分辨率 距離分辨率（Pg）：垂直于飛行的方向 方位分辨率(Pa)：平行于飛行方向 （3 3）合成孔徑雷達）合成孔徑雷達 合成孔徑側視雷達是利用遙感平臺

31、的前進運動，將一個小孔徑的天線安裝在平臺的側方，以代替大孔徑的天線，提高方位分辨力的雷達。 要用小孔徑雷達天線代替大孔徑雷達天線，在遙感平臺上在遙感平臺上，通常采用若干小孔徑天線組成陣列，即把一系列彼此相連、性能相同的天線，等距離地布設在一條直線上，利用它們接收串脈沖信號，以獲得較高的方位分辨力。天線陣列的基線愈長，方向性愈好。 方位分辨力方位分辨力 若將合成天線孔徑設置與方向若將合成天線孔徑設置與方向分辨率相等分辨率相等比一般的側視雷達（真實孔徑雷達）比一般的側視雷達（真實孔徑雷達）: :更方便，即將一個小孔徑天線代替大孔徑天線。提高了方位分辨能力。2. 被動微波遙感被動微波遙感 通過傳感器，接收來自目標地物發(fā)射的微波，而達到探測目的的遙感方式稱被動微波遙感。 被動接收目標地物微波輻射的傳感器為微波輻射計 被動探測目標地物微波散射特性的傳感器為微波散射計3.5 3.5 遙感影像的特征遙感影像的特征 遙感圖像是各種傳感器所獲信息的產物，是遙感探測目標的信息載體。遙感解譯人員需要通過遙感圖像獲取目標地物的信息，包括：目標地物的大小、形狀及空間分布特點；目標地物的大小、