第三章 遙感成像原理和遙感成像特征

1、第三章第三章 遙感成像原理與遙感圖像特征遙感成像原理與遙感圖像特征 3.1 3.1 遙感平臺遙感平臺 3.2 3.2 傳感器類型傳感器類型 3.3 3.3 微波遙感圖像微波遙感圖像 3.4 3.4 遙感圖像的分辨率遙感圖像的分辨率本章小結(jié)本章小結(jié)3.1 3.1 遙感平臺遙感平臺地面遙感地面遙感航宇遙感航宇遙感航天遙感航天遙感航空遙感航空遙感衛(wèi)星軌道高度衛(wèi)星軌道高度飛機飛機飛機飛機衛(wèi)星衛(wèi)星,宇宇宙飛船宙飛船低空低空中空中空高空高空目標物目標物其他平臺其他平臺:氣球氣球,火箭火箭星際飛船星際飛船一、航空遙感一、航空遙感 平臺平臺: :氣球、飛機氣球、飛機 特點特點: :1.1.空間分辨率高空間分辨

2、率高, ,信息容量大；信息容量大； 2.2.靈活性大靈活性大, ,適用于一些專題地圖研究；適用于一些專題地圖研究； 3.3.是各種星載遙感儀器的先行檢驗者；是各種星載遙感儀器的先行檢驗者； 4.4.信息獲取方便；信息獲取方便； 5.(5.(缺缺) )受天氣條件限制大受天氣條件限制大, ,觀測范圍收觀測范圍收到限制到限制, ,遙感數(shù)據(jù)的周期性和連續(xù)性不如航天遙感數(shù)據(jù)的周期性和連續(xù)性不如航天遙感。遙感。二、航天遙感二、航天遙感 平臺平臺: :人造地球衛(wèi)星、探測火箭、宇宙飛船、人造地球衛(wèi)星、探測火箭、宇宙飛船、 航天飛機航天飛機 特點：特點：1.1.觀測范圍大，效率高；觀測范圍大，效率高； 2.2.

3、價格低廉；價格低廉； 3.3.動態(tài)監(jiān)測；動態(tài)監(jiān)測； 4.4.地面分辨率相對較低。地面分辨率相對較低。航天遙感航天遙感 地球同步軌道地球同步軌道: :軌道高度為軌道高度為3578635786公里，衛(wèi)公里，衛(wèi)星的運行周期和地球的自轉(zhuǎn)周期相同，這種軌星的運行周期和地球的自轉(zhuǎn)周期相同，這種軌道叫地球同步軌道；如果地球同步軌道的傾角道叫地球同步軌道；如果地球同步軌道的傾角為零，則衛(wèi)星正好在地球赤道上空，以與地球為零，則衛(wèi)星正好在地球赤道上空，以與地球自轉(zhuǎn)相同的角速度繞地球飛行，從地面上看，自轉(zhuǎn)相同的角速度繞地球飛行，從地面上看，好像是靜止的，這種衛(wèi)星軌道叫對地靜止軌道，好像是靜止的，這種衛(wèi)星軌道叫對地靜

4、止軌道，氣象和通訊衛(wèi)星。氣象和通訊衛(wèi)星。 太陽同步軌道太陽同步軌道: :與地球公轉(zhuǎn)方向同與地球公轉(zhuǎn)方向同, , 軌道軌道和太陽角是保持一定角度，這樣軌道面和太陽和太陽角是保持一定角度，這樣軌道面和太陽入射角保持一定，這樣它經(jīng)過當?shù)氐臅r間是不入射角保持一定，這樣它經(jīng)過當?shù)氐臅r間是不變的。變的。 航天遙感航天遙感 3.1.1 3.1.1 陸地衛(wèi)星系列陸地衛(wèi)星系列 3.1.2 3.1.2 氣象衛(wèi)星系列氣象衛(wèi)星系列 3.1.3 3.1.3 海洋衛(wèi)星系列海洋衛(wèi)星系列 3.1.4 3.1.4 其他衛(wèi)星其他衛(wèi)星3.1.1 3.1.1 陸地衛(wèi)星系列陸地衛(wèi)星系列 (1) (1) 陸地衛(wèi)星陸地衛(wèi)星LandsatL

5、andsat (2) (2) 斯波特衛(wèi)星斯波特衛(wèi)星SPOTSPOT (3) (3) 中巴資源衛(wèi)星中巴資源衛(wèi)星CBERSCBERS (4) IKONOS(4) IKONOS陸地衛(wèi)星陸地衛(wèi)星LandsatLandsat系列系列 傳感器傳感器: :RBV -RBV -反束光導攝象機反束光導攝象機MSS-MSS-多光譜掃描儀多光譜掃描儀(Multispectral Scanner)(Multispectral Scanner)TM-TM-專題制圖儀專題制圖儀(Thematic (Thematic MapperMapper) ) 軌道特征軌道特征: :中等高度中等高度, ,近圓形近圓形, ,近極地近極地

6、, ,太陽同步，可太陽同步，可重復軌道重復軌道 數(shù)據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)產(chǎn)品: :像片、膠片、數(shù)字盤、數(shù)字磁盤像片、膠片、數(shù)字盤、數(shù)字磁盤衛(wèi)星名稱發(fā)射時間傳感器分辨率/mLandsat-172. 7. 23RBV MSS80Landsat-275. 1. 22RBV MSS80Landsat-378. 3. 5RBV MSS80Landsat-482. 7. 16MSS TM30，120LW IRLandsat-584. 3. 1MSS TM30，120LW IRLandsat-693. 10. 5ETM失敗Landsat-799. 4. 23ETM+30，60LW IR，15PAN斯波特衛(wèi)星斯波特衛(wèi)星S

7、POTSPOT系列系列 傳感器傳感器: :HRV-HRV-高分辨率可見光掃描儀高分辨率可見光掃描儀(High Resolution (High Resolution Visible range instrument)Visible range instrument)VegetationVegetation植被探測儀植被探測儀立體成像儀立體成像儀 軌道特征軌道特征: :中等高度中等高度, ,圓形圓形, ,近極地近極地, ,太陽同步太陽同步, ,可重復軌道可重復軌道 數(shù)據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)產(chǎn)品: :圖象產(chǎn)品、圖象產(chǎn)品、CCTCCT磁帶磁帶多功能平臺太陽能電池板HRV運動方向衛(wèi)星名稱SPOT-1SPOT-2S

8、POT-3SPOT-4發(fā)射時間傳感器86.2.22HRV90.1.22+固定測高儀90.9.26+極地臭氧和氣溶膠測量儀98.3.24+植被探測儀中巴資源衛(wèi)星中巴資源衛(wèi)星CBERSCBERS 傳感器傳感器:CCD:CCD相機、廣角成像儀、紅外多相機、廣角成像儀、紅外多譜段掃描儀譜段掃描儀 主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品:CCT:CCT磁帶、膠帶、像片磁帶、膠帶、像片IKONOSIKONOS 1999.9.241999.9.24發(fā)射的高精度衛(wèi)星，是世界上發(fā)射的高精度衛(wèi)星，是世界上第一顆商用第一顆商用1m1m分辨率遙感衛(wèi)星。分辨率遙感衛(wèi)星。 1m1m分辨率分辨率 全色全色 波長范圍波長范圍0.45-0.900.

9、45-0.90 4m4m分辨率分辨率 多光譜多光譜 波長范圍同波長范圍同landsatTMlandsatTM3.1.2 3.1.2 氣象衛(wèi)星系列氣象衛(wèi)星系列 主要用于云移，云頂高度，云分布，海洋表面主要用于云移，云頂高度，云分布，海洋表面溫度，對流層上部水蒸氣分布以及輻射平衡方溫度，對流層上部水蒸氣分布以及輻射平衡方面的測定和研究。面的測定和研究。 低軌道、高軌道衛(wèi)星；低軌道、高軌道衛(wèi)星； 短周期重復觀測；短周期重復觀測； 成像面積大，有利于同步獲取宏觀同步信息；成像面積大，有利于同步獲取宏觀同步信息； 資料來源連續(xù)，實時性強，成本低。資料來源連續(xù)，實時性強，成本低。 低軌道衛(wèi)星與太陽同步，高

10、度低軌道衛(wèi)星與太陽同步，高度800-1600km800-1600km，每，每天一般只能獲得兩次觀測資料。天一般只能獲得兩次觀測資料。 高軌道衛(wèi)星飛行高度近高軌道衛(wèi)星飛行高度近36000km36000km，周期為，周期為2424小小時，與地球同步，每時，與地球同步，每2020分鐘就可獲得一次地面分鐘就可獲得一次地面觀測資料。觀測資料。低軌氣象衛(wèi)星低軌氣象衛(wèi)星TIROS-TIROS-美國泰羅斯衛(wèi)星系列美國泰羅斯衛(wèi)星系列(60.4.1-65.7.2 10)(60.4.1-65.7.2 10)NIMUS-NIMUS-美國雨云衛(wèi)星系列美國雨云衛(wèi)星系列(64.8.28-78.10.24 7)(64.8.2

11、8-78.10.24 7)ESSA-ESSA-美國艾薩衛(wèi)星系列美國艾薩衛(wèi)星系列(66.2.3-69.2.26 9)(66.2.3-69.2.26 9)NOAA-NOAA-美國諾阿衛(wèi)星系列美國諾阿衛(wèi)星系列(70.1.23-94.12 16)(70.1.23-94.12 16)FY-FY-風云一號衛(wèi)星系列風云一號衛(wèi)星系列(88.9.7)(88.9.7)高軌靜止氣象衛(wèi)星高軌靜止氣象衛(wèi)星 只有美國、日本、俄羅斯、歐洲空間局、只有美國、日本、俄羅斯、歐洲空間局、中國、印度發(fā)射。中國、印度發(fā)射。 3.1.3 3.1.3 海洋衛(wèi)星系列海洋衛(wèi)星系列 主要用于海洋溫度場、海流的位置、界線、流主要用于海洋溫度場、

12、海流的位置、界線、流向、流速、海浪的周期、速度、水團的溫度、向、流速、海浪的周期、速度、水團的溫度、鹽度顏色、海水的類型密度范圍以及水下信息、鹽度顏色、海水的類型密度范圍以及水下信息、海洋環(huán)境等方面的動態(tài)監(jiān)測。海洋環(huán)境等方面的動態(tài)監(jiān)測。 美國美國seasatseasat 日本日本MOS-1 MOMO-1MOS-1 MOMO-1 歐洲歐洲ERSERS 加拿大加拿大RADARSATRADARSAT3.2 3.2 傳感器類型傳感器類型 3.2.1 3.2.1 概述概述: : 基本部件基本部件 類型類型 性能性能 3.2.2 3.2.2 攝影成像攝影成像 3.2.3 3.2.3 掃描成像掃描成像 3.

13、2.4 3.2.4 成像光譜儀成像光譜儀3.2.1 3.2.1 概述概述 基本部件基本部件 類型類型 性能性能收集器探測器處理器輸出器 收集器收集器- -負責收集地面目標輻射的電磁波能量，具體負責收集地面目標輻射的電磁波能量，具體元件有透鏡組，反射鏡組，天線等。元件有透鏡組，反射鏡組，天線等。 探測器探測器- -主要是將收集到的電磁輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能主要是將收集到的電磁輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能或電能，具體元件有感光膠片，光電管等?；螂娔?，具體元件有感光膠片，光電管等。 處理器處理器- -對轉(zhuǎn)換后的信號進行各種處理，具體的處理對轉(zhuǎn)換后的信號進行各種處理，具體的處理器有攝影處理裝置和電子處理裝置。器有攝

14、影處理裝置和電子處理裝置。 輸出器輸出器- -輸出信息的裝置，輸出類型主要有掃描曬像輸出信息的裝置，輸出類型主要有掃描曬像圖，電視顯示管，磁帶記錄儀等。圖，電視顯示管，磁帶記錄儀等。 按按記錄方式記錄方式: :成像方式、非成像方式成像方式、非成像方式 按工作波段分按工作波段分: :可見光、紅外、微波可見光、紅外、微波 按工作方式分按工作方式分: :主動、被動主動、被動傳感器類型傳感器類型框幅攝影機縫隙攝影機全景攝影機多光譜攝影機TV攝影機掃描儀電荷耦合器件CCD面陣成像光譜儀線陣成像光譜儀真實孔徑雷達合成孔徑雷達光學攝影類型光電成像類型成像光譜儀測視雷達全景雷達被動式主動式成像傳感器成像傳感器

15、 空間分辨率：空間分辨率：遙感圖像上能夠詳細區(qū)分遙感圖像上能夠詳細區(qū)分的最小單元的尺寸或大小，用來表征影的最小單元的尺寸或大小，用來表征影像分辨地面目標細節(jié)能力的指標。像分辨地面目標細節(jié)能力的指標。 光譜分辨率：光譜分辨率：指傳感器所能記錄的電磁指傳感器所能記錄的電磁波譜中，某一特定的波長范圍值，波長波譜中，某一特定的波長范圍值，波長范圍越寬，分辨率越低。范圍越寬，分辨率越低。傳感器性能指標傳感器性能指標 時間分辨率：時間分辨率：對同一目標進行重復探測對同一目標進行重復探測的時候，相鄰兩次探測的時間間隔。的時候，相鄰兩次探測的時間間隔。 溫度分辨率：溫度分辨率：指熱紅外傳感器分辨地表指熱紅外傳

16、感器分辨地表熱輻射熱輻射( (溫度溫度) )最小差異的能力。最小差異的能力。3.2.2 3.2.2 攝影成像攝影成像一、攝影機一、攝影機二、攝影種類二、攝影種類三、攝影像片的幾何特征三、攝影像片的幾何特征四、攝影膠片的物理特征四、攝影膠片的物理特征一、攝影機一、攝影機 框幅攝影機框幅攝影機 縫隙攝影機縫隙攝影機 全景攝影機全景攝影機 多光譜攝影機多光譜攝影機 共同特點：由物鏡收集電磁波，并聚集到感光膠片上，共同特點：由物鏡收集電磁波，并聚集到感光膠片上，通過感光材料的探測與記錄，在感光膠片上留下目標通過感光材料的探測與記錄，在感光膠片上留下目標的潛像，然后經(jīng)過攝影處理，得到可見的影像。的潛像，

17、然后經(jīng)過攝影處理，得到可見的影像?？蚍鶖z影機框幅攝影機 主要由收集器，物鏡和探測器，感光膠主要由收集器，物鏡和探測器，感光膠片組成。片組成。 成像原理成像原理: :是在某一個攝影瞬間獲得一張是在某一個攝影瞬間獲得一張完整的像片，一張像片上的所有像點共完整的像片，一張像片上的所有像點共用一個攝影中心和同一個像片面。用一個攝影中心和同一個像片面?？p隙攝影機縫隙攝影機 又稱推掃式攝影機或航帶攝影機。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在飛機或衛(wèi)星上，攝影瞬間所獲取的影像，是與航線方向垂直且與縫隙等寬的像，是與航線方向垂直且與縫隙等寬的一條線影像。一條線影像。 投影性質(zhì)為

18、多中心投影。投影性質(zhì)為多中心投影。vVSH全景攝影機全景攝影機 又稱又稱掃描攝影機或搖頭攝影機。掃描攝影機或搖頭攝影機。 在物鏡焦平面上平行于飛行方向設(shè)置一在物鏡焦平面上平行于飛行方向設(shè)置一狹縫，并隨物鏡作垂直于航線方向掃描，狹縫，并隨物鏡作垂直于航線方向掃描，得到一幅掃描成的圖像。得到一幅掃描成的圖像。 在攝影瞬間得到的是地面上平行于航線在攝影瞬間得到的是地面上平行于航線的一條很窄的影像。的一條很窄的影像。多光譜攝影機 對同一地區(qū)，在同一瞬間攝取多個波段影像的對同一地區(qū)，在同一瞬間攝取多個波段影像的攝影機，是充分利用地物在不同光譜區(qū)有不同攝影機，是充分利用地物在不同光譜區(qū)有不同的反射來增多獲

19、取目標的信息量，以便提高影的反射來增多獲取目標的信息量，以便提高影像的判讀和識別能力。像的判讀和識別能力。 多攝影機型多攝影機型 多鏡頭型多鏡頭型 光束分離型光束分離型二、攝影種類二、攝影種類1 1、根據(jù)主光軸與地面的關(guān)系分為、根據(jù)主光軸與地面的關(guān)系分為: : 垂直攝影垂直攝影 傾斜攝影傾斜攝影AAOOBBaaoobb2 2、按工作方式分：、按工作方式分： 單片攝影：單片攝影：為拍攝單一地物或特定目標而為拍攝單一地物或特定目標而進行的單片或幾片攝影，一般用于軍事和進行的單片或幾片攝影，一般用于軍事和專題制圖。專題制圖。 航線攝影：航線攝影：主要進行線狀地物的連續(xù)拍攝，主要進行線狀地物的連續(xù)拍攝

20、，如鐵路、公路、運河、人工渠、海岸線等。如鐵路、公路、運河、人工渠、海岸線等。在同一航線上，兩張相鄰的有一定重疊度在同一航線上，兩張相鄰的有一定重疊度（60605353）的像片稱為像對，可供立體）的像片稱為像對，可供立體觀察用，這就是觀察用，這就是航向重疊航向重疊。 面積攝影：面積攝影：又稱區(qū)域攝影，采用多航線又稱區(qū)域攝影，采用多航線攝影方式對區(qū)域的連續(xù)攝影，可進行大攝影方式對區(qū)域的連續(xù)攝影，可進行大面積測圖、拼圖、區(qū)域研究等。兩條相面積測圖、拼圖、區(qū)域研究等。兩條相鄰航線之間的像片重疊稱鄰航線之間的像片重疊稱旁向重疊旁向重疊，其，其重疊度為重疊度為30301515之間，主要視用于拼之間，主要

21、視用于拼接平面圖。接平面圖。3 3、按感光材料分、按感光材料分： 黑白全色攝影黑白全色攝影：又稱可見光黑白攝影。對又稱可見光黑白攝影。對0.40-0.40-0.760.76微米的可見光全部能感受，對綠光略遲鈍，其微米的可見光全部能感受，對綠光略遲鈍，其中，植被顯示深色調(diào)，水體深色調(diào)，混水淺色調(diào)。中，植被顯示深色調(diào)，水體深色調(diào)，混水淺色調(diào)。 黑白紅外攝影黑白紅外攝影：對對0.40-1.300.40-1.30微米的可見光和近紅微米的可見光和近紅外光感受，尤其對植被反映靈敏，植被淺色調(diào)，水外光感受，尤其對植被反映靈敏，植被淺色調(diào)，水體深色調(diào)。體深色調(diào)。 天然彩色攝影天然彩色攝影：工作波長工作波長0.

22、40-0.760.40-0.76微米，信息要微米，信息要比黑白的多，植被真彩色，水體藍黑色。比黑白的多，植被真彩色，水體藍黑色。 彩色紅外攝影彩色紅外攝影：工作波長工作波長0.40-1.300.40-1.30微米，微米，是利用攝影鏡頭和濾色片的組合，同時對是利用攝影鏡頭和濾色片的組合，同時對一地區(qū)進行不同波段的攝影，取得分波段一地區(qū)進行不同波段的攝影，取得分波段影像，一般用藍、綠、紅、近紅外影像，一般用藍、綠、紅、近紅外4 4個波個波段攝影。這些多波段像片，可以單片使用，段攝影。這些多波段像片，可以單片使用，也可以進行假彩色合成。其作用是：一次也可以進行假彩色合成。其作用是：一次攝影，多方用途

23、，多方受益。植被和水體攝影，多方用途，多方受益。植被和水體是任意色，取決于組合方案。是任意色，取決于組合方案。歸納：歸納： 黑白像片信息量少，分辨率高，銀粒構(gòu)黑白像片信息量少，分辨率高，銀粒構(gòu)成細，色調(diào)分級識別人眼有限。成細，色調(diào)分級識別人眼有限。 彩色像片信息量多，分辨率低，染料構(gòu)彩色像片信息量多，分辨率低，染料構(gòu)成，色塊粗，色調(diào)分級識別人眼有利。成，色塊粗，色調(diào)分級識別人眼有利。三、攝影像片的幾何特征三、攝影像片的幾何特征 1.1.中心投影中心投影( (概念、成像特征、與垂直投概念、成像特征、與垂直投影的區(qū)別影的區(qū)別) ) 2.2.像片的比例尺像片的比例尺( (概念概念) ) 3.3.像點

24、位移像點位移( (概念、因素概念、因素) )1 1、中心投影、中心投影( (概念概念) ) 中心投影是指空間任意直線均通過一固中心投影是指空間任意直線均通過一固定點定點( (投影中心投影中心) )投射到一平面投射到一平面( (投影平面投影平面) )上而形成的透視關(guān)系。上而形成的透視關(guān)系。SABCabcSABCabcSABCa b c1 1、中心投影、中心投影( (成像特征成像特征) ) 點點 直線直線 曲線曲線 面面1 1、中心投影、中心投影( (與垂直投影的區(qū)別與垂直投影的區(qū)別) ) 投影距離的影響投影距離的影響 投影面傾斜的影響投影面傾斜的影響 地形起伏的影響地形起伏的影響2 2、像片的比

25、例尺、像片的比例尺( (概念概念) ) （1 1）定義：）定義：像片上兩點之間的距離與地面上相像片上兩點之間的距離與地面上相應兩點實際距離之比。應兩點實際距離之比。1/m = 1/m = abab/AB/AB （2 2）類型：）類型：主比例尺：表示像片大概的比例尺，主比例尺：表示像片大概的比例尺，一般用于平坦地區(qū)的水平像片，由航測部門提供。一般用于平坦地區(qū)的水平像片，由航測部門提供。（1/m = F/H1/m = F/H） 平均比例尺：用于地形起伏的像片，平均比例尺：用于地形起伏的像片，1/m = 1/m = f/(Hf/(H0 0h)h) （3 3）比例尺的選擇：比例尺的選擇：主要是根據(jù)工作

26、任務和主要是根據(jù)工作任務和用途來確定。例如城市布局結(jié)構(gòu)信息的遙感分用途來確定。例如城市布局結(jié)構(gòu)信息的遙感分析可采用大比例尺，而區(qū)域地質(zhì)遙感分析可采析可采用大比例尺，而區(qū)域地質(zhì)遙感分析可采用小比例尺等。用小比例尺等。 大比例尺航片：大比例尺航片：1:5 0001:5 0001:10 0001:10 000。 中比例尺航片：中比例尺航片：1:10 0001:10 0001:30 0001:30 000。 小比例尺航片：小比例尺航片：1:30 0001:30 0001:100 0001:100 000。（4 4）引起像片比例尺變化的主要因素：）引起像片比例尺變化的主要因素： 航高的變化航高的變化當焦

27、距一定時，航高當焦距一定時，航高越高，比例尺越小。越高，比例尺越小。 投影面的傾斜投影面的傾斜可以造成像片各個可以造成像片各個部位的比例尺不同。部位的比例尺不同。 地形的起伏地形的起伏會引起投影誤差（像會引起投影誤差（像點位移）。點位移）。3 3、像點位移、像點位移( (概念概念) ) 在在中心投影的像片上，平面點位在像片中心投影的像片上，平面點位在像片位置上的移動，稱為像點位移。位置上的移動，稱為像點位移。3 3、像點位移、像點位移( (因素因素) ) 因因地形起伏引起的像點位移地形起伏引起的像點位移( (又稱投影又稱投影差差) )。 因像片傾斜引起的像點的位移因像片傾斜引起的像點的位移(

28、(又稱傾斜又稱傾斜誤差誤差) )。四、攝影膠片的物理特征四、攝影膠片的物理特征 1 1、感光材料、感光材料 2、影像的形成過程、影像的形成過程1 1、感光材料、感光材料 在攝影成像中，質(zhì)量的好壞除取決于硬件外，在攝影成像中，質(zhì)量的好壞除取決于硬件外，還與使用的感光材料有關(guān)。還與使用的感光材料有關(guān)。 定義：定義：感光材料是攝影中記錄信息的載體，感光材料是攝影中記錄信息的載體，它包括感光膠片和感光相紙，它們都具有一定它包括感光膠片和感光相紙，它們都具有一定的感光性能指標。的感光性能指標。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：黑白感光材料有一層感光乳劑層，彩黑白感光材料有一層感光乳劑層，彩色感光材料有多層感光乳劑層。一般都

29、有保護色感光材料有多層感光乳劑層。一般都有保護層、感光乳劑層、結(jié)合層、片基（紙基）、防層、感光乳劑層、結(jié)合層、片基（紙基）、防光暈層等。光暈層等。感光性能：感光性能： 感光度：感光度：是指感光材料對光線的敏感程是指感光材料對光線的敏感程度，它是確定曝光時間的重要參數(shù)。它度，它是確定曝光時間的重要參數(shù)。它與曝光量成反比關(guān)系與曝光量成反比關(guān)系 寬容度：寬容度：是指感光材料能夠正確記錄表是指感光材料能夠正確記錄表達地物亮度間距的能力，即最大值與最達地物亮度間距的能力，即最大值與最小值，寬容度大的曝光伸縮適應的范圍小值，寬容度大的曝光伸縮適應的范圍大，信息量多大，信息量多。 反差性：反差性：是指黑白感

30、光材料表達影像明暗部分的是指黑白感光材料表達影像明暗部分的密度差，黑白分明反差大，中間層次多，反差小。密度差，黑白分明反差大，中間層次多，反差小。 顆粒度：顆粒度：是指形成影像銀粒的粗細程度，它決定是指形成影像銀粒的粗細程度，它決定了信息再現(xiàn)的清晰度，細顆粒的分辨率高。了信息再現(xiàn)的清晰度，細顆粒的分辨率高。 分辨率：分辨率：也叫解像力，是表示感光材料能夠分辯也叫解像力，是表示感光材料能夠分辯地物細部信息能力一種指標，以線對地物細部信息能力一種指標，以線對/mm/mm來衡量。來衡量。 色溫：色溫：不是光的溫度，是指感光材料對白光色質(zhì)不是光的溫度，是指感光材料對白光色質(zhì)（色光成分）的敏感程度，有日

31、光型和燈光型。（色光成分）的敏感程度，有日光型和燈光型。 保存性：保存性：是指感光材料的各種感光性能在是指感光材料的各種感光性能在一定保存時間內(nèi)的穩(wěn)定程度。主要取決于乳劑一定保存時間內(nèi)的穩(wěn)定程度。主要取決于乳劑配方、包裝材料和密封程度以及防潮、防熱、配方、包裝材料和密封程度以及防潮、防熱、防化學氣味等的條件。總之，在航攝中要選取防化學氣味等的條件。總之，在航攝中要選取感光度高的、寬容度大的、反差適中的、顆粒感光度高的、寬容度大的、反差適中的、顆粒細的、分辨率高的感光材料。細的、分辨率高的感光材料。歸納：歸納：當感光度高時，寬容度大，反差小，當感光度高時，寬容度大，反差小，顆粒粗，分辨率低；當感

32、光度低時，寬容度小，顆粒粗，分辨率低；當感光度低時，寬容度小，反差大，顆粒細，分辨率高。反差大，顆粒細，分辨率高。2 2、影像的形成過程、影像的形成過程 航空攝影的成像過程與一般照相是相同航空攝影的成像過程與一般照相是相同的，地物原型的反射光譜強度是不同的，的，地物原型的反射光譜強度是不同的，使得感光材料的感光程度不同，形成了使得感光材料的感光程度不同，形成了不同密度、不同顏色的航片模型。不同密度、不同顏色的航片模型。對地曝光對地曝光形成潛影（不可見影像）形成潛影（不可見影像）負片過程負片過程顯影顯影水洗水洗定影定影水洗水洗晾干晾干負片（底片或母片）（可見負像）負片（底片或母片）（可見負像）印

33、像、放大印像、放大正片過程正片過程顯影顯影水洗水洗定影定影水洗水洗晾干晾干正片（照片，紙基或片基）（可見正像）正片（照片，紙基或片基）（可見正像）3.2.3 3.2.3 掃描成像掃描成像 光電成像類型的傳感器：將收集到的電磁波能光電成像類型的傳感器：將收集到的電磁波能量，通過儀器內(nèi)的光敏或熱敏元件轉(zhuǎn)變成電能量，通過儀器內(nèi)的光敏或熱敏元件轉(zhuǎn)變成電能后記錄下來。后記錄下來。l優(yōu)點：擴大了探測波段范圍；便于數(shù)據(jù)的存儲優(yōu)點：擴大了探測波段范圍；便于數(shù)據(jù)的存儲與傳輸。與傳輸。 TV TV攝影機攝影機 掃描儀掃描儀 CCDCCD傳感器傳感器 掃描儀掃描儀光機掃描儀光機掃描儀用光學系統(tǒng)接收來自目標地物的輻射

34、，并分成幾個不用光學系統(tǒng)接收來自目標地物的輻射，并分成幾個不同的光譜段，使用探測儀器把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺墓庾V段，使用探測儀器把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑫r發(fā)射信號回地面，如同時發(fā)射信號回地面，如MSSMSS、TMTM等。等。分為紅外掃描儀和多光譜掃描儀。分為紅外掃描儀和多光譜掃描儀。推帚式掃描儀推帚式掃描儀用平行排列的用平行排列的CCDCCD探測桿收集地面輻射信息，每根探探測桿收集地面輻射信息，每根探測桿由測桿由3 000-6 0003 000-6 000個個CCDCCD元件呈一字排列，負責收集元件呈一字排列，負責收集某一波段的地面輻射信息，是推帚式掃描成像。某一波段的地面輻射信息，是推帚式

35、掃描成像。光機掃描儀（光機掃描儀（ETMETM）輻射冷卻器輻射冷卻器Y方向速度方向速度反射鏡和探測器反射鏡和探測器太陽陰影太陽陰影設(shè)備孔設(shè)備孔來自地面輻射來自地面輻射全孔徑校正門全孔徑校正門 電子設(shè)備電子設(shè)備像底點像底點熱輻射門熱輻射門推帚式掃描成像推帚式掃描成像CCDCCD傳感器傳感器3.2.4 3.2.4 成像光譜儀成像光譜儀 主要目的：想在獲取大量地物目標窄波主要目的：想在獲取大量地物目標窄波段的連續(xù)光譜圖像的同時，獲得每個像段的連續(xù)光譜圖像的同時，獲得每個像元幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)。元幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)。 光譜分辨率極高，但是數(shù)據(jù)量巨大，難光譜分辨率極高，但是數(shù)據(jù)量巨大，難以進行存儲，檢索

36、和分析。以進行存儲，檢索和分析。 目前，成像光譜儀只注重提高光譜分辨目前，成像光譜儀只注重提高光譜分辨率，其空間分辨率卻較低。率，其空間分辨率卻較低。 問題提出問題提出: :光學遙感的不足光學遙感的不足可見光和紅外波段，當遇到陰雨可見光和紅外波段，當遇到陰雨天氣或在夜間，其傳感器就難于獲取天氣或在夜間，其傳感器就難于獲取地物的信息甚至不能工作。地物的信息甚至不能工作。3.3 3.3 微波遙感與成像微波遙感與成像一、微波遙感特點與基本概念一、微波遙感特點與基本概念1 1、特點：、特點：1 1、微波遙感以其全天候、全天時工作及穿透植、微波遙感以其全天候、全天時工作及穿透植被、地表層能力的特點而被、

37、地表層能力的特點而受到世界各國的普遍受到世界各國的普遍重視，并獲得迅速發(fā)展。重視，并獲得迅速發(fā)展。2 2、對某些地物具有特殊的波譜特性。、對某些地物具有特殊的波譜特性。3 3、對冰、雪、森林、土壤等有一定穿透力。、對冰、雪、森林、土壤等有一定穿透力。4 4、對海洋遙感具有特殊意義。、對海洋遙感具有特殊意義。5 5、分辨率較低，但特性明顯。、分辨率較低，但特性明顯。通常分為通常分為: :毫米波（）毫米波（）厘米波（）厘米波（）分米波（）分米波（）米波（）米波（） 在厘米波和分米波之間，根據(jù)它們的能量和物理特在厘米波和分米波之間，根據(jù)它們的能量和物理特征的差異，又可細征的差異，又可細分為、分為、波

38、等。、波等。 2 2、微波遙感按其工作方式可分為被動微波微波遙感按其工作方式可分為被動微波遙感和主動微波遙感兩大類：遙感和主動微波遙感兩大類：被動微波遙感被動微波遙感（亦稱無源微波遙感）是采用無源微波傳感器（如（亦稱無源微波遙感）是采用無源微波傳感器（如微波輻射計）被動地接收來自被探測物體及其環(huán)境微波輻射計）被動地接收來自被探測物體及其環(huán)境所輻射的微波所輻射的微波信號。信號。主動微波遙感主動微波遙感（亦稱有源微波遙感），主要指雷達，它是用人工（亦稱有源微波遙感），主要指雷達，它是用人工方法向目標物發(fā)射微波束并接收目標物反射或散射回來的回波，方法向目標物發(fā)射微波束并接收目標物反射或散射回來的回波

39、，根據(jù)回波性質(zhì)來識別目標物。由于采用主動發(fā)射方式，不受太陽根據(jù)回波性質(zhì)來識別目標物。由于采用主動發(fā)射方式，不受太陽影響，可以小時工作，即全天時工作。影響，可以小時工作，即全天時工作。微波遙感傳感器分類微波遙感傳感器分類1 1微波散射計：測量地物的散射或反射特性。微波散射計：測量地物的散射或反射特性。微波高度計：測量目標物與遙感平臺間的距離，從而微波高度計：測量目標物與遙感平臺間的距離，從而準確得知地表高度變化，海浪的高度等參數(shù)。準確得知地表高度變化，海浪的高度等參數(shù)。根據(jù)發(fā)射波和接收波間的時間差，測出距離。根據(jù)發(fā)射波和接收波間的時間差，測出距離。微波遙感傳感器分類微波遙感傳感器分類2 2微波輻

40、射計微波輻射計 微波輻射計主要用于探測地面各點的微波輻射計主要用于探測地面各點的亮度溫度亮度溫度并并生成亮度溫度圖像。由于地面物體都具有發(fā)射微波的生成亮度溫度圖像。由于地面物體都具有發(fā)射微波的能力能力 , , 其發(fā)射強度與自身的亮度溫度有關(guān)。通過掃其發(fā)射強度與自身的亮度溫度有關(guān)。通過掃描接收這些信號并換算成對應的亮度溫度圖描接收這些信號并換算成對應的亮度溫度圖 , , 對地對地面物體狀況的探測很有意義。面物體狀況的探測很有意義。亮度溫度是指輻射出與被測物體相等的輻射能量的黑體的溫度亮度溫度是指輻射出與被測物體相等的輻射能量的黑體的溫度。微波遙感傳感器分類微波遙感傳感器分類3 3側(cè)視雷達側(cè)視雷達

41、 側(cè)視雷達是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛側(cè)視雷達是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面行方向垂直的側(cè)面 , , 發(fā)射一個窄的波束發(fā)射一個窄的波束 , , 覆蓋地面覆蓋地面上這一側(cè)面的一個條帶上這一側(cè)面的一個條帶 , , 然后接收在這一條帶上地然后接收在這一條帶上地物的反射波物的反射波 , , 從而形成一個圖像帶。隨著飛行器前從而形成一個圖像帶。隨著飛行器前進進 , , 不斷地發(fā)射這種脈沖波束不斷地發(fā)射這種脈沖波束 , , 又不斷地接收回波又不斷地接收回波 , , 從而形成一幅一幅雷達圖像。從而形成一幅一幅雷達圖像。 雷達成像的基本條件：雷達發(fā)射的波束照在目標不同部位時雷達成像的

42、基本條件：雷達發(fā)射的波束照在目標不同部位時，要有時間先后差異，這樣從目標反射的回波也同時出現(xiàn)時間差，要有時間先后差異，這樣從目標反射的回波也同時出現(xiàn)時間差，才有可能區(qū)分目標的不同部位。，才有可能區(qū)分目標的不同部位。微波遙感傳感器分類微波遙感傳感器分類4 4合成孔徑雷達合成孔徑雷達 合成孔徑雷達與側(cè)視雷達類似合成孔徑雷達與側(cè)視雷達類似 , , 也是在飛機或衛(wèi)也是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面發(fā)射信號星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面發(fā)射信號。所不同的是將發(fā)射和接收天線分成許多小單元。所不同的是將發(fā)射和接收天線分成許多小單元 , , 每一單元發(fā)射和接收信號的時刻不同。由于天線

43、位置每一單元發(fā)射和接收信號的時刻不同。由于天線位置不同，記錄的回波相位和強度都不同。不同，記錄的回波相位和強度都不同。目的：提高圖象在飛行方向的分辨率。目的：提高圖象在飛行方向的分辨率。1 1、雷達系統(tǒng)組成、雷達系統(tǒng)組成通常包括：通常包括：F發(fā)射機發(fā)射機F接收機接收機F收發(fā)開關(guān)收發(fā)開關(guān)F天線脈沖發(fā)生器天線脈沖發(fā)生器（又稱定時器）（又稱定時器）F顯示器顯示器F記錄器等記錄器等二、雷達成像二、雷達成像原理原理 由發(fā)射機產(chǎn)生一束由發(fā)射機產(chǎn)生一束脈沖寬度脈沖寬度為為的微波脈沖，并通的微波脈沖，并通過天線向目標過天線向目標發(fā)射發(fā)射，微波到達目標后，再，微波到達目標后，再反射或散反射或散射回來，射回來，接

44、收機接收機接收回波信號。接收回波信號。其中做為聚焦系統(tǒng)的天線聚集發(fā)射和接收的電磁波能量。它其中做為聚焦系統(tǒng)的天線聚集發(fā)射和接收的電磁波能量。它由收發(fā)開關(guān)控制，分時工作，發(fā)射接收交替進行，并互不干由收發(fā)開關(guān)控制，分時工作，發(fā)射接收交替進行，并互不干擾。擾。 接收機接收的信號經(jīng)過處理器檢波、放大等接收機接收的信號經(jīng)過處理器檢波、放大等處理處理后，后，顯示在熒顯示在熒光屏上或記錄在記錄器上。通過數(shù)據(jù)回放光屏上或記錄在記錄器上。通過數(shù)據(jù)回放制成雷達圖像。制成雷達圖像。2 2、 雷達工作過程雷達工作過程雷雷達達原原理理3 3、雷達波束與雷達脈沖特點、雷達波束與雷達脈沖特點 天線發(fā)射的雷達波束天線發(fā)射的雷

45、達波束分為主瓣、分為主瓣、副瓣副瓣和尾瓣三部分。和尾瓣三部分。 雷達波束在最大發(fā)射方向上發(fā)射雷達波束在最大發(fā)射方向上發(fā)射能量所對應的視角場，稱波瓣角能量所對應的視角場，稱波瓣角。 波瓣角波瓣角與電磁波波長與電磁波波長成正比，成正比，和天線孔徑（即天線長度）成反和天線孔徑（即天線長度）成反比，即比，即: : / 雷達脈沖寬度雷達脈沖寬度（）4 4、側(cè)視雷達工作原理、側(cè)視雷達工作原理 雷達發(fā)射器通過天線在很短的微秒級時間內(nèi)發(fā)射一束能雷達發(fā)射器通過天線在很短的微秒級時間內(nèi)發(fā)射一束能量很強的脈沖波，當遇到地面物體時，被反射回來的信號再量很強的脈沖波，當遇到地面物體時，被反射回來的信號再被天線接收。被天

46、線接收。 由于系統(tǒng)與地物距離不同，同時發(fā)出的脈沖，接收的時間由于系統(tǒng)與地物距離不同，同時發(fā)出的脈沖，接收的時間不同。不同。 遙感平臺向前飛行，天線發(fā)射和接收雷達脈沖交替進遙感平臺向前飛行，天線發(fā)射和接收雷達脈沖交替進行；在波束寬度范圍內(nèi)，地面不同的地物由于距離不同而行；在波束寬度范圍內(nèi)，地面不同的地物由于距離不同而在不同的時間反射回波。反射回波的信號記錄一條圖象掃在不同的時間反射回波。反射回波的信號記錄一條圖象掃描線。返回的信號被天線接收并記錄下來。描線。返回的信號被天線接收并記錄下來。4 4、側(cè)視雷達工作原理、側(cè)視雷達工作原理側(cè)視側(cè)視雷達工作原理雷達工作原理有關(guān)術(shù)語有關(guān)術(shù)語A A：飛行方向；

47、飛行方向；B B：天底方向天底方向E E：方位向；方位向；D D：距離向；距離向；C C：掃描寬度掃描寬度A A入射角入射角; B; B視角視角; C; C斜距斜距; D; D地距地距;俯角俯角側(cè)視側(cè)視雷達工作原理雷達工作原理有關(guān)術(shù)語有關(guān)術(shù)語A: A: 近近射程（射程（near rangenear range）; ; B: B: 遠射程（遠射程（far rangefar range）側(cè)視側(cè)視雷達工作原理雷達工作原理有關(guān)術(shù)語有關(guān)術(shù)語側(cè)視側(cè)視雷達工作原理雷達工作原理距離分辨力距離分辨力Pg在在側(cè)視方向的分辨率側(cè)視方向的分辨率距離分辨率距離分辨率 P Pg g=c =c /2sin /2sin 脈沖

48、持續(xù)期（脈沖寬度），脈沖持續(xù)期（脈沖寬度）， 視角，視角，c c光速光速越大（俯角（越大（俯角（90-90- ）越?。叫。?， P Pg g越小，分辨率越高。越小，分辨率越高。即：距離越近，距離向分辨率即：距離越近，距離向分辨率越低。越低。 /2距離越近，方位分辨率越高；與距離向分辨率變化規(guī)律相反距離越近，方位分辨率越高；與距離向分辨率變化規(guī)律相反 沿航線方向的分辨率沿航線方向的分辨率方位分辨率，沿跡分辨率方位分辨率，沿跡分辨率 P Pa a= = * *R R波束寬度，波束寬度， R R天線到該像元的傾斜距離天線到該像元的傾斜距離= = /L, /L, 波長，波長， L L天線長度天線長度

49、 P Pa a = (= ( /L/L) )* *R R天線越長，天線越長， P Pa a越小，方位分辨率越高。越小，方位分辨率越高。側(cè)視側(cè)視雷達工作原理雷達工作原理方位分辨力方位分辨力P Pa a綜上：距離分辨力只是與脈沖寬度有綜上：距離分辨力只是與脈沖寬度有關(guān)，只要減小脈沖寬度就可提高雷達圖像關(guān)，只要減小脈沖寬度就可提高雷達圖像距離分辨力。縮小波長，加長天線孔徑就距離分辨力。縮小波長，加長天線孔徑就可以提高方位辨力。但都有困難可以提高方位辨力。但都有困難目前要改進圖像分辨力。其一，壓縮脈目前要改進圖像分辨力。其一，壓縮脈沖技術(shù)，其二，采用合成孔徑雷達技術(shù)。沖技術(shù)，其二，采用合成孔徑雷達技術(shù)

50、。 5 5、合成孔徑側(cè)視雷達成像原理、合成孔徑側(cè)視雷達成像原理 （1 1）工作原理）工作原理 （2 2）方位分辨率的改進）方位分辨率的改進 合成孔徑技術(shù)的基本思想是用一個小天線，合成孔徑技術(shù)的基本思想是用一個小天線，使它在運動中不斷發(fā)射一系列保持精確相位關(guān)系使它在運動中不斷發(fā)射一系列保持精確相位關(guān)系的的相干脈沖。相干脈沖。 在目標進入和脫離脈沖視場范圍時間內(nèi)把同在目標進入和脫離脈沖視場范圍時間內(nèi)把同一目標反射的各個回波（包括振幅、相位、極化一目標反射的各個回波（包括振幅、相位、極化等）儲存起來。等）儲存起來。 利用飛機和地面相對運動產(chǎn)生的多普勒頻移利用飛機和地面相對運動產(chǎn)生的多普勒頻移效應和不

51、同相位的相干波關(guān)系進行迭加處理，從效應和不同相位的相干波關(guān)系進行迭加處理，從而得到加大天線孔徑的效果。而得到加大天線孔徑的效果。合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達工作原理小天線孔徑為，在小天線發(fā)射脈沖視場中都可以接收到點的回天線孔徑為，在小天線發(fā)射脈沖視場中都可以接收到點的回波，合成后的波，合成后的天線長度，就等于真實孔徑為的小天線方位分辨天線長度，就等于真實孔徑為的小天線方位分辨力力。合成孔徑側(cè)視雷達的方位分合成孔徑側(cè)視雷達的方位分辨力辨力只與天線長度成正比，只與天線長度成正比，而與波長、距離無關(guān)。而與波長、距離無關(guān)。 要提高方位分辨力，只要縮要提高方位分辨力，只要縮小天線即可。小天線即可。合

52、成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達工作原理理論計算表明，合成孔徑雷達在沿航跡方向的分辨率為：理論計算表明，合成孔徑雷達在沿航跡方向的分辨率為： r ra a =L/2 L =L/2 L為天線長度為天線長度合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達工作原理合成孔徑雷達工作原理三、雷達圖像的特點三、雷達圖像的特點 1 1、雷達圖像幾何特征、雷達圖像幾何特征 1)1)斜距圖像比例失真斜距圖像比例失真 2)2)透視收縮透視收縮 3)3)疊掩倒像疊掩倒像A A、B B、C C大小不同大小不同 2 2、雷達回波強度的影響因素、雷達回波強度的影響因素 波長波長 俯角和照射帶寬度俯角和照射帶寬度 極化方式極化方式 雷達系統(tǒng)類型雷達系統(tǒng)類型 地物復介電常數(shù)地物復介電常數(shù) 地形坡度地形坡度 地表粗糙度地表粗糙度3.4 3.4 遙感圖像的分辨率遙感圖像的分辨率 空間分辨率空間分辨率 波譜分辨率波譜分辨率 輻射分辨率輻射分辨率 時間分辨率時間分辨率空間