遙感導論第三章教材

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本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容n遙感平臺遙感平臺n攝影成像攝影成像n掃描成像掃描成像n微波遙感與成像微波遙感與成像n遙感圖像特征遙感圖像特征第一節(jié)第一節(jié) 遙感平臺（自學為主）遙感平臺（自學為主）1 1、氣象衛(wèi)星按軌道分哪兩種？各有什么特點？、氣象衛(wèi)星按軌道分哪兩種？各有什么特點？2 2、簡述風云一號、簡述風云一號FY-1A/BFY-1A/B星具有星具有5 5個通道波段范圍與作用。個通道波段范圍與作用。 3 3、試述、試述Landsat5Landsat5衛(wèi)星傳感器衛(wèi)星傳感器TMTM各通道的波段范圍與作用。各通道的波段范圍與作用。第二節(jié)第

2、二節(jié) 攝影成像攝影成像一、攝影機；三、攝影膠片的物理特性（自學為主：閱讀教材；一、攝影機；三、攝影膠片的物理特性（自學為主：閱讀教材；內(nèi)容了解即可）。內(nèi)容了解即可）。二、攝影像片的幾何特性（講述法；問題法討論與訓練）二、攝影像片的幾何特性（講述法；問題法討論與訓練）1 1、攝影成像的基本原理是什么？其圖像有什么特征？、攝影成像的基本原理是什么？其圖像有什么特征？2 2、像片投影誤差的規(guī)律是什么？、像片投影誤差的規(guī)律是什么？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n遙感平臺遙感平臺：高度在高度在150km150km以上的稱為以上的稱為航天平臺航天平臺，目前發(fā)展最快，應(yīng)用

3、最廣。目前發(fā)展最快，應(yīng)用最廣。n根據(jù)航天平臺的服務(wù)內(nèi)容，可分為：根據(jù)航天平臺的服務(wù)內(nèi)容，可分為：氣象衛(wèi)星氣象衛(wèi)星系列、陸地衛(wèi)星系列、海洋衛(wèi)星系列。系列、陸地衛(wèi)星系列、海洋衛(wèi)星系列。第一節(jié)第一節(jié) 遙感平臺遙感平臺1.1.氣象衛(wèi)星的分類氣象衛(wèi)星的分類按運行軌道可分按運行軌道可分太陽同步軌道氣象衛(wèi)星太陽同步軌道氣象衛(wèi)星（極軌氣象衛(wèi)星、（極軌氣象衛(wèi)星、低軌低軌）地球同步軌道氣象衛(wèi)星地球同步軌道氣象衛(wèi)星（靜止氣象衛(wèi)星、（靜止氣象衛(wèi)星、高軌高軌）一、氣象衛(wèi)星系列一、氣象衛(wèi)星系列 運行中每一條軌道都運行中每一條軌道都要經(jīng)過要經(jīng)過地球南北兩極地球南北兩極附附近上空。近上空。每天對全球每天對全球掃描兩遍。掃描兩

4、遍。 優(yōu)點：優(yōu)點：獲全球氣象資料，得全球獲全球氣象資料，得全球大氣變化的大氣變化的宏觀資料宏觀資料。 缺點：缺點：對一對一特定區(qū)域特定區(qū)域，一天只能，一天只能觀測觀測次次，不能取得連續(xù)變化的不能取得連續(xù)變化的觀測。在觀測。在極地極地觀測頻繁。觀測頻繁。對地球?qū)Φ厍蚪?/4面積面積的地區(qū)的地區(qū)連續(xù)連續(xù)進進行氣象觀測。行氣象觀測。3-4顆顆衛(wèi)星形成空間衛(wèi)星形成空間監(jiān)測網(wǎng)。監(jiān)測網(wǎng)。對對全球中低緯度全球中低緯度地區(qū)進行監(jiān)測，地區(qū)進行監(jiān)測，對某一固定地區(qū)，對某一固定地區(qū)，每隔每隔20-30min獲一次資料。提高獲一次資料。提高了預(yù)報各種災(zāi)害性天氣的能力。了預(yù)報各種災(zāi)害性天氣的能力。 第一代氣象衛(wèi)星（第

5、一代氣象衛(wèi)星（1960-1960-）： 主要代表有：泰羅斯主要代表有：泰羅斯-1(Tiros-1)-1(Tiros-1)、艾薩、艾薩(ESSA)(ESSA)、雨、雨云（云（NimbusNimbus）、愛托斯（）、愛托斯（ATSATS） 第二代氣象衛(wèi)星（第二代氣象衛(wèi)星（1970-19771970-1977年）：年）： 除了第一代的一些改進型外，出現(xiàn)了靜止衛(wèi)星系列除了第一代的一些改進型外，出現(xiàn)了靜止衛(wèi)星系列 第三代氣象衛(wèi)星（第三代氣象衛(wèi)星（TIROS-N 1978TIROS-N 1978年）：年）： 主要以主要以諾瓦諾瓦NOAANOAA衛(wèi)星系列為代表。衛(wèi)星系列為代表。 2、氣象衛(wèi)星概述、氣象衛(wèi)星概

6、述 中國也先后成功地發(fā)射了（中國也先后成功地發(fā)射了（4 4顆顆風云風云1 1和和5 5顆顆風云風云2 2）。）。風云風云1 1是一種是一種極地軌道氣象衛(wèi)星極地軌道氣象衛(wèi)星。風云風云2 2是一種是一種靜止氣象衛(wèi)星靜止氣象衛(wèi)星。風云風云-3-3是二代極地軌道是二代極地軌道氣象衛(wèi)星 2顆。風云一號風云一號A/B其波段及主要用途3、氣象衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域、氣象衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域天氣分析天氣分析與氣象預(yù)報（由云圖信息做與氣象預(yù)報（由云圖信息做短時間短時間的推的推測）測）氣候研究氣候研究與氣候變遷的研究（據(jù)與氣候變遷的研究（據(jù)長期觀測數(shù)據(jù)長期觀測數(shù)據(jù)作作推斷）推斷）資源環(huán)境領(lǐng)域資源環(huán)境領(lǐng)域 （利用連續(xù)云圖可了解（

7、利用連續(xù)云圖可了解水團、漩渦、洋流水團、漩渦、洋流的分布的分布和變動情況，為航海提供安全保障；可測量和變動情況，為航海提供安全保障；可測量海面海面溫度溫度。另外，氣象衛(wèi)星還可以進行環(huán)境監(jiān)測，如：。另外，氣象衛(wèi)星還可以進行環(huán)境監(jiān)測，如：森林火災(zāi)、塵暴、水污染）森林火災(zāi)、塵暴、水污染）FY2C2008-03-19中國陸地云圖中國陸地云圖FY2C2008-03-19海區(qū)云圖海區(qū)云圖http:/ 中午前后，氣象衛(wèi)星監(jiān)測到甘肅西部、寧夏東部出現(xiàn)中午前后，氣象衛(wèi)星監(jiān)測到甘肅西部、寧夏東部出現(xiàn)揚沙天氣。南疆盆地也出現(xiàn)了沙塵天氣，部分地區(qū)還出現(xiàn)揚沙天氣。南疆盆地也出現(xiàn)了沙塵天氣，部分地區(qū)還出現(xiàn)了沙塵暴天氣。了

8、沙塵暴天氣。 NOAA-17 衛(wèi)星沙塵監(jiān)測信息衛(wèi)星沙塵監(jiān)測信息 2008年年3月月19日日0時時0分分 NOAA-17 衛(wèi)星沙塵監(jiān)測信息衛(wèi)星沙塵監(jiān)測信息 渤海灣大部、遼東灣西部和遼東半島東側(cè)有密實的霧覆蓋區(qū)渤海灣大部、遼東灣西部和遼東半島東側(cè)有密實的霧覆蓋區(qū) 利用衛(wèi)星資料的溫度特性能力，經(jīng)解析處理生成圖像。利用衛(wèi)星資料的溫度特性能力，經(jīng)解析處理生成圖像。 FY2C2013-03-16中國陸地云圖中國陸地云圖FY2C2013-03-16中國大陸區(qū)域水汽云圖 二、陸地衛(wèi)星系列二、陸地衛(wèi)星系列 - LandsatLandsat系列系列Launched byDate of launchDate of

9、terminationAltitudeSensorRecurrent periodLANDSAT-1NASA1972.7.231978.1.6 915kmRBV/MSS18 daysLANDSAT-2NASA1975.1.221982.2.25915kmRBV/MSS18 daysLANDSAT-3NASA1978.3.5 1983.3.31915kmRBV/MSS18 daysLANDSAT-4NASA1982.7.162001.6.15705kmMSS/TM16 daysLANDSAT-5NASA1984.3.1 Operating*1705kmMSS/TM16 daysLANDSAT-6

10、NASA1993.10.51993.10.5- ETM16 daysLANDSAT-7NASA1999.4.15Operating*2705kmETM+16 daysLANDSAT-8NASA2013.2.11Operating*2Characteristic Bandwavelength band BandResolution1 0.45-0.52m mm Blue30m 2 0.52-0.60m mm Green30m 3 0.63-0.69m mm Red30m 4 0.76-0.90m mm Near-infrared30m 5 1.55-1.75m mm mid -infrared3

11、0m 6 10.4-12.5m mm 熱紅外熱紅外60m 7 2.08-2.35m mm mid -infrared30m 8 0.50-0.90m mm 全色波段全色波段15m LANDSAT-7LANDSAT-7采用采用ETM+，比，比TM增加了全色波段，分辨率增加了全色波段，分辨率15米。米。- SPOTSPOT系列系列 1978 1978年起，以年起，以法國法國為主，聯(lián)合比利時、瑞典等歐為主，聯(lián)合比利時、瑞典等歐共體某些國家，設(shè)計、研制了一顆名為共體某些國家，設(shè)計、研制了一顆名為“地球觀測地球觀測實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng)”(SPOT)(SPOT)的衛(wèi)星，也叫做的衛(wèi)星，也叫做“地球觀測實驗地球觀

12、測實驗衛(wèi)星衛(wèi)星”。 SPOT1SPOT1，19861986年年2 2月發(fā)射，至今還在運行。月發(fā)射，至今還在運行。 SPOT2SPOT2，19901990年年1 1月發(fā)射，至今還在運行。月發(fā)射，至今還在運行。 SPOT3SPOT3，19931993年年9 9月發(fā)射，月發(fā)射，19971997年年1111月月1414日停止。日停止。 SPOT4SPOT4，19981998年年3 3月發(fā)射，至今還在運行。月發(fā)射，至今還在運行。 SPOT5, 2002SPOT5, 2002年年5 5月月4 4日凌晨當?shù)貢r間日凌晨當?shù)貢r間1 1時時3131分，成功發(fā)射。分，成功發(fā)射。 SPOT5影像數(shù)據(jù)特征影像數(shù)據(jù)特征

13、Characteristics of SPOT5 Image Data波段波段波長波長/ /m m分辨率分辨率/m/mPANPAN（全色）（全色）0.490.490.690.692.52.5Band1Band1（近紅外）（近紅外）0.780.780.890.891010Band2Band2（紅色）（紅色）0.610.610.680.681010Band3Band3（綠色）（綠色）0.490.490.610.611010Band4Band4（中紅外）（中紅外）1.581.581.781.782020重復(fù)觀測重復(fù)觀測26天天 SPOT5SPOT5圖像（圖像（1010米）米）SPOT5SPOT5圖像

14、（圖像（2.52.5米）米）Spot-5Spot-5基本產(chǎn)品基本產(chǎn)品10米多光譜米多光譜5米全色米全色2.5米全色米全色n1米全色n4米多光譜（4個）2 2、高空間分辨率陸地衛(wèi)星、高空間分辨率陸地衛(wèi)星-IKONOS IKONOS 全色光譜響應(yīng)范圍：全色光譜響應(yīng)范圍： 0.450.450.90m0.90mv而多光譜則相應(yīng)于而多光譜則相應(yīng)于LandsatLandsat-TM-TM的波段：的波段： 0.450.450.53m 0.53m ，TM10.45TM10.450.52m 0.52m 藍波段藍波段 0.520.520.61m 0.61m ，TM20.52TM20.520.60m 0.60m 綠

15、波段綠波段 0.640.640.72m 0.72m ，TM30.63TM30.630.69m 0.69m 紅波段紅波段 0.770.770.88m 0.88m ，TM40.76TM40.760.90m 0.90m 近紅外波近紅外波段段 IKONOS 圖像圖像2 2、高空間分辨率陸地衛(wèi)星、高空間分辨率陸地衛(wèi)星-QuickBirdQuickBird QuickBird數(shù)據(jù)的光譜段數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 波段范圍波段范圍/ m分辨率分辨率/ m多 波 段多 波 段藍：藍：0.450.52 2.44綠：綠：0.520.60 2.44 紅：紅：0.630.69 2.44 近紅外：近紅外：0.760.90 2.

16、44 全全 波波 段段 0.450.90 0.61 海洋衛(wèi)星主要用于海洋溫度場，海流的位置、界海洋衛(wèi)星主要用于海洋溫度場，海流的位置、界線、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水團的線、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水團的溫度、鹽度、顏色、葉綠素含量，海冰的類型、密集溫度、鹽度、顏色、葉綠素含量，海冰的類型、密集度、數(shù)量、范圍以及水下信息、海洋環(huán)境、海洋凈化度、數(shù)量、范圍以及水下信息、海洋環(huán)境、海洋凈化等方面的動態(tài)監(jiān)測。等方面的動態(tài)監(jiān)測。三、海洋衛(wèi)星系列三、海洋衛(wèi)星系列1 1 海洋遙感的特點海洋遙感的特點：1)1)需要高空和空間的遙感平臺，以進行需要高空和空間的遙感平臺，以進行大面積同步

17、覆蓋大面積同步覆蓋的觀測；的觀測；2)2)以以微波遙感微波遙感為主；為主；3)3)電磁波與電磁波與激光、聲波激光、聲波的結(jié)合是擴大海的結(jié)合是擴大海洋遙感探測手段的一條新路。洋遙感探測手段的一條新路。4)4)海面海面實測資料實測資料的校正。的校正。傳感器傳感器遙感傳感器是獲取遙感數(shù)據(jù)的關(guān)鍵設(shè)備遙感傳感器是獲取遙感數(shù)據(jù)的關(guān)鍵設(shè)備（1 1）攝影類型的傳感器；）攝影類型的傳感器；（2 2）掃描成像類型的傳感器；）掃描成像類型的傳感器；（3 3）微波成像類型的傳感器；）微波成像類型的傳感器；前言：前言：第二節(jié)第二節(jié) 攝影成像攝影成像一、攝影機；三、攝影膠片的物理特性（自學為主：閱一、攝影機；三、攝影膠片

18、的物理特性（自學為主：閱讀教材；內(nèi)容了解即可）。讀教材；內(nèi)容了解即可）。二、攝影像片的幾何特性（講述法；問題法討論與訓練）二、攝影像片的幾何特性（講述法；問題法討論與訓練）1 1、攝影成像的投影方式是什么？、攝影成像的投影方式是什么？2 2、名次解釋：平均比例尺、像點位移。、名次解釋：平均比例尺、像點位移。3 3、像片投影誤差的規(guī)律是什么？、像片投影誤差的規(guī)律是什么？第二節(jié)第二節(jié) 攝影成像攝影成像 攝影成像攝影成像：傳統(tǒng)攝影是依靠傳統(tǒng)攝影是依靠光學鏡頭光學鏡頭及放置及放置在焦平面的在焦平面的感光膠片感光膠片來記錄物體影像。數(shù)字攝影則來記錄物體影像。數(shù)字攝影則通過放置在焦平面的通過放置在焦平面的

19、光敏元件光敏元件，經(jīng)，經(jīng)光光/ /電電轉(zhuǎn)換，以轉(zhuǎn)換，以數(shù)字信號數(shù)字信號來記錄物體的影像。來記錄物體的影像。 依據(jù)探測波長的不同，又可依據(jù)探測波長的不同，又可分近紫外攝影分近紫外攝影、可見光攝影、紅外攝影、多光譜攝影等可見光攝影、紅外攝影、多光譜攝影等。 按攝影機按攝影機主光軸與地面主光軸與地面的關(guān)系可分：的關(guān)系可分： 垂直攝影：垂直攝影： 攝影機主光軸攝影機主光軸垂直于地面垂直于地面或者或者偏離垂線在偏離垂線在3 3度以內(nèi)度以內(nèi) 像片為水平像片，地物一般與像片為水平像片，地物一般與地物頂部形狀地物頂部形狀基本相基本相似似一、攝影方式一、攝影方式 傾斜攝影傾斜攝影攝影機主光軸攝影機主光軸偏離垂線

20、偏離垂線大于大于3 3度度，影像畸變，影像畸變大。大。n（1）中心投影與垂直投影）中心投影與垂直投影n（2）兩種投影的透視規(guī)律與特點）兩種投影的透視規(guī)律與特點n（3）中心投影和垂直投影的區(qū)別）中心投影和垂直投影的區(qū)別n（4）像片的比例尺與像點位移）像片的比例尺與像點位移（1 1）中心投影與垂直投影）中心投影與垂直投影中心投影：中心投影：光線通過光線通過投影中心投影中心投射到成影面上，形成投射到成影面上，形成透視影像透視影像。垂直投影：垂直投影：相互相互平行的光線平行的光線投射到與光線投射到與光線垂直的平面垂直的平面上。上。中心投影中心投影垂直投影垂直投影大比例尺地形圖是垂直投影。大比例尺地形圖

21、是垂直投影。攝影像片是中心投影攝影像片是中心投影。二二、攝影像片的幾何特征、攝影像片的幾何特征 點點點。點。 直線直線直線、點直線、點 空間曲線空間曲線曲線。曲線。 面狀物體面狀物體各種線投影組合各種線投影組合（2 2）兩種投影的透視規(guī)律與特點兩種投影的透視規(guī)律與特點中心投影的透視規(guī)律中心投影的透視規(guī)律 影像與影像與實物的大小比例實物的大小比例在影像在影像各個點上不一樣各個點上不一樣；各點比例尺與各點比例尺與平臺高度和焦距平臺高度和焦距有關(guān)。有關(guān)。 影像上影像上地物形狀地物形狀越是越是遠離投影中心遠離投影中心，影像變形，影像變形越大，各點變形方向不同。越大，各點變形方向不同。中心投影的主要變形

22、規(guī)律中心投影的主要變形規(guī)律垂直投影特點：垂直投影特點：n 影像與實物的大小影像與實物的大小比例在影像各點上比例在影像各點上是一樣的，是一樣的，具有統(tǒng)一的比例尺，影像上地物形狀沒有變形具有統(tǒng)一的比例尺，影像上地物形狀沒有變形 n 地形圖地形圖是縮小后的是縮小后的垂直投影垂直投影 （3 3）中心投影和垂直投影的區(qū)別）中心投影和垂直投影的區(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區(qū)別區(qū)別1 1投影距離的影響投影距離的影響垂直投影垂直投影: :比例尺比例尺和投影距離無關(guān)。和投影距離無關(guān)。H H1 1H H2 2f f垂直投影垂直投影中心投影中心投

23、影中心投影中心投影: :受投影距離影受投影距離影響，像片比例尺與響，像片比例尺與平臺平臺高度高度H H和焦距和焦距f f有關(guān)。有關(guān)。ABa2b2a1b1區(qū)別區(qū)別2投影面傾斜的影響投影面傾斜的影響垂直投影垂直投影: :總是水平的，總是水平的，不存在傾斜問題。不存在傾斜問題。中心投影：若投影面傾斜，中心投影：若投影面傾斜，航片各部分的比例尺不同。航片各部分的比例尺不同。ABCaABC垂直投影垂直投影中心投影中心投影ab = ab = bcbcababbcbcbcabc區(qū)別區(qū)別3地形起伏的影響地形起伏的影響垂直投影垂直投影中心投影中心投影地面起伏越大，像上地面起伏越大，像上投影點投影點水平位置的位水

24、平位置的位移量移量就越大就越大地形起伏對垂直地形起伏對垂直投影無影響投影無影響ACabcACBACabcCABABabHfm1fH像平面像平面投影中心投影中心地物地物BbaA A、像片比例尺、像片比例尺平均比例尺平均比例尺 像片上兩點像片上兩點之間的距離與地面上相應(yīng)之間的距離與地面上相應(yīng)兩點實兩點實際距離際距離之比。之比。 A（4 4）像片的比例尺與像點位移）像片的比例尺與像點位移fH0h1h2101hHfm201hHfm比比例例尺尺01Hfm地面起伏，使得一張像片不同像點的比例尺變化。地面起伏，使得一張像片不同像點的比例尺變化。投影誤差：投影誤差：因地形起伏引起的像點位移因地形起伏引起的像點

25、位移 傾斜誤差：傾斜誤差：因像片傾斜產(chǎn)生的像點位移。因像片傾斜產(chǎn)生的像點位移。n定義：定義：攝像片上地物的攝像片上地物的像點位置相對參照點像點位置相對參照點產(chǎn)生了變產(chǎn)生了變化，稱為像點位移，也就是誤差。化，稱為像點位移，也就是誤差。n位移的結(jié)果：位移的結(jié)果：使得地物在像片上的使得地物在像片上的影像形狀影像形狀發(fā)生變形。發(fā)生變形。 n像點位移的原因：像點位移的原因：引起像點位移的原因有引起像點位移的原因有像片傾斜、像片傾斜、地面起伏、感光片變形、鏡頭畸變、大氣折射以及地地面起伏、感光片變形、鏡頭畸變、大氣折射以及地球曲率球曲率等等，其中最主要的是等等，其中最主要的是像片傾斜和地面起伏像片傾斜和地

26、面起伏。 B、像點位移、像點位移定義：定義：由于由于地面起伏地面起伏，高于或低于，高于或低于基準面基準面的地的地面點，面點，像片上的像點相對于其在基準面上的投像片上的像點相對于其在基準面上的投影點的像點影點的像點所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的直線位移直線位移，叫做投影誤差，叫做投影誤差 地形起伏引起的像點位移地形起伏引起的像點位移投影誤差投影誤差位移量：位移量： 基準面基準面HrhfH0A1A0BahABO0aaObh0BSr地面地面像點像點 h地形高差地形高差H攝影高度（航高）攝影高度（航高）r像點距離像主點的距離像點距離像主點的距離投影誤差投影誤差Hrh 位移量與位移量與地形高差成地形高差成正比。正比。

27、當高差為正時，像當高差為正時，像點位移為正；高差為負時，點位移為正；高差為負時，像點位移為負。像點位移為負。 位移量與位移量與像點距離像像點距離像主點的距離成正比，主點的距離成正比，即即距像主點越遠的像點位距像主點越遠的像點位移量越大，像片中心部移量越大，像片中心部分位移量較小。像主點分位移量較小。像主點無位移。無位移。 位移量與位移量與攝影高度攝影高度（航高）成反比。（航高）成反比。傾斜誤差規(guī)律：傾斜誤差規(guī)律：傾斜誤差的大小與傾斜誤差的大小與像片傾角像片傾角成正比成正比，傾角越大，誤差越大，傾角為，傾角越大，誤差越大，傾角為0 0，傾，傾斜誤差為斜誤差為0 0，即像片水平時，不存在傾斜誤差，

28、即像片水平時，不存在傾斜誤差。定義：地物點在傾斜像片上的地物點在傾斜像片上的像點位置像點位置與同與同一攝影站攝得的一攝影站攝得的水平像片上的像點位置水平像片上的像點位置相比，相比，產(chǎn)生的一段產(chǎn)生的一段位移位移稱傾斜誤差。稱傾斜誤差。 攝影像片攝影像片的像點位移的像點位移傾斜誤差傾斜誤差http:/ 云南云南師范大學遙感原理與方法師范大學遙感原理與方法-精品課程精品課程http:/:8080/greatcourse/about/index.asp 北京大學遙感概論精品課程北京大學遙感概論精品課程第三節(jié)第三節(jié) 掃描成像（講述法；問題法討論與訓練掃描成像（講述法；問題法討論與訓練）1 1、光機掃描的

29、幾何特征取決于、光機掃描的幾何特征取決于和和。 2 2、固體自掃描成像常用的探測元件是：、固體自掃描成像常用的探測元件是：。3 3、名詞解釋：、名詞解釋：CCDCCD線陣列、面陣列。線陣列、面陣列。4 4、高光譜成像光譜掃描圖象特點是什么？、高光譜成像光譜掃描圖象特點是什么？第三節(jié)第三節(jié) 掃描成像掃描成像 攝影技術(shù)的弱點攝影技術(shù)的弱點：乳膠片感光技術(shù)本身存乳膠片感光技術(shù)本身存在著致命的弱點，它所傳感的輻射波段僅限于在著致命的弱點，它所傳感的輻射波段僅限于可可見光及其附近見光及其附近；其次，攝影；其次，攝影一次成型一次成型，圖象存儲、，圖象存儲、 傳輸和處理都不方便。傳輸和處理都不方便。掃描成像

30、掃描成像：依靠探測元件和掃描鏡對目標物體以：依靠探測元件和掃描鏡對目標物體以瞬時視場瞬時視場為為單位進行的單位進行的逐點、逐行取樣逐點、逐行取樣。輸出信號不直接是。輸出信號不直接是影像影像，而是，而是電信號電信號，便于傳送、記錄、分析和處理。，便于傳送、記錄、分析和處理。n 其感測過程中不消耗能量其感測過程中不消耗能量探測波段探測波段可包括可包括紫外、紅外、可見光和微波波段紫外、紅外、可見光和微波波段等。等。成像方式成像方式有有光光/ /機掃描成像、固體自掃描成像和高光譜成像機掃描成像、固體自掃描成像和高光譜成像光譜掃描光譜掃描三種三種。 工作原理：工作原理：依靠依靠機械轉(zhuǎn)動機械轉(zhuǎn)動裝置使裝置

31、使光學鏡頭擺動光學鏡頭擺動，形成，形成對目標地物對目標地物逐點逐行掃描逐點逐行掃描。探測元件把接受到的。探測元件把接受到的電磁波能量電磁波能量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成電信號電信號，在，在磁介質(zhì)磁介質(zhì)上記錄或再上記錄或再經(jīng)電經(jīng)電/ /光轉(zhuǎn)換成為光能量，在設(shè)置于焦平面的光轉(zhuǎn)換成為光能量，在設(shè)置于焦平面的膠片膠片上上形成影像。形成影像。一、光一、光/ /機掃描成像機掃描成像 3. 3. 幾種光幾種光/ /機掃描儀機掃描儀紅外掃描儀：紅外掃描儀：接受地物的接受地物的紅外輻射能量紅外輻射能量，并把，并把它傳給探測元件。只在紅外波段工作。它傳給探測元件。只在紅外波段工作。專題成像儀（專題成像儀（TM TM ）：）：與

32、紅外掃描儀基本類似，與紅外掃描儀基本類似，其不同之處是，外加一個其不同之處是，外加一個分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)，把來自，把來自地物的電磁波信號，分成若干個不同的波段。地物的電磁波信號，分成若干個不同的波段。 光機掃描的光機掃描的幾何特征幾何特征取決于它的取決于它的瞬時視場角瞬時視場角和和總總視場角視場角。瞬時視場角：瞬時視場角：掃描鏡在一瞬時時間可以視為靜掃描鏡在一瞬時時間可以視為靜止狀態(tài)，此時，接受到的目標物的電磁波輻射，止狀態(tài)，此時，接受到的目標物的電磁波輻射，限制在一個限制在一個很小的角度之內(nèi)很小的角度之內(nèi)，這個角度稱為瞬，這個角度稱為瞬時視場角。即掃描儀的空間分辨率。時視場角。即掃描儀的空間分

33、辨率。 即遙感器所能分辨的最小目標的尺寸；即遙感器所能分辨的最小目標的尺寸； 總視場角總視場角（2）：掃描帶的地面寬度掃描帶的地面寬度稱總視場。稱總視場。從遙感平臺到地面掃描帶外側(cè)所構(gòu)成的夾角，從遙感平臺到地面掃描帶外側(cè)所構(gòu)成的夾角，叫總視場角。叫總視場角。 掃描寬度掃描寬度L L2Htan2Htan 這里這里H H是遙感平臺高度。進行掃描成是遙感平臺高度。進行掃描成像時，總視場角不宜過大，否則圖象邊緣的畸變太大。通像時，總視場角不宜過大，否則圖象邊緣的畸變太大。通常在航空遙感中，總視場角取常在航空遙感中，總視場角取7070120120。二、固體自掃描成像二、固體自掃描成像 固體自掃描固體自掃

34、描是用固定的探測元件，通過是用固定的探測元件，通過遙感平臺遙感平臺的的運動對目標地物進行掃描的一種成像方式。運動對目標地物進行掃描的一種成像方式。常用的常用的探測元件是探測元件是電荷耦合器件電荷耦合器件CCD。 它可以將照射在其上的光信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號它可以將照射在其上的光信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號 。 電荷藕合器件電荷藕合器件CCDCCD：是一種用電荷量表示信號大小，是一種用電荷量表示信號大小，用耦合方式傳輸信號的探測元件。用耦合方式傳輸信號的探測元件。 具有感受波譜范圍寬、畸變小、體積小、重量輕、系具有感受波譜范圍寬、畸變小、體積小、重量輕、系統(tǒng)噪聲低、靈敏度高、動耗小、壽命長、可靠性高等

35、統(tǒng)噪聲低、靈敏度高、動耗小、壽命長、可靠性高等一系列優(yōu)點一系列優(yōu)點。 CCDCCD陣列陣列 若干個若干個CCDCCD器件排成行，稱為器件排成行，稱為CCDCCD線陣列傳感器；線陣列傳感器； 若干個若干個CCDCCD器件排在一個矩形中，可構(gòu)成面陣列傳感器器件排在一個矩形中，可構(gòu)成面陣列傳感器 CCDCCD線陣列線陣列 線陣一次同時產(chǎn)生一行數(shù)字，在某一瞬間得到的是一條線陣一次同時產(chǎn)生一行數(shù)字，在某一瞬間得到的是一條線影像，一幅影像由若干條線影像拼結(jié)而成。線影像，一幅影像由若干條線影像拼結(jié)而成。 CCDCCD面陣列面陣列 面陣一次得到一個面陣一次得到一個2 2維數(shù)字方陣，某一瞬間獲得一幅完維數(shù)字方陣

36、，某一瞬間獲得一幅完整的影像。整的影像。與框幅式攝影相似。與框幅式攝影相似。 成像光譜儀：成像光譜儀：既能成像又能獲取目標光譜曲線的既能成像又能獲取目標光譜曲線的“譜譜像合一像合一”的技術(shù)，稱為成像光譜技術(shù)?；旧蠈儆诙喙庾V的技術(shù)，稱為成像光譜技術(shù)?；旧蠈儆诙喙庾V掃描儀，區(qū)別僅在于掃描儀，區(qū)別僅在于通道數(shù)多，各通道的波段寬度很窄通道數(shù)多，各通道的波段寬度很窄。每一個像元均可以形成連每一個像元均可以形成連續(xù)的光譜反射率曲線續(xù)的光譜反射率曲線同時獲得幾十或同時獲得幾十或200多個波段的數(shù)字圖像多個波段的數(shù)字圖像高光譜成像高光譜成像光譜掃描光譜掃描三、高光譜成像光譜掃描三、高光譜成像光譜掃描 光光

37、/ /機掃描成像系統(tǒng)機掃描成像系統(tǒng) 一般在掃描儀的前方安裝光學鏡頭，依靠一般在掃描儀的前方安裝光學鏡頭，依靠機機械轉(zhuǎn)動裝置使鏡頭擺動械轉(zhuǎn)動裝置使鏡頭擺動，形成對目標地物的，形成對目標地物的逐點逐點掃描掃描。 光機掃描的幾何特征取決于它的瞬時視場角光機掃描的幾何特征取決于它的瞬時視場角和總視場角。和總視場角。 固體自掃描成像固體自掃描成像 是用固定的探測元件，通過是用固定的探測元件，通過遙感平臺的運動遙感平臺的運動對目標地物對目標地物進行掃描的一種成像方式。目前常用進行掃描的一種成像方式。目前常用的的元件元件是是CCD= Charge Coupled DeviceCCD= Charge Coup

38、led Device （電荷耦合）（電荷耦合） 高光譜成像掃描高光譜成像掃描 既能成像又能獲取目標光譜曲線的既能成像又能獲取目標光譜曲線的“譜像合一譜像合一”的技術(shù)，成為成像光譜技術(shù)。的技術(shù)，成為成像光譜技術(shù)。第四節(jié)第四節(jié) 微波遙感與成像微波遙感與成像 微波遙感：微波遙感：指通過傳感器獲取從目標地物發(fā)射或反指通過傳感器獲取從目標地物發(fā)射或反射的射的微波輻射微波輻射，經(jīng)過判讀處理來認識地物的技術(shù)。，經(jīng)過判讀處理來認識地物的技術(shù)。一、微波遙感的特點一、微波遙感的特點 能全天候、全天時工作；（基本不受煙、云、雨、能全天候、全天時工作；（基本不受煙、云、雨、 霧的限制）霧的限制） 對某些地物具有特殊的

39、波譜特征；（冰和水）對某些地物具有特殊的波譜特征；（冰和水） 對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透力；對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透力； 對海洋遙感具有特殊意義；（對海水特敏感）對海洋遙感具有特殊意義；（對海水特敏感） 分辨率較低，但特性明顯。（波長長）分辨率較低，但特性明顯。（波長長）（光在其前進的途中遇上大小相當于光的波長的障礙物或孔（光在其前進的途中遇上大小相當于光的波長的障礙物或孔時，偏離了直線傳播方向，產(chǎn)生衍射現(xiàn)象）時，偏離了直線傳播方向，產(chǎn)生衍射現(xiàn)象）主動微波遙感主動微波遙感()v雷達雷達v側(cè)視雷達側(cè)視雷達v合成孔徑側(cè)視雷達合成孔徑側(cè)視雷達被動微波遙感（被動微波遙感（)二、微波遙

40、感方式和傳感器二、微波遙感方式和傳感器雷 達 雷達（雷達（RadarRadar）意為）意為無線電測距和定位。無線電測距和定位。 雷達的工作方式雷達的工作方式：雷達是由發(fā)射機通過雷達是由發(fā)射機通過天線天線在在很短的時間內(nèi)，向目標地物發(fā)射很短的時間內(nèi)，向目標地物發(fā)射一束很窄的大功率一束很窄的大功率電磁波脈沖電磁波脈沖，然后用同一天線接收目標地物反射的，然后用同一天線接收目標地物反射的回波信號回波信號而進行顯示的一種傳感器。而進行顯示的一種傳感器。雷達雷達接收到的回波中，含有多種信息。其中距離信息可接收到的回波中，含有多種信息。其中距離信息可用下式表示：用下式表示： 雷達接收到的回波強度是雷達接收到

41、的回波強度是系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)和和地面目標參數(shù)地面目標參數(shù)的復(fù)的復(fù)雜函數(shù)。雜函數(shù)。 系統(tǒng)參數(shù)包括雷達波的波長，發(fā)射功率，照射面積和系統(tǒng)參數(shù)包括雷達波的波長，發(fā)射功率，照射面積和方向，極化等。方向，極化等。 地面目標參數(shù)與地物的復(fù)介電常數(shù)，地面粗糙度等有地面目標參數(shù)與地物的復(fù)介電常數(shù)，地面粗糙度等有關(guān)。關(guān)。雷達的用途：雷達的用途：用于測定目標的位置、方向、距離和用于測定目標的位置、方向、距離和運動目標的速度、目標的反射特性等。運動目標的速度、目標的反射特性等。側(cè)視雷達 側(cè)視雷達的天線與遙感平臺的運動方向形成角側(cè)視雷達的天線與遙感平臺的運動方向形成角度，朝向度，朝向一側(cè)或兩側(cè)傾斜安裝一側(cè)或兩側(cè)傾斜安

42、裝，向，向側(cè)下發(fā)射微側(cè)下發(fā)射微波波，接收，接收回波信號回波信號（包括振幅、位相、極化）。（包括振幅、位相、極化）。 側(cè)視雷達的分辨力可分為：側(cè)視雷達的分辨力可分為： 距離分辨力距離分辨力（側(cè)視方向上）（側(cè)視方向上） 方位分辨力方位分辨力（沿航線方向上）（沿航線方向上）側(cè)視雷達的分辨力cos2sec2ccPg c波速波速脈沖寬度脈沖寬度 俯角俯角 =0.1s =500,350 =23m,18mgP與脈沖寬度和俯角有關(guān)與脈沖寬度和俯角有關(guān)（1）距離的分辨力）距離的分辨力連n距離分辨力與距離無關(guān)。距離分辨力與距離無關(guān)。n俯角越小，距離分辨力越大。俯角越小，距離分辨力越大。n地面與天線越近，越接近地面

43、與天線越近，越接近鉛垂方向鉛垂方向，距，距離分辨力越小。離分辨力越小。n要提高距離分辨力，必須降低脈沖寬度。要提高距離分辨力，必須降低脈沖寬度。但脈沖寬度過低則反射功率下降，實際但脈沖寬度過低則反射功率下降，實際應(yīng)用采用應(yīng)用采用脈沖壓縮技術(shù)脈沖壓縮技術(shù)來提高距離分辨來提高距離分辨力。力。波瓣角（波束寬度）波瓣角（波束寬度）=/D=/DR R距目標地物的距離距目標地物的距離RDPa方位分辨力：方位分辨力： 要提高方位分辨力，需要提高方位分辨力，需采用采用波長較短波長較短的電磁波，的電磁波，加大天線孔徑加大天線孔徑和和縮短觀測縮短觀測距離距離。目前是利用。目前是利用合成孔合成孔徑側(cè)視雷達徑側(cè)視雷達

44、來提高側(cè)視雷來提高側(cè)視雷達的方位分辨力。達的方位分辨力。解決途徑：一采用解決途徑：一采用脈沖壓縮技術(shù)脈沖壓縮技術(shù)，以縮短發(fā)射波長；，以縮短發(fā)射波長；二用二用合成孔徑天線合成孔徑天線代替真實孔徑天線以縮短天線孔徑。代替真實孔徑天線以縮短天線孔徑。合成孔徑側(cè)視雷達：采用合成孔徑側(cè)視雷達：采用若干小孔徑天線若干小孔徑天線組成組成陣列。天線在陣列。天線在不同位置上不同位置上接收同一地物的回波接收同一地物的回波信號，并記錄和儲存下來。將這些在不同位置信號，并記錄和儲存下來。將這些在不同位置上接受的信號上接受的信號合成處理合成處理，得到與真實天線接受，得到與真實天線接受同一目標回波信號相同的結(jié)果。同一目標

45、回波信號相同的結(jié)果。真實孔徑天線則在真實孔徑天線則在一個位置上一個位置上接收目標的回波。接收目標的回波。合成孔徑側(cè)視雷達通過修改數(shù)據(jù)記錄和處通過修改數(shù)據(jù)記錄和處理技術(shù)，產(chǎn)生很長孔徑天線的效果，等于通過加長天線孔理技術(shù)，產(chǎn)生很長孔徑天線的效果，等于通過加長天線孔徑來提高觀測精度徑來提高觀測精度目標目標合成孔徑天線合成孔徑天線DRRDRLPss)/( 說明合成孔徑雷達的方位分辨力與距離無說明合成孔徑雷達的方位分辨力與距離無關(guān)，只與實際使用的關(guān)，只與實際使用的天線孔徑天線孔徑有關(guān)。所以，有關(guān)。所以，可用于高軌衛(wèi)星?？捎糜诟哕壭l(wèi)星。 天線孔徑越小，方位分辨力越高。天線孔徑越小，方位分辨力越高。微波遙感

46、微波遙感第五節(jié)第五節(jié) 遙感圖像的特征（自學為主）遙感圖像的特征（自學為主）1 1、如何評價遙感圖像的質(zhì)量？、如何評價遙感圖像的質(zhì)量？ 2 2、多波段遙感圖像的總信息量怎樣表達？、多波段遙感圖像的總信息量怎樣表達？第五節(jié)第五節(jié) 遙感圖像的特征遙感圖像的特征 空間分辨率（空間分辨率（Spatial resolutionSpatial resolution） 波譜分辨率（波譜分辨率（Spectral ResolutionSpectral Resolution） 輻射分辨率（輻射分辨率（Radiometric ResolutionRadiometric Resolution ） 時間分辨率（時間分辨率

47、（Temporal ResolutionTemporal Resolution） 圖像的空間分辨率指像素所代表的圖像的空間分辨率指像素所代表的地面范圍的大小地面范圍的大小，即，即掃描儀的瞬時視場（掃描儀的瞬時視場（IFOVIFOV），或地面物體能分辨的，或地面物體能分辨的最小最小單元單元。 IFOV IFOV越小，最小可分辨單元（可分像素）越小，空間分越小，最小可分辨單元（可分像素）越小，空間分辨率越高。辨率越高。一個瞬時視場內(nèi)的信息，表示一個像元，該一個瞬時視場內(nèi)的信息，表示一個像元，該像元反映了特定的地物像元反映了特定的地物 對于攝影成像的圖像來說，地面分辨率取決于對于攝影成像的圖像來說，

48、地面分辨率取決于膠片膠片的分辨率和攝影鏡頭的分辨率的分辨率和攝影鏡頭的分辨率所構(gòu)成的系統(tǒng)分辨所構(gòu)成的系統(tǒng)分辨率率Rs ，以及，以及攝影機焦距攝影機焦距f和航高和航高H 。 由公式所得的地面分辨率的單位是由公式所得的地面分辨率的單位是線對線對/m/m。HRgRsf一、遙感圖像的空間分辨率（一、遙感圖像的空間分辨率（Spatial resolutionSpatial resolution）二、圖象的波譜分辨率二、圖象的波譜分辨率 波譜分辨率是指傳感器在接受目標輻射的波波譜分辨率是指傳感器在接受目標輻射的波譜時譜時能分辨的最小波長間隔能分辨的最小波長間隔。 間隔愈小，分辨率愈高。傳感器的波段選擇間隔

49、愈小，分辨率愈高。傳感器的波段選擇必須考慮目標的光譜特征值。必須考慮目標的光譜特征值。Mss: 1002000nm；成像光譜儀：；成像光譜儀：510nm。當當要區(qū)分兩個個有當當要區(qū)分兩個個有細微波譜差異細微波譜差異的目標物時，的目標物時，波譜分辨率指標比較重要。對于特殊的波譜分辨率指標比較重要。對于特殊的礦產(chǎn)探測及礦產(chǎn)探測及海色調(diào)查海色調(diào)查非常有效。非常有效。 輻射分辨率是指傳感器接受波譜信號時，能分辨輻射分辨率是指傳感器接受波譜信號時，能分辨的的最小輻射度差最小輻射度差。 即傳感器將接收到電磁輻射強度劃分等級時，即傳感器將接收到電磁輻射強度劃分等級時，其間隔大小。其間隔大小。 探測器將接受的輻射區(qū)間劃分為探測器將接受的輻射區(qū)間劃分為256256份，探測份，探測器對比接收到的輻射屬于哪一個級別，然后器對比接收到的輻射屬于哪一個級別，然后賦予數(shù)值來表示。賦予數(shù)值來表示。三、輻射分辨率（三、輻射分辨率（ Radiometric Resolution ）26