03第三章遙感圖像特征

1、第六節(jié) 其他國家遙感衛(wèi)星簡介一、印度地球資源遙感衛(wèi)星及圖像簡介遙感衛(wèi)星系列Bhaskara1 1979年Bhaskara2 1981年IRS1A 1988年 3月17日IRS1B 1991年 8月29日IRS1C 1996年12月28日IRS1D 1997年9月29日 此外，還發(fā)射有IRSP2、IRSP3、IRSP4-主要用海洋水色、海洋生物、海洋地形、風(fēng)速和波高等海洋環(huán)境遙感。印度地球資源遙感衛(wèi)星IRS1DIRS1C主要軌道參數(shù)印度衛(wèi)星圖像 圣彼得堡 分辨率5米印度衛(wèi)星圖像 圣彼得堡 分辨率20米舊金山地區(qū)印度衛(wèi)星遙感圖像 分辨率20米加利富尼亞地區(qū)的印度衛(wèi)星遙感圖像 分辨率20米喜馬拉雅山

2、附近的印度衛(wèi)星遙感圖像 分辨率20米印度IRS衛(wèi)星圖像(分辨率5m)印度IRS衛(wèi)星圖像(分辨率5m) 印度空間研究組織將發(fā)射至少30顆地球觀測衛(wèi)星，包括資源衛(wèi)星、海洋觀測衛(wèi)星和大氣層觀測衛(wèi)星等（2010 年）。以加強航天技術(shù)在社會發(fā)展中的應(yīng)用。 2011年初，印度空間研究組織將發(fā)射新研制的 “資源衛(wèi)星2號”，以替換舊的“資源衛(wèi)星1號”?！百Y源衛(wèi)星2號”可以獲得70公里長的地帶的多譜段數(shù)據(jù)。此外，該組織還計劃明年發(fā)射新研制的遙感衛(wèi)星“制圖衛(wèi)星3號”，其最高分辨率可達30厘米。資源衛(wèi)星1號資源衛(wèi)星2號二、俄羅斯遙感衛(wèi)星簡介RESRS1 2006年6月15日俄羅斯從哈薩克斯坦拜科努爾航天發(fā)射場發(fā)射升

3、空的一顆“資源-dk1”地球探測衛(wèi)星，最大分辨率在1米以內(nèi)?！百Y源-dk1”地球探測衛(wèi)星不僅為國防部服務(wù)，搜集各種軍事情報，還廣泛用于民用和商業(yè)目的，拍攝各種圖片，繪制詳盡的民用地圖，監(jiān)測地球環(huán)境和生態(tài)變化，監(jiān)視土地、森林、水資源利用和地質(zhì)變化情況，地震預(yù)測，也可保障緊急情況下的戰(zhàn)役信息傳輸。二、俄羅斯遙感衛(wèi)星簡介俄羅斯資源-f系列衛(wèi)星 是以東方號為基礎(chǔ)的照像偵察衛(wèi)星，兼做資源探測。它是膠卷回收型衛(wèi)星，軌道高度在180km400km之間，傾角6282.6，已成功飛行數(shù)百次，其圖像80年代末開始進入國際市場。星上相機有kate-200，kfa-1000，mk-4等，能提供5m8m的高分辨率圖像。

4、 資源-o系列衛(wèi)星 是傳輸型遙感衛(wèi)星，類似于美國“陸地衛(wèi)星”，軌道高度650km太陽同步軌道，傾角98。遙感器：高分辨率電掃描多光譜掃描儀(msu-e)，工作在0.5m0.9m的3個譜段，分辨率33m45m，幅寬45km(兩套裝置可達80km)；圓錐掃描中分辨率多光譜掃描儀，有在0.5m1.1m內(nèi)的4個譜段和一個熱紅外譜段(10.4m12.6m)，分辨率170m/600m(熱紅外)，幅寬360km。 遙感衛(wèi)星鉆石-1(almaz-1) 衛(wèi)星重18t，裝有合成孔徑雷達(sar)，s波段sar分辨率15m30m，幅寬2172km。其軌道高度285km315km，傾角73，數(shù)據(jù)率122.8mbit/

5、s，設(shè)計壽命3年。新型的almaz-1b于1998年發(fā)射，它裝有s波段和l波段兩臺sar：sar-10和sar-70。sar-10有兩種工作模式，采用高分辨率模式可達5m7m分辨率(幅寬25km50km)，采用中分辨率模式?達15m40m分辨率(幅寬60km150km)。sar-70的工作頻率為0.43ghz，分辨率15m60m，幅寬100km150km。另外，almaz-1b還裝有光學(xué)立體成像儀等其它設(shè)備。俄羅斯某地火災(zāi)的遙感圖象RESRS1 三、日本地球資源衛(wèi)星簡介（JERS）日本地球資源衛(wèi)星圖像（JERS）衛(wèi)星參數(shù)：太陽同步軌道赤道上空高度：568.023公里軌道傾角：97.662o 周

6、期：96.146分鐘軌道重復(fù)周期：44天經(jīng)過降交點的當(dāng)?shù)貢r間：10：30-11：00空間分辨率：方位方向18米、距離方向18米幅寬：75公里日本JERS-1衛(wèi)星JERS-1日本宇宙開發(fā)事業(yè)團于1992年發(fā)射。用于國土調(diào)查、農(nóng)林漁業(yè)、環(huán)境保護、災(zāi)害監(jiān)測。星上傳感器SAR。 日本陸地觀測衛(wèi)星（ALOS)簡介日本陸地觀測衛(wèi)星參數(shù)Advanced Land Observing Satellite （ALOS)發(fā)射時間2006年1月24日 軌道高度700km太陽同步軌道重量4000kg三個遙感器：立體成像儀（PRISM） 高性能可見光近紅外輻射儀2型（AVNIR-2 ） 合成孔徑成像雷達（PALSAR

7、）立體成像儀（PRISM）波段 0.52 - 0.77m 光學(xué)成像方式 3種（向下、向前、向后）前后側(cè)視比（F/B） 1.0（前視;Forward/后視;Backward)信號噪音比 70 地上分辨率 2.5m 像幅寬度35km三個方向觀測角度 約1.5度PRISM主要參數(shù)立體成像儀（PRISM）觀測的日本富士山立體成像儀（PRISM）觀測的日本靜岡縣清水港高性能可見光近紅外輻射儀2型（AVNIR-2 ）波段 Band1 : 0.42 - 0.50m Band2 : 0.52 - 0.60m Band3 : 0.61 - 0.69m Band4 : 0.76 - 0.89m 信噪比 200 地

8、面分辨率 10m（星下點）像幅寬度 70km（星下點）最大側(cè)視角度 約44度 AVNIR-2主要參數(shù)高性能可見光近紅外輻射儀2型（AVNIR-2 ）觀測的日本種子島合成孔徑成像雷達（PALSAR ）觀測方式 高分辨率 廣域周段 L-band(1.27GHz) 偏振 HH,VV,HH&HV,VV&VH HH,VV 地面分辨率 10m 100m 像幅寬度 70km 250-350km 觀測伏角 10-51度 PALSAR主要參數(shù)合成孔徑成像雷達（PALSAR ）觀測的日本富士山、伊豆半島合成孔徑成像雷達（PALSAR ）觀測的日本靜岡市周邊2007年7月19日PALSAR圖像利用ALOS 衛(wèi)星合成

9、孔徑成像雷達（PALSAR ）監(jiān)測地震引起的地表變形。 2007年7月16日日本本州新滹市附近發(fā)生6.8級地震，地震使該區(qū)地表發(fā)生隆起和下陷變形。 利用震前（ 2007年1月16日）和震后（2007年7月19日） PALSAR數(shù)據(jù)資料定量監(jiān)測地殼變形變化情況。 2007年1月16日和7月19日PALSAR 兩次的數(shù)據(jù)資料微分處理結(jié)果顯示，由于地表變形出現(xiàn)的干涉色環(huán)。震中東部每個環(huán)帶由外向內(nèi)依次是藍、綠、黃、紅（相當(dāng)于11.8cm），大約有2.5個環(huán)帶，這說明中心最大隆起近30cm;震中南部每個環(huán)帶由外向內(nèi)依次是藍、紅、黃、綠，有1個環(huán)帶，說明該區(qū)最大下陷了11.8cm;+5.9+11.8-5.

10、9-11.8-17.7-23.6-29.5四、加拿大地球遙感衛(wèi)星簡介RADARSAT-1RADARSAT衛(wèi)星是加拿大于95年11月4日發(fā)射的，它具有7種模式、25種波束，不同入射角，因而具有多種分辨率、不同幅寬和多種信息特征。適用于全球環(huán)境和土地利用、自然資源監(jiān)測等。衛(wèi)星參數(shù)： 太陽同步軌道軌道高度：796公里傾角：98.6o 運行周期：100.7分鐘重復(fù)周期：24天 每天軌道數(shù)：14衛(wèi)星過境的當(dāng)?shù)貢r間約為早6點、晚6點。重量：2750kg ERS衛(wèi)星ERS-1 ERS-2 歐空局分別于1991年和1995年發(fā)射。攜帶有多種有效載荷，包括側(cè)視合成孔徑雷達（SAR）和風(fēng)向散射計等裝置，由于ERS

11、-1、2采用了先進的微波遙感技術(shù)來獲取全天候與全天時的圖象，比起傳統(tǒng)的光學(xué)遙感圖象有著獨特的優(yōu)點。衛(wèi)星參數(shù)： 橢圓形太陽同步軌道軌道高度：780公里軌道傾角：98.52飛行周期：100.465分鐘每天運行軌道數(shù)：14 -1/3降交點的當(dāng)?shù)靥枙r：10：30空間分辨率：方位方向30米距離方向 10 years回訪時間（周期） Less than 3 days軌道高度681 km成像時間（地方時） 10:30 a.m.GeoEye-1 0.41m分辨率圖像IKONOS 1m分辨率圖像將來的小衛(wèi)星將來的小衛(wèi)星小衛(wèi)星有多?。康谄吖?jié) 熱紅外和成像雷達遙感T輻 = 1/4 T實 輻射溫度大真實溫度高圖像上

12、淺色調(diào)（暖色調(diào)、暖信息） 輻射溫度低真實溫度低圖像上深色調(diào)（冷色調(diào)、冷信息）地物的熱學(xué)性質(zhì)熱傳導(dǎo)率、熱擴散率、比熱、熱慣量一、熱紅外遙感熱紅外遙感波段：814微米，波譜帶較寬，波譜分辨率較低，區(qū)分地物形態(tài)能力較低。熱紅外圖像色調(diào)深淺，反映地物在熱紅外波段輻射能量的大小，取決于地物的發(fā)射率和真實溫度 比熱熱慣量大比熱、熱慣量對地物熱輻射強度的影響溫度升高較慢幅度變化較小溫度降低較慢幅度變化較小 比熱熱慣量小溫度升高較快幅度變化較大溫度降低較快幅度變化較大巖石、土壤（典型） 0 4 8 12 16 20 0 小時輻射溫度午夜 中午 午夜 日出時 日落時植被積水典型地物的周日輻射溫度曲線白云巖灰 巖

13、花崗巖輻射溫度12 18 0 6 12 小時402010 030中午 午夜 中午熱慣量白云巖灰?guī)r花崗巖白云巖、灰?guī)r、花崗巖周日溫度曲線白天天然彩色圖像夜間熱紅外圖像熱輻射弱熱輻射強北京市城區(qū)熱島分布圖應(yīng)用LandsatTM、ETM+和SPOTpan數(shù)據(jù)綜合分析，從L5號TM和L7號ETM+中提取出第6波段的熱紅外信息黑天熱紅外圖像白天熱紅外圖像河流河流公路建組物巖石美國某軍用機場熱紅外圖像那里是正在發(fā)動的、降落時間較長的、剛剛飛走的、飛走時間較長的飛機或機位？二、微波遙感（一）微波概念微波波長范圍：1mm 1m根據(jù)波長可劃分為：毫米波 1m m 10mm 厘米波 1cm 10cm 分米波 10

14、cm 100cm 米 波 1m 根據(jù)微波能量和物理特征微波還可劃分為：KaKKuXCSLP波長：0.1 0.75 1.13 1.67 2.42 3.75 7.5 15 30 100 (cm)毫米波厘米波分米波（二）微波遙感 微波遙感 通過遙感儀器接收地物發(fā)或反射的微波信號，識別、分析地物，提取所需信息的技術(shù)方法。 微波遙感分為主動和被動方式： 被動方式是利用微波輻射計接收地物自身的微波 輻射，不成像。 主動方式是由傳感器發(fā)微波波束，再接收地物反 射回來的微波信號。 微波遙感常采用主動方式，通過成像雷達獲得的圖像 雷達圖像（三）微波遙感的優(yōu)勢 1.微波能穿 透云霧、雨 雪，具有全 天候的工作 能

15、力100608040202468（cm）波長百分透射率（單程）%水云冰云2.微波對松散的沙土有一定的穿透能力，波長越長， 穿透能力越強；地物濕度越小，穿透越深。1001.0100.10.010.10.20.30.4穿透深度(m)土壤濕度(grams cm-2)1.3GHz4.0GHz10.0GHz沙土沃土粘土3.微波能提供不同與可見光和紅外遙感所能提供的某些信息。 微波高度計和合成孔徑雷達具有測量距離的能力，可以測定大地水準(zhǔn)面。 由于海洋表面對微波的散射作用，可利用微波探測海面風(fēng)力場，有利于提取海面的動態(tài)信息。101978 Seasat (Lhh)CCRS, Canada1984SIR-B (

16、Lhh)1981SIR-A (Lhh)SIR-C/XSAR(L,C Quad pol, Xvv)2000SRTM,InSARC Wide SwathX Narrow, Hi ResNASA, USANASDA, JapanESA, European1991ERS-1Cvv1996ERS-2Cvv1992JERS-1Lhh2002 ASARENVISAT-1C, Multi Pol2006RADARSAT-2C, Multi Pol1996RADARSAT-1Chh2006ALOS-PALSARL, Multi Pol1994世界上主要雷達遙感衛(wèi)星（四）微波遙感成像系統(tǒng) 1.成像微波傳感器 （1

17、）側(cè)視雷達成像過程接受器地平面天線陰極射線管磁帶陰極射線管XYZZYXR可分辨范圍軟片圖像密度時間掃描路線飛行地面軌跡XYZ測繪路線（2）雷達圖像地面分辨率是指在距離方向上或方位方向上能分辨有相同反射特征兩個相鄰目標(biāo)物間距離的能力?；蛲瑫r出現(xiàn)在影像上兩個能夠區(qū)分的目標(biāo)物間的最小距離。距離向分辨率（Rr）垂直航向方向上的分辨率。方位向分辨率（Ra）航向方向上的分辨率。 t1t2RR= (t2-t1)c/2=tc/2R 天線距目標(biāo)物的距離c 電磁波傳播速度 A B=C D=20m/2/2121 2脈沖寬度 C D距離方向Rr1Rr2Rr1 Rr2距離向分辨率（Rr）垂直航向方向上的分辨率。 距離向

18、分辨率與微波電磁脈沖寬度 （10-6s微秒）有關(guān)，在理論上等于脈沖寬度的一半（/2）。兩目標(biāo)物間距離R = c/2。 距離向分辨率：Rr = R /cos=c/2cos1=50，=0.1時，距離分辨率Rr1=23m，AB兩點間距離20m，不能分辨。 2=35，=0.1時，距離分辨率Rr2=18m， CD兩點間距離20m，可以分辨。 A BAB距離向分辨率與天線目標(biāo)之間距離無關(guān) （與飛機高度無關(guān)）XYXY121 2距離向分辨率與雷達波束俯角關(guān)系密切被照射的地面范圍ADCB波束寬近距離遠距離方位方向RaA B兩點不在同一波束內(nèi)可分辨，C D兩點在同一波束內(nèi)不能分辨。A B = C D方位向分辨率

19、Ra=R / DR 斜距 波長 D 天線長R方位分辨率Ra（m）天線孔徑D（m）發(fā)射波長（cm）斜 距R（km）1051550555100051500100501500150043200320003200真實孔徑側(cè)視雷達的方位分辨率與天線孔徑、波長、距離的關(guān)系合成孔徑側(cè)視雷達成像原理D LABC航跡飛行方向Rs D/2（雙程相移）Ra 方位向分辨率 Ra=R / D L = RaRs =（ R）/L= /（/D）R=D例如：真實孔徑雷達：D=8m ，=4cm，R=4km 時，方位分辨率Ra=20m 合成孔徑雷達： D=8m ，=4cm，R=4km 時，方位分辨率Rs=8m （五）成像雷達圖像特

20、征簡介1.成像雷達圖像的空間特性（1） 近距離壓縮H A B CA1B1C1斜距斜距圖像近距離遠距離中距離地面距離地距圖像A2 B2 C2A = B = CA1 B1 C1A2 = B2 = C2（2）透視收縮 雷達圖像的透視收縮雷達波輻照到地面斜坡的時間長短，決定了斜坡在雷達圖像上的長短。所有面對雷達的斜坡，其雷達圖像長度都比實際長度短。雷達圖像的透視收縮，實際上是雷達波能量集中的表現(xiàn)。RR1R2R3LRLR1R2 R3R1R2R3R1 = R2 = R3R斜坡在斜距圖像上的長度RLR1R2 R3RR1R2R3L（3）雷達圖像的疊置坡度很大的山峰，在大俯角照射情況下，山峰頂部比底部離天線近，

21、頂部先于底部成像，會產(chǎn)生目標(biāo)物倒置的視覺效果。（4）雷達圖像的陰影雷達波照射不到的盲區(qū)無反射回波，在圖像的相應(yīng)位置形成黑色陰影。陰影的大小與雷達波束的俯角和地物具天線的遠近有關(guān)。ABC A B C A、B、C陰影的斜距長度 2.成像雷達圖像色調(diào)的影響因素（1）成像雷達的波長波長短，圖像分辨率高，穿透能力差；波長長，有穿透能力，圖像分辨率較差。常用X波段（=3cm）L波段（=23.5cm）。（2）成像雷達的俯照角和地物表面粗糙度粗糙表面平滑表面回波強度雷達府照角90 60 45 3090 60 45 30平滑表面90 60 45 30粗糙表面垂直極化（V）入射面電場方向入射面電場方向水平極化（H

22、）成像雷達極化方式（3）HH發(fā)射與接受均為水平極化 VV發(fā)射與接受均為垂直極化 HV發(fā)射水平極化，接受垂直極化VH發(fā)射垂直極化，接受水平極化同極化方式交叉極化方式成像雷達極化組合方式 極化方式不同，同一地物可產(chǎn)生不同強度的回波，雷達圖像上色調(diào)就有不同。 大多數(shù)地物對水平極化能產(chǎn)生較強的回波，資源遙感成像雷達多是水平同極化（HH）方式，能產(chǎn)生較強的回波信號。同一目標(biāo)在不同極化方式下的后向散射回波是不同的HH HV（4）地物的復(fù)介電常數(shù) 復(fù)介電常數(shù)是描述物體表面電性的復(fù)數(shù)常數(shù)。復(fù)介電常數(shù)大的物體具有較強的自由電子，這些自由電子在微波的作用下可發(fā)生強烈的振動，使物體表面產(chǎn)生與探測波段同頻率的交流電波

23、，使地物獲得向周圍空間再輻射的能力。因而復(fù)介電常數(shù)大的物體反射雷達回波強，影像色調(diào)淺，反之則深。 一般固態(tài)物質(zhì)的介電常數(shù)小于10，水的介電常數(shù)高達6080。地物中含水量較多時，介電常數(shù)增大，成為良好的微波散射體，雷達圖像上呈現(xiàn)淺色調(diào)。 巖石中含鐵量較多時，介電常數(shù)較大，比周圍低介電常數(shù)的巖石有較強的雷達回波。（5）角反射器效應(yīng) 垂直于雷達照射方向的線性地物山脊水壩鐵路回波強度強回波陰影區(qū)無回波土地中等回波農(nóng)田較強回波金屬橋強回波濕地較強回波水體鏡面反射無回波近距離水體鏡面反射強回波曬印出來的掃描線近距離遠距離101978 Seasat (Lhh)CCRS, Canada1984SIR-B (L

24、hh)1981SIR-A (Lhh)SIR-C/XSAR(L,C Quad pol, Xvv)2000SRTM,InSARC Wide SwathX Narrow, Hi ResNASA, USANASDA, JapanESA, European1991ERS-1Cvv1996ERS-2Cvv1992JERS-1Lhh2002 ASARENVISAT-1C, Multi Pol2006RADARSAT-2C, Multi Pol1996RADARSAT-1Chh2006ALOS-PALSARL, Multi Pol1994世界上主要雷達遙感衛(wèi)星航空雷達圖像航天雷達圖像兩側(cè)是多波段圖像，中間是雷達圖像，相互比較中小比例地形圖制作土地利用狀況調(diào)查 主要包括城市測繪和土地覆蓋測繪。測繪方面應(yīng)用 海洋環(huán)流特征測圖 及波浪普導(dǎo)出 海洋環(huán)流特征包括內(nèi)波、表面洋流邊界、旋渦、涌流等，SAR是唯一可以提供這些方面的非常細微的信息的數(shù)據(jù)源。 波浪普信息可用于海浪預(yù)報以利航海人員的工作，需要近實時的預(yù)測。海岸帶和海洋方面應(yīng)用海岸帶和海洋方面應(yīng)用油漏