第三章遙感成像原理與圖像特征

吸收帶太陽(yáng)與地球輻射的電磁波譜第1題：觀察上圖，請(qǐng)寫出被動(dòng)遙感輻射來(lái)源、波長(zhǎng)范圍及名稱第2題：觀察上圖，請(qǐng)寫出大氣窗口的定義、常用大氣窗口波長(zhǎng)范圍及名稱第3題：a.上圖是什么地物的反射波普曲線？b.寫出其反射特征及影響其反射率的主要因素.c.五個(gè)吸收帶分別是由什么原因造成的？不同泥沙含量水體的反射光譜曲線第4題：根據(jù)左圖，分析右圖的現(xiàn)象2007年12月長(zhǎng)江入?？谖諑?.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.61020304050607080第三章遙感成像原理與圖像特征3.2.1遙感傳感器的一般構(gòu)成3.2遙感傳感器收集器攝影機(jī)的收集元件是凸透鏡掃描儀用各種形式的反射鏡以掃描方式收集電磁波雷達(dá)的收集元件是天線，探測(cè)器是真正接收地物電磁輻射的器件感光膠片光電敏感元件或固體敏感元件熱探測(cè)器波導(dǎo)處理器進(jìn)行信號(hào)的放大、增強(qiáng)或調(diào)制，從電信號(hào)轉(zhuǎn)化到光信號(hào)輸出器提供原始的資料、數(shù)據(jù)直接方式攝影分幅膠片，掃描航帶膠片、合成空徑雷達(dá)的波帶片間接方式模擬磁帶數(shù)字磁帶按傳感器的成像原理和所獲取圖像的性質(zhì)不同可將傳感器分為三種

攝影機(jī)掃描儀雷達(dá)3.2.2攝影成像的過(guò)程垂直投影與中心投影比較地形起伏引起比例尺變化JS地形起伏引起的像點(diǎn)位移

3.2.3掃描成像光機(jī)掃描成像固體自掃描成像高光譜掃描成像掃描成像的特點(diǎn)多中心投影近似垂直投影光機(jī)掃描成像全稱是光學(xué)機(jī)械掃描儀，它是借助于遙感平臺(tái)沿飛行方向運(yùn)動(dòng)和遙感器本身光學(xué)機(jī)械橫向掃描達(dá)到地面覆蓋，得到地面條帶圖像的成像裝置。光機(jī)掃描儀主要有紅外掃描儀和多光譜掃描儀兩種固體自掃描成像又稱電子光學(xué)型光譜掃描探測(cè)器系統(tǒng)是電荷耦合器件CCD多個(gè)固定探測(cè)元件同時(shí)工作CCD1------------51251-----------5123.3遙感平臺(tái)platform地面平臺(tái)航空平臺(tái)航天平臺(tái)3.3.1地面遙感地面遙感是遙感的基礎(chǔ)平臺(tái)與地面接觸，對(duì)地面、地下或水下所進(jìn)行的遙感和測(cè)試常用平臺(tái)為汽車、船艦、三角架、塔

3.3.2航空遙感平臺(tái)為飛機(jī)或氣球，從空中對(duì)地面目標(biāo)的遙感，高度百米至十余千米特點(diǎn)：靈活性大，圖像清晰，分辨力高，并且歷史悠久．形成了較完整的理論和應(yīng)用體系。還可進(jìn)行各種遙感試驗(yàn)和校正工作航空平臺(tái)1985年中國(guó)科學(xué)院引進(jìn)的“獎(jiǎng)狀S∕Ⅱ”型高空遙感飛機(jī)一架以光學(xué)、紅外遙感實(shí)驗(yàn)為主一架以微波遙感實(shí)驗(yàn)為主3.3.3航天遙感從外層空間對(duì)地球目標(biāo)物所進(jìn)行的遙感平臺(tái)——衛(wèi)星、火箭和航天飛機(jī)航天遙感特點(diǎn)在數(shù)百公里的高度上對(duì)地觀測(cè)能對(duì)同一地區(qū)周期性地重復(fù)成像能迅速地獲得所覆蓋地區(qū)的各種自然現(xiàn)象的最新資料不受沙漠、冰雪、高山、海洋和國(guó)界等現(xiàn)象和條件的限制氣象衛(wèi)星系列極地軌道衛(wèi)星——太陽(yáng)同步靜止氣象衛(wèi)星——地球同步氣象衛(wèi)星特點(diǎn)時(shí)間分辨率高成像面積大信息連續(xù)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)氣象衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域天氣分析和天氣預(yù)報(bào)氣候研究和氣候變遷遙感信息的中繼站——兼通信衛(wèi)星的作用對(duì)臭氧層的監(jiān)測(cè)197919811983198519871989海洋衛(wèi)星特點(diǎn)1、高空和空間平臺(tái)2、以微波為主主要海洋衛(wèi)星1、美國(guó)SEASAT1NIMBUS72、日本的MOSI3、歐空局ERS4、加拿大RADARSAT陸地衛(wèi)星系列主要目標(biāo)是地球的表面中等空間分辨率高空間分辨率

中-中高空間分辨率的陸地衛(wèi)星

美國(guó)LANDSAT1-LANDSAT71972年-1999年法國(guó)SPOT1-SPOT41986年-2004年LANDSAT衛(wèi)星及其影像特征長(zhǎng)壽命較高的地面分辨率飛行高度——中高度近圓形太陽(yáng)同步軌道圖像獲取時(shí)間——中緯度地區(qū)都在上午9-10時(shí)左右時(shí)間分辨率高，重復(fù)周期短光機(jī)掃描方式成像四種傳感器——RBV、MSS(79)、TM(30)、ETM+(15)采用太陽(yáng)同步軌道的原因所有地區(qū)基本上都是在這段時(shí)間內(nèi)拍攝的。這種近乎一致的光照條件，使全球范圍內(nèi)相同的地物具有相似的色調(diào)和灰度值，同時(shí)能形成立體感最強(qiáng)的陰影，便于互相對(duì)比．進(jìn)行一致的分類和識(shí)別Landsat1-3一天的軌道Spot衛(wèi)星及其影像特征太陽(yáng)同步近圓形軌道固體自掃描成像空間分辨率高達(dá)10m既可以垂直觀察又可以傾斜觀察雙星模式/前后觀測(cè)模式重復(fù)觀測(cè)能力強(qiáng)傳感器——HRV、HRVIR、VISpot衛(wèi)星的HRV結(jié)構(gòu)高分辨率的陸地衛(wèi)星SPOT52.5mIKONOS1.0mQUICKBIRD0.61mEROSWorldView0.4mALOS…………遙感圖像種類繁多，到底哪一個(gè)最適合你？要考慮：空間幾何特征物理特征時(shí)間特征3.3遙感圖像特征參數(shù)空間分辨率空間幾何特征輻射分辨率物理特征波譜分辨率物理特征時(shí)間分辨率時(shí)間特征記錄地球的數(shù)碼影像昆明理工大學(xué)教學(xué)區(qū)與教工宿舍區(qū)數(shù)碼影像用1個(gè)像素（像元）對(duì)應(yīng)的實(shí)際地面大小來(lái)表示空間分辨率25151082030403331262738504724325048396035405045411、空間分辨率S>d又稱地面分辨率圖像上能區(qū)分開(kāi)兩個(gè)物體的最小距離ddddd空間分辨率是用來(lái)表征傳感器獲得的影像反映地表景物細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)d越小，則？S<d1、空間分辨率1、空間分辨率不同空間分辨率的單波段圖像MSS80mETM15mSPOT52.5mQuickbird0.61m1、空間分辨率氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)：公里級(jí)別LandsatMSS\TM\ETM:79m30m15mSPOT20m10m2.5m商業(yè)衛(wèi)星影像空間分辨率目前已到達(dá)0.4m軍用間諜衛(wèi)星影像空間分辨率0.1m世界各國(guó)都在激烈競(jìng)爭(zhēng)我們?cè)?00多公里高空能拍到門牌大小的目標(biāo)，堪稱世界上最好的民用衛(wèi)星圖，并且我們的能力還在提高。

——GeoEye公司副總裁馬克·布蘭達(dá)2、輻射分辨率灰度值——傳感器記錄地面輻射強(qiáng)度，量化分級(jí)記錄在計(jì)算機(jī)里又稱灰度分辨率2515108203040333126273850472432504839603540504541數(shù)碼像片上每一個(gè)像素（像元）對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)值——灰度灰度的變化與輻射強(qiáng)度的量化級(jí)別膠片攝影—灰度連續(xù)變化掃描成像22級(jí)——2位掃描成像23級(jí)——3位掃描成像21級(jí)——1位2、輻射分辨率i波段輻射強(qiáng)度ABC2、輻射分辨率輻射強(qiáng)度i波段2224A=B=C=4ABCA=16B=15C=131-bitquantization(2levels)2-bitquantization(4levels)3-bitquantization(8levels)4-bitquantization(16levels)6-bitquantization(64levels)8-bitquantization(256levels)2、輻射分辨率3個(gè)波段的原始圖像相組合才能得到彩色圖像昆明理工大學(xué)蓮華校區(qū)教學(xué)區(qū)與職工宿舍區(qū)2、波譜分辨率波譜分辨率指?jìng)鞲衅魉貌ǘ螖?shù)波長(zhǎng)波段寬度或者說(shuō)是選擇的通道數(shù)、每個(gè)通道的波長(zhǎng)和帶寬

不同的波譜分辨率Band1Band2Band2Band1Band4Band32、波譜分辨率λ反射率λ反射率影像A影像B不同波譜分辨率的多光譜影像比較2、波譜分辨率地質(zhì)波段高光譜分辨率影像舉例克里斯特里爾傅立葉變換高光譜成像儀FTHSI256通道光譜范圍為

0.4-1.050μm每個(gè)通道的波段寬約2-10nm航空可見(jiàn)光/近紅外成像光譜儀AVIRIS224個(gè)通道光譜范圍為

0.41-2.45μm。每個(gè)通道的波段寬約為10nm2、波譜分辨率厚紙板與千層紙的對(duì)比2、波譜分辨率TheCupriteminingdistrictliesnearTonopah,Nevada,

USA2、波譜分辨率多光譜TM真實(shí)色彩圖像高光譜AVIRIS分子振動(dòng)紅外高光譜AVIRIS電子躍遷紅外theGoldfieldTM3/1-5/4-5/7圖像TMdatahavebeenprocessedtoextractmoreinformationonthealterationpresentAVIRISPCA圖像pink=Kaolinite(高嶺土)red=Dickite（地開(kāi)石）darkblue=Illite（伊利石）green=Alunite（明礬石）2、波譜分辨率4、時(shí)間分辨率指遙感影像對(duì)同一地區(qū)重復(fù)覆蓋的頻率，重訪周期Spot:26天Landsat:16天TERRO和AQUA衛(wèi)星：12小時(shí)氣象衛(wèi)星：20-30分鐘間諜衛(wèi)星群：8分鐘新式小衛(wèi)星：即可按軌道運(yùn)行，也可根據(jù)地面編程變軌，如：

IKONOS：1-3天，QuickBird：1-6天

最快2個(gè)小時(shí)就能拿到數(shù)據(jù)QuickBird衛(wèi)星軌道4、時(shí)間分辨率五角中一角被撞壞從遙感影像回看9·114、時(shí)間分辨率FORMOSAT-2影像

FORMOSAT-2第一個(gè)也是唯一的重訪能力為一天的民用高分辨率衛(wèi)星

FORMOSAT-2具有獨(dú)特的軌道，在相同日照條件下的地球同步軌道以及太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星亦可接受針對(duì)特定地點(diǎn)和時(shí)間的編程任務(wù)FORMOSAT-2赤道上空過(guò)境時(shí)間是上午9：30，而當(dāng)前運(yùn)行的大部分光學(xué)衛(wèi)星的過(guò)境時(shí)間是10：30

臺(tái)灣Formosat-2地震前的北川地震后的北川4、時(shí)間分辨率ImagescourtesyofDr.Cheng-ChienLiu,NationalCheng-KungUniversityandDr.An-MingWu,NSO,Taiwan

臺(tái)灣Formosat-24、時(shí)間分辨率震后一個(gè)堰塞湖的形成過(guò)程臺(tái)灣Formosat-2GlobalLatestfiremapNASA利用TERRO和AQUA每天4次掃描地球的紅外數(shù)據(jù)制作04/11/10-04/20/1023April2010-30April2010.MichaelAppletonforTheNewYorkTimesLouisianaOilSpill

April20th，2010TrackingtheOilSpill新技術(shù)使得秘密行動(dòng)變得越發(fā)困難

——特麗莎華盛頓國(guó)防情報(bào)中心主任總結(jié)不僅視力要好——單個(gè)事物全部分開(kāi)

空間分辨率高

城市發(fā)展規(guī)劃小型地質(zhì)災(zāi)害務(wù)必眼睛尖——體察輻射強(qiáng)度的細(xì)微變化

輻射分辨率高