第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)

第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)第1頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成1.傳感器組成：

收集系統(tǒng)：收集來自目標(biāo)的輻射，送往檢測系統(tǒng)。在紫外線、可見光、紅外波段中，收集系統(tǒng)的主要元件是透鏡或反射鏡，在微波中是微波天線。

檢測系統(tǒng)（探測系統(tǒng)）：將波譜轉(zhuǎn)化為其它形成的能→電流、電壓、化學(xué)能等。其核心是感光膠片或光電敏感元件、固體敏感元件、微波檢波器等。感光膠片：電磁輻射→化學(xué)能其它：電磁輻射→電流、電壓等

信號轉(zhuǎn)化系統(tǒng)：將電流、電壓信號放大，再轉(zhuǎn)化為：可見光，信號顯示在屏幕上，即電光轉(zhuǎn)化；磁信號，信號記錄在磁帶上，即電磁轉(zhuǎn)化。

記錄系統(tǒng)：記錄前級送來的信號。

直接記錄：將前一級的輸出信號直接記錄在膠片或熒光屏上。

間接記錄：將信號記錄在磁帶上，以后用時將磁帶回放，產(chǎn)生電信號，再通過電光轉(zhuǎn)化，顯示圖象。第2頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成2.傳感器分類：

攝影成像：得到的象片信息量大，分辨率高；但由于受感光乳劑的限制，工作波段為0.29

m～1.40

m，即近紫外、可見光、近紅外短波段，而且只能在晴朗的白天工作。

分幅式攝影機(jī)：一次曝光得到目標(biāo)物一幅象片；航空攝影焦距一般在150mm左右，航天攝影機(jī)一般大于300mm。全景攝影機(jī)（掃描攝影機(jī)）：依結(jié)構(gòu)和工作方式分為：縫隙式攝影機(jī)（航帶攝影機(jī)）：通過焦平面前方設(shè)置的與飛行方向垂直的狹縫快門獲取橫向的狹帶影像；鏡頭轉(zhuǎn)動式：鏡頭的物鏡轉(zhuǎn)動，或棱鏡鏡頭轉(zhuǎn)動。全景攝影機(jī)焦距可超過600mm，主要用于軍事偵察。多光譜攝影：同時獲得可見光和近紅外范圍內(nèi)多個波段的影像。分為：多相機(jī)組合型：每架相機(jī)配置不同的膠片和濾光片；多鏡頭組合型：同一架相機(jī)上配置多個鏡頭，配以不同波長的濾光片；光束分離型：用一個鏡頭，通過二向反射鏡或光柵分光，將不同波段在各焦平面上記錄影像；數(shù)碼攝影機(jī)：記錄介質(zhì)是光敏電子器件，如CCD（chargecoupleddevice）第3頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成圖3-2單鏡頭分幅式攝影機(jī)構(gòu)造示意圖圖3-3分幅式攝影成像示意圖第4頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成圖3-4縫隙式攝影機(jī)構(gòu)造示意圖圖3-5鏡頭轉(zhuǎn)動式攝影機(jī)示意圖第5頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成圖3-6多光譜攝影成像示意圖第6頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成

掃描成像：工作波段為紫外、可見光、紅外和微波波段。成像方式有：

對目標(biāo)面掃描：收集系統(tǒng)直接對目標(biāo)面掃描，如光學(xué)/機(jī)械掃描成像、成像雷達(dá)等。

光學(xué)/機(jī)械掃描成像：在掃描儀的前方安裝光學(xué)鏡頭，依靠機(jī)械傳動裝置使鏡頭擺動，形成對目標(biāo)物的逐點逐行掃描。分為單波段就多波段兩種?；驹恚悍瓷溏R在機(jī)械驅(qū)動下，隨平臺的前進(jìn)運動（航向掃描）而擺動或旋轉(zhuǎn)（舷向掃描），依次對地面進(jìn)行掃描，地面物體的輻射波束經(jīng)反射鏡反射，并經(jīng)透鏡聚焦和分光分別將不同波長的電磁波分開，再聚焦到感受不同波長的探測元件上。舉例：陸地衛(wèi)星上的MSS和TM。

成像雷達(dá)：主動方式的掃描儀，分為全景雷達(dá)（天線旋轉(zhuǎn)）和側(cè)視雷達(dá)（天線固定指向側(cè)下方）兩種。對影像面掃描的傳感器：收集系統(tǒng)不直接對地面掃描，而是先用光學(xué)系統(tǒng)將目標(biāo)的輻射信息聚集在機(jī)內(nèi)檢測系統(tǒng)的一個靶面或光敏面上，形成一幅影像，然后利用攝像管中的電子束對靶面掃描來收集其信息，或依靠CCD組成的陣列進(jìn)行電子自掃描來獲取信息。如：固體掃描儀。第7頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成圖3-7多光譜掃描儀掃描圖解示意圖第8頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成第9頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成第三節(jié)遙感平臺遙感平臺是裝載傳感器進(jìn)行遙感的裝置。1.地面平臺：

概念：放在地面或水上裝載傳感器的固定或可移動的裝置。

舉例：汽車、輪船、高塔等。

裝載的傳感器：地物波譜測量儀器、攝影機(jī)、雷達(dá)等。

功能和特點：地面遙感，為航空和航天遙感作校準(zhǔn)和輔助工作。2.航空平臺：概念：懸浮在海拔80km以下的大氣層（對流層、平流層）中的遙感平臺。功能和特點：飛行高度低，地面分辨力較好，機(jī)動靈活，不受地面條件限制，周期短，資料回收方便。舉例：

飛機(jī)：專門設(shè)計或普通飛機(jī)改裝。低空飛機(jī)：高度在地面上空2km以下，直升飛機(jī)最低可在10m左右。中空飛機(jī)：高度在2km6km。高空飛機(jī)：高度在12km30km

氣球：低空氣球（對流層）、高空氣球（平流層，12km40km）

裝載的傳感器：攝影機(jī)、攝象機(jī)等多種傳感器。第10頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成3.航天平臺：概念：位于海拔80km以上的遙感平臺。功能和特點：對地球進(jìn)行宏觀、綜合、動態(tài)和快速的觀測。

高空探測火箭：高度一般在300km400km，界于飛機(jī)和人造地球衛(wèi)星間。不受軌道限制，應(yīng)用靈活，短時間內(nèi)發(fā)射和回收。代價大，取得資料少。

宇宙飛船：負(fù)載量大，可攜帶多種儀器，及時維修，資料回收方便，但飛行時間短（7—30d），如阿波羅、雙子星座、和平號空間站等。

航天飛機(jī)：象火箭一樣垂直向上發(fā)射，象衛(wèi)星和飛船一樣在空間軌道上運行，象飛機(jī)那樣滑翔降落到地面，是靈活經(jīng)濟(jì)的航天平臺。如：哥倫比亞號、挑戰(zhàn)者號、奮進(jìn)號、發(fā)現(xiàn)號等。

人造地球衛(wèi)星：環(huán)境衛(wèi)星按運行軌道高度和壽命分為三種：低高度、短壽命衛(wèi)星：高度為150km350km，壽命13周，分辨率高，多用于軍事偵察。中高度、長壽命衛(wèi)星：高度為350km1800km，壽命1年以上。如陸地衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等。高高度、長壽命衛(wèi)星：也稱為地球同步衛(wèi)星或靜止衛(wèi)星，高度為36000km。如通訊衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星。第11頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感系統(tǒng)組成

環(huán)境衛(wèi)星的三種運行軌道：

近極地、近圓形、太陽同步軌道：其軌道通過兩極或兩極附近上空，軌道為圓形或近圓形。衛(wèi)星軌道平面與陽光永遠(yuǎn)保持同一角度，因此，衛(wèi)星每次飛越赤道上空的地方太陽時是相同的，即太陽同步軌道。陸地衛(wèi)星和地球觀測實驗衛(wèi)星屬于此類。

圓形、地球同步軌道：衛(wèi)星沿著赤道上空的圓形軌道，與地球自轉(zhuǎn)同步地自西向東運行。從地球上看，仿佛衛(wèi)星是靜止在赤道上空某處。如一些通訊衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星。

傾斜軌道：此種軌道與赤道相交，既不平行也不垂直。第12頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感信號的傳輸1.RS信號的傳輸方式：

直接回收：傳感器將地物的反射或發(fā)射電磁波信號記錄在膠卷或磁帶上，待運載工具返回地面時回收。非實時，航空常用。

優(yōu)點：回收方便，不經(jīng)過轉(zhuǎn)換，信號損失少，保密性較強(qiáng)。

缺點：非實時，數(shù)據(jù)容量小，成本高。

視頻傳輸（無線電傳輸）：傳感器將接收到的地物反射或發(fā)射的電磁波信號，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，通過無線電將數(shù)據(jù)傳送到地面接收站，包括實時和非實時傳輸。

優(yōu)點：可以實時回收。

缺點：保密性差，有信息損失。視頻傳輸是衛(wèi)星遙感常用的信號傳輸方式。第13頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—地面技術(shù)系統(tǒng)1.地面技術(shù)系統(tǒng)在對地觀測鏈中的位置：

嚴(yán)格地講，地面系統(tǒng)有兩大任務(wù)：衛(wèi)星在軌運行任務(wù)管理（也通俗地稱為“測控”）；衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收與處理兩類不同的地面系統(tǒng)以前通常是在物理上分開的，但現(xiàn)在有合并的趨勢（如商業(yè)化衛(wèi)星的運行管理）大多數(shù)國際上的地面站，都只承擔(dān)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收與處理任務(wù)，具體分為：數(shù)據(jù)接收：衛(wèi)星實時下行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理：輻射和幾何標(biāo)定數(shù)據(jù)存檔：存檔管理與檢索數(shù)據(jù)分發(fā)：用戶應(yīng)用地面技術(shù)系統(tǒng)是連接衛(wèi)星、傳感器技術(shù)與地面應(yīng)用的技術(shù)切換環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)接口（衛(wèi)星數(shù)據(jù)的“用戶”，應(yīng)用用戶的“數(shù)據(jù)源”）是保證對地觀測技術(shù)體系有效運行不可或缺的一部分第14頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—地面技術(shù)系統(tǒng)中國遙感衛(wèi)星地面站：于1986年創(chuàng)立并開始運行1986－1993：美國Landsat-5TM數(shù)據(jù)1993－1996：ERS-1，JERS-1，ERS-2和Landsat-5現(xiàn)在：光學(xué)類：Landsat-5，Landsat-7，SPOT-2，SPOT-4，SPOT-5，CBERS-01合成孔徑雷達(dá)類：Radarsat-1，ERS-2在國家“七五”、“八五”、“九五”期間起到了數(shù)據(jù)源保障作用建立了廣泛的國際聯(lián)系，在國內(nèi)外對地觀測領(lǐng)域中有一定的影響，其服務(wù)量是僅次于美國、歐空局后的第三大站，運行能力/技術(shù)水平也名列前茅。第15頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章遙感的技術(shù)系統(tǒng)—地面技術(shù)系統(tǒng)接收范圍：

目前接收范圍可覆蓋國土面積80%至95%；

南沙群島接收不到；

通常衛(wèi)星覆蓋范圍80%，RADARSAT和SPOT可達(dá)95%。第16頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收/處理流程

數(shù)據(jù)接收流程高密度磁帶機(jī)軌道預(yù)報天線控制系統(tǒng)解調(diào)器位同步數(shù)據(jù)通道開關(guān)磁帶機(jī)*

工作站

天線控制器GPSAntennaAntenna移動窗Radarsat-1Spot–1/2/4Spot-5Landsat5/7CBERS-1報告打印機(jī)標(biāo)簽打印機(jī)時間碼第17頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收/處理流程衛(wèi)星數(shù)據(jù)存檔、處理流程以Landsat-5衛(wèi)星數(shù)據(jù)預(yù)處理為例信息注入記錄介質(zhì)輻射校正衛(wèi)星姿態(tài)校正投影變換產(chǎn)品格式生成輸出介質(zhì)信息注入記錄介質(zhì)分幅、采樣處理文件（圖象與參數(shù)）格式化注入到用戶查詢數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存檔處理：產(chǎn)品輸出處理：第18頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感信息處理1.RS信息的處理：

地面接收站接收到的RS信號，受到多種因素的影響，如傳感器的性能、平臺的姿態(tài)不穩(wěn)定、地球曲率、大氣不均勻以及地形的差別等，使地物的幾何特性與光譜特性可能發(fā)生一些變化。因此必須通過一系列的處理后才能使用。遙感信息處理分為光學(xué)圖象處理和計算機(jī)數(shù)字圖象處理兩種方式。光學(xué)處理：優(yōu)點：精度高、反映目標(biāo)地物更真實、圖象目視效果好；缺點：對儀器設(shè)備和處理環(huán)境要求較高，還需要膠片、相紙、藥品等多種消耗品，以及復(fù)雜的光學(xué)相干處理時的透鏡系統(tǒng)等。因此，有被計算機(jī)處理取代的趨勢。數(shù)字圖象處理：處理方法多樣、靈活、成本低，易于實現(xiàn)計算機(jī)制圖及與其他數(shù)據(jù)的綜合分析。

第19頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)遙感的技術(shù)系統(tǒng)—遙感信息處理數(shù)據(jù)收集遙感數(shù)據(jù)設(shè)備環(huán)境數(shù)據(jù)地面測定地圖、資料數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)庫形成、管理特征信息提取數(shù)據(jù)壓縮重新排列、內(nèi)插、采樣幾何校正配準(zhǔn)繪圖輻射校正場強(qiáng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理校準(zhǔn)、注記等判讀、應(yīng)用分類、統(tǒng)計原始數(shù)據(jù)輔助數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換消除圖