遙感以及試卷

第四章遙感傳感器

及成像原理§4-1掃描成像類§4-1掃描成像類點掃描成像類（對物面）線推掃成像類（對像面）

1MSS多光譜掃描儀（Multi-spectralScanner）

(光機掃描)一點掃描成像類Landsat1-3

（1）掃描儀的結(jié)構(gòu)√掃描反射鏡

擺動頻率-----13.62HZ總觀測視場角-----11.56°

√反射鏡組

由主反射鏡和次反射鏡組成

√成像板

24+2個玻璃纖維元

MSS4-7空間分辨力為79m×79m

MSS8分辨力為240m×240m

32456飛行方向1掃描方向0.5-0.6μm0.7-0.8μm0.6-0.7μm0.8-1.1μm10.4-12.6μm波段45678

√探測器

將輻射能轉(zhuǎn)變成電信號輸出

MSS4，5，6采用18個光電倍增管 MSS7使用六個硅光電二極管 MSS8采用2個汞鎘碲熱敏感探測器

√輸出

數(shù)字影像(2340行×2340列)采樣后影像分辨率為57M×79M

?從左至右,垂直飛行方向逐點掃描,得到一條相應(yīng)于地面的圖像線

?飛機向前運動，第二次掃描得到第二條掃描線

（2）成像過程

?

掃描線的銜接(單像元排列）飛行速度W=α/t(掃描一次的時間)當Wt=α時,不會出現(xiàn)掃描空隙和重復因wt=α=βH,w/H=β/t為常數(shù)

√掃描瞬間 像元的地面分辨力=瞬時視場×衛(wèi)星高79m=86μrad×915km，六個相同大小的探測元在瞬間看到的 地面大小為474m×79m

√掃描一次 掃描總視場：11.56°地面寬度：185km 六條掃描線圖像的地面范圍： 474mX185km

掃描線銜接（6個感應(yīng)元排一列）因掃描周期為73.42ms衛(wèi)星速度（地速）6.5km/s 79m×6=474m=73.42ms×6.5km/s在掃描一次的時間里衛(wèi)星往前正好移 動474m，掃描線恰好銜接

√185.3KM寬

飛行方向123456123456主動掃描回掃

474MMSS掃描成像過程

(3)空間分辨率

瞬間視場β=d/f

空間分辨率α0=βH=dH/f

dαHβ星下點時θαθHθosαθ’H0θ掃描角為θ時α0

αθ=βHθ=βH

0secθ=α0secθ

αθ’=αθsecθ=α0sec2θ平行航線方向垂直航線方向全景畸變的影響3)MSS影像特征

存在全景變形,空間分辨率為79m

Landsat1-3有五個波段 MSS4(綠)、MSS5(紅)、MSS6(紅外)、 MSS7(紅外)、MSS8(熱紅外)

幾何特征波譜特征同樣的地物在不同波段的影像上有不同的灰度值多波段影像可彩色(假彩色)合成識別地物也可畫出波譜響應(yīng)曲線識別.MSS－4、5、7合成的假彩色片

熱紅外波段影像的特征

全景變形,影像兩邊景物被壓縮

w=εσT4

溫度高,發(fā)射率大的地物在影像上色調(diào)亮,反之則暗.幾何特征色調(diào)特征航空像片熱紅外描像片某機場晚間熱圖像

午后13:00成像凌晨4:00成像2TM專題制圖儀（ThematicMapper）(1)探測器(光機掃描)

探測器共有100個,分七個波段呈錯開排列TM1～5及TM7的探測器有16個,每個的瞬時視 場在地面上為30×30㎡ TM6的探測器有4個,每個的 瞬時視場在地面上為120×120㎡

Landsat-4/5

2掃描

√TM中增加一個掃描改正器,使掃描行垂直于飛行軌道 （MSS掃描不垂直于飛行軌道）

√

往返雙向都對地面掃描 （MSS僅單向掃描）

3)TM影像特征

存在全景變形；多光譜分辨率30m×30m

幾何特征通道波長μm

特征TM1藍0.45-0.52清潔水、針葉林TM2綠0.52-0.60植物TM3

紅0.63-0.69土壤、地質(zhì)邊界TM4紅外0.70-0.9植物TM5紅外1.55-1.75干旱、NDVITM6熱紅外10.4-12.6植物、熱慣量TM7紅外2.08-2.35植物、地質(zhì)光譜特征TM1波段（0.45-0.52微米）：用于區(qū)別土壤 植被，區(qū)別各種農(nóng)作物。TM2波段（0.52-0.60微米）：正常農(nóng)作物綠 光反射區(qū)。TM3波段（0.63-0.69微米）：是農(nóng)作物覆蓋 度、作物葉綠素吸收光譜分析的 最佳范圍。TM4波段（0.76-0.90微米）：可用于測定 各種植物的生物量。TM5波段（1.55-1.75微米）：可用于作物生長期內(nèi)葉綠素濃度、水分含量的推定和作物分類，監(jiān)測作物需水狀況和土壤墑情。TM6波段（10.4-12.5微米）：可用于作物 熱異常和地表熱分布探測。TM7波段（2.08-2.35微米）：可用于土壤 類型、作物水分狀況等研究。Landsat-5獲取的TM圖像沈陽TM影像東京TM影像landsat-4/5上的TM（ThematicMapper）

更高的空間分辨力更好的頻譜選擇性更好的幾何保真度更高的輻射準確度3ETM+增強型專題制圖儀

ETM+增強型專題制圖儀

ETM+與TM相比在以下三方面作了改進

1:增加全色波段,分辨率15M2:ETM+6波段分辨率提高到60M3:輻射定標精度較Landsat5提高1倍二線推掃成像類1傳感器OLI（OperationalLandImager）

運營性陸地成像儀Landsat-8改進：1、OLI是線陣推掃成像每一多光譜有近7000個探測元全色有近14000個探測元2、新增了海岸觀察譜段（波段1）新增了卷云識別譜段（波段9）能發(fā)現(xiàn)岸邊葉綠素，分辨出卷云，校正大氣影響傳感器TIRS（ThermalInfraredSensor）

熱紅外傳感器改進：1、面推掃成像

采用量子阱紅外探測器（QWIP），相比光子探測器具有阻抗高、響應(yīng)速度快、功耗低等優(yōu)點，使得它非常適合制作大規(guī)模焦平面陣列。

改變GaAs和AlGaAs的厚度，改變AlGaAs中鋁的摻雜濃度，可調(diào)整材料的光譜響應(yīng)。2、四元折射式光學系統(tǒng)，兩為球面透鏡，

2SPOT系列衛(wèi)星

法國SPOT衛(wèi)星裝載了探測器HRV（highresolutionvisible）

屬于CCD線陣列推掃式成像SPOT-1-2-3-4-5發(fā)射日期1986.2.221990.1.221993.9.261998.3.242002.5終止日期90.12.31運行1996.11.14運行運行探測器HRVHRVHRVHRVIRVIPoam3HRG/SVISPOT系列衛(wèi)星發(fā)射時間表

探測器HRVHRVIRVIHRG/S衛(wèi)星SPOT1-3SPOT4SPOT4/5SPOT5波段um分辨率m分辨率m分辨率km分辨率m0.49-0.690.43-0.470.50-0.590.61-0.680.79-0.891.58-1.75PAN.51-0.73PAN.49-0.69

202020

10

20202020

101

111101010205(2.5)覆蓋天數(shù)262615

SPOT衛(wèi)星探測器技術(shù)指標

1

SPOT1/2/3SPOT1，2，3的性能指標大致相同載有兩部HRV（高分辯率）影像儀在P（全色）模式和M（多光譜）模式下工作

反射鏡左右傾斜最大為27度，有立體觀測能力。鄰軌立體地面帶寬60km

成像

以“推掃”方式獲取沿軌道的連續(xù)圖像條帶

多光譜型的HRV(固體自掃描) 地面上總的視場寬度為60km 三個譜段,每個波段探測器組由3000個CCD元件組成 每個元件形成的像元，相對地面上為20m×20m

全色的HRV波段范圍0.51—0.73μm,6000個CCD元件組成一行每個像元地面的大小為10m×10m

反射鏡左右傾斜最大為27度，有立體觀測能力鄰軌立體鄰軌立體有何缺點？MSS與SPOT3波段寬度比較

2

SPOT4

1）全色波段0.51-0.73μm改為波段(0.61- 0.68μm)2）重要特點是增加了一個SWIR（ShortWave Infrared，短波紅外）波段。

新的SWIR波段極大地增強了影像紋理的清晰度；水域和湖泊的影像也因SWIR波段的高對比度而清晰可見。SWIR波段還對土壤和植被的濕度非常敏感，從而可以很容易地分辨土壤的類型和植被的生長期。

SPOT-4合成的假彩色片

3）SPOT4載有新的植物探測器

這是一個廣角的地面觀測儀（帶寬200km）

大約1km的空間分辯率

4）SPOT4上的POAM3（PolanOzoneandAerosolMeasurement，極地臭氧和煙霧測量儀）將保證SPOT3上的POAM2使命的延續(xù)，它用來測量極地區(qū)域上空的臭氧和煙霧水平。5）提高了數(shù)據(jù)存儲能力和數(shù)據(jù)可靠性兩部星載記錄器的記錄能力從22min提高到了40min，另外還增加了一個10Gbit的固體存儲器，并且延長了設(shè)計壽命，增強了星載數(shù)據(jù)記錄的整體可靠性。

6）實現(xiàn)衛(wèi)星精確定位SPOT4可以使衛(wèi)星在空間的位置計算經(jīng)過地面數(shù)據(jù)處理后，精確到10cm。對衛(wèi)星的實時位置，其精確達到幾十米。

這些位置數(shù)據(jù)將包含在輔助數(shù)據(jù)庫中同影像數(shù)據(jù)一同傳輸?shù)降孛妗?/p>

衛(wèi)星尺寸（不包括太陽能電池板）：3.4米x3.1米x6米

質(zhì)量：3000公斤

電池功率：2400瓦主載HRG高分辨率幾何成像裝置

HRS高分辨率立體成像裝置副載VEGETATION植被寬角成像裝置

DORIS精確軌道定位儀、定時器及雷達定位等軌道太陽同步，高度832公里，當?shù)貢r間10點半降交點過赤道星載數(shù)據(jù)處理5個數(shù)字通道，數(shù)據(jù)壓縮后50兆每秒的處理速率HRS圖像處理10米立體圖像，1個數(shù)字通道數(shù)據(jù)記錄存儲3個數(shù)字通道，50兆每秒速率,160景5米全色或多光譜圖像數(shù)據(jù)傳輸2個數(shù)字通道，50兆每秒速率

3Spot5

1）SPOT5的設(shè)計特點

（1）地面分辯率在P模式下將從10m提高到5m和 2.5m，重用SPOT1和SPOT3的波段(0.51- 0.73μm),

（2）在M模式下所有3個可見光波段（B1，B2， B3）的分辯率從20m提高到10m。

（3）觀測地面帶寬保持120km

（4）SPOT5可獲取同軌立體影像。

20°20°600KmmaxiHRS120Km立體成像裝置HRS（5）SPOT5的定位精度較之SPOT1－4提高了至少3－5倍。指標可以滿足1：5萬地形圖的要求。

SPOT5號衛(wèi)星采用多組陀螺儀，對衛(wèi)星姿態(tài)進行測算，利用恒星定位技術(shù)，測算衛(wèi)星取向角的絕對值，并據(jù)此對衛(wèi)星姿態(tài)進行調(diào)整，使衛(wèi)星姿態(tài)參數(shù)始終保持高度準確。

*

Supermode成像處理技術(shù)利用兩幅5m分辨率的影像處理生成了2.5m分辨率的圖像產(chǎn)品

雙線陣CCD同時錯位半個像元成像北京SPOT-5(2.5M)2）HRG/S的影像特征SPOT影像不存在全景變形,SPOT的PAN波段經(jīng)處理,最高分辨率可達到2.5M

另外IKONOS、QuickBird、OrbView也是CCD成像的,它們具有更高的分辨率.幾何特征Spot-5基本產(chǎn)品10米多光譜5米全色2.5米全色天津SPOT-510米SPOT-5影像

SPOT5影像有PAN0.49-0.69波段、多光譜共分四個譜段波段10.5-0.59μm綠 波段20.61-0.68μm紅 波段3