遙感數(shù)字圖像處理課件

遙感數(shù)字圖像處理（RemoteSensingDigitalImageProcessing）

第一章遙感與數(shù)字影像處理科學(xué)家們首先建立假設(shè)，然后嘗試著用系統(tǒng)、客觀的方法來證實或否認這些假設(shè)。用來檢驗假設(shè)的必要數(shù)據(jù)可以由野外采集獲得，這種采集工作通常稱為現(xiàn)場或?qū)嵉財?shù)據(jù)采集。1.1現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集采集方式1、實地調(diào)查（人工方式）2、通過轉(zhuǎn)換器進行測量（間接方式）1.1現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集誤差在進行野外數(shù)據(jù)采集時，科學(xué)家采用的方法也會帶來偏差，常稱為方法誤差。這些誤差可能有以下原因產(chǎn)生：1.1現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集誤差

采樣設(shè)計沒有考慮到現(xiàn)象的所有空間變化（即，某些現(xiàn)象或區(qū)域采樣過多，而其他區(qū)域則采樣不足）；現(xiàn)場測量儀器操作不當(dāng)；使用了未經(jīng)正確（或及時）校準的現(xiàn)場測量儀器。黃豆的現(xiàn)場光譜測量現(xiàn)場葉面積指數(shù)測量遙測下的現(xiàn)場測量注意：將現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)看成是地面真實數(shù)據(jù)是不恰當(dāng)?shù)模粦?yīng)該將其作為現(xiàn)場地面參考數(shù)據(jù)，而且，應(yīng)該知道它依然存在誤差。ASPRS采用了一個將攝影測量與遙感相結(jié)合的正式定義(Colwell,1997):遙感：對使用非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像及數(shù)字圖像進行記錄、量測和解譯，從而獲得自然物體和環(huán)境的可靠信息的一門藝術(shù)、科學(xué)和技術(shù)。1.2遙感數(shù)據(jù)采集在沒有直接物理接觸的情況下，遙感裝置在傳感器系統(tǒng)的瞬時視場（IFOV）內(nèi)收集目標(biāo)或現(xiàn)象的信息。這種傳感器通常搭載在亞軌道飛行平臺或衛(wèi)星平臺上遙感是一門科學(xué)嗎？科學(xué)被定義為與原理（規(guī)則）所描述的事實有關(guān)的廣泛知識領(lǐng)域。科學(xué)家采用科學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)和檢查事實與原理，這些方法是一個能解決問題的有序系統(tǒng)。一般認為，能夠通過科學(xué)方法和其他特殊的思維規(guī)則來研究的任何學(xué)科都可以稱之為科學(xué)。科學(xué)包括：1）數(shù)學(xué)和邏輯學(xué)；2）自然科學(xué)，如物理學(xué)和化學(xué)；3）生物科學(xué)，如植物學(xué)和動物學(xué)；4）社會科學(xué)，如地理學(xué)、社會學(xué)和人類學(xué)。1.21遙感觀測在與數(shù)學(xué)和邏輯學(xué)、自然科學(xué)、生物學(xué)和社會科學(xué)相關(guān)的背景下，制圖科學(xué)各學(xué)科（遙感、地理信息系統(tǒng)和地圖學(xué)/測量學(xué)）之間的相互關(guān)系1.21遙感觀測與數(shù)學(xué)類似，遙感也是一種工具或技術(shù)，它利用傳感器遠距離量測一個目標(biāo)或地理區(qū)域的電磁輻射（EMR），然后用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計的方法從數(shù)據(jù)中提取有價值的信息，這便是一種科學(xué)活動。遙感可以與其他空間數(shù)據(jù)采集技術(shù)或制圖工具（包括地圖制圖和地理信息系統(tǒng)(GIS)

）共同發(fā)揮作用(Clarke,2001)。1.21遙感觀測遙感是一門藝術(shù)嗎？照片或影像的目視解譯過程不僅需要科學(xué)知識，還反映了一個人的所有背景知識，這種知識不能被度量、編程或完全理解。將科學(xué)知識與解譯者的經(jīng)驗相結(jié)合，產(chǎn)生的協(xié)同作用使得解譯者能夠建立啟發(fā)式經(jīng)驗，用于提取影像中的信息。某些影像解譯人員比其他人更為出色，原因在于他們：1)對科學(xué)原理的理解更為深刻；2）更多的旅行，目睹了許多地物和地理區(qū)域的景觀特征；3）能夠?qū)⒖茖W(xué)原理與客觀世界相聯(lián)系，從而得到符合邏輯的正確結(jié)論。所以，遙感影像解譯既是一門科學(xué)，也是一門藝術(shù)。1.21遙感觀測地物或區(qū)域信息傳感器可獲得有關(guān)地物的特定信息（如：白楊樹冠的直徑）或某種現(xiàn)象的地理范圍（如：白楊樹覆蓋的多邊形邊界）。通過從某個地物或地理區(qū)域反射、發(fā)射或后向散射的電磁輻射來研究對象的實際特性。電磁輻射必須經(jīng)過校準，然后采用模擬/數(shù)字影像處理方法轉(zhuǎn)化為信息。1.21遙感觀測如果傳感器被動地記錄感興趣目標(biāo)的反射或輻射電磁能量，那么遙感就是非干擾性的。被動式遙感沒有干擾感興趣的目標(biāo)或區(qū)域。程控遙感裝置用于系統(tǒng)地采集數(shù)據(jù)，例如單幀的垂直航片，這種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式能排除現(xiàn)場調(diào)查中的一些采樣偏差。在可控條件下，遙感可以提供一些基本生物物理信息，其中包括空間位置（x，y）、高程（z）或深度、生物量、溫度和濕度。遙感信息在目前許多自然過程（如：供水評估、富營養(yǎng)化研究、非點源污染等）和社會經(jīng)濟過程（如：城市邊緣土地利用變化、需水評估、人口估計等）的建模中起著非常關(guān)鍵的作用(Walsh等1999;Stow等2003)。1.22遙感的優(yōu)勢

遙感只能提供自然、生物和社會科學(xué)研究的部分信息，解決實際問題時還需要借助其他資料；遙感數(shù)據(jù)獲取過程復(fù)雜，中間過程中可能引入新的誤差；遙感主動式傳感器系統(tǒng)可能會干擾和影響研究目標(biāo)；遙感儀器有可能未經(jīng)校準，從而得到未校準的遙感數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)的采集和分析可能很昂貴…………1.22遙感的局限性遙感地球系統(tǒng)用于地球資源研究的遙感數(shù)據(jù)的采集和分析過程是通過遙感處理系統(tǒng)地實現(xiàn)的。1.3遙感處理遙感處理的過程主要包括：陳述問題、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)到信息的轉(zhuǎn)換、信息表達。遙感圖像處理的內(nèi)容遙感處理過程陳述問題數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)到信息的轉(zhuǎn)換信息表達公式化假設(shè)（如果合適）選擇適當(dāng)?shù)耐评?歸納的-演繹的-技術(shù)的選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ?確定性的-經(jīng)驗的-基于知識的-基于過程的-隨機的現(xiàn)場測量-野外（如：GPS測量的x，y，z，生物量，光譜輻射計）-實驗室（如：反射，葉面積指數(shù)）間接數(shù)據(jù)-數(shù)字高程模型-土壤圖-地表地質(zhì)圖-人口密度等遙感-被動模擬-框幅式相機-攝影-被動數(shù)字-框幅式相機-掃描儀-多光譜-高光譜-線和面陣列-多光譜-高光譜-主動-微波（RADAR）-激光（LIDAR）-聲納（SONAR）模擬（光學(xué)）影像處理-使用影像解譯要素數(shù)字影像處理-預(yù)處理-輻射校正-幾何校正-增強-攝影測量分析-參數(shù)分析，如-最大似然法-非參數(shù)分析，如-人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-非度量分析，如-專家系統(tǒng)-決策樹分類-機器學(xué)習(xí)-高光譜分析-變化檢測-建模

-利用GIS數(shù)據(jù)進行空間建-基于能量/物質(zhì)交互物理過程進行場景建模-科學(xué)的地學(xué)可視化-1、2、3….n維假設(shè)檢驗-接受或拒絕假設(shè)影像元數(shù)據(jù)-來源-處理流程精度評價-幾何的-輻射的-專題的-變化檢測模擬和數(shù)學(xué)的-影像-未糾正的-正射影像-正射影像圖-專題圖-GIS數(shù)據(jù)庫-放映-模擬統(tǒng)計-一元-多元圖形-1、2、3維

待檢驗的假設(shè)要用特定的推理方法（如:歸納、演繹）和恰當(dāng)?shù)奶幚砟Ｐ停ㄈ纾捍_定性的、隨機的）來定義。收集必要的現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和間接數(shù)據(jù)，用以校準遙感數(shù)據(jù)和/或評估其幾何、輻射和專題特征。用模擬或數(shù)字傳感器采集的被動或主動式遙感數(shù)據(jù)，和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)保持同步最為理想。實測和遙感數(shù)據(jù)的處理方式：a)模擬影像處理；b）數(shù)字影像處理；c）模擬；d）n維可視化。

提供信息的元數(shù)據(jù)、處理流程和精度信息，結(jié)果采用影像、圖形、統(tǒng)計表、GIS數(shù)據(jù)庫和空間決策支持系統(tǒng)（SDSS）等方式來表達。1.3遙感處理科學(xué)方法與環(huán)境模型相結(jié)合，主要基于以下兩類邏輯推理；演繹推理從一般事實或推理中得出的結(jié)論例如：歸一化植被指數(shù)（NDVI）=(NIR-R)/(NIR+R)歸納推理從作為證據(jù)的特定事實或觀察結(jié)果中得出的結(jié)論，此過程很大程度依賴統(tǒng)計分析。推理模型1.3遙感處理記錄在光學(xué)遙感系統(tǒng)IFOV內(nèi)的電磁波輻射總量L；瓦特.每平方米立方體弧度角

(W.m-2.sr-1)的表達式如下：式中：

l——波長（在各波段或特定頻率量測的光譜響應(yīng)）。（根據(jù)波長

(l)和頻率(u)與光速(c)之間的換算關(guān)系；c=l*u）sx,y,z——像元的位置（x,y,z）及其大小(x,y)；t——時間信息，即獲取信息的時間和頻率；q——角度集，描述輻射源（如：太陽）、感興趣的地面目標(biāo)（如：一塊玉米地）和遙感系統(tǒng)之間的幾何關(guān)系；P——傳感器記錄的后向散射能量的極度化；W——遙感數(shù)據(jù)（如：反射、發(fā)射或后向散射輻射）的輻射分辨率（精度）。遙感數(shù)據(jù)采集光譜分辨率：遙感傳感器能感受到的電磁頻譜中特定的波長間隔（稱做波段或通道）的數(shù)量和大小1998年10月26日用AVIRIS獲取的Sullivan’s島的數(shù)據(jù)立方體數(shù)據(jù)立方體頂層的紅外影像，是224個帶寬為10nm的波段中的一個空間分辨率：能夠分辨出的最小單元尺寸或者說一個像元所代表的地面范圍南卡羅來納州HiltonHead的harborTown幾種不同標(biāo)稱空間分辨率的影像標(biāo)稱空間分辨率（放大視圖）地面投影的瞬時視場時間分辨率：時間分辨率指對同一地點進行采樣的時間間隔，即采樣的時間頻率，也稱重訪周期2004年6月1日2004年6月17日2004年7月3日遙感數(shù)據(jù)獲取16天輻射分辨率8-bit(0-255)9-bit(0-511)10-bit(0-1023)0007-bit(0-127)0指傳感器接收波譜信號時，能分辨的最小輻射度差。在遙感圖像上常用像元的量化位數(shù)來表述遙感系統(tǒng)記錄了與每個曝光鹵化銀晶?；蛳裨嚓P(guān)的特定角度特征。其角度特征是如下要素的函數(shù)：光源的三維球體（如：相對于雷達、激光雷達和聲納來說，為傳感器本身；對被動式系統(tǒng)來說，則為太陽）位置及與相關(guān)的方位角和天頂角；所研究的地面（像元）或地面覆蓋（如：植被）的方位；軌道或亞軌道遙感系統(tǒng)的位置及相關(guān)的方位角和天頂角。角度信息二向性反射的分布函數(shù)a）角度關(guān)系b）Sangmeter場角度計c）按小時獲取的互花米草二向性反射分布函數(shù)（BRDF）三維圖對比。2000年3月21日~22日在Boardwalk獲取的624.20nm波段數(shù)據(jù)，獲取時間分別為上午8：00和9：00、中午12：00及下午16：00

一般來說，總存在一個與照射地物的能量相關(guān)的入射角，以及一個從地物到遙感系統(tǒng)的出射角。普遍認為，遙感數(shù)據(jù)采集的二向性會影響光譜和偏振的特點，進而影響記錄在傳感器的輻射（L）。角度信息

角度信息是遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用與攝影測量的關(guān)鍵，立體影像的分析就是就是建立在兩個不同角度觀測同一目標(biāo)這一假設(shè)基礎(chǔ)上。

遙感數(shù)據(jù)分析運用了各種影像處理技術(shù)，主要包括：

模擬(光學(xué))影像處理數(shù)字影像處理模擬和數(shù)字遙感影像分析旨在探測和識別場景中的重要現(xiàn)象。這些現(xiàn)象一旦被識別出來，通常會予以測度，然后用來解決所研究的問題。因此，人工分析和數(shù)字分析具有相同的目的，只是它們的途徑可能大相徑庭。遙感數(shù)據(jù)分析

影像分析任務(wù)數(shù)字影像處理有著廣泛的用途，其中包括：武器制導(dǎo)系統(tǒng)（如：巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)）、醫(yī)學(xué)影像分析系統(tǒng)（如：用X光診斷骨折）、機械和產(chǎn)品的非破壞性評價（如：在裝配線上評價）和地球資源分析。本書主要介紹了利用遙感數(shù)字影像處理的方法獲取地球資源有用信息的科學(xué)與技術(shù)。地球資源信息是指任何關(guān)于陸地植被、土壤、礦物、巖石、水和城市基礎(chǔ)設(shè)施的信息、以及某些大氣特征信息。地球資源分析透視第二章遙感數(shù)據(jù)采集獲得數(shù)字影像的基本方式獲取模擬格式（通常稱為硬拷貝）的遙感影像，然后通過數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像；2）獲取的遙感影像已經(jīng)是數(shù)字格式，例如：Landsat-7ETM+傳感器系統(tǒng)獲取的影像。2.1模擬影像數(shù)字化科學(xué)工作者或非專業(yè)人士常常得到模擬（硬拷貝）格式的遙感數(shù)據(jù)，但又期望用數(shù)字影像處理技術(shù)對其進行分析，因此就用到了模-數(shù)轉(zhuǎn)換（AD轉(zhuǎn)換）影像數(shù)字化利用線陣掃描儀進行模數(shù)（A-D）轉(zhuǎn)換40模擬影像數(shù)字化①空間離散--采樣(Sampling)幾個概念采樣

對實際連續(xù)函數(shù)模型離散化的量測過程樣點被量測的“點”是小的區(qū)域----像素采樣間隔樣點之間的距離

采樣主要影響圖像的高頻信息，如邊界等模擬影像數(shù)字化②強度離散-量化將各個像素所含的明暗信息離散化后，用數(shù)字來表示，稱為圖像的量化。量化可分為均勻量化和非均勻量化。均勻量化是簡單地在灰度范圍內(nèi)等間隔量化。非均勻量化是對像素出現(xiàn)頻度少的部分量化間隔取大，而對量化頻度大的部分量化間隔取小。一般的量化值用整數(shù)來表示。充分考慮到人眼的識別能力之后，目前非特殊用途的圖像均為8bit量化，即用0-255描述“黑-白”全色波段哈得遜河上的

Tivoli北部灣（紐約）黑&白紅外波段航空攝影真彩色用#12濾鏡獲取的假彩色紅外影像以矩陣格式存儲的遙感柵格數(shù)據(jù)格式多光譜影像綠光波段525-605nm紅光波段640-690nm近紅外波段影像矩陣標(biāo)記線陣列CCD線陣列CCD平板數(shù)字化儀面陣列CCD面陣列CCD影像數(shù)字化數(shù)字化需要考慮的因素1、數(shù)字化遙感數(shù)據(jù)人員應(yīng)根據(jù)原始影像的比例尺和所期望到達的空間分辨率來確定每英寸要采集的像元數(shù)目（DPI）。2、當(dāng)數(shù)字化大比例尺的影像時，一般沒有必要采用特別高的分辨率來掃描視覺上可以接受的影像。同一地區(qū)，不同數(shù)字化儀掃描采樣尺寸（瞬時視場）與各種比例尺的航空相片或影像的的像元地面分辨率之間的關(guān)系。同一地區(qū)，不同數(shù)字化儀掃描采樣尺寸（瞬時視場）與各種比例尺的航空相片或影像的的像元地面分辨率之間的關(guān)系。大比例尺垂直航空攝影的不同DPI掃描影像以每英寸點數(shù)或微米度量的數(shù)字化儀瞬時視場與各種比例尺像片上的像元地面分辨率之間的關(guān)系2.2數(shù)字遙感數(shù)據(jù)采集數(shù)字化后的彩紅外航空相片可以轉(zhuǎn)化為綠光、紅光和近紅外的波段的數(shù)字化數(shù)據(jù)。但是某些特殊的應(yīng)用甚至需要得到電磁波譜最佳位置上更多的光譜波段，令人欣慰地是光學(xué)工程師研制了對電磁波譜上數(shù)以百計的波段都敏感的光學(xué)探測器，并以數(shù)字格式存儲這些測量數(shù)據(jù)。多光譜遙感定義為在電磁波譜的多個波段（區(qū)域）上采集感興趣目標(biāo)或區(qū)域的反射、發(fā)射或者后向散射能量。高光譜遙感的數(shù)據(jù)采集設(shè)計近百個波段，超光譜遙感的數(shù)據(jù)采集涉及幾百個波段。數(shù)字遙感傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用信息的過程遙感傳感器系統(tǒng)首先檢測來自感興趣現(xiàn)象并穿透大氣層的電磁波能量，然后以模擬電信號的形式將檢測到的電磁波能量記錄下來，這些信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換化為數(shù)字信號。再根據(jù)傳感器的平臺利用不同的方式把數(shù)據(jù)傳回地面。通常需要對數(shù)據(jù)進行一些預(yù)處理，以提高數(shù)據(jù)的可解譯性。然后數(shù)據(jù)增強以便于分析人員進行可視化分析，或者采用數(shù)字影像處理算法進行更進一步的處理。采用目視解譯或者數(shù)字影像處理方法提取的生物物理、土地利用等信息，可以用于各種決策。

數(shù)字遙感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用信息的方法概述采集多光譜和高光譜影像的遙感系統(tǒng)采集多光譜和高光譜的遙感系統(tǒng)離散傳感器與掃描鏡多光譜成像Landsat多光譜掃描儀(MSS)、專題制圖儀（TM）、增強型專題制圖儀（ETM+）、GOES、高級甚高分辨率輻射計AVHRR、寬視場海洋傳感器SeaWiFS、AMS、ATLAS線陣列多光譜成像

SPOT衛(wèi)星HRV及HRVIR、IKONOS、QuickBird、OrbView-3、高級星載熱輻射與反射輻射計（ASTER）及多角度成像光譜輻射計（MISR）線/面陣列式成像光譜儀成像光譜儀（Modis）、EO-1、CASI-3、AVIRIS……Landsat發(fā)射和退役時間表發(fā)射和退役的時間Landsat-1：1972年7月23日～1978年1月6日Landsat-2：1975年2月22日～1983年7月27日Landsat-3：1978年3月5日～1983年9月7日Landsat-4：1982年7月16日Landsat-5：1984年3月1日Landsat-6：1993年10月5日未到達預(yù)定軌道Landsat-7：1999年4月15日Landsat多光譜掃描系統(tǒng)(MSS)Landsat軌道傾斜以保持一個太陽同步軌道Landsat多光譜掃描儀(MSS)軌道Landsat1/2/3一天的軌道覆蓋圖Landsat軌道軌跡緯度軌道號Landsat-4/5的全球參考系統(tǒng)喬治亞州阿拉巴馬州佛羅里達州南卡羅來納州查爾斯頓標(biāo)稱景面積標(biāo)稱景中心軌道號17行號40Landsat1-5上搭載的多光譜掃描儀的組成部分LandsatMSS通光孔徑太陽遮光板掃描鏡光學(xué)器件每個波段6個探測器（共24個）視場為11.56?6條掃描線Landsat多光譜掃描儀的帶寬波長，um透過率百分比加利福尼亞州戈拉塔的LandsatMSS陸地影像（1972年3月4日獲?。〣and4(0.5-0.6mm)Band5(0.7-0.8mm)LandsatMSS(79x79m)投影到地面的原始瞬時視場與重采樣率（即每9.95ms采樣一次）之間的關(guān)系投影到地面的瞬時視場MSS數(shù)據(jù)采樣間隔Landsat-4/5TMLandsat4/5平臺與相應(yīng)的傳感器及通訊系統(tǒng)Landsat4/5專題制圖儀的組成部分LandsatMSS,LandsatTM和SPOT傳感器系統(tǒng)的空間分辨率和光譜分辨率

第一波段0.45-0.52um（藍光）這個波段增強了對水體的穿透能力，同時可以支持土地利用、土壤和植被特征的分析。該波段的下界正好在清潔水體峰值透射率以下，波段上界是健康綠色植被在藍光處的葉綠素吸收的界限，當(dāng)波長<0.45時，收到大氣散射和吸收的影響顯著。

第二波段0.52-0.60um（綠光）這個波段跨越藍光和紅光這兩個葉綠素吸收波段之間的區(qū)域。對健康植物的綠光反射有影響。

第三波段0.63-0.69um（紅光）這是健康綠色植被葉綠素吸收波段，可以用于區(qū)分植被，也可以用來提取邊界和地質(zhì)界限的信息。由于該波段的大氣衰減效應(yīng)降低，因此這一波段與第一、二波段相比，表現(xiàn)出更強的反差。該波段的高端值0.69um很重要，因為它代表光譜區(qū)0.68-0.75um的開始，而在這個光譜區(qū)，植被反射有交叉效應(yīng)，這種效應(yīng)會降低植被的調(diào)查精度。第四波段0.76-0.90um（近紅外）這個波段的低端正好在0.75um以上。該波段對之北的生物量有很好的響應(yīng)。它對于識別農(nóng)作物以及突出土壤/農(nóng)作物、陸地/水體的對比度很有作用。

第五波段1.55-1.75um（中紅外）這個波段對植物中水分的含量很敏感，這些信息在農(nóng)作物干旱研究和植被生長狀況調(diào)查中很有用。該波段是少數(shù)能區(qū)分云、雪和冰的波段之一。

第六波段10.4-12.5um（熱紅外）這個波段測度來自表面發(fā)射的紅外輻射能。表觀溫度是表面發(fā)射率及其真是溫度的函數(shù)，它對于確定地?zé)峄顒印⒌刭|(zhì)調(diào)查中的熱慣量制圖、植被分類、植被脅迫分析和土壤水分研究都很有作用。該波段常常能獲得獨特的山區(qū)坡向的差異信息。

第七波段2.08-2.35um（中紅外）這個波段是區(qū)分地質(zhì)巖層的重要波段，對鑒別巖石中的水熱蝕變帶亦很有效。1994年2月3日美國南卡羅來納州查爾斯頓的LandsatTM7個波段的數(shù)據(jù)美國南卡羅來納州查爾斯頓的Landsat-5TM數(shù)據(jù)楓葉在不同水分條件下的表面反射率Landsat7ETM+Landsat7ETM+ETM+傳感器X波段天線太陽能電池陣列

1.TM10.45-0.52um,藍波段

對水體有一定的透視能力，能夠反射淺水水下特征，區(qū)分土壤和植被、編制森林類型圖、區(qū)分人造地物類型,分析土地利用。

2.TM20.52-0.60um,綠波段

探測健康植被綠色反射率、區(qū)分植被類型和評估作物長勢，區(qū)分人造地物類型，對水體有一定透射能力，主要觀測植被在綠波段中的反射峰值,這一波段位于葉綠素的兩個吸收帶之間,利用這一波段增強鑒別植被的能力。

3.TM30.62-0.69um,紅波段測量植物綠色素吸收率，并以此進行植物分類，可區(qū)分人造地物類型；位于葉綠素的吸收區(qū),能增強植被覆蓋與無植被覆蓋之間的反差,亦能增強同類植被的反差。

Landsat7波段介紹及應(yīng)用Landsat7波段介紹及應(yīng)用

4.TM40.76-0.96um,近紅外波段測量生物量和作物長勢，區(qū)分植被類型，繪制水體邊界、探測水中生物的含量和土壤濕度；要用來增強土壤-農(nóng)作物與陸地-水域之間的反差。

5.TM51.55-1.75um,中紅外波段,探測植物含水量和土壤濕度，區(qū)別雪和云：適合莊稼缺水現(xiàn)象的探測和作物長勢分析。

6.TM61.04-1.25um,熱紅外波段,用于熱強度、測定分析，探測地表物質(zhì)自身熱輻射，用于熱分布制圖，巖石識別和地質(zhì)探礦。7.TM72.08-3.35um,中紅外波段,探測高溫輻射源，如監(jiān)測森林火災(zāi)、火山活動等，區(qū)分人造地物類型，巖系判別。加利福尼亞州棕櫚泉的Landsat7影像30x30m（波段4，3，2=RGB）加利福尼亞州棕櫚泉的Landsat7影像30x30m（波段7，4，2=RGB）

美國加利福尼亞州圣地亞哥Landsat-7ETM+影像1999年4月18日獲取的南達科塔州蘇福爾斯的第一個Landsat7ETM+影像Landsat增強型專題制圖儀(ETM+)的概略圖2013年2月11號，NASA成功發(fā)射了Landsat8衛(wèi)星，為走過了四十年輝煌歲月的Landsat計劃重新注入新鮮血液。LandSat-8上攜帶有兩個主要載荷：OLI和TIRS。其中OLI（全稱：OperationalLandImager，陸地成像儀）由卡羅拉多州的鮑爾航天技術(shù)公司研制；TIRS（全稱：ThermalInfraredSensor，熱紅外傳感器），由NASA的戈達德太空飛行中心研制。設(shè)計使用壽命為至少5年。LandSat8衛(wèi)星OLI陸地成像儀包括9個波段，空間分辨率為30米，其中包括一個15米的全色波段，成像寬幅為185x185km。OLI包括了ETM+傳感器所有的波段，為了避免大氣吸收特征，OLI對波段進行了重新調(diào)整，比較大的調(diào)整是OLIBand5(0.845–0.885μm)，排除了0.825μm處水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范圍較窄，這種方式可以在全色圖像上更好區(qū)分植被和無植被特征；此外，還有兩個新增的波段：藍色波段(band1;0.433–0.453μm)主要應(yīng)用海岸帶觀測，短波紅外波段(band9;1.360–1.390μm)包括水汽強吸收特征可用于云檢測；近紅外band5和短波紅外band9與MODIS對應(yīng)的波段接近。OLI陸地成像儀ETM+波段名稱

波段(μm)空間分辨率(m)波段名稱波段(μm)空間分辨率（m)Band1Coastal0.433–0.45330

Band2Blue0.450–0.51530Band1Blue0.450–0.51530Band3Green0.525–0.60030Band2Green0.525–0.60530Band4Red0.630–0.68030Band3Red0.630–0.69030Band5NIR0.845–0.88530Band4NIR0.775–0.90030Band6SWIR11.560–1.66030Band5SWIR11.550–1.75030Band7SWIR22.100–2.30030Band7SWIR22.090–2.35030Band8Pan0.500–0.68015Band8Pan0.520–0.90015Band9Cirrus1.360–1.39030

波段名稱中心波長(μm)最小波段邊界(μm)最大波段邊界(μm)空間分辨率(m)Band10TIRS110.910.611.2100Band11TIRS212.011.512.5100OLI陸地成像儀OLI和TIRS載荷參數(shù)GOES(GeostationaryOperationalEnvironmentalSatellites)是美國NOAA的靜止軌道業(yè)務(wù)衛(wèi)星系列，采用雙星運行體制，GOES-East衛(wèi)星和GOES-West衛(wèi)星分別定點在75°W和135°W的赤道上空，覆蓋范圍為20°W~165°E，占近1/3地球面積。

GOES衛(wèi)星從1975年開始至今已發(fā)射了12顆，經(jīng)歷了3代，目前處于第3代，第3代衛(wèi)星共有5顆，現(xiàn)均已發(fā)射。GOESEast衛(wèi)星和West衛(wèi)星的覆蓋范圍2003年10月17日NOAA-17衛(wèi)星的飛行軌跡GOES成像儀光學(xué)元件GOESEast衛(wèi)星和West衛(wèi)星的覆蓋范圍

GOESEastInfraredAugust25,1989地球靜止環(huán)境業(yè)務(wù)衛(wèi)星影像a)1998年8月25日GOES-8E可見光影像b)1998年8月25日GOES-8E熱紅外影像c)1998年8月25日GOES-8E可見光影像d)1998年8月25日GOES-8E熱紅外影像e)1998年8月25日GOES-8E水汽影像f)GOES-8衛(wèi)星甚高分辨率輻射計（AVHRR）數(shù)據(jù)獲取特性甚高分辨率輻射計（AVHRR）數(shù)據(jù)獲取特性AVHRR是NOAA系列衛(wèi)星的主要探測儀器，它是一種五光譜通道的掃描輻射儀，各光譜通道的波長范圍及地面分辨率見書表4—1。星上探測器掃描角為±55.4°，相當(dāng)于探測地面2800km寬的帶狀區(qū)域，兩條軌道可以覆蓋我國大部分國土，三條軌道可完全覆蓋我國全部國土。AVHRR的星下點分辨率為1.1km。由于掃描角大，圖像邊緣部分變形較大，實際上最有用的部分在±15°范圍內(nèi)（15°處地面分辨率為1.5km），這個范圍的成象周期為6天。為了用于洲級及全球范圍的研究，AVHRR數(shù)據(jù)經(jīng)常被重采樣形成空間分辨率更低的數(shù)據(jù)。甚高分辨率輻射計（AVHRR）數(shù)據(jù)獲取特性AVHRR資料的應(yīng)用主要有兩個方面：一方面是大尺度區(qū)域（包括國家、洲乃至全球）調(diào)查，這方面的應(yīng)用，氣象衛(wèi)星遙感具有其他遙感所無法相比的優(yōu)勢。另一方面是中小尺度區(qū)域的調(diào)查，這方面的應(yīng)用主要是由于高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)的獲取比較困難，遙感調(diào)查的實時性較差，利用AVHRR數(shù)據(jù)來獲得宏觀的、實時的、能達到一定精度的地面信息。AVHRR的帶寬AVHRR-14的帶寬歸一化相對響應(yīng)歸一化相對響應(yīng)歸一化相對響應(yīng)AVHRR影像1993年5月13日美國南卡羅來納州海岸帶NOAA-11AVHRR影像美國AVHRR拼接影像通過AVHRR影像提取的全球歸一化植被指數(shù)(NDVI)影像Daedalus機載多光譜掃描儀(AMS)的特性1998年10月15日機載陸地應(yīng)用傳感器（ATLAS）第6波段近紅外(0.76-0.90mm)南卡羅來納州Sullivan島的影像1996年9月23日獲取的CAMS第6波段(0.76-0.90m)影像（2.5x2.5m）HiltonHead附近的太陽城SunCitynear,南卡羅來納州CAMS波段6(0.76-0.90

m)at2.5x2.5m(1996年9月23日)NAPP(0.70-0.90

m)分辨率2.5x2.5m(1994年1月22日)顏色組成RGB=CAMS,NAPP,noneHiltonHead附近的太陽城,南卡羅來納州SPOT系列衛(wèi)星簡介SPOT衛(wèi)星是法國空間研究中心（CNES）研制的一種地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)?！癝POT”系法文SystemeProbatoired’ObservationdelaTarre的縮寫，意即地球觀測系統(tǒng)。SPOT衛(wèi)星采用高度為830km，軌道傾角為98.7度的太陽同步準回歸軌道,通過赤道時刻為地方時上午10：30，回歸天數(shù)（重復(fù)周期）為26d。由于采用傾斜觀測，所以實際上可以對同一地區(qū)用4～5d的時間進行觀測。SPOT1，2，3上搭載的傳感器HRV采用CCD（chargecoupleddevice)S作為探測元件來獲取地面目標(biāo)物體的圖像。HRV具有多光譜XS具和PA兩種模式，其余全色波段具有10m的空間分布率，多光譜具有20m的空間分布率。SPOT4上搭載的是HRVIR傳感器和一臺植被儀。Spot5上搭載包括兩個高分辨幾何裝置（HRG）和一個高分辨率立體成像裝置（HRS）傳感器。增加了一個分辨率為20m×20m的短波紅外波段（1.58μm~1.75μm）用于研究植被和土壤水分含量；攜帶了一個獨立的植被傳感器，用于小比例尺的植被、全球變化及海洋研究；在波段設(shè)置上，SPOT-4采用第二波段（0.61μm-0.68μm)取代以前的HRV全色傳感器（0.51μm~0.73μm）；SPOT-5全色波段（0.48μm~0.7μm）可獲取2.5m×2.5m的影像。SPOT4/5的一些重要特征SPOT系列衛(wèi)星發(fā)射時間序列史SPOT衛(wèi)星系列組成部分一個CCD線陣列的前表面在掃描電子顯微鏡下的影像，其與SPOT

HRV傳感器系統(tǒng)中使用的線陣列相同100mm10mmSPOT非星下點重復(fù)觀測能力衛(wèi)星過境天數(shù)觀測刈幅立體模型SPOT立體觀測能力第D天過境第D+1天過境查爾斯頓LandsatTM（30×30m）3波段影像和SPOT（10×10m）全色波段影像的細節(jié)比較,南卡羅來納州a)1994年2月3日LandsatTM第3波段影像（30x30m）b)1996年1月10日SPOTHRV全色波段影像（10x10m）SPOTHRV和LandsatTM遙感系統(tǒng)的地面覆蓋范圍SPOT衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品：普通圖像產(chǎn)品（1A/1B/2A）相同點：三者定位精度相同；不同點：1A級＝部分輻射校正；1B級＝1A＋進一步輻射校正＋幾何粗校正；2A級＝1B＋標(biāo)準地圖投影；SPOT衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品：影像圖像產(chǎn)品（2B/正射）2B級：2A＋幾何精校正（大地控制點）；正射級：輻射校正（包括地形校正）＋幾何精校正（大地控制點）＋標(biāo)準地圖投影；ColumbiaReef墨西哥Cozumel島的哥倫比亞礁脈SPOTXS第1波段(0.50-0.59

m)1988年4月19日周長=80,880ha面積=398m21998年5月11-12日利用SPOT植被傳感器首次獲取的全球10天合成的部分影像圣地亞哥城區(qū)的印度遙感衛(wèi)星(IRS-1D)全色波段影像（5x5m）,加利福尼亞2012年9月9日當(dāng)?shù)貢r間6:23，SPOT6由印度火箭PSLV-C21搭載，成功發(fā)射。9月22日，SPOT6順利進入695公里高的軌道，與去年發(fā)射的Pleiades1A衛(wèi)星在同一軌道平面上。參數(shù)：使用Reference3D，定位精度達到10米（CE90）的自動正射影像捆綁：同步采集全色和多光譜影像。空間分辨率：全色

(1.5米)

和多光譜(6

米)波段：全色

(0.455-0.745μm)；藍(0.455-0.525μm)；綠(0.530μm-0.590μm)；紅(0.625-0.695μm)；近紅外(0.760-0.890

μm)；寬幅：60x60km立體成像：立體或三線陣立體其他特點：保留了SPOT5的標(biāo)志性優(yōu)勢，SPOT6和SPOT7都具有60公里的大幅寬；衛(wèi)星星座每日可接收6百萬平方公里影像；制定編程計劃過程中集成了自動天氣預(yù)報，最大化提高了接收成功率；可覆蓋60公里*600公里的范圍，影像為正南北定向，易于處理SPOT6衛(wèi)星SPOT6

衛(wèi)星影像，1.5米分辨率，北京南站SPOT6，1.5米影像，武漢SPOT7發(fā)射成功四星合璧組成對地觀測衛(wèi)星星座

2014年6月30日，由空中客車防務(wù)與空間公司設(shè)計研發(fā)的SPOT7地球觀測衛(wèi)星成功發(fā)射。作為SPOT6的雙子衛(wèi)星，SPOT7將與其處于同一軌道高度，彼此相隔180°。SPOT7的成功發(fā)射，標(biāo)志著空中客車防務(wù)與空間公司此前規(guī)劃的由SPOT6&7與Pleiades1A&1B組成四顆衛(wèi)星星座的計劃終于得以完成，這四顆衛(wèi)星同處一個軌道平面，彼此之間相隔90°。由這四顆衛(wèi)星組成的星座將開啟光學(xué)遙感影像產(chǎn)品應(yīng)用的全新時代，該星座將對全球任意地點進行每日兩次的重訪，由SPOT衛(wèi)星提供高分辨率影像，Pleiades提供極高分辨影像。其中SPOT6&7可以提供大幅寬的1.5米分辨率影像產(chǎn)品，Pleiades1A&1B則可以針對特定目標(biāo)區(qū)域提供0.5米分辨率的影像產(chǎn)品。ASTER機載Terra衛(wèi)星影像ASTER是Terra衛(wèi)星上唯一的高空間分辨率傳感器，該傳感器與MODIS、MISR和CERES等中、低空間分辨率的傳感器一道用于地球檢測。ASTER可以在14個波段獲取數(shù)據(jù)，涵蓋了電磁波譜的可見光到熱紅外區(qū)。ASTER由三個獨立的探測子系統(tǒng)組成（VNIR、SWIR、TIR），每個子系統(tǒng)都有各自的帶寬與特征參數(shù)VNIR探測子系統(tǒng)有三個波段分布在可見光到近紅外范圍內(nèi)，空間分辨率為15m×15m;SWIR子系統(tǒng)有6個波段，波長范圍為1.6~2.43μm，空間分辨率為30m×30m;TIR子系統(tǒng)有5個波段，均在熱紅外光譜區(qū)，通過一個固定的只想星下點的望遠鏡采集分辨率為90m×90m的影像ASTER機載Terra衛(wèi)星影像Oahu島,夏威夷15x15m(RGB=1,4,3)ASTER機載Terra衛(wèi)星影像北部灣Oahu島,夏威夷15x15m(RGB=1,4,3)ASTER機載Terra衛(wèi)星影像

珍珠港,夏威夷,15x15m(RGB=1,4,3)夏威夷珍珠港ASTER近紅外影像夏威夷某熔巖流的ASTER熱紅外影像

搭載在Terra衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀(MODIS)MODIS的全稱為中分辨率成像光譜儀（moderate-resolutionimagingspectroradiometer）。MODIS儀器的地面分辨率為250m、500m和1000m，掃描寬度為2330km。在對地觀測過程中，每秒可同時獲得6.1兆比特的來自大氣、海洋和陸地表面信息，日或每兩日可獲取一次全球觀測數(shù)據(jù)。

MODIS的多波段數(shù)據(jù)可以同時提供反映陸地表面狀況、云邊界、云特性、海洋水色、浮游植物、生物地理、化學(xué)、大氣中水汽、氣溶膠、地表溫度、云頂溫度、大氣溫度、臭氧和云頂高度等特征的信息。可用于對地表、生物圈、固態(tài)地球、大氣和海洋進行長期全球觀測。

搭載在Terra衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀(MODIS)影像

第一天全球覆蓋刈幅寬2,330kmTerra衛(wèi)星MODIS影像

尼羅河三角洲Terra衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀(MODIS)

尼羅河三角洲

搭載在Terra衛(wèi)星上的多角度成像光譜儀(MISR)

多角度成像光譜儀（MultiangleImageSpectoradiometer,MISR）有NASA的JPL研制，是Terra衛(wèi)星搭載的五個傳感器之一。

多角度成像光譜儀利用四個波段探測地表亮度，九個觀測角沿飛行方向前后依次展開，采樣間隔為275m。在7分鐘內(nèi)可獲取刈幅寬度為360km的9個角度的地球影像。

搭載在Terra衛(wèi)星上的多角度成像光譜儀(MISR)多角度成像光譜儀傳感器視角EROSA1衛(wèi)星以色列EROS-A1運行在480千米高的太陽同步軌道，可拍攝1.8米分辨率的全景圖像，是世界上迄今發(fā)射的最輕的商用高分辨率成像衛(wèi)星。幅寬12.5千米。其運行在非太陽同步軌道，單星工作時對同一地點觀測間隔為4天，雙星工作時可以縮短到2天。以色列于2000年12月5日發(fā)射成功EROS-A1衛(wèi)星，它是以色列空間局(ISA)計劃在2005年以前要發(fā)射的照相偵察衛(wèi)星系列中的第1顆。按計劃，以色列將發(fā)射8顆這種衛(wèi)星，它們分為A與B兩個系列，A系列有2顆衛(wèi)星，B系列有6顆衛(wèi)星。A系列的2顆衛(wèi)星完全一樣，B系列的6顆衛(wèi)星的性能大致相同，但EROS-B2-B6衛(wèi)星性能在某些方面比EROS-B1更優(yōu)。法國布雷斯特的EROSA1全色波段影像空間分辨率1.8x1.8mIKONOS衛(wèi)星IKONOS衛(wèi)星傳感器有一個空間分辨率為1m×1m的全色波段，4個空間分辨率為4m×4m的可見光/近紅外多光譜波段。IKONOS衛(wèi)星運行于距地球681km的太陽同步軌道上，降焦點過赤道時間為每天上午的10:00~11:00.間分辨率為1m×1m時重訪周期小于三天，間分辨率為4m×4m時為1.5天。標(biāo)稱刈幅寬度為11km，數(shù)據(jù)量化級別為11bit。華盛頓，IKONOS全色波段影像，DC空間分辨率1x1m哥倫比亞的IKONOS全色波段影像（南卡羅來納州機場）2004年11月15日2000年10月28日獲取的哥倫比亞IKONOS影像，南卡羅來納州全色波段分辨率1x1m多光譜波段分辨率4x4mQuickBird衛(wèi)星QuickBird衛(wèi)星于2001年10月由美國DigitalGlobe公司發(fā)射，是當(dāng)時世界上唯一能提供亞米級分辨率的商業(yè)衛(wèi)星，具有最高的地理定位精度，海量星上存儲，單景影像比其它的商業(yè)高分辨率衛(wèi)星高出2—10倍。目前DigitalGlobe已發(fā)射完成WorldView-I、Worldview-II高分辨率全色波段遙感衛(wèi)星，將衛(wèi)星分辨率分別提升至0.5米、0.4米。WorldView-3是美國DigitalGlobe公司第四代高解析度光學(xué)衛(wèi)星，2014年8月中發(fā)射，衛(wèi)星影像分辨率為0.3米，是目前世界上分辨率最高的光學(xué)衛(wèi)星。WorldView-3除了提供0.31米分辨率的全色影像和8波段多光譜影像外，還提供8波段短波紅外影像。這顆衛(wèi)星是目前世界上最高的分辨率，可以分別更小、更細的地物，可以跟航空影像相媲美。擁有的覆蓋可見光、近紅外、短波紅外的波譜特征，使WorldView-3擁有極強的定量分析能力，在植被監(jiān)測、礦產(chǎn)探測、海岸/海洋監(jiān)測等方面擁有廣闊的應(yīng)用前景。通過獲取的影像，客戶可以清晰的分辨出車輛的種類(小汽車、卡車、轎車和面包車)以及速度和方向；WorldView-3可以更準確的得到地區(qū)或者全球范圍內(nèi)的發(fā)展和投資率，包括建筑材料的細節(jié)，屋頂?shù)姆瓷涠?，路網(wǎng)和人口密集度，這些對提供位置服務(wù)的客戶很有幫助；從一張影像圖片中就可以很容易的計算和測量一個單獨的集裝箱，這能為經(jīng)濟監(jiān)督部門和各個港口、機場、鐵路和其他物流樞紐提供重要信息。WorldView-3衛(wèi)星還提高了辨別飛行器的能力，它可以區(qū)分出不同種類的飛行器，評估運行狀態(tài)、性能和維護的情況，這能為政府或其他民航運營商提供數(shù)據(jù)；其配備的短波紅外線傳感器(SWIR)可以提升WorldView-3影像的價值，它能夠通過標(biāo)記對特定的礦物含量以及不能用肉眼識別的植被物種進行檢測。Worldview3衛(wèi)星2295-2365nmWorldview3衛(wèi)星影像Worldview3衛(wèi)星影像

成像光譜儀

成像光譜學(xué)：利用電磁波在整個紫外、可見光和紅外部分的許多相對較窄的，連續(xù)的或非連續(xù)的光譜波段同時采集影響的技術(shù)。成像光譜儀可以采用上百個波段同時獲取影像。因為成像光譜儀獲取的數(shù)據(jù)非常準確，所以能更詳細的解決更多的地球資源問題。成相光譜儀的價值在于，它能為影響的每個像元提供高分辨率的影像光譜。

在0.4~2.5μm范圍內(nèi)的反射光譜能識別大量利用影像LandsatMSS/TM及SPOT這樣的寬波段、低光譜分辨率影像系統(tǒng)所不能是別的地面覆蓋。許多地物的診斷性光譜吸收特征帶寬僅為20~40nm。因此那些能夠獲取連續(xù)10nm帶寬的的光譜成像系統(tǒng)，所提供數(shù)據(jù)的分辨率足夠用來直接識別那些具有典型吸收特征的地物。下圖利用成像光譜儀獲取400~1000nm高光譜分辨率的農(nóng)作物光譜。從“紅端”的725nm附近到大約900nm之間，Pima和Royale兩種棉花的吸收光譜互不相同，根據(jù)這些可以區(qū)分同類農(nóng)作物的不同品種。

成像光譜儀

影像光譜用于多光譜和高光譜數(shù)據(jù)采集的遙感系統(tǒng)若需要多個光譜波段同時成像，需要利用新的方法設(shè)計遙感系統(tǒng)，方法是采用探測器元件的線陣列一種增加探測器在每個瞬時視場的駐留時間（上圖c）,這樣垂直軌道方向的每個像元，都有一個專用的探測器元件，從而增加了沿飛行方向移動一個瞬時視場的駐留時間。若需要多個光譜波段同時成像，需要利用新的方法設(shè)計遙感系統(tǒng)，方法是采用探測器元件的線陣列一種增加探測器在每個瞬時視場的駐留時間（上圖c）,這樣垂直軌道方向的每個像元，都有一個專用的探測器元件，從而增加了沿飛行方向移動一個瞬時視場的駐留時間。第一臺機載成像光譜儀（AIS）是為了驗證紅外面陣列成像光譜儀的設(shè)計思想而制作的，光譜儀的光譜覆蓋范圍在樹模式中為1.9~2.1μm，在巖石模式中為1.2~2.4μm，均采用9.3nm的連續(xù)波段。NASA的JPL開發(fā)了傳感器AVIRIS。AVIRIS使用的是撣掃式掃描鏡以及由硅和銻化銦構(gòu)成的線陣列。AVIRIS在400~2500nm范圍內(nèi)，利用帶寬為10nm的224個波段來獲取影像。該傳感器通常搭載在距地20km的高空飛機上。傳感器總視場角為30°，瞬時視場角為1.0mrad,對應(yīng)的空間分辨率為20m×20m,其量化級別為12bit.型機載可見光/紅外成像光譜儀NASA機載可見光/紅外成像光譜儀1998年10月26日獲取的Sullivan島的機載可見光近紅外成像光譜儀（AVIRIS數(shù)據(jù)立方體數(shù)據(jù)立方體頂層的近紅外影像，是224個帶寬為10nm的波段中的一個用AVIRIS數(shù)據(jù)獲得的高光譜谷物分類圖像

正射系統(tǒng),Inc.,影像

綠

紅

近紅外

系統(tǒng)組成空間突顯圖像EmergeSpatial,Inc.,Imagery綠紅

近紅外框幅式數(shù)碼相機CCD陣列是現(xiàn)在用于采集遙感數(shù)據(jù)的框幅式數(shù)碼相機的核心和靈魂。CCD傳感器獲取遙感數(shù)字影像的過程：1、打開裝置的快門，使CCD傳感器曝光；2、在CCD中把光轉(zhuǎn)換成電荷；3、電荷傳輸?shù)紺CD輸出寄存器，然后轉(zhuǎn)換成信號；4、信號經(jīng)數(shù)字化后存儲到計算機的存儲器中；5、存儲的影響經(jīng)過處理，在相機顯示屏，計算機顯示器上顯示出來，或用來制作硬拷貝印刷品。1998年12月12日獲取的1x1m紐約Dunkirk的CIR影像(RGB=NIR,R,G)1997年10月13日紐約官方湖的1x1ft真彩色影像（RGB=RGB）海港市的數(shù)字框幅式相機影像,HiltonHead,南卡羅來納州空間分辨率1x1ftSPIN-22000年2月15日在5,000ftAGL利用數(shù)字陣列全景式攝像機（32,000x8,000個探測器）獲取的Bluff,MO地區(qū)的全色波段（3x3m）的影像刈幅寬1.5米線陣列和面陣列高光譜數(shù)據(jù)采集1989年，加拿大ITRESResearch公司推出小型機載成像光譜儀（CASI）遙感系統(tǒng)，CASI-3是掃描式成像光譜儀，有一個1480個元件構(gòu)成的垂直于航跡的線陣列和1480*288面陣列CCD。該儀器的光譜范圍寬于650nm，由1480個像元構(gòu)成的刈幅寬的總視場角為40.5°。在垂直于航線方向上，光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)采集一行寬為1480像元的地表數(shù)據(jù)（下圖）。每個像元的入射輻射通量沿著面陣列CCD軸線方向進行光譜色散，整個掃描刈幅內(nèi)的每個像元都能得到一個能譜（從藍光到近紅外）。當(dāng)飛機沿著飛行路線飛行時，通過反復(fù)讀取面陣列CCD上的數(shù)據(jù)，就可以得到一景高光譜分辨率的二維影像。線陣列和面陣列高光譜數(shù)據(jù)采集通過國際空間站獲取的南方秘魯銅礦ToquepalaCopper礦區(qū)的數(shù)字框幅式相機影像地球觀測系統(tǒng)-Terra設(shè)備ASTER-高級星載熱輻射和反射輻射計CERES–云和地球輻射能量系統(tǒng)MISR–多角度成像光譜儀MODIS–中分辨率成像光譜儀MOPITT-對流層污染監(jiān)測學(xué)科EOS-AM設(shè)備測量大氣 云量 MODIS,MISR,ASTER

輻射能量 CERES,MODIS,MISR

沉積物 對流層化學(xué)作用 MOPITT

同溫層化學(xué)作用 氣溶膠性質(zhì) MISR,MODIS

大氣溫度 MODIS

大氣濕度 MODIS

照度 地球觀測系統(tǒng)測量學(xué)科EOS-AM設(shè)備測量陸地 土地利用/覆蓋變化 MODIS,MISR,ASTER

植被動態(tài)監(jiān)測 MODIS,MISR,ASTER

地表溫度 MODIS,ASTER

火災(zāi)發(fā)生率 MODIS,ASTER

火山 MODIS,MISR,ASTER

地表濕度地球觀測系統(tǒng)測量學(xué)科EOS-AM設(shè)備測量海洋 地表溫度 MODIS

浮游植物 MODIS,MISR

可溶有機物 MODIS,MISR

地表風(fēng)力場 海洋表面地形Cryosphere 陸地冰變化 ASTER

海冰 MODIS,ASTER

雪覆蓋 MODIS,ASTER太陽輻射 總太陽輻射

紫外光譜射線地球觀測系統(tǒng)測量地球觀測系統(tǒng)-Terra設(shè)備MODIS–中分辨率成像光譜儀光譜范圍 0.4-14.4mm光譜覆蓋范圍刈幅寬+55?,2330km空間分辨率250m(2bands),500m(5bands),1000m(29bands)

ASTER高級星載熱輻射和反射輻射計光譜范圍近紅外0.4-14.4mm,中紅外1.6-2.5mm,熱紅外8-12mm空間分辨率15m(近紅外:3bands) 30m(中紅外:6bands) 90m(熱紅外:5bands)格式a格式b格式c格式x不同廠商數(shù)據(jù)用戶轉(zhuǎn)換遙感數(shù)據(jù)格式遙感數(shù)據(jù)的通用格式用戶從遙感衛(wèi)星地面站獲得的數(shù)據(jù)一般為通用二進制（genericbinary）數(shù)據(jù)，外加一個說明性頭文件。其中，genericbinary數(shù)據(jù)主要包含三種數(shù)據(jù)類型：BSQ格式、BIP格式，BIL格式。1.BSQ(bandsequential）數(shù)據(jù)格式BSQ是按波段順序依次排列的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)排列遵循以下規(guī)律:第一波段位居第一，第二波段位居第二，第n波段位居第n位。在每個波段中，數(shù)據(jù)依據(jù)行號順序依次排列，每一列內(nèi)，數(shù)據(jù)按像素順序排列。（見下表）按波段順序式（BSQ）2.BIP數(shù)據(jù)格式BIP即為bandinterleavedbypixel的簡寫。BIP格式中，每個像元按波段次序交叉排序。排序遵循以下規(guī)律：第一波段第一行第一個像素位居第一，第二波段第一行第一個像素位居第二，依次類推，第n波段第一行第一個像素位居第n位；然后第一波段第二個像素，位居第n+1位，第二波段第一行第二個像素位居第n+2位；其余數(shù)據(jù)排列依次類推。按像元排列(BIP)3.BIL數(shù)據(jù)格式BIL即為bandinterleavedline的簡寫。BIL格式是逐行按波段次序排列，數(shù)據(jù)排列遵循以下規(guī)律：第一波段第一行第一個像素位居第一，第一波段第一行第二個像素位居第二，以此類推，第一波段第一行第n個像素位居第n位；然后第二波段第一行第一個像素位居第n+1位，第二波段第一行第二個像素位居n+2位；其余數(shù)據(jù)排列位置以此類推。按行波段交叉式（BIL）遙感圖像數(shù)據(jù)的輸入原始的二進制格式數(shù)據(jù)（BSQ、BIP、BIL）Landsat-5圖像數(shù)據(jù)（FASTB）、SPOT-5圖像數(shù)據(jù)（DIMAP）、MODIS圖像數(shù)據(jù)（HDF和HDF-EOS）、IKONOS圖像數(shù)據(jù)（GeoTIFF）、QuickBird文圖像數(shù)據(jù)、雷達數(shù)據(jù)、seawifs數(shù)據(jù)、AVHRR數(shù)據(jù)、usgs和數(shù)字高程文件數(shù)據(jù)、miscellaneous格式數(shù)據(jù)、矢量文件數(shù)據(jù)等等。遙感圖像數(shù)據(jù)的輸出遙感圖像數(shù)據(jù)的輸出格式主要有：二進制輸出格式（BSQ、BIP、BIL）一般圖像格式（ASCⅡ、PICT、BMP、GIF、TIFF、HDF、JPEG等）矢量格式（ArcViewShapeFile、DXF、ENVIVectorFile等）圖像處理格式（ArcViewRaster、ERMapper、ERDAS、PCI）等。主要遙感處理軟件Erdas：美國亞特蘭大ERDAS公司集遙感和GIS于一身的軟件。(.img)Envi：美國BetterSolutionsConsulting有限公司開發(fā)的遙感圖像處理軟件。(.hdr)Er-mapper：EarthResource公司開發(fā)的圖像處理軟件。(.ers)PCI:加拿大PCI公司的產(chǎn)品，處理遙感圖像。(.pix)1.ENVIENVI自動地識別和讀取下列類型的文件：TIFF、GeoTIFF、JPEG、MrSID、BMP、SRF、HDF、PDS、MAS-50、NLAPS、RADARSAT、HDFSeaWiFs、Landsat7Fast(.fst)、MRLC(.dda)、ERDAS7.x(.lan)、ERDAS8.x(.img)、ERMapper、PCI(.pix)和AVHRR。數(shù)據(jù)仍保留它原有格式，必要的信息從數(shù)據(jù)頭文件中讀取。各種格式可讀取FAST格式的LandsatTM數(shù)據(jù)：可讀取GeoTIFF格式文件并提取地理坐標(biāo)信息Multi-ResolutionLandCharacteristics（MRLC）格式TM和DEM文件并提取UTM地理坐標(biāo)信息?？纱蜷_澳大利亞遙感中心(ACRES)CCRS格式的Landsat文件各種格式可讀取歐空局（ESA）的LandsatTM格式數(shù)據(jù)雖然GeoSPOT格式提供很多種柵格和矢量數(shù)據(jù)，但是目前ENVI只支持GeoSPOT柵格圖像。這些圖像的文件擴展名為.bil，并且有一個相應(yīng)的擴展名為.hdr的頭文件。ENVI將從頭文件中讀取UTM和StatePlaneprojectiongeoreferencing信息。各種格式要打開澳大利亞遙感中心(ACRES)CCRS和SPIM格式的Spot文件根據(jù)如下步驟來打開GeoTIFF或NITF格式的IKONOS文件：ENVI只支持由NOAA生產(chǎn)和提供的AVHRRLevel1bKLM格式的文件。EuropeanSpaceAgency（歐空局）的SHARP數(shù)據(jù)包括5個AVHRR波段和輔助信息。ENVI讀取5個AVHRR數(shù)據(jù)波段；輔助信息作為3個附加波段讀取。附加波段是關(guān)于經(jīng)/緯網(wǎng)、海岸線和國界的0-1柵格圖像。各種格式MrSID（Multi-ResolutionSeamlessImageDatabase）格式是一個經(jīng)過微波壓縮的多分辨率柵格圖像格式。使用該菜單來打開ARCViewShape文件、ARC/INFO交換格式文件、DXF矢量文件、MapInfo交換格式（.mif）、微型工作站DGN（.dgn）、USGSDLG文件、USGSSDTS文件以及ENVI矢量格式（.evf）文件。OutputDatatoExtenalFileENVI允許你將數(shù)據(jù)輸出到各種圖像處理格式的文件中，如ArcView柵格(.bil)、PCI(.pix)、ERMapper,以及ERDAS(.lan)和TIFF文件（包括GeoTIFF和TIFFworld文件[.tfw]）。2.Erdas的數(shù)據(jù)及格式IMG格式IMG格式是Erdasimagine軟件專用的文件格式，它支持單波段和多波段遙感影像數(shù)據(jù)的存儲。為方便影像存儲、處理及分析，遙感數(shù)據(jù)源必須首先使用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為.img格式進行存儲。轉(zhuǎn)換后的.img格式文件包括圖像對比度、色彩值、描述表、影像金字塔結(jié)構(gòu)信息及文件屬性信息。針對同一個影像，.img格式使得諸如.rrd、.hdr等文件成為一個整體。IMG格式的存儲IMG格式IMG格式的設(shè)計非常靈活，由一系列節(jié)點構(gòu)成，除了可以靈活地存儲各種信息外，還有一個重要的特點是圖像的分塊存儲。一幅IMG圖像按照其行列數(shù)被分成了n塊,如512*512的圖像被分成了64塊（橫8縱8），每一塊的大小為64*64.這種存儲以及顯示的模式稱為金字塔式存儲顯示模式，塔式結(jié)構(gòu)圖像按分辨率分級存儲與管理，最底層的分辨率最高，數(shù)據(jù)量最大。這可以實現(xiàn)跨分辨率的索引與瀏覽。AVIRISTheAirborneVisible/InfraredImagingSpectrometerisauniqueopticalsensorwhichgathershyperspectraldata.AVIRISisgatheredfromaircraftfromaltitudesbetween4kmand20km.AVIRISgathers224spectralbandsofdata,withbandpassesrangingfrom400to2500nanometers.Eachchannelisaspectralintensitymeasuredasasigned16-bitnumber.DTEDDTEDisDigitalTerrainElevationData.ERDASIMAGINEsupportslevels1and2.Thelevelsrepresentlevelsofresolutionoftheterrain.Level2ishigherresolutionthanlevel1.DTED1isauniformmatrixofterrainelevationvalueswithagroundresolutionofapproximately100meters.Thiscorrespondsapproximatelytoa250,000scalemap.DTED2is30meters.approximatelytoa50,000scalemap.ENVISATEnvironmentSatellite(ENVISAT)isproducedbyEuropeanSpaceAgency(ESA).Itisanadvancedpolar-orbitingEarthobservationsatellitewhichprovidesmeasurementsoftheatmosphere,ocean,land,andice.ThepurposeoftheDirectReadDLListohandleENVISAT-1imagefilesinIMAGINEViewerHDFTheHierarchicalDataFormat(HDF)isthecommondataformatofchoiceforstandardproductexchangeanddistribution.HDFfilesconsistofadirectoryandacollectionofdataobjects.Everydataobjecthasadirectoryentry,containingapointertothedataobjectlocation,andinformationdefiningthedatatype.HyDICETheprimarydatafilehasa.cubextensionandisstoredinBIL(BitInterleavedbyLine)format.HyDICEfilescontaina512-byteembeddedtextheaderwiththefollowingnotablesections:Severalauxiliaryfiles,includingawavelengthinformationfilewiththeextension.wav,accompanyHyDICEdata.Ifitexists,thewavelengthfileisread,andthewavelengthandfullwidthhalfmax(fwhm)valuesareused.HyperionTheHyperionsensoraboardEO-1isahyperspectralimagerwhichbuildsupontheHyperspectralImagingInstrument(HSI)aboutLEWIS.Hyperiongathers220spectralbandsofdata,measuredatgroundsampledistancesbetween7.5and30meters,withbandpassesrangingfrom400to2500nanometers.MrSIDMrSIDmeansMulti-resolutionSeamlessImageDatabase.ItisawaveletcompressiontechnologyanddataformatdevelopedbyLizardTech.Thispatent