梅安新_遥感导论_电子教案终稿新

1、遥感导论遥感导论面向二十一世纪课程教材 研制研制 尹占娥尹占娥 黄春晖黄春晖 高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社电子教案 前言：前言：介绍本门课程的教学目标、教学要求、介绍本门课程的教学目标、教学要求、教学主要内容和参考书目，单击可放映。教学主要内容和参考书目，单击可放映。 主界面：主界面：列出遥感导论课程所讲授的共八列出遥感导论课程所讲授的共八章的章标题；有下划线的为超级链接，从该主界面可章的章标题；有下划线的为超级链接，从该主界面可直接链接到各章，开始讲授各章内容直接链接到各章，开始讲授各章内容；每章内容讲解每章内容讲解结束时，点击结束时，点击 按钮

2、，可返回到主界面，也可以按钮，可返回到主界面，也可以点击点击 按钮进入下一章内容。按钮进入下一章内容。 在每章最后一节内容结束后有红色的在每章最后一节内容结束后有红色的“提示语，同时出现提示语，同时出现 按钮，点击可直接按钮，点击可直接到下一章的章界面，开始讲授下一章内容。到下一章的章界面，开始讲授下一章内容。 每节的幻灯片中，有下划线的红色字设置有链接内容，鼠标每节的幻灯片中，有下划线的红色字设置有链接内容，鼠标移至该位置，变为手形，点击可链接到相关内容，如图表、数据移至该位置，变为手形，点击可链接到相关内容，如图表、数据示例、传感器外形图等，这种超级链接到的幻灯片上，有示例、传感器外形图等

3、，这种超级链接到的幻灯片上，有 back back 按钮，观看结束后，可返回到原幻灯片处，继续讲解。按钮，观看结束后，可返回到原幻灯片处，继续讲解。术语后有（术语后有（）的，为设置有隐藏功能的文本框，点击后出现的）的，为设置有隐藏功能的文本框，点击后出现的文本框中是关于该术语的进一步详细解释或说明内容，观看结束文本框中是关于该术语的进一步详细解释或说明内容，观看结束后，再次点击可隐藏，隐藏后可继续讲解该幻灯片的内容。后，再次点击可隐藏，隐藏后可继续讲解该幻灯片的内容。 本电子教案由尹占娥设计，尹占娥、本电子教案由尹占娥设计，尹占娥、 黄春晖制作。该项目黄春晖制作。该项目得到了上海市教委得到了上

4、海市教委“20022002课程建设课程建设”项目的资助，在制作的过项目的资助，在制作的过程中，梅安新等许多老师和学生提出了宝贵意见，还得到高等程中，梅安新等许多老师和学生提出了宝贵意见，还得到高等教育出版社徐丽萍副编审多方面的支持，在此表示衷心的感谢，教育出版社徐丽萍副编审多方面的支持，在此表示衷心的感谢，正是由于他们的关心和支持，该项目才得以顺利地完成和出版。正是由于他们的关心和支持，该项目才得以顺利地完成和出版。 由于时间仓促，本教案难免存在不妥之处，敬请使用者批由于时间仓促，本教案难免存在不妥之处，敬请使用者批评指正。评指正。 联系信箱：联系信箱：clgisclgis shtushtu.

5、 .eduedu. .cncn 航空与航天飞行器运行快、周期短，可获得多时相数据。例如Landsat 5每天环绕地球14.5圈，覆盖地球一遍所需时间仅16天，而气象卫星的周期更短（1天或半天）。 由于探测距离远，传感器所获得的地面影像覆盖的空间范围较大。以美国陆地卫星5号（Landsat 5 ）为例，它距离地表的高度是705.3 km，对地球表面的扫描宽度是185 km，一幅TM图像可以全部覆盖我国海南岛大小的面积。 目前用于遥感的电磁波段有紫外线、可见光、红外线和微波。 遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测，遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测，监测地球上许多事物的动态变化。

6、一般地球资源卫星监测地球上许多事物的动态变化。一般地球资源卫星89天可重复一次，气象卫星每天两次，而传统的地面调查天可重复一次，气象卫星每天两次，而传统的地面调查需要花费大量的人力和物力，且周期很长。因此，遥感需要花费大量的人力和物力，且周期很长。因此，遥感方法具有很好的时效性。遥感在天气预报、火灾和水灾方法具有很好的时效性。遥感在天气预报、火灾和水灾监测以及军事行动等领域的应用，反映了遥感方法的时监测以及军事行动等领域的应用，反映了遥感方法的时效性优势效性优势。 如一幅如一幅Landsat图像，覆盖面积图像，覆盖面积185 km185 km， 在在56 min内可完成扫描，实现对地的大面积同

7、步观测。内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，并且不所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，并且不受地形阻隔等限制。受地形阻隔等限制。 遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然、人文信息，客观地记录了地面的实际球上许多自然、人文信息，客观地记录了地面的实际状况，数据综合性很强。状况，数据综合性很强。 同时，不同的卫星传感器获得的同一地区的数据同时，不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在不同时间获得的同一地区的数据，以及同一传感器在不同时间获得的同一地区的数据，均具有可比性。均具有可比

8、性。 从投入的费用与所获取的效益看，遥感与传统的从投入的费用与所获取的效益看，遥感与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。如具有很高的经济效益和社会效益。如Landsat卫星的投卫星的投入与效益比估计为入与效益比估计为1:80 。 n信息的提取方法不能满足遥感快速发展的要求。n数据的挖掘技术不完善，使得大量的遥感数据无法有效利用。- -接收预处理用户应用处理分析结果、图表输出本图为本图为TM图像；图像；黄河入海口，反映泥沙堆积；黄河入海口，反映泥沙堆积；拍摄时间为拍摄时间为1990年。年。本图为本图为

9、TM图像；图像；黄河入海口，反映泥沙堆积；黄河入海口，反映泥沙堆积；拍摄时间为拍摄时间为1990年。年。 本章主要介绍遥感的物理基础，包括地物的电磁波特性、太阳辐射、大气对太阳辐射的影响、大气窗口的概念、地物反射太阳光谱的特性、地物的热辐射、地物与微波的作用机理。波长范围为波长范围为0.010.010.380.38mm，太阳光谱中，只太阳光谱中，只有有80.38mm波长的光到达地面，对油污染敏感，但波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在探测高度在2000 2000 m m以下。以下。波长范围：波长范围：0.380.380.760.76mm，人眼对可见光有人眼对可见光有敏

10、锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。波长范围为波长范围为0.760.7610001000mm，根据性质分为近根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。红外、中红外、远红外和超远红外。波长范围为波长范围为1 1 mmmm1 m1 m，穿透性好，不受云雾的穿透性好，不受云雾的影响影响n太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收，一部太阳辐射到达地表后，一部分反射，一部分吸收，一部分透射，即分透射，即： 到达地面的太阳辐射能量反射能量吸收能量透到达地面的太阳辐射能量反射能量吸收能量透射能量射能量n地表反射的太阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。地表反射的太

11、阳辐射成为遥感记录的主要辐射能量。n一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，一般而言，绝大多数物体对可见光都不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波则透射能力较强，而有些物体如水，对一定波长的电磁波则透射能力较强，特别是特别是0. 450. 56m的蓝绿光波段。一般水体的透射深度的蓝绿光波段。一般水体的透射深度可达可达1020 m，清澈水体可达清澈水体可达100 m的深度。的深度。n地表吸收太阳辐射后具有约地表吸收太阳辐射后具有约300 K的温度，从而形成自身的温度，从而形成自身的热辐射，其峰值波长为的热辐射，其峰值波长为9.66 m，主要集中在长波，主要集中在长波，即即6

12、6mm以上的热红外区段。以上的热红外区段。地物在不同波段的反射率是不同的。地物在不同波段的反射率是不同的。反射率是可以测定的。反射率是可以测定的。反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。反射率也与地物的表面颜色、粗糙度和湿度等有关。地物的反射光谱曲线：反射率随波长变化的曲线。地物的反射光谱曲线：反射率随波长变化的曲线。 不论入射方向如何，其反射出来的能量在各个方向是不论入射方向如何，其反射出来的能量在各个方向是一致的。一般地物的反射近似漫反射，但各个方向反射的一致的。一般地物的反射近似漫反射，但各个方向反射的能量大小不同。能量大小不同。 微波传感器的波长分辨率比较低，是由于其波长较长，衍

13、射现象显著的缘故。同时，观察精度和取样速度往往不能协调。 这一特性可以用来探测隐藏在林下的地形、地质构造、军事这一特性可以用来探测隐藏在林下的地形、地质构造、军事目标以及埋藏在地下的工程、矿藏、地下水等。目标以及埋藏在地下的工程、矿藏、地下水等。 电磁波通过介质时，部分被吸收，强度要衰减。故将电磁波电磁波通过介质时，部分被吸收，强度要衰减。故将电磁波振幅减少振幅减少1/1/e e倍（倍（37%37%）的穿透深度定义为趋肤深度）的穿透深度定义为趋肤深度H H: : H H=(5.3=(5.31010-3-31/21/2)/)/式中：式中：为地物的介电常数；为地物的介电常数；为地物的导电率。为地物

14、的导电率。 微波对于海水特别敏感，其波长很适合于海微波对于海水特别敏感，其波长很适合于海面动态情况（海面风、海浪等）的观测。面动态情况（海面风、海浪等）的观测。continued波长(nm)大气上界太阳辐照度海平面太阳辐照度太阳光谱辐照度从地面到大气上界，大气的结构分层为：从地面到大气上界，大气的结构分层为：O2吸收带吸收带0.2m，0.155 m最强最强O3吸收带吸收带0.20.36 m，0.6 mH2O吸收带吸收带0.50.9 m , 0.952.85 m，6.25 mCO2吸收带吸收带1.352.85 m, 2.7 m,4.3 m,14.5 m尘埃尘埃吸收量很小吸收量很小概念：概念：大气

15、窗口大气窗口波段波段透射率透射率/%/%应用举例应用举例紫外可见光紫外可见光近红外近红外 1.3 mm9090TM1-4TM1-4、SPOTSPOT的的HRVHRV近红外近红外 1.8 mm8080TM5TM5近近- -中红外中红外2.02.03.5 3.5 mm8080TM7TM7中红外中红外 5.5 mmNOAANOAA的的AVHRRAVHRR远红外远红外8 814 14 mm60607070TM6TM6微波微波2.5cmcm100100RadarsatRadarsat 本章主要介绍获得遥感数据的传感器的类型与获取数据

16、的工作原理，介绍常用的遥感数据，如航空数据、陆地卫星数据、海洋卫星数据、气象卫星数据的特点。 航空摄影机航空摄影机：是空中对地面拍摄像片的仪器，是空中对地面拍摄像片的仪器，它通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射它通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射光谱能量。记录的波长范围以可见光光谱能量。记录的波长范围以可见光 近红外为近红外为主。主。光机扫描仪光机扫描仪 用光学系统接收来自目标地物的辐射，并分成几用光学系统接收来自目标地物的辐射，并分成几个不同的光谱段，使用探测仪器把光信号转变为电信个不同的光谱段，使用探测仪器把光信号转变为电信号，同时发射信号回地面，如号，同时发射信号回地面，如MS

17、SMSS、TMTM等。等。 分为红外扫描仪和多光谱扫描仪。分为红外扫描仪和多光谱扫描仪。推帚式扫描仪推帚式扫描仪 用平行排列的用平行排列的CCDCCD探测杆收集地面辐射信息，每根探测杆收集地面辐射信息，每根探测杆由探测杆由3 000/6 0003 000/6 000个个CCDCCD元件呈一字排列，负责收元件呈一字排列，负责收集某一波段的地面辐射信息，是推帚式扫描成像。集某一波段的地面辐射信息，是推帚式扫描成像。（）v雷达雷达v侧视雷达侧视雷达v合成孔径侧视雷达合成孔径侧视雷达 是指通过向目标地物发射微波并是指通过向目标地物发射微波并接受其后向辐射信号来实现对地观测接受其后向辐射信号来实现对地观

18、测的遥感方式。主要传感器为雷达，此的遥感方式。主要传感器为雷达，此外还有微波高度计和微波散射计。外还有微波高度计和微波散射计。 是指通过传感器，接受来自目标地物发射是指通过传感器，接受来自目标地物发射的微波，而达到探测目的的遥感方式。被动接的微波，而达到探测目的的遥感方式。被动接受目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计，受目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计，被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计。波散射计。 指像素所代表的地面范指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。体

19、能分辨的最小单元。continued普通黑白摄影普通黑白摄影黑白红外摄影黑白红外摄影天然彩色摄影天然彩色摄影彩色红外摄影彩色红外摄影 感光度高、反差适中、有较高分辨率感光度高、反差适中、有较高分辨率 感光材料的乳剂层上使影像表达出所摄物体感光材料的乳剂层上使影像表达出所摄物体各部分在光量方面差别的能力，称为乳剂的反差，各部分在光量方面差别的能力，称为乳剂的反差，即黑白差。感光材料特性曲线的直线段斜率为反即黑白差。感光材料特性曲线的直线段斜率为反差系数。差系数。 遥感中常用的胶片是全色片、天然彩色片、遥感中常用的胶片是全色片、天然彩色片、彩色红外片等。它们的感光范围各不相同。彩色红外片等。它们的

20、感光范围各不相同。 什么是航片什么是航片( () ) ？航片属于中心投影。航片属于中心投影。中心投影上，点的像还是点，线的像还是线，面中心投影上，点的像还是点，线的像还是线，面的像还是面。的像还是面。航片的比例尺随航高而改变。航片的比例尺随航高而改变。地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点的地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点的位置的变化，叫像点位移。位置的变化，叫像点位移。航空像片用航空像片用来表示地物的反射率。来表示地物的反射率。 曝光量（H）的对数底片的密度（D）卫星编号 项目 1,2,3 4,5,7 轨道高度 轨道倾角 运行周期 扫描宽度 重复周期 918 km 99.125 1

21、03 min/圈 185 km 18 d 705 km 98.2 98.9 min/圈 185 km 16 d 卫星名称发射日期遥感数据Landsat-11972.7.23MSS4,MSS5,MSS6,MSS7Landsat-21975.1.22RBV1,RBV2,RBV3Landsat-31978.3.5MSS4,MSS5,MSS6,MSS7Landsat-41982.7.16RBV1,RBV2,RBV3Landsat-51984.3.1MSS4,MSS5,MSS6,MSS7,MSS8Landsat-61993.10.5RBV全色波段Landsat-71999.4.15MSS1,MSS2,M

22、SS3,MSS4(与MSS4-MSS7相同)Landsat-8TM1-TM7七个波段continued通道号 光谱段颜色 波长范围/m MSS4 绿 0.50.6 MSS5 红 0.60.7 MSS6 红近红外 0.70.8 MSS7 近红外 0.81.1 MSS8 远红外 10.412.6 TM TM数据是第二代多光谱段光学数据是第二代多光谱段光学机械机械扫描仪，是在扫描仪，是在MSSMSS基础上改进和发展而成的一基础上改进和发展而成的一种遥感器。种遥感器。TMTM采取双向扫描，提高了扫描效采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器的接收率，缩短了停顿时间，并提高了检测器的

23、接收灵敏度。灵敏度。 ETM ETM数据是第三代推帚式扫描数据是第三代推帚式扫描仪，是在仪，是在TMTM基础上改进和发展而成基础上改进和发展而成的一种遥感器。的一种遥感器。continued 教学活动教学活动：上网查资料，了解：上网查资料，了解LandsatLandsat卫卫星的最新动态。星的最新动态。 MSS数据是一种多光谱段光学机械扫描仪所获得的遥感数据。SPOT1SPOT1 3 3号卫星上携带两台号卫星上携带两台HRVHRV传感器。传感器。 SPOT5 SPOT5卫星上卫星上HRGHRG（高分辨率几何装置）高分辨率几何装置）与与HRVHRV基本相同。基本相同。 HRS HRS是是SPOT

24、5SPOT5特有的一个高分辨率立体特有的一个高分辨率立体成像装置，工作波段成像装置，工作波段。 IKONOS IKONOS传感器是三线阵传感器是三线阵CCDCCD推帚式成像，因此推帚式成像，因此在正常模式下，它可取得正视、后视和前视推扫在正常模式下，它可取得正视、后视和前视推扫成像。成像。 IKONOS IKONOS图像可以实现模量传递函数图像可以实现模量传递函数( (MTF)MTF)的的补偿，为此卫星的传感器设计了进行补偿，为此卫星的传感器设计了进行MTFMTF的测量。的测量。有了这些测量值，可以对因光学和检测器等引起有了这些测量值，可以对因光学和检测器等引起的像质模糊进行补偿。的像质模糊进

25、行补偿。 IKONOS IKONOS卫星内设有卫星内设有GPSGPS天线，接收的信号被记录天线，接收的信号被记录下来，经过处理可以提供每个图像的星历参数；传感下来，经过处理可以提供每个图像的星历参数；传感器系统设计有三轴稳定装置和量测装置，以获得相应器系统设计有三轴稳定装置和量测装置，以获得相应姿态数据姿态数据。 教学活动：教学活动：Quickbird传感器为推扫式成像扫描仪传感器为推扫式成像扫描仪多光谱影像多光谱影像分辨率分辨率2.8 m华盛顿纪念碑华盛顿纪念碑 CBERS CBERS具有三台成像传感器：高分辨率具有三台成像传感器：高分辨率CCDCCD像机像机( (CCD)CCD)、红外多谱

26、段扫描仪红外多谱段扫描仪( (IR-MSS)IR-MSS)、广广角成像仪角成像仪( (WFI)WFI)。数据权限平台（DCP）监控站CBERS卫星数据接收站测控中心图像处理中心任务中心合成孔径雷达合成孔径雷达(SAR) SAR是一套多波束合是一套多波束合成孔径雷达，工作频率为成孔径雷达，工作频率为 5.3 GHz，属属C频段，频段，HH极极化。化。SAR扫描左侧地面。扫描左侧地面。 它有它有5种工作模式，种工作模式，5种模种模式 的 照 射 带 分 别 为 ：式 的 照 射 带 分 别 为 ： 500km, 300 km, 200 km, 300 km与与500km，800km。 地 面 分

27、辨 率 分 别 为地 面 分 辨 率 分 别 为28m25 m，28m25 m，9 ml0 m，30 m35 m与与55 m32 m，28m31m。地点：美国内华达州JERS 图像 PAN PAN数据运用数据运用CCDCCD推扫描方式成像，地面分推扫描方式成像，地面分辨率高达辨率高达5.85.8m m，带宽带宽7070kmkm，光谱范围光谱范围50.75mm，具有立体成像能力和可在具有立体成像能力和可在5 5天内重复天内重复拍摄同一地区。运用其资料可以建立详细的数拍摄同一地区。运用其资料可以建立详细的数字化制图数据和数字高程模型（字化制图数据和数字高程模型（DEMDEM）。）

28、。 LISS LISS数据在可见光和近红外谱段的地面分数据在可见光和近红外谱段的地面分辨率为辨率为23.523.5m m，在短波红外谱段的分辨率为在短波红外谱段的分辨率为7070m m，带宽带宽141141kmkm，有利于研究农作物含水成分和估有利于研究农作物含水成分和估算叶冠指数，并能在更小的面积上更精确地区算叶冠指数，并能在更小的面积上更精确地区分植被，也能提高专题数据的测绘精度。分植被，也能提高专题数据的测绘精度。 WiFS WiFS数据是双谱段像机，用于动态监测与数据是双谱段像机，用于动态监测与自然资源管理。两个波谱段是可见光与近红外，自然资源管理。两个波谱段是可见光与近红外，地面分辨

29、率为地面分辨率为188.3188.3m m，带宽带宽810810kmkm。它特别有它特别有利于自然资源监测和动态现象（洪水、干旱、利于自然资源监测和动态现象（洪水、干旱、森林火灾等）监测，也可用于农作物长势、种森林火灾等）监测，也可用于农作物长势、种植分类、轮种、收割等方面的观察。植分类、轮种、收割等方面的观察。 海洋卫星主要用于海洋温度场，海流的位置、界海洋卫星主要用于海洋温度场，海流的位置、界线、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水团的线、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水团的温度、盐度、颜色、叶绿素含量，海冰的类型、密集温度、盐度、颜色、叶绿素含量，海冰的类型、密集度、数量、范围以

30、及水下信息、海洋环境、海洋净化度、数量、范围以及水下信息、海洋环境、海洋净化等方面的动态监测。等方面的动态监测。 气象卫星是广泛应用于国民经济领域和军事领域气象卫星是广泛应用于国民经济领域和军事领域的一种卫星，是太空中的自动化高级气象站。它能连的一种卫星，是太空中的自动化高级气象站。它能连续、快速、大面积地探测全球大气变化情况。续、快速、大面积地探测全球大气变化情况。数据来源：中国风云气象卫星。数据来源：中国风云气象卫星。近极地太阳同步轨道。近极地太阳同步轨道。 卫星上主要的遥感器是两台甚高分辨率扫描辐射计卫星上主要的遥感器是两台甚高分辨率扫描辐射计(AVHRR) ,每台有每台有5个通道，各通

31、道的波长范围分别是：个通道，各通道的波长范围分别是： AVHRR1：0.580.68m，绿绿红红 AVHRR2：0.725l. lm， 近红外近红外 AVHRR3：0.480.53m，蓝蓝绿绿 AVHRR4：0.530.68m，绿绿红红 AVHRR5：10.512.5m，热红外热红外n AVHRR1和和2可获取白天云图及地表图像；可获取白天云图及地表图像； AVHRR3和和4可获取海洋水色和陆表图像；可获取海洋水色和陆表图像； AVHRR5可获取昼夜云可获取昼夜云图、海温和地表温度图、海温和地表温度 。1）可连续对我国及周边地区的天气进行实时监测，）可连续对我国及周边地区的天气进行实时监测，较

32、大地提高了对影响我国的各种尺度的天气系统的监测较大地提高了对影响我国的各种尺度的天气系统的监测能力，所获云图资料可填补我国西部和西亚、印度洋上能力，所获云图资料可填补我国西部和西亚、印度洋上的大范围气象资料的空白。的大范围气象资料的空白。 （2）可连续监测天气变化。）可连续监测天气变化。 （3）其视野更广，可覆盖以我国为中心的约）其视野更广，可覆盖以我国为中心的约1亿亿km2的地球表面，即亚洲、大洋洲及非洲和欧洲的一部分。的地球表面，即亚洲、大洋洲及非洲和欧洲的一部分。观测和提供这一区域内的云图、温度、水气、风场等气观测和提供这一区域内的云图、温度、水气、风场等气象动态，为进行中长期天气预报和

33、灾害预报起重要作用。象动态，为进行中长期天气预报和灾害预报起重要作用。FY-l-A的的AVHRR数据与美国数据与美国NOAA卫星的卫星的AVHRR很相似，可互相切换工作，互为备份。很相似，可互相切换工作，互为备份。FY-1两卫星的实时传输采用与两卫星的实时传输采用与NOAA卫星兼容的卫星兼容的体制，有高分辨率图像传输体制，有高分辨率图像传输(HRPT)和和4 km分辨分辨率的自动图像传输率的自动图像传输(APT)两种。两种。 参考网站：参考网站： http:/ http:/ 主框架2. 太阳阴影孔隙3. 扫描镜4. 初扫描镜5. 次扫描镜6. 主焦平面7. 混合预放大器8. 校正梭9. 黑体1

34、0. 后置光学装置11. 辐射冷却器12. 电路板装置13. 对地遮蔽14. 电子调制解调器15. 电源供应16. 热控制窗17. 全孔径校正装置辐射冷却器Y方向速度反射镜和探测器太阳阴影设备孔来自地面辐射全孔径校正门 电子设备像底点热辐射门冷却门全孔径校正器对地传感器装配像底点换向X波段天线S波段天线Y方向速度太阳板阵列粗太阳敏感器设备孔ETM传传感感器器结结构构图图 通道通道 波段范围波段范围 / /mm谱段性质谱段性质 主要应用主要应用 （1.1 1.1 kmkm分辨率）分辨率）AVHRR-1AVHRR-10.580.580.680.68黄红黄红天气预报、云边景图、冰雪探测天气预报、云边

35、景图、冰雪探测AVHRR-2AVHRR-20.7250.7251.101.10红近红红近红外短波外短波水体、冰雪、植被、草场、农作水体、冰雪、植被、草场、农作物评价物评价 AVHRR-3AVHRR-33.553.553.953.95中红外中红外海面温度、水陆分界、森林火灾、海面温度、水陆分界、森林火灾、夜间云覆盖夜间云覆盖 AVHRR-4AVHRR-410.3010.3011.3011.30 远红外远红外海面温度、云量、土壤湿度海面温度、云量、土壤湿度 AVHRR-5AVHRR-511.5011.5012.5012.50 远红外远红外成像光谱仪原理入口光学镜校正灯平行光管光学镜产生成像焦平面校

36、正灯入口孔调制光电扫描仪调制光电扫描仪MOS-IRSMOS-IRS光谱仪行摄像机光谱仪固定安置构件步进马达太阳校正反射板校正元件AVHRR数据的波段及主要应用数据的波段及主要应用NOAA-16 NOAA-16 日期日期: 2003: 2003年年0505月月1111日日时间时间: 04:59:14 (: 04:59:14 (UTC)UTC) （UTCUTC指国际标准时间指国际标准时间或格林尼治时间）或格林尼治时间） NOAA-17 NOAA-17 日期日期: 2003: 2003年年5 5年年1111日日 时间时间: 01:49:15 (: 01:49:15 (UTC) UTC) （UTCUT

37、C指国际标准时间指国际标准时间或格林尼治时间）或格林尼治时间） NOAA-17 NOAA-17 日期日期: 2003: 2003年年5 5月月1111日日 时间时间: 00:09:45 (: 00:09:45 (UTC) UTC) （UTCUTC指国际标准时间指国际标准时间或格林尼治时间）或格林尼治时间） 时间：时间：20032003年年1 1月月1818日日地点：堪培拉地点：堪培拉NOAA AVHRR NOAA AVHRR 图像图像图像反映火灾的图像反映火灾的发生和痕迹。发生和痕迹。n雷达（Radar）意为无线电测距和定位。其工作波段都在微波范围,少数也利用其他波段。n按照雷达的工作方式可分

38、为：成像雷达和非成像雷达。成像雷达中又可分为真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。n雷达是由发射机通过天线在很短的时间内，向目标地物发射一束很窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反射的回波信号而进行显示的一种传感器。n侧视雷达的天线与遥感平台的运动方向形成角度，朝向一侧或两侧倾斜安装，向侧下发射微波，接收回波信号（包括振幅、位相、极化）。n侧视雷达工作原理（参考遥感导论教材P.75图3.21)。n侧视雷达的分辨率可分为：距离分辨率（垂直于飞行的方向）和方位分辨率（平行于飞行的方向）。n合成孔径侧视雷达是利用遥感平台的前进运动，将一个小孔径的天线安装在平台的侧方，以代替大孔径的天线，提

39、高方位分辨率的雷达。n遥感平台在匀速前进运动中，以一定的时间间隔发射一个脉冲信号，天线在不同的位置上接收回波信号，并记录和储存下来。 1 1 辐射校正辐射校正2 2 几何校正几何校正3 3 镶嵌处理镶嵌处理 地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，与大气层发生散射作用和吸收作用。吸收作用直接与大气层发生散射作用和吸收作用。吸收作用直接降低地物的辐射能量，引起辐射畸变。散射作用除降低地物的辐射能量，引起辐射畸变。散射作用除降低地物的辐射能量外，大气散射的部分辐射还会降低地物的辐射能量外，大气散射的部分辐射还会进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中

40、，进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中，成为目标地物的噪声，降低了图像的质量。成为目标地物的噪声，降低了图像的质量。 光照条件的不同也会引起辐射畸变，如太阳高光照条件的不同也会引起辐射畸变，如太阳高度角、地面坡度等，都会引起辐射的畸变。度角、地面坡度等，都会引起辐射的畸变。 Ep=E0 cos4 continued 式中：式中：Vr为未校正的输入亮度值；为未校正的输入亮度值；Vc为校准后的输为校准后的输出亮度值；出亮度值； 为回归分析所决定的系数，反映了传感为回归分析所决定的系数，反映了传感器传输特性的增益；器传输特性的增益；K为太阳角校正系数。为太阳角校正系数。)()(nsrnsca

41、VbKVniiiniiiVDbVCa11)(nsb式中：式中：V 已校正过的数据；已校正过的数据； Dmax 校正系数，对于校正系数，对于MSS为为127，对，对TM为为255； Rmax 探测器能够输出的最大辐射亮度；探测器能够输出的最大辐射亮度； Rmin 探测器能够输出的最小辐射亮度；探测器能够输出的最小辐射亮度； R 传感器输出的未校正辐射亮度。传感器输出的未校正辐射亮度。 minminmaxmax)(RRRRDVCCT回归计算滤波处理校准处理CCT 回归分析校正法回归分析校正法调整前直方图调整后直方图像元数百分比像元数百分比/%/%像元数百分比像元数百分比/%/%太阳高度角引起的畸变

42、校正是将太阳光线倾斜照射时获太阳高度角引起的畸变校正是将太阳光线倾斜照射时获取的图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像。取的图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像。太阳的高度角太阳的高度角可根据成像时刻的时间、季节和地理位可根据成像时刻的时间、季节和地理位置来确定，即：置来确定，即： sin=sin sincos coscost 太阳高度角的校正是通过调整一幅图像内的平均灰度来太阳高度角的校正是通过调整一幅图像内的平均灰度来实现的。实现的。多光谱图像上的阴影可以通过图像之间的比值予以消除。多光谱图像上的阴影可以通过图像之间的比值予以消除。比值图像是用同步获取的相同地区的任意两个波段图像比值图像

43、是用同步获取的相同地区的任意两个波段图像相除而得到的新图像。相除而得到的新图像。cosyxgyxf，一是指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、一是指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。性能所引起的几何位置偏差。二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。标之间的差异。几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的，地面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方的，地面接收

44、站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。 几何粗校正是针对卫星运行和成像过程中引起的几何畸几何粗校正是针对卫星运行和成像过程中引起的几何畸变进行的校正，即卫星姿态不稳、地球自转、地球曲率、变进行的校正，即卫星姿态不稳、地球自转、地球曲率、地形起伏、大气折射等因素引起的变形。地形起伏、大气折射等因素引起的变形。几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几何几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几

45、何精校正。精校正。continued位移变化位移变化高度变化高度变化速度变化速度变化偏航变化偏航变化俯仰变化俯仰变化侧翻变化侧翻变化(d) (d ) (d ) 侧视雷达是按斜距投影原理成像的。侧视雷达是按斜距投影原理成像的。雷达电磁波在大气中传播时，一方面会因雷达电磁波在大气中传播时，一方面会因大气折射率的变化而产生路径弯曲，使传大气折射率的变化而产生路径弯曲，使传播路径变长；另一方面使电磁波传播速度播路径变长；另一方面使电磁波传播速度减慢，传播时间增加。减慢，传播时间增加。 准准备备工工作作输入原输入原始数字始数字图像图像建立纠正建立纠正变换函数变换函数影像范围影像范围确定输出确定输出逐个像

46、素逐个像素的几何位的几何位置变换置变换像素亮度像素亮度值重采样值重采样输出纠正输出纠正后的图像后的图像影像镶嵌的原理是：如何将多幅影像从几何上拼影像镶嵌的原理是：如何将多幅影像从几何上拼接起来，这一步通常是先对每幅图像进行几何校接起来，这一步通常是先对每幅图像进行几何校正，将它们规划到统一的坐标系中，然后对它们正，将它们规划到统一的坐标系中，然后对它们进行裁剪，去掉重叠的部分，再将裁剪后的多幅进行裁剪，去掉重叠的部分，再将裁剪后的多幅影像装配起来形成一幅大幅面的影像。影像装配起来形成一幅大幅面的影像。把待拼接的两幅图像先按小波分解的方法，将它把待拼接的两幅图像先按小波分解的方法，将它们分解为不

47、同频带的小波分量。们分解为不同频带的小波分量。然后在不同的尺度下选择不同的灰度值修正影响然后在不同的尺度下选择不同的灰度值修正影响范围，把两幅图像按不同尺度下的小波分量先拼范围，把两幅图像按不同尺度下的小波分量先拼接起来。接起来。然后再用灰度算法，恢复整个图像然后再用灰度算法，恢复整个图像,这样拼接的这样拼接的结果可以很好地兼顾清晰度和光滑度两个方面的结果可以很好地兼顾清晰度和光滑度两个方面的要求。要求。先统计拼接缝上任意位置两侧的灰度差，然后将先统计拼接缝上任意位置两侧的灰度差，然后将灰度差在该位置两侧的一定范围内强制改正掉。灰度差在该位置两侧的一定范围内强制改正掉。 目前常用的遥感图像增强

48、处理主要有：彩色合成、目前常用的遥感图像增强处理主要有：彩色合成、灰度变换、直方图变换、密度分割、灰度颠倒、灰度变换、直方图变换、密度分割、灰度颠倒、图像间运算、邻域增强处理、主成分分析、图像间运算、邻域增强处理、主成分分析、KT变换、信息融合。变换、信息融合。为了充分利用色彩在遥感图像判读和信息提取中为了充分利用色彩在遥感图像判读和信息提取中的优势，常常利用彩色合成的方法对多光谱图像的优势，常常利用彩色合成的方法对多光谱图像进行处理，以得到彩色图像。进行处理，以得到彩色图像。 彩色图像可以分为真彩色图像和假彩色图像。彩色图像可以分为真彩色图像和假彩色图像。在遥感图像分类中，常常利用主成分分析

49、算法来消除特在遥感图像分类中，常常利用主成分分析算法来消除特征向量征向量中中各特征之间的相关性，并进行特征选择。各特征之间的相关性，并进行特征选择。 主成分分析算法还可以用来进行高光谱图像主成分分析算法还可以用来进行高光谱图像( (Hyper-Hyper-spectral images)spectral images)数据的压缩和信息融合。数据的压缩和信息融合。 例如：对例如：对LandsatTMLandsatTM的的6 6个波段的多光谱图像个波段的多光谱图像( (热红外波段除热红外波段除外外) )进行主成分分析，然后把得到的第进行主成分分析，然后把得到的第1 1，2 2，3 3主分量图像进行

50、彩主分量图像进行彩色合成，可以获得信息量非常丰富的彩色图像。色合成，可以获得信息量非常丰富的彩色图像。主成分分析的原理主成分分析的原理( (next)next)。 原始数据为二维数据，两个分量原始数据为二维数据，两个分量x1、x2之间存在相关性，具有之间存在相关性，具有如图所示的分布。通过投影，各数据可以表示为如图所示的分布。通过投影，各数据可以表示为y1轴上的一维点数轴上的一维点数据。从二维空间中的数据变成一维空间中的数据会产生信息损失，据。从二维空间中的数据变成一维空间中的数据会产生信息损失，为了使信息损失最小，必须按照使一维数据的信息量为了使信息损失最小，必须按照使一维数据的信息量(方差

51、方差)最大的最大的原则确定原则确定y1轴的取向，新轴轴的取向，新轴y1称作第一主成分。为了进一步汇集剩称作第一主成分。为了进一步汇集剩余的信息，可求出与第一轴余的信息，可求出与第一轴y1正交、且尽可能多地汇集剩余信息第正交、且尽可能多地汇集剩余信息第二轴二轴y2，新轴新轴y2称作第二主成分。称作第二主成分。continuedKauth-Thomas变换（变换（) )，简称，简称K-T变换，又形象地称变换，又形象地称为为“缨帽变换缨帽变换”。这种变换着眼点在于农作物生长过程。这种变换着眼点在于农作物生长过程而区别于其他植被覆盖，力争抓住地面景物在多光谱空而区别于其他植被覆盖，力争抓住地面景物在多光谱空间中的特征。间中的特征。 目前对这个变换的研究主要集中在目前对这个变换的研究主要集中在MSS与与TM两种遥感两种遥感数据的应用分析方面。数据的应用分析方面。 1976年，年，Kauth和和Thomas发现了一种线性变换，它发现了一种线性变换，它使坐标空间发生旋转，但旋转后的坐标轴不是指向主成使坐标空间发生旋转，但旋转后的坐标轴不是指向主成分的方向，而是指向另外的方向，这些方向与地面景物分的方向，而是指向另外的方向，这些方向与地面景物有密切的关系，特别是