遥感导论第三章

1、 第三章第三章 遥感成像原理遥感成像原理 与遥感图象特征与遥感图象特征 第三章第三章 遥感成像原理遥感成像原理 与遥感图象特征与遥感图象特征l本章重点及要点：本章重点及要点： 熟悉遥感平台的种类、常见的卫星系列及其图熟悉遥感平台的种类、常见的卫星系列及其图像特征像特征了解遥感成像原理，掌握遥感成像的种类了解遥感成像原理，掌握遥感成像的种类掌握遥感图象的特征掌握遥感图象的特征150km-36000km遥感平台遥感平台航天平台航天平台航空平台航空平台地面平台地面平台高度高度高度高度100m-30km高度高度0m-50m一、遥感平台一、遥感平台搭载传感器的工具搭载传感器的工具1 1、地面平台：、地面

2、平台：指置于地面和水上的装载遥感器的固定的或指置于地面和水上的装载遥感器的固定的或移动的装置，包括三脚架、遥感塔、遥感车等，高度在移动的装置，包括三脚架、遥感塔、遥感车等，高度在5050米以下。米以下。2 2、航空平台：、航空平台：主要指高度在主要指高度在30km30km以内的遥感平台，包括飞以内的遥感平台，包括飞机和气球两种。航空平台具有飞行高度低、获取影像空间机和气球两种。航空平台具有飞行高度低、获取影像空间分辨率高、机动灵活、不受地面条件限制、调查周期短、分辨率高、机动灵活、不受地面条件限制、调查周期短、资料回收方便等优点。其中飞机是最常用的遥感平台。资料回收方便等优点。其中飞机是最常用

3、的遥感平台。3 3、航天平台：、航天平台：指高度在指高度在150km150km以上的遥感平台。目前对地观以上的遥感平台。目前对地观测中使用的航天平台主要是航天遥感卫星。航天平台上的测中使用的航天平台主要是航天遥感卫星。航天平台上的遥感称为航天遥感，航天遥感可以进行宏观的、综合的、遥感称为航天遥感，航天遥感可以进行宏观的、综合的、动态的和快速的观察。动态的和快速的观察。1 1）高空探测火箭：飞行高度一般在）高空探测火箭：飞行高度一般在300300400km400km，介于飞机，介于飞机和人造地球卫星之间。和人造地球卫星之间。2 2）人造地球卫星：是航天遥感中目前应用最广泛的平台，）人造地球卫星：

4、是航天遥感中目前应用最广泛的平台，目前可分为目前可分为低高度短寿命低高度短寿命，中高度长寿命中高度长寿命以及以及高高度长寿高高度长寿命命卫星。卫星。3 3）宇宙飞船：载人宇宙飞船）宇宙飞船：载人宇宙飞船“双子星座双子星座”飞船系列、飞船系列、“阿阿波罗波罗”飞船系列、天空实验室等。飞船系列、天空实验室等。4)4)航天飞机：新型的大型空间运载工具，由三部分组成的三航天飞机：新型的大型空间运载工具，由三部分组成的三级火箭。美国的级火箭。美国的“哥伦比亚哥伦比亚”号、号、“发现发现”号、号、“挑战者挑战者”号。号。中高度长寿命：轨道高度中高度长寿命：轨道高度3501800km，寿命在，寿命在1年以上

5、，年以上，35年。年。低高度短寿命：低高度短寿命： 轨道高度轨道高度150350km，寿命只有几天至几十天。可获取高空寿命只有几天至几十天。可获取高空间分辨率影像。间分辨率影像。高高度长寿命：也称为地球同步卫星高高度长寿命：也称为地球同步卫星或静止卫星，高度约为或静止卫星，高度约为36000km，寿，寿命更长，通信卫星，气象卫星。命更长，通信卫星，气象卫星。（一）目前可应用的遥感平台：（一）目前可应用的遥感平台：二、几种遥感卫星简介二、几种遥感卫星简介航天遥感平台航天遥感平台气象卫星系列气象卫星系列海洋卫星系列海洋卫星系列陆地卫星系列陆地卫星系列( (一一) )、气象卫星系列气象卫星系列我国的

6、高轨气象卫星：我国的高轨气象卫星：FY-2 FY-2 风云二号气象卫星风云二号气象卫星信息采集时间周期：信息采集时间周期：120120分钟分钟主要功能：获取对地观测的可见光、红外与水气云图主要功能：获取对地观测的可见光、红外与水气云图气象卫星发展阶段气象卫星发展阶段l第一阶段：20世纪60年代发展了第一代气象卫星。主要代表有： 太诺斯（TIROS），即电视和红外辐射观测卫星。1960-1965年共收射了10颗。 艾萨（ESSA），即环境科学服务业务卫星，相当于第二代TIROS卫星，1966年2月发射的ESSA1是第一颗业务应用气象卫星。 “雨云”（Nimus）实验性气象卫星。专用于进行新的观测

7、仪器的试验。 ATS，即应用技术实验卫星，静止气象卫星。l第二阶段：1970-1977年。 ITOS1是TIROS业务气象卫星的改进型，相当于TIROS第三代，后进一步发展成NOAA业务卫星。“雨云”气象卫星发展成SMS，即地球同步气象卫星和GOES，即静止同步环境应用卫星等静止卫星系列。前苏联的“流星” 型气象卫星（Meteor ）和日本的对地静止气象卫星（GMS），以及欧洲空间局的Meteosat等也发展起来，构成全球气象卫星系统。l第三阶段：1978年以后，气象卫星进入第三个发展阶段。主要以NOAA系列卫星为代表。 我国的气象卫星发展较晚。主要是1988年9月7日“风云一号”（FY-1）

8、气象卫星，我国发射的第一颗环境遥感卫星，主要任务是获取全球的昼夜云图资料及进行空间海洋水色遥感实验。1990年9月3日FY-1-B发射成功（风云一号第二颗），所携带的传感器分辨率高，可用于天气预报，提供植被指数，区分云和雪，进行海洋水色观察。 风云二号（ FY-2 ）于1997年6月发射成功，是地球同步轨道静止气象卫星。是我国第一颗自旋稳定静止气象卫星，主要是对地观测，每小时获取一次对地观测的可见光、红外与水汽云图。（二）气象卫星特点（二）气象卫星特点l轨道l短周期重复观测l成像面积大，有利于获取宏观同步信息，减少数据处理容量l资料来源连续、实时性强、成本低特点：特点：轨道高度：36000公里

9、信息采集时间周期：约20分钟分辨率：1.255公里范 围：1/4地球面积 （每颗卫星，由34颗卫星形成空间检测网）主要应用领域：全球性大气环流；全球性天气过程；通讯1 1、高轨气象卫星（静止气象卫星）、高轨气象卫星（静止气象卫星）- - 地球同步轨道地球同步轨道1 1）主要高轨气象卫星）主要高轨气象卫星日日 本：本：GMSGMS卫星卫星 监测范围：西太平洋、东南亚、澳大利亚监测范围：西太平洋、东南亚、澳大利亚 位位 置：置：E140E140美美 国：国：SMS/GOES-ESMS/GOES-E卫星卫星 SMS/GOES-WSMS/GOES-W卫星卫星 监测范围：北美大陆西部、东太平洋、北美监测

10、范围：北美大陆西部、东太平洋、北美大陆东部、南美大陆大陆东部、南美大陆 位位 置：置：W140W140、 W70W70欧欧 空空 局：局：MeteosatMeteosat卫星卫星 监测范围：欧洲、非洲大陆监测范围：欧洲、非洲大陆 位位 置：置：0 0（本初子午线）（本初子午线）俄俄 罗罗 斯：斯：COMSCOMS卫星卫星 监测范围：亚洲大陆、中部印度洋监测范围：亚洲大陆、中部印度洋; ; 位置位置 ：E70E70中国：风云二号中国：风云二号 日日本本静静止止卫卫星星 全球圆盘图全球圆盘图空间分辨率为：可见光空间分辨率为：可见光 公里、公里、红外红外5 5公里公里1.25风云二号风云二号-B星的

11、彩色云图星的彩色云图 2、 低轨气象卫星低轨气象卫星- 近极地太阳同步轨道近极地太阳同步轨道1 1）特点：南北向绕地球运转，东西向带状扫描）特点：南北向绕地球运转，东西向带状扫描l轨道高度：轨道高度： 800 800 16001600公里公里l信息采集时间周期：每天固定时间经过固定地点信息采集时间周期：每天固定时间经过固定地点( (地方时地方时) ) 一日两次（在极地）一日两次（在极地）l扫描宽度：扫描宽度：28002800公里公里l主要应用领域：天气分析气象预报；气候研究；环境监测主要应用领域：天气分析气象预报；气候研究；环境监测2 2）主要低轨气象卫星）主要低轨气象卫星美美 国：国：NOA

12、ANOAA系列卫星系列卫星 俄俄 罗罗 斯：斯：MeteorMeteor系列卫星系列卫星中中 国：国：FY-1FY-1系列卫星系列卫星美国美国NOAANOAA卫星系列卫星系列 双星运行双星运行, ,上下午各获取一次信息。上下午各获取一次信息。 扫描宽度：扫描宽度：28002800公里公里 分辨率：星下点分辨率：星下点1.11.1公里，边缘部分公里，边缘部分4 4公里公里 轨道高度轨道高度: :分别是分别是870Km870Km和和833Km833Km，周期，周期101.4min101.4minNOAA气象卫星的光谱特征：气象卫星的光谱特征： NOAA ( National Oceanic Atm

13、ospheric Administration ) NOAA ( National Oceanic Atmospheric Administration ) 是美国是美国国家海洋与大气管理局的英文缩写。国家海洋与大气管理局的英文缩写。19601960年年4 4月月1 1日，美国发射了世界上第日，美国发射了世界上第一颗极轨气象卫星（一颗极轨气象卫星（TIROS-1TIROS-1），奠定了气象卫星业务系统的技术基础。现），奠定了气象卫星业务系统的技术基础。现在，极轨气象卫星已经发展到第四代。第三代极轨气象卫星在，极轨气象卫星已经发展到第四代。第三代极轨气象卫星 TIROS-N TIROS-N 于于

14、19781978年年1010月月1313日发射成功并开始运行。这个系列共有日发射成功并开始运行。这个系列共有1111颗卫星：颗卫星：TIROS-N / TIROS-N / NOAA-A NOAA-A 到到J J。NOAANOAA极轨气象卫星系列发射前以字母标号，入轨运行后以数极轨气象卫星系列发射前以字母标号，入轨运行后以数字标号代替，如字标号代替，如 19841984年年1212月月1212日发射的日发射的NOAA-F NOAA-F 运行后更名为运行后更名为NOAA-9NOAA-9。NOAA NOAA 极轨气象卫星采用双星运行模式，单号星从南向北飞，经过赤道时间极轨气象卫星采用双星运行模式，单

15、号星从南向北飞，经过赤道时间为地方时为地方时1414：3030；双号星从北向南飞，经过赤道时间为地方时；双号星从北向南飞，经过赤道时间为地方时0707：3030。目。目前，在轨运行的是前，在轨运行的是NOAA-13NOAA-13、 NOAA-14NOAA-14和和 NOAA-15NOAA-15（据悉，未能正常工作）。（据悉，未能正常工作）。NOAANOAA相关资料相关资料沙尘暴沙尘暴受偏西大风影响，甘肃中部、内蒙古西部、宁夏北部和陕西北部出现了扬沙天气。这是下午14时44分NOAA-16气象卫星所监测到的沙尘图像，其中宁夏东部的盐池、陕西的定边、靖边地区以及内蒙古毛乌素沙漠出现了沙尘暴雪情监测

16、雪情监测FY-1BFY-1B云图云图气象卫星四气象卫星四轨拼接图象轨拼接图象地面分辨率地面分辨率 1.11.1公里公里城市热岛城市热岛沙尘暴沙尘暴本图为利用本图为利用FY-1D气象卫气象卫星星2003年年6月月7日日 11:00(北北京时京时)观测到的内蒙西部沙观测到的内蒙西部沙尘暴监测产品图像，在图尘暴监测产品图像，在图中我们可以看到中我们可以看到 内蒙古西内蒙古西部出现了小范围的扬沙天部出现了小范围的扬沙天气。气。二、陆地卫星系列二、陆地卫星系列 LandsatLandsat卫星系列卫星系列 法国资源卫星系列法国资源卫星系列 SPOTSPOT 中国资源一号卫星中国资源一号卫星中巴地球资源卫

17、星（中巴地球资源卫星（CBERS)CBERS) 高分辨率商业卫星系列（高分辨率商业卫星系列（IKONOSIKONOS、 QuickbridQuickbrid）1.Landsat1.Landsat卫星的特点：卫星的特点：u轨道：太阳同步近极地圆形轨道;u重复覆盖周期：16-18天;u覆盖范围：185 185km2;u空间分辨率：多光谱波段：30米 全色15米（传感器ETM+）1 1、美国陆地卫星系列、美国陆地卫星系列 Landsat 1-7Landsat 1-7（2 2）遥感器和数据参数）遥感器和数据参数MSS 和TM的观测参数遥感遥感器器波段波段光谱段光谱段波长波长（mm）分辨率（米）分辨率（

18、米）MSSMSS4 4绿光波段绿光波段0.50.50.60.680805 5红光波段红光波段0.60.60.70.780806 6近红外波段近红外波段0.70.70.80.880807 7近红外光波段近红外光波段 0.8-1.10.8-1.18080TMTM1 1蓝色蓝色0.450.450.520.5230302 2绿色绿色0.520.520.600.6030303 3红色红色0.630.630.690.6930304 4近红外近红外0.760.760.900.9030305 5短波红外短波红外1.551.551.751.7530306 6热红外热红外10.410.412.512.512012

19、07 7短波红外短波红外2.082.082.352.353030Landsat7 TMLandsat7 TM、ETM+ETM+传感器传感器 的波段设置和光谱效应的波段设置和光谱效应波段波段波长波长（mm）光谱段光谱段分辨分辨率率（米）（米）光谱效应光谱效应1 10.45-0.520.45-0.52蓝绿光波段蓝绿光波段3030水体透视、叶绿素、干燥土壤、茂水体透视、叶绿素、干燥土壤、茂密植被密植被2 20.52-0.600.52-0.60绿光波段绿光波段3030水体、植被（林型、树种）水体、植被（林型、树种）3 30.63-0.690.63-0.69红光波段红光波段3030植被种类、覆盖度；岩性

20、、土壤、植被种类、覆盖度；岩性、土壤、水中泥沙水中泥沙4 40.78-0.900.78-0.90近红外光波段近红外光波段3030植被、生物量、作物长势监测植被、生物量、作物长势监测5 51.55-1.751.55-1.75近红外光波段近红外光波段3030土壤湿度与类型、植物含水量、岩土壤湿度与类型、植物含水量、岩性性6 610.4-12.610.4-12.6热红外光波段热红外光波段6060地表温差、水温变化、城市热岛地表温差、水温变化、城市热岛7 72.09-2.352.09-2.35近红外光波段近红外光波段3030岩石类型、地质探矿与制图岩石类型、地质探矿与制图8 80.52-0.900.5

21、2-0.90全色波段全色波段1515提高影像分辨率提高影像分辨率LandSat30米米TM多光谱卫星影多光谱卫星影像像LandSat15米米ETM全色卫星影像全色卫星影像LandSat30米米TM多光谱与多光谱与15米米ETM全全色融合后卫星影像色融合后卫星影像 轨道高度轨道高度: : 约约830830公里（太阳同步近极地圆形轨道）公里（太阳同步近极地圆形轨道） 卫星覆盖周期卫星覆盖周期: 26: 26天天 扫描宽度扫描宽度: 60 (: 60 (60 ) 60 ) 公里公里 最高空间分辨率最高空间分辨率: : 全色波段全色波段-10-10米米; ; 多光谱波段多光谱波段- 20- 20米米

22、优势特征：卫星搭载的传感器具有倾斜（侧视）能力优势特征：卫星搭载的传感器具有倾斜（侧视）能力，可以获取相邻轨道的地表信息，使重叠率达到，可以获取相邻轨道的地表信息，使重叠率达到 6060，构，构成成“立体像对立体像对” , ,信息获取的重复周期：一般地区信息获取的重复周期：一般地区 3 35 5天天；部分地区达到；部分地区达到1 1天。天。 2 2、 法国法国 SPOT SPOT 卫星系列卫星系列（1-51-5） 地球观测卫星系统地球观测卫星系统1）SPOT遥感器和数据参数：遥感器和数据参数：探测器技术指标探测器技术指标Spot10米全色与米全色与TM30米多光谱融合卫星影像米多光谱融合卫星影

23、像1010全色波段全色波段3 3、高分辨率商业卫星、高分辨率商业卫星2 2）IKONOSIKONOS卫星：卫星：其上装载的传感器有五个通道，其上装载的传感器有五个通道，全色波段全色波段0.45-0.90 0.45-0.90 mm ，多光谱波段：，多光谱波段：0.450.450.516 m0.516 m蓝光波段，蓝光波段，0.500.500.59 m0.59 m绿光波段，绿光波段，0.630.630.69 m0.69 m红光波段，红光波段，0.760.760.85m0.85m近红外波段。近红外波段。 空间分辨率：有空间分辨率：有1 1米分辨率（全色波段米分辨率（全色波段0.450.450.9m

24、0.9m ） 多光谱多光谱4 4米分辨率米分辨率( (蓝、绿、红、近红外）蓝、绿、红、近红外） 全景成像面积：全景成像面积：11111111平方公里平方公里 1 1）QuickbridQuickbrid卫星：目前世界上空间分辨率最高的商卫星：目前世界上空间分辨率最高的商业卫星。业卫星。 空间分辨率：全色波段（空间分辨率：全色波段（0.450.450.90 m 0.90 m ）0.620.62米，多米，多光谱通道光谱通道( (波段）分别是：波段）分别是：0.450.450.52 m0.52 m蓝光波段，蓝光波段，0.520.520.60 m0.60 m绿光波段、绿光波段、0.630.630.69

25、 m0.69 m红光波段、红光波段、0.760.760.90 0.90 mm近红外波段。多光谱波段空间分辨率为近红外波段。多光谱波段空间分辨率为2.72.7米米 全景成像面积：全景成像面积：16.516.516.516.5平方公里平方公里 可用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估等。可用于制图、城市详细规划、环境管理、农业评估等。 2.70.60.6/2.7 QuickBird 影像图影像图华盛顿纪念碑华盛顿纪念碑quikbird(ikonos) IKONOS 图像图像目前常用的遥感数据目前常用的遥感数据lAster传感器：搭载在Terra卫星上，有14个波段lMODIS 传感器：搭载在T

26、erra，AQUA卫星上l印度资源卫星IRS-P6：传感器LISS-4l日本的ALOS卫星：分辨率全色波段2.5m，多光谱波段10mlWorld View（视界）卫星：1、2号都运行，分辨率达到0.5m（全色）l北京一号卫星：小型卫星，分辨率达到30m，传感器噪点多.ASTER传感器有3个谱段：.扫幅：均为60公里 可见光近红外（可见光近红外（VNIR）：）： 空间分辨率：15米 波长：3个波段向星下，及一个后视单波段（可用于立体象对观测）波段波段范围范围量化等级量化等级Band 1Band 10.520.60 0.520.60 m m8bits8bitsBand 2Band 20.630.6

27、90.630.69 m m8bits8bitsBand 3Band 30.760.86 0.760.86 m m8bits8bits立体后视波段立体后视波段0.760.86 0.760.86 m m8bits8bits短波红外（短波红外（SWIR）: 空间分辨率：30米 波长：6个波段，1.60-2.43m波段波段范围范围量化等级量化等级Band Band 1.6001.700 1.6001.700 m m8bits8bitsBand Band 2.1452.185 2.1452.185 m m8bits8bitsBand Band 2.1852.225 2.1852.225 m m8bits

28、8bitsBand Band 2.2352.285 2.2352.285 m m8bits8bitsBand Band 2.2952.365 2.2952.365 m m8bits8bitsBand Band 2.3602.430 2.3602.430 m m8bits8bits热红外（热红外（TIR）: 空间分辨率：90米l 波长：5波段，8.125-11.65m波段波段范围范围量化等级量化等级Band 10Band 108.1258.475 8.1258.475 m m12bits12bitsBand 11Band 118.4758.825 8.4758.825 m m12bits12bi

29、tsBand 12Band 128.9259.275 8.9259.275 m m12bits12bitsBand 13Band 1310.2510.95 10.2510.95 m m12bits12bitsBand 14Band 1410.9511.65 10.9511.65 m m12bits12bits返回MODIS数据数据 中分辨率成像光谱仪（MODIS）是美国宇航局研制的大型空间遥感仪器。MODIS目前主要存在于两颗卫星上：TERRA 和AQUA。TERRA卫星每日地方时上午10：30时过境，因此也把它称作地球观测第一颗上午星（EOSAM1）。AQUA每日地方时下午过境，因此称作地球

30、观测第一颗下午星（EOSPM1）。 分辨率：中等分辨率（0.25Km1Km） 周期：每12天观测地球表面一次MODIS测量的基本目标可概述如下：1) 陆地和海洋表面的温度和地面火情。2) 海洋彩色，水中沉积物和叶绿素。3) 全球植被测绘和变化探测。4) 云层表征。5) 汽溶胶的浓度和特性。6) 大气温度和湿度的探测，雪的覆盖和表征。7) 海洋流。返回ALOS卫星卫星l日本地球观测卫星计划主要包括2个系列：大气和海洋观测系列以及陆地观测系列。先进对地观测卫星ALOS是JERS-1与ADEOS的后继星，采用了先进的陆地观测技术，能够获取全球高分辨率陆地观测数据。lALOS卫星载有三个传感器：全色遥

31、感立体测绘仪（PRISM），主要用于数字高程测绘；先进可见光与近红外辐射计2（AVNIR2），用于精确陆地观测； PALSAR（相控阵型L波段合成孔径雷达）传感器，主动式微波传感器，用于全天时全天候陆地观测。ALOS卫星的基本参数卫星的基本参数发射时间发射时间20062006年年1 1月月2424日日运载火箭运载火箭H-IIAH-IIA设计寿命设计寿命3-53-5年年 轨道轨道 太阳太阳同步轨道同步轨道重重访时间访时间: 2 : 2 天天高度高度: 691.65 km: 691.65 km返回印度资源卫星印度资源卫星IRS-P6lIRS-P6卫星于2003年10月在印度空间发射中心发射升空，该

32、星是印度IRS-1卫星系列的成功延续。lIRS-P6卫星上搭载着LISS-、LISS-及AWiFS传感器，接收空间分辨率为5.8米的全色图像信息和空间分辨率分别为23.5米和56.0米的多光谱图像信息。 主要应用于城市规划、灾害监测、地图制图与更新、环境及农业监测、国土资源调查等领域，具有分辨率高、重访周期短、覆盖范围大等特点。发射日期发射日期:2003 年年宽宽幅幅:141141 平方公里平方公里7070平方公里平方公里重访周期重访周期:5 天天波波段段号号波波段段波谱范围波谱范围(m) 分分辨辨率率(m)B1绿绿0.52 - 0.5923.5B2红红0.62 - 0.6823.5B3近红外

33、近红外0.77 - 0.8623.5B4短波红外短波红外1.55 - 1.7023.5PAN全色全色*5.8技术参数技术参数返回海洋卫星系列海洋卫星系列 1978年6月26日美国发射了世界上第一颗海洋卫星Seasat1 。这颗卫星寿命短，仅工作了105天，但是开创了海洋遥感和微波遥感的新阶段。 海洋卫星的特点：需要高空和空间的遥感平台，以进行大面积同步覆盖的观测以微波为主电磁波与激光、声波的结合是扩大海洋遥感探测手段的一条新路海面实测资料的校正海洋卫星简介海洋卫星简介lSeasat1l“雨云”7号卫星l日本海洋观测卫星（MOS1）lERS（欧空局）l加拿大雷达卫星（RADARSAT）三、遥感成

34、像常用的传感器三、遥感成像常用的传感器( (一）、摄影类型的传感器：一）、摄影类型的传感器：主要包括框幅式摄影机、全景色摄主要包括框幅式摄影机、全景色摄影机、多光谱摄影机以及数码摄影机。这种传感器主要是将收影机、多光谱摄影机以及数码摄影机。这种传感器主要是将收集到的地物反射光在感光胶片上直接曝光成像。其工作波段主集到的地物反射光在感光胶片上直接曝光成像。其工作波段主要在可见光波段要在可见光波段, ,主要用于航空遥感探测。主要用于航空遥感探测。1 1、框幅式摄影机：框幅式摄影机：由收集器、物镜、探测器和感光胶片组成（由收集器、物镜、探测器和感光胶片组成（还有暗盒、快门、机械传动装置等）。分辨率用

35、还有暗盒、快门、机械传动装置等）。分辨率用70-10070-100线对线对/mm/mm来表示。来表示。2 2、全景摄影机：全景摄影机：又称扫描摄影机或摇头摄影机，是在物镜又称扫描摄影机或摇头摄影机，是在物镜焦平面上平行于飞行方向设置一狭缝，并随物镜作垂直于焦平面上平行于飞行方向设置一狭缝，并随物镜作垂直于航线方向扫描，得到一幅扫描的图像，因此称作扫描成像航线方向扫描，得到一幅扫描的图像，因此称作扫描成像机，又由于物镜摆动的幅面很大，能将航线两边的地平线机，又由于物镜摆动的幅面很大，能将航线两边的地平线内的影像摄入底片，因此又称为全景摄影机。内的影像摄入底片，因此又称为全景摄影机。 1 1）缝隙

36、式摄影机缝隙式摄影机：又称推扫式摄影机或航带摄影机。是：又称推扫式摄影机或航带摄影机。是在飞机或卫星上，摄影瞬间所获取的影像，是与航线方向在飞机或卫星上，摄影瞬间所获取的影像，是与航线方向垂直与缝隙等宽的一条线影像。垂直与缝隙等宽的一条线影像。 2 2）镜头转动式摄影机：镜头转动式摄影机：一种是转动镜头的物镜：另一种一种是转动镜头的物镜：另一种是用棱镜转动镜头。是用棱镜转动镜头。3 3、多光谱摄影机：、多光谱摄影机：对同一个地区，在同一瞬间摄取多个波对同一个地区，在同一瞬间摄取多个波段影像的摄影机，称为多光谱摄影机。分为段影像的摄影机，称为多光谱摄影机。分为多镜头型多镜头型，多多摄影机型摄影机

37、型和和光束分离型光束分离型。4 4、数码摄影机：、数码摄影机：成像原理与一般摄影机相同，结构也类似成像原理与一般摄影机相同，结构也类似。所不同的是其记录介质不是感光胶片，而是光敏电子器。所不同的是其记录介质不是感光胶片，而是光敏电子器件（件（CCDCCD，电荷藕合器件）。，电荷藕合器件）。由多个物镜构成的摄影机，由普通航空由多个物镜构成的摄影机，由普通航空摄影机改制而成，在一架摄影机上配置摄影机改制而成，在一架摄影机上配置多个镜头，同时必须配以相应的滤光片多个镜头，同时必须配以相应的滤光片与不同特性的胶片组合，使各镜头在底与不同特性的胶片组合，使各镜头在底片上成像的光谱，限制在规定的各自波片上

38、成像的光谱，限制在规定的各自波段区内。段区内。用几袈普通的航空摄影机组装而成的，用几袈普通的航空摄影机组装而成的，对各种摄影机分别配以不同的滤光片和对各种摄影机分别配以不同的滤光片和胶片的组合，采用同时曝光控制，进行胶片的组合，采用同时曝光控制，进行同时摄影。同时摄影。利用单镜头进行摄影，摄影时，光束通利用单镜头进行摄影，摄影时，光束通过一个镜头后，经分光装置分成几个光过一个镜头后，经分光装置分成几个光束，然后分别通过不同的滤光片，分成束，然后分别通过不同的滤光片，分成不同的滤光片，分成不同波段，在相应不同的滤光片，分成不同波段，在相应的感光胶片上成像，实现多光谱摄影。的感光胶片上成像，实现多

39、光谱摄影。（二）光电类型的传感器（二）光电类型的传感器 将收集到的电磁波能量，通过光敏或热敏元件将收集到的电磁波能量，通过光敏或热敏元件( (探测器）转探测器）转变成电能后再记录下来。一是扩大了探测的波段范围，二是便变成电能后再记录下来。一是扩大了探测的波段范围，二是便于数据的存储与传输，航天遥感探测一般多用这类传感器。于数据的存储与传输，航天遥感探测一般多用这类传感器。主要有主要有电视摄像机、扫描仪和电荷耦合器件（电视摄像机、扫描仪和电荷耦合器件（CCDCCD）。）。1 1、电视摄像机：是从空中观测地面或从空间观测地球常用的传、电视摄像机：是从空中观测地面或从空间观测地球常用的传感器。具有较

40、高分辨率，可以比较容易的获得可靠的地面遥感感器。具有较高分辨率，可以比较容易的获得可靠的地面遥感数据。数据。2 2、扫描仪：输出的信号不是直接影像，而是电信号，便于传送、扫描仪：输出的信号不是直接影像，而是电信号，便于传送、记录、分析和处理，并可经过处理转换成影像或磁带。扫描、记录、分析和处理，并可经过处理转换成影像或磁带。扫描是逐点、逐行地以时序方式获取的二维图像，可应用于红外波是逐点、逐行地以时序方式获取的二维图像，可应用于红外波段的成像，也用于从近紫外到红外范围的多波段扫描成像。段的成像，也用于从近紫外到红外范围的多波段扫描成像。（1 1）红外扫描仪：对被测目标物本身的红外辐射进行扫描）

41、红外扫描仪：对被测目标物本身的红外辐射进行扫描成像或显示的一种仪器。成像或显示的一种仪器。（2 2）多光谱扫描仪：由两个部分组成，机械扫描装置和分）多光谱扫描仪：由两个部分组成，机械扫描装置和分光装置。包括电磁波中的紫外、可见光和红外三个部分。光装置。包括电磁波中的紫外、可见光和红外三个部分。MSSMSS多光谱扫描仪，多光谱扫描仪，TMTM、ETMETM。（三）成像光谱仪：（三）成像光谱仪：新一代的传感器，主要目的是想在新一代的传感器，主要目的是想在获取大量地物目标窄波段连续光谱图像的同时，获得每个获取大量地物目标窄波段连续光谱图像的同时，获得每个象元几乎连续的光谱数据。主要应用于高光谱航空遥

42、感，象元几乎连续的光谱数据。主要应用于高光谱航空遥感，在航天遥感领域高光谱也开始应用。在航天遥感领域高光谱也开始应用。四、成像方式及成像原理四、成像方式及成像原理（一）航空摄影：航空遥感的基础资料。根据用途不同，可以有（一）航空摄影：航空遥感的基础资料。根据用途不同，可以有不同的摄影方式：不同的摄影方式：1 1、按照摄影机主光轴与铅垂线的关系分为、按照摄影机主光轴与铅垂线的关系分为垂直航空摄影垂直航空摄影和和倾斜航倾斜航空摄影空摄影。垂直摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征像片的投影：垂直投影、中心投影中心投影与垂直投影的区别投影距离的影响投影面倾斜的影响地形起伏的影响中心投影的透视规律点

43、与投影线上的点与像面平行的线和垂直的线平面上的曲线面状物体像片的比例尺概念：即像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。求比例尺的方法像片上的物体与实际物体之比利用地形图像点位移概念：在中心投影的相片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片位置上的移动，这种现象称为像点位移。影响位移量的因素：位移量与地形高程h成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。位移量与像主点的距离r成正比，即距主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。位移量与摄影高度成反比，即摄影高度越大，地表起伏引起的位移量越小。2 2、按照射影所用的波段划分：、按照射影所用的波段划分：（1

44、1）普通黑白摄影：几何变形小，像片倾角小，空间分辨率高）普通黑白摄影：几何变形小，像片倾角小，空间分辨率高，可进行立体观察，用途较广。，可进行立体观察，用途较广。（色盲片、正色片、分色片、全色片）（色盲片、正色片、分色片、全色片）（2 2）天然彩色摄影：信息量丰富，具有较高的分辨率。）天然彩色摄影：信息量丰富，具有较高的分辨率。（3 3）黑白红外摄影：对近红外波段辐射敏感的地物具有较好的）黑白红外摄影：对近红外波段辐射敏感的地物具有较好的反差和地面分辨率。（小于反差和地面分辨率。（小于1.351.35m）（4 4）彩色红外摄影：对水体和植被等的摄影。（假彩色片）彩色红外摄影：对水体和植被等的摄

45、影。（假彩色片）（5 5）多光谱摄影：通过加不同颜色的滤光片分光和使用敏感波）多光谱摄影：通过加不同颜色的滤光片分光和使用敏感波段不同的黑白胶片摄影，可以同时获取多个波段的黑白航空像段不同的黑白胶片摄影，可以同时获取多个波段的黑白航空像片。片。（6 6）机载侧视雷达：是一种主动方式的微波传感器。）机载侧视雷达：是一种主动方式的微波传感器。3 3、按摄影实施方式分类：、按摄影实施方式分类： (1)(1)单片摄影：为特定目标或小块地区进行的摄影，一般获得单片摄影：为特定目标或小块地区进行的摄影，一般获得一张、一对或数张不连续的像片。一张、一对或数张不连续的像片。（2 2）单航线摄影：沿一条航线对地

46、面上狭长地带或线状地物进）单航线摄影：沿一条航线对地面上狭长地带或线状地物进行的连续摄影。行的连续摄影。（3 3）多航线摄影：沿数条互相平行的直线航线对一个广大区域）多航线摄影：沿数条互相平行的直线航线对一个广大区域进行的连续的、布满全区的摄影。由几个互相平行、互相连续进行的连续的、布满全区的摄影。由几个互相平行、互相连续并由一定重叠部分的单航线摄影组成的。并由一定重叠部分的单航线摄影组成的。4 4、按摄影比例尺划分、按摄影比例尺划分 大比例尺：大于大比例尺：大于1 1：1 1万；中比例尺：万；中比例尺：1 1：1 1万万1 1：3 3万；小比例万；小比例尺：尺：1 1：3 3万万1 1：10

47、10万；超小比例尺：万；超小比例尺：1 1：1010万万1 1：2525万万(二）航空像片的物理特性二）航空像片的物理特性1 1、基本概念：、基本概念：（1 1）色调：地物电磁辐射能量在像片上的模拟记录。黑白像）色调：地物电磁辐射能量在像片上的模拟记录。黑白像片上表现为不同的明暗程度灰度；在彩色像片上表现为不片上表现为不同的明暗程度灰度；在彩色像片上表现为不同的颜色色彩。同的颜色色彩。（2 2）色彩：彩色像片上某一部分的颜色称为此部分的色彩。）色彩：彩色像片上某一部分的颜色称为此部分的色彩。（3 3）灰阶）灰阶: :定量表示黑白像片上某一部分黑白深浅程度的特征定量表示黑白像片上某一部分黑白深浅

48、程度的特征量。量。（三）（三） 扫描成像扫描成像 定义：定义：扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时扫描成像是依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐步取样，以得到目标地物电磁辐射视场为单位进行的逐点、逐步取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像。其探测波段可包括紫外、红特性信息，形成一定谱段的图像。其探测波段可包括紫外、红外、可见光和微波波段，成像方式有三种。外、可见光和微波波段，成像方式有三种。1 1、光、光/ /机扫描成像机扫描成像（1 1）概念：）概念：一般在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠机械传动一般在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠机械传动装

49、置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。探测元装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。探测元件把接受到的电磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录或件把接受到的电磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录或再经电再经电/ /光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影光转换成为光能量，在设置于焦平面的胶片上形成影像。像。（2 2）组成：）组成： 光机扫描仪主要由收集器，分光器，探测器，处理器和输光机扫描仪主要由收集器，分光器，探测器，处理器和输出器组成。出器组成。 探测器：探测分光后的电磁波，并把它变换成电信号的元件探测器：探测分光后的电磁波，并把它变换成电信号的元件（3 3）成像特

50、点：）成像特点：利用光电探测器解决了各种波长辐射的成利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理方面十像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理方面十分方便。但装置庞杂，高速运动使其可靠性差；在成像机分方便。但装置庞杂，高速运动使其可靠性差；在成像机理上，存在着目标辐射能量利用率低的致命弱点。理上，存在着目标辐射能量利用率低的致命弱点。（4 4）工作原理：）工作原理：扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波束运动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描镜反射，并经透

51、镜聚焦和分光分别将不同波长的波经扫描镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同波长的探测元件上。段分开，再聚焦到感受不同波长的探测元件上。2 2、 固体自扫描成像固体自扫描成像（1 1）基本原理：）基本原理：采用固定的探测元件，通过遥感平台的运动采用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。对目标地物进行扫描的一种成像方式。（2 2）探测元件：）探测元件：CCDCCD电荷耦合器，使用高感光度的半导体材料电荷耦合器，使用高感光度的半导体材料制成，当制成，当CCDCCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷表面受到光线照射时，每个感光单位会将电

52、荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。构成了一幅完整的画面。 一般有两种排列方式，线阵排列和面阵排列。一般有两种排列方式，线阵排列和面阵排列。（3 3）扫描方式）扫描方式上具有刷式扫描成像特点，探测元件数目越多上具有刷式扫描成像特点，探测元件数目越多，体积越小，分辨率就越高。电子藕合器件，体积越小，分辨率就越高。电子藕合器件CCDCCD逐步替代光逐步替代光学机械扫描系统。学机械扫描系统。（4 4）优点：）优点：与光机扫描仪相比，扫描每个瞬时视场的时间大与光机扫描仪相比，扫描每个瞬时视场的时间大大提高了。大

53、提高了。3 3、 高光谱成像光谱扫描高光谱成像光谱扫描（1 1）成像光谱仪：）成像光谱仪：既能成像又能获取目标光谱曲线的既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱谱像合一像合一”的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫的技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱仪。描仪称为成像光谱仪。（2 2）成像原理：）成像原理： 将成像技术与光谱技术结合在一起将成像技术与光谱技术结合在一起, ,在对目标空间特征成在对目标空间特征成像的同时像的同时, ,对每个空间像元经过色散形成几十乃至几百个窄对每个空间像元经过色散形成几十乃至几百个窄波段以进行连续的光谱覆盖。波段以进行连续的光谱覆盖。（3 3）成

54、像特点：）成像特点： 高光谱成像仪是遥感进展的新技术，其图高光谱成像仪是遥感进展的新技术，其图象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式和推帚式，可以收集光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式和推帚式，可以收集200200或或200200以上波段的数据。使图象中的每一像元均得到连以上波段的数据。使图象中的每一像元均得到连续的反射率曲线，而不像其他一般传统的成像谱光仪在波续的反射率曲线，而不像其他一般传统的成像谱光

55、仪在波段之间存在间隔。段之间存在间隔。 （1 1）图像波段众多，覆盖波长范围更宽）图像波段众多，覆盖波长范围更宽 （2 2）光谱仪成像时多采用扫描式或推帚式，光谱分辨）光谱仪成像时多采用扫描式或推帚式，光谱分辨率更高率更高 （3 3）图像目标分类精细，易于地物识别）图像目标分类精细，易于地物识别（四）（四） 扫描影像的特征扫描影像的特征1 1 像幅面积大，宏观性强像幅面积大，宏观性强2 2 影像具有多波段性影像具有多波段性3 3 影像以数字形式记录影像以数字形式记录4 4 影像具有多时相性和动态观测影像具有多时相性和动态观测5 5 陆地卫星影像近垂直投影陆地卫星影像近垂直投影6 6 资料获取容

56、易，成本低廉，不受国家和地区的限制资料获取容易，成本低廉，不受国家和地区的限制五、微波遥感的特点五、微波遥感的特点（一）基本概念：（一）基本概念：1.1.微波：电磁波谱中，波长在微波：电磁波谱中，波长在1mm1mm1m1m的波段范围。的波段范围。2.2.微波遥感微波遥感: :也称雷达遥感，通过微波传感器获取目标地物发射也称雷达遥感，通过微波传感器获取目标地物发射或反射的的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。或反射的的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。（二）特点（二）特点1 1 能全天候、全天时的工作能全天候、全天时的工作2 2 对某些地物具有特殊的波谱特征对某些地物具有特殊的波谱特征

57、3 3 对冰、雪、森林、土壤具有一定穿透能力对冰、雪、森林、土壤具有一定穿透能力4 4 对海洋遥感具有特殊的意义对海洋遥感具有特殊的意义5 5 分辨率较低，但特性较明显分辨率较低，但特性较明显（三）微波传感器（三）微波传感器1 1、雷达（、雷达（RadarRadar）意为无线电测距和定位。其工作波段都在微波）意为无线电测距和定位。其工作波段都在微波范围范围, ,少数也利用其他波段。少数也利用其他波段。l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

58、示的率电磁波脉冲，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。一种传感器。l按照雷达的工作方式可分为：成像雷达和非成像雷达。成像雷达中又可分为按照雷达的工作方式可分为：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。真实孔径侧视雷达和合成孔径侧视雷达。2 2、非成像传感器：、非成像传感器：一般属于主动遥感，通过发射装置发射雷达信一般属于主动遥感，通过发射装置发射雷达信号，再通过接收回波信号测定参数。号，再通过接收回波信号测定参数。常用的非成像传感器常用的非成像传感器（1 1）微波散射计：主要用来测量地物的散射或反射特性。）微波散射计：主要用来测量

59、地物的散射或反射特性。（2 2）微波高度计：测量目标物与遥感平台的距离，从而可以准确）微波高度计：测量目标物与遥感平台的距离，从而可以准确得知地表高度的变化，海浪的高度参数。得知地表高度的变化，海浪的高度参数。主动微波遥感：是通过向目标地物辐射微波主动微波遥感：是通过向目标地物辐射微波并接收其后向散射信号来实现对地观测的遥并接收其后向散射信号来实现对地观测的遥感方式感方式3 3、成像微波传感器：、成像微波传感器：其共同特征是获得在地面扫描所得的带其共同特征是获得在地面扫描所得的带有地物信息的电磁波信号并形成图像。可以是主动传感器，有地物信息的电磁波信号并形成图像。可以是主动传感器，也可以是被动

60、传感器。也可以是被动传感器。（1 1）微波辐射计：主要用于探测地面各点的亮度温度并生成）微波辐射计：主要用于探测地面各点的亮度温度并生成亮度图像。亮度图像。（2 2）侧视雷达：是在飞机上或卫星平台上由传感器向与飞行）侧视雷达：是在飞机上或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面，发射一个窄的波束，覆盖地面上的一个条方向垂直的侧面，发射一个窄的波束，覆盖地面上的一个条带，然后接收在这一条带上的地物的反射波，从而形成一个带，然后接收在这一条带上的地物的反射波，从而形成一个图像带。图像带。（3 3）合成孔径雷达：与侧视雷达类似，也是在飞机或卫星上）合成孔径雷达：与侧视雷达类似，也是在飞机或卫星上有传