03第三章遥感图像特征

1、第六节 其他国家遥感卫星简介一、印度地球资源遥感卫星及图像简介遥感卫星系列Bhaskara1 1979年Bhaskara2 1981年IRS1A 1988年 3月17日IRS1B 1991年 8月29日IRS1C 1996年12月28日IRS1D 1997年9月29日 此外，还发射有IRSP2、IRSP3、IRSP4-主要用海洋水色、海洋生物、海洋地形、风速和波高等海洋环境遥感。印度地球资源遥感卫星IRS1DIRS1C主要轨道参数印度卫星图像 圣彼得堡 分辨率5米印度卫星图像 圣彼得堡 分辨率20米旧金山地区印度卫星遥感图像 分辨率20米加利富尼亚地区的印度卫星遥感图像 分辨率20米喜马拉雅山

2、附近的印度卫星遥感图像 分辨率20米印度IRS卫星图像(分辨率5m)印度IRS卫星图像(分辨率5m) 印度空间研究组织将发射至少30颗地球观测卫星，包括资源卫星、海洋观测卫星和大气层观测卫星等（2010 年）。以加强航天技术在社会发展中的应用。 2011年初，印度空间研究组织将发射新研制的 “资源卫星2号”，以替换旧的“资源卫星1号”。“资源卫星2号”可以获得70公里长的地带的多谱段数据。此外，该组织还计划明年发射新研制的遥感卫星“制图卫星3号”，其最高分辨率可达30厘米。资源卫星1号资源卫星2号二、俄罗斯遥感卫星简介RESRS1 2006年6月15日俄罗斯从哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场发射升

3、空的一颗“资源-dk1”地球探测卫星，最大分辨率在1米以内。“资源-dk1”地球探测卫星不仅为国防部服务，搜集各种军事情报，还广泛用于民用和商业目的，拍摄各种图片，绘制详尽的民用地图，监测地球环境和生态变化，监视土地、森林、水资源利用和地质变化情况，地震预测，也可保障紧急情况下的战役信息传输。二、俄罗斯遥感卫星简介俄罗斯资源-f系列卫星 是以东方号为基础的照像侦察卫星，兼做资源探测。它是胶卷回收型卫星，轨道高度在180km400km之间，倾角6282.6，已成功飞行数百次，其图像80年代末开始进入国际市场。星上相机有kate-200，kfa-1000，mk-4等，能提供5m8m的高分辨率图像。

4、 资源-o系列卫星 是传输型遥感卫星，类似于美国“陆地卫星”，轨道高度650km太阳同步轨道，倾角98。遥感器：高分辨率电扫描多光谱扫描仪(msu-e)，工作在0.5m0.9m的3个谱段，分辨率33m45m，幅宽45km(两套装置可达80km)；圆锥扫描中分辨率多光谱扫描仪，有在0.5m1.1m内的4个谱段和一个热红外谱段(10.4m12.6m)，分辨率170m/600m(热红外)，幅宽360km。 遥感卫星钻石-1(almaz-1) 卫星重18t，装有合成孔径雷达(sar)，s波段sar分辨率15m30m，幅宽2172km。其轨道高度285km315km，倾角73，数据率122.8mbit/

5、s，设计寿命3年。新型的almaz-1b于1998年发射，它装有s波段和l波段两台sar：sar-10和sar-70。sar-10有两种工作模式，采用高分辨率模式可达5m7m分辨率(幅宽25km50km)，采用中分辨率模式?达15m40m分辨率(幅宽60km150km)。sar-70的工作频率为0.43ghz，分辨率15m60m，幅宽100km150km。另外，almaz-1b还装有光学立体成像仪等其它设备。俄罗斯某地火灾的遥感图象RESRS1 三、日本地球资源卫星简介（JERS）日本地球资源卫星图像（JERS）卫星参数：太阳同步轨道赤道上空高度：568.023公里轨道倾角：97.662o 周

6、期：96.146分钟轨道重复周期：44天经过降交点的当地时间：10：30-11：00空间分辨率：方位方向18米、距离方向18米幅宽：75公里日本JERS-1卫星JERS-1日本宇宙开发事业团于1992年发射。用于国土调查、农林渔业、环境保护、灾害监测。星上传感器SAR。 日本陆地观测卫星（ALOS)简介日本陆地观测卫星参数Advanced Land Observing Satellite （ALOS)发射时间2006年1月24日 轨道高度700km太阳同步轨道重量4000kg三个遥感器：立体成像仪（PRISM） 高性能可见光近红外辐射仪2型（AVNIR-2 ） 合成孔径成像雷达（PALSAR

7、）立体成像仪（PRISM）波段 0.52 - 0.77m 光学成像方式 3种（向下、向前、向后）前后侧视比（F/B） 1.0（前视;Forward/后视;Backward)信号噪音比 70 地上分辨率 2.5m 像幅宽度35km三个方向观测角度 约1.5度PRISM主要参数立体成像仪（PRISM）观测的日本富士山立体成像仪（PRISM）观测的日本静冈县清水港高性能可见光近红外辐射仪2型（AVNIR-2 ）波段 Band1 : 0.42 - 0.50m Band2 : 0.52 - 0.60m Band3 : 0.61 - 0.69m Band4 : 0.76 - 0.89m 信噪比 200 地

8、面分辨率 10m（星下点）像幅宽度 70km（星下点）最大侧视角度 约44度 AVNIR-2主要参数高性能可见光近红外辐射仪2型（AVNIR-2 ）观测的日本种子岛合成孔径成像雷达（PALSAR ）观测方式 高分辨率 广域周段 L-band(1.27GHz) 偏振 HH,VV,HH&HV,VV&VH HH,VV 地面分辨率 10m 100m 像幅宽度 70km 250-350km 观测伏角 10-51度 PALSAR主要参数合成孔径成像雷达（PALSAR ）观测的日本富士山、伊豆半岛合成孔径成像雷达（PALSAR ）观测的日本静冈市周边2007年7月19日PALSAR图像利用ALOS 卫星合成

9、孔径成像雷达（PALSAR ）监测地震引起的地表变形。 2007年7月16日日本本州新滹市附近发生6.8级地震，地震使该区地表发生隆起和下陷变形。 利用震前（ 2007年1月16日）和震后（2007年7月19日） PALSAR数据资料定量监测地壳变形变化情况。 2007年1月16日和7月19日PALSAR 两次的数据资料微分处理结果显示，由于地表变形出现的干涉色环。震中东部每个环带由外向内依次是蓝、绿、黄、红（相当于11.8cm），大约有2.5个环带，这说明中心最大隆起近30cm;震中南部每个环带由外向内依次是蓝、红、黄、绿，有1个环带，说明该区最大下陷了11.8cm;+5.9+11.8-5.

10、9-11.8-17.7-23.6-29.5四、加拿大地球遥感卫星简介RADARSAT-1RADARSAT卫星是加拿大于95年11月4日发射的，它具有7种模式、25种波束，不同入射角，因而具有多种分辨率、不同幅宽和多种信息特征。适用于全球环境和土地利用、自然资源监测等。卫星参数： 太阳同步轨道轨道高度：796公里倾角：98.6o 运行周期：100.7分钟重复周期：24天 每天轨道数：14卫星过境的当地时间约为早6点、晚6点。重量：2750kg ERS卫星ERS-1 ERS-2 欧空局分别于1991年和1995年发射。携带有多种有效载荷，包括侧视合成孔径雷达（SAR）和风向散射计等装置，由于ERS

11、-1、2采用了先进的微波遥感技术来获取全天候与全天时的图象，比起传统的光学遥感图象有着独特的优点。卫星参数： 椭圆形太阳同步轨道轨道高度：780公里轨道倾角：98.52飞行周期：100.465分钟每天运行轨道数：14 -1/3降交点的当地太阳时：10：30空间分辨率：方位方向30米距离方向 10 years回访时间（周期） Less than 3 days轨道高度681 km成像时间（地方时） 10:30 a.m.GeoEye-1 0.41m分辨率图像IKONOS 1m分辨率图像将来的小卫星将来的小卫星小卫星有多小？第七节 热红外和成像雷达遥感T辐 = 1/4 T实 辐射温度大真实温度高图像上

12、浅色调（暖色调、暖信息） 辐射温度低真实温度低图像上深色调（冷色调、冷信息）地物的热学性质热传导率、热扩散率、比热、热惯量一、热红外遥感热红外遥感波段：814微米，波谱带较宽，波谱分辨率较低，区分地物形态能力较低。热红外图像色调深浅，反映地物在热红外波段辐射能量的大小，取决于地物的发射率和真实温度 比热热惯量大比热、热惯量对地物热辐射强度的影响温度升高较慢幅度变化较小温度降低较慢幅度变化较小 比热热惯量小温度升高较快幅度变化较大温度降低较快幅度变化较大岩石、土壤（典型） 0 4 8 12 16 20 0 小时辐射温度午夜 中午 午夜 日出时 日落时植被积水典型地物的周日辐射温度曲线白云岩灰 岩

13、花岗岩辐射温度12 18 0 6 12 小时402010 030中午 午夜 中午热惯量白云岩灰岩花岗岩白云岩、灰岩、花岗岩周日温度曲线白天天然彩色图像夜间热红外图像热辐射弱热辐射强北京市城区热岛分布图应用LandsatTM、ETM+和SPOTpan数据综合分析，从L5号TM和L7号ETM+中提取出第6波段的热红外信息黑天热红外图像白天热红外图像河流河流公路建组物岩石美国某军用机场热红外图像那里是正在发动的、降落时间较长的、刚刚飞走的、飞走时间较长的飞机或机位？二、微波遥感（一）微波概念微波波长范围：1mm 1m根据波长可划分为：毫米波 1m m 10mm 厘米波 1cm 10cm 分米波 10

14、cm 100cm 米 波 1m 根据微波能量和物理特征微波还可划分为：KaKKuXCSLP波长：0.1 0.75 1.13 1.67 2.42 3.75 7.5 15 30 100 (cm)毫米波厘米波分米波（二）微波遥感 微波遥感 通过遥感仪器接收地物发或反射的微波信号，识别、分析地物，提取所需信息的技术方法。 微波遥感分为主动和被动方式： 被动方式是利用微波辐射计接收地物自身的微波 辐射，不成像。 主动方式是由传感器发微波波束，再接收地物反 射回来的微波信号。 微波遥感常采用主动方式，通过成像雷达获得的图像 雷达图像（三）微波遥感的优势 1.微波能穿 透云雾、雨 雪，具有全 天候的工作 能

15、力100608040202468（cm）波长百分透射率（单程）%水云冰云2.微波对松散的沙土有一定的穿透能力，波长越长， 穿透能力越强；地物湿度越小，穿透越深。1001.0100.10.010.10.20.30.4穿透深度(m)土壤湿度(grams cm-2)1.3GHz4.0GHz10.0GHz沙土沃土粘土3.微波能提供不同与可见光和红外遥感所能提供的某些信息。 微波高度计和合成孔径雷达具有测量距离的能力，可以测定大地水准面。 由于海洋表面对微波的散射作用，可利用微波探测海面风力场，有利于提取海面的动态信息。101978 Seasat (Lhh)CCRS, Canada1984SIR-B (

16、Lhh)1981SIR-A (Lhh)SIR-C/XSAR(L,C Quad pol, Xvv)2000SRTM,InSARC Wide SwathX Narrow, Hi ResNASA, USANASDA, JapanESA, European1991ERS-1Cvv1996ERS-2Cvv1992JERS-1Lhh2002 ASARENVISAT-1C, Multi Pol2006RADARSAT-2C, Multi Pol1996RADARSAT-1Chh2006ALOS-PALSARL, Multi Pol1994世界上主要雷达遥感卫星（四）微波遥感成像系统 1.成像微波传感器 （1

17、）侧视雷达成像过程接受器地平面天线阴极射线管磁带阴极射线管XYZZYXR可分辨范围软片图像密度时间扫描路线飞行地面轨迹XYZ测绘路线（2）雷达图像地面分辨率是指在距离方向上或方位方向上能分辨有相同反射特征两个相邻目标物间距离的能力。或同时出现在影像上两个能够区分的目标物间的最小距离。距离向分辨率（Rr）垂直航向方向上的分辨率。方位向分辨率（Ra）航向方向上的分辨率。 t1t2RR= (t2-t1)c/2=tc/2R 天线距目标物的距离c 电磁波传播速度 A B=C D=20m/2/2121 2脉冲宽度 C D距离方向Rr1Rr2Rr1 Rr2距离向分辨率（Rr）垂直航向方向上的分辨率。 距离向

18、分辨率与微波电磁脉冲宽度 （10-6s微秒）有关，在理论上等于脉冲宽度的一半（/2）。两目标物间距离R = c/2。 距离向分辨率：Rr = R /cos=c/2cos1=50，=0.1时，距离分辨率Rr1=23m，AB两点间距离20m，不能分辨。 2=35，=0.1时，距离分辨率Rr2=18m， CD两点间距离20m，可以分辨。 A BAB距离向分辨率与天线目标之间距离无关 （与飞机高度无关）XYXY121 2距离向分辨率与雷达波束俯角关系密切被照射的地面范围ADCB波束宽近距离远距离方位方向RaA B两点不在同一波束内可分辨，C D两点在同一波束内不能分辨。A B = C D方位向分辨率

19、Ra=R / DR 斜距 波长 D 天线长R方位分辨率Ra（m）天线孔径D（m）发射波长（cm）斜 距R（km）1051550555100051500100501500150043200320003200真实孔径侧视雷达的方位分辨率与天线孔径、波长、距离的关系合成孔径侧视雷达成像原理D LABC航迹飞行方向Rs D/2（双程相移）Ra 方位向分辨率 Ra=R / D L = RaRs =（ R）/L= /（/D）R=D例如：真实孔径雷达：D=8m ，=4cm，R=4km 时，方位分辨率Ra=20m 合成孔径雷达： D=8m ，=4cm，R=4km 时，方位分辨率Rs=8m （五）成像雷达图像特

20、征简介1.成像雷达图像的空间特性（1） 近距离压缩H A B CA1B1C1斜距斜距图像近距离远距离中距离地面距离地距图像A2 B2 C2A = B = CA1 B1 C1A2 = B2 = C2（2）透视收缩 雷达图像的透视收缩雷达波辐照到地面斜坡的时间长短，决定了斜坡在雷达图像上的长短。所有面对雷达的斜坡，其雷达图像长度都比实际长度短。雷达图像的透视收缩，实际上是雷达波能量集中的表现。RR1R2R3LRLR1R2 R3R1R2R3R1 = R2 = R3R斜坡在斜距图像上的长度RLR1R2 R3RR1R2R3L（3）雷达图像的叠置坡度很大的山峰，在大俯角照射情况下，山峰顶部比底部离天线近，

21、顶部先于底部成像，会产生目标物倒置的视觉效果。（4）雷达图像的阴影雷达波照射不到的盲区无反射回波，在图像的相应位置形成黑色阴影。阴影的大小与雷达波束的俯角和地物具天线的远近有关。ABC A B C A、B、C阴影的斜距长度 2.成像雷达图像色调的影响因素（1）成像雷达的波长波长短，图像分辨率高，穿透能力差；波长长，有穿透能力，图像分辨率较差。常用X波段（=3cm）L波段（=23.5cm）。（2）成像雷达的俯照角和地物表面粗糙度粗糙表面平滑表面回波强度雷达府照角90 60 45 3090 60 45 30平滑表面90 60 45 30粗糙表面垂直极化（V）入射面电场方向入射面电场方向水平极化（H

22、）成像雷达极化方式（3）HH发射与接受均为水平极化 VV发射与接受均为垂直极化 HV发射水平极化，接受垂直极化VH发射垂直极化，接受水平极化同极化方式交叉极化方式成像雷达极化组合方式 极化方式不同，同一地物可产生不同强度的回波，雷达图像上色调就有不同。 大多数地物对水平极化能产生较强的回波，资源遥感成像雷达多是水平同极化（HH）方式，能产生较强的回波信号。同一目标在不同极化方式下的后向散射回波是不同的HH HV（4）地物的复介电常数 复介电常数是描述物体表面电性的复数常数。复介电常数大的物体具有较强的自由电子，这些自由电子在微波的作用下可发生强烈的振动，使物体表面产生与探测波段同频率的交流电波

23、，使地物获得向周围空间再辐射的能力。因而复介电常数大的物体反射雷达回波强，影像色调浅，反之则深。 一般固态物质的介电常数小于10，水的介电常数高达6080。地物中含水量较多时，介电常数增大，成为良好的微波散射体，雷达图像上呈现浅色调。 岩石中含铁量较多时，介电常数较大，比周围低介电常数的岩石有较强的雷达回波。（5）角反射器效应 垂直于雷达照射方向的线性地物山脊水坝铁路回波强度强回波阴影区无回波土地中等回波农田较强回波金属桥强回波湿地较强回波水体镜面反射无回波近距离水体镜面反射强回波晒印出来的扫描线近距离远距离101978 Seasat (Lhh)CCRS, Canada1984SIR-B (L

24、hh)1981SIR-A (Lhh)SIR-C/XSAR(L,C Quad pol, Xvv)2000SRTM,InSARC Wide SwathX Narrow, Hi ResNASA, USANASDA, JapanESA, European1991ERS-1Cvv1996ERS-2Cvv1992JERS-1Lhh2002 ASARENVISAT-1C, Multi Pol2006RADARSAT-2C, Multi Pol1996RADARSAT-1Chh2006ALOS-PALSARL, Multi Pol1994世界上主要雷达遥感卫星航空雷达图像航天雷达图像两侧是多波段图像，中间是雷达图像，相互比较中小比例地形图制作土地利用状况调查 主要包括城市测绘和土地覆盖测绘。测绘方面应用 海洋环流特征测图 及波浪普导出 海洋环流特征包括内波、表面洋流边界、旋涡、涌流等，SAR是唯一可以提供这些方面的非常细微的信息的数据源。 波浪普信息可用于海浪预报以利航海人员的工作，需要近实时的预测。海岸带和海洋方面应用海岸带和海洋方面应用油漏