遥感卫星传感器及其成像方式
第3章遥感传感器及其成像原理.
景物的图像线，这条图像线经曝光后在底片上记录下 来。 ❖ 接着第二个扫描镜面扫视地面，由于飞机向前运动， 胶片也作同步旋转，记录的第二条图像正好与第一条 衔接。依次下去，就得到一条与地面范围相应的二维 条带图像。
缝隙式摄影机
镜头转动式摄影机
3.1.1 摄影类传感器分类
➢ 全景摄影畸变：相片两端的地表景物被压缩。
3.1.1 摄影类传感器分类
3. 多光谱摄影机
多光谱摄影机指对同一地区，在同一瞬间摄取多 个波段影像的摄影机。采用多光谱摄影的目的 ，是充分利用地物在不同光谱区，有不同的反 射特征，来增加获取目标的信息量，以便提高 影像的判读和识别能力。
❖ 又由于扫描总视场为 11.56°，地面宽度为185km，因 此扫描一次每个波段获取6条扫描线图像，其地面范 围为 474m * 185km。
❖ 又因扫描周期为73.42ms，卫星速度（地速）为 6.5km/s，在扫描一次的时间里卫星往前正好移动 474m，因此扫描线恰好衔接。
❖ 自西往东对地面的有效扫描时间为33ms，即在33ms内扫描 地面的宽度为185km，按以上宽度计算，每9.958 μs内扫描 镜视轴仅在地面上移动了56m，因此采样后的MSS像元空间 分辨率为56m * 79m （Landsat为68m * 83m）。
四、 ETM+增强型专题制图仪
表3-4
波段号 类型
1
Blue-Green
波谱范围 /um 0.450-0.515
地面分辨率 30m
2
Green
0.525-0.605
30m
3
Red
使用卫星遥感技术进行测绘的原理和操作指南
使用卫星遥感技术进行测绘的原理和操作指南导语：卫星遥感技术是一种通过卫星获取地球表面信息的技术手段，它可以帮助我们进行测绘工作。
本文将介绍卫星遥感技术的原理以及使用该技术进行测绘的操作指南。
一、卫星遥感技术的原理卫星遥感技术是利用人造卫星拍摄地球表面的影像，然后通过处理和分析这些影像来获取地理信息。
其原理主要包括传感器、数据传输和数据处理三方面。
1. 传感器：卫星上搭载了多种传感器，如光学传感器、红外传感器和微波传感器等。
光学传感器可以通过记录反射、散射和辐射的能量来获取地表特征，红外传感器可以检测热量的分布，而微波传感器则可以穿透云层和雾霾获取地表信息。
2. 数据传输：卫星通过无线电波将采集的图像和数据传输回地面接收站。
这些图像和数据通过卫星发射器发射到地面，并通过地面接收站接收和记录。
这样的数据传输过程保证了数据的实时性和准确性。
3. 数据处理：卫星获取的原始图像和数据需要经过处理和分析才能被有效利用。
常见的数据处理方法有图像纠正、图像增强、图像分类和信息提取等。
图像纠正能够消除传感器本身和地球自转对图像的影响，图像增强则能够提高图像的质量和细节，图像分类和信息提取能够从图像中提取出我们所关注的地理信息。
二、使用卫星遥感技术进行测绘的操作指南使用卫星遥感技术进行测绘需要以下步骤：1. 数据获取：首先需要获取卫星遥感数据。
可以通过购买商业卫星图像，或者使用公开的遥感数据源，如美国地质调查局（USGS）提供的Landsat数据。
从官方渠道获取数据可以保证其质量和可信度。
2. 数据处理：将获取的卫星遥感数据进行处理，包括图像纠正、图像增强和图像分类等步骤。
图像纠正能够消除由于传感器本身和地球自转引起的变形和畸变。
图像增强可以提高图像的质量和细节，并使地表特征更加清晰可见。
图像分类则是将图像根据不同的特征和像素值进行分类，从而提取出我们所关注的地理信息。
3. 地理信息提取：利用处理后的卫星遥感数据，可以提取出所需的地理信息。
遥感卫星知识解读
遥感卫星知识解读随着科技的不断发展，遥感卫星技术已经成为了现代地球科学研究的重要手段之一。
遥感卫星可以通过对地球表面的观测，获取大量的地理信息数据，为人类认识和探索地球提供了重要的支持。
本文将从遥感卫星的基本原理、应用领域和未来发展等方面进行解读。
一、遥感卫星的基本原理遥感卫星是一种通过对地球表面进行遥感观测，获取地理信息数据的卫星。
其基本原理是利用卫星上的传感器对地球表面进行观测，通过对反射、辐射、散射等现象的分析，获取地球表面的信息。
遥感卫星的传感器可以分为光学传感器和微波传感器两种类型。
光学传感器主要利用可见光、红外线等波段的电磁波进行观测，可以获取地球表面的颜色、形状、温度等信息。
微波传感器则主要利用微波波段的电磁波进行观测，可以获取地球表面的高度、湿度、温度等信息。
遥感卫星的传感器可以根据不同的应用需求进行选择和组合，以获取更加全面和准确的地理信息数据。
二、遥感卫星的应用领域遥感卫星技术在地球科学研究、资源调查、环境监测、军事侦察等领域都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：1. 地球科学研究：遥感卫星可以对地球表面的地貌、地质、水文、气象等进行观测，为地球科学研究提供了重要的数据支持。
例如，利用遥感卫星可以对地球表面的地震、火山、洪涝等自然灾害进行监测和预警。
2. 资源调查：遥感卫星可以对地球表面的土地、水资源、矿产资源等进行调查和评估，为资源开发和利用提供了重要的数据支持。
例如，利用遥感卫星可以对农田、森林、草原等进行监测和评估，为农业生产和生态保护提供了重要的数据支持。
3. 环境监测：遥感卫星可以对大气、水体、土地等环境要素进行监测和评估，为环境保护和治理提供了重要的数据支持。
例如，利用遥感卫星可以对大气污染、水体污染、土地退化等进行监测和评估，为环境保护和治理提供了重要的数据支持。
4. 军事侦察：遥感卫星可以对敌方军事目标进行监测和侦察，为军事作战提供了重要的情报支持。
例如，利用遥感卫星可以对敌方军事设施、兵力部署等进行监测和侦察，为军事作战提供了重要的情报支持。
卫星遥感技术原理
卫星遥感技术原理
卫星遥感技术是利用卫星对地面目标进行观测和测量的一种技术。
其原理主要依靠传感器和信号处理系统。
首先，卫星上搭载了各种传感器，如光学传感器、热红外传感器、微波雷达等。
这些传感器能够感测不同波段的电磁辐射，包括可见光、红外线和微波等。
当卫星经过地面目标时，传感器会接收地面目标发出的或反射的电磁辐射。
光学传感器通过接收可见光和红外线辐射来获取地表的光谱、形态和温度信息。
热红外传感器则可以测量地表的热辐射，用于研究地表温度分布、火灾监测等。
微波雷达则利用微波辐射来观测地表形貌、湿度、植被覆盖等。
接收到的电磁辐射信号会被卫星上的信号处理系统进行处理和解析。
首先，传感器采集到的原始数据会经过去噪、辐射校准等预处理步骤，以消除干扰和提高数据质量。
然后，数据会进行数字化和压缩，并存储在卫星的存储介质中。
卫星会通过与地面接收站进行通信，将数据传回地面。
在地面接收站，接收到的数据会通过解压缩和分析处理，得到各种产品和图像。
科学家、工程师和决策者可以利用这些数据进行地质勘探、环境监测、农业管理等各种应用。
同时，这些数据还可以与历史数据进行比较和分析，以研究地球变化和预测未来趋势。
总的来说，卫星遥感技术通过卫星上的传感器对地面目标的电
磁辐射进行感测和测量，并通过信号处理系统将数据传回地面。
这种技术在资源管理、环境保护和灾害监测等方面具有广泛的应用前景。
遥感应用原理与方法
遥感应用原理与方法遥感（Remote Sensing）是指利用航空器、卫星、遥感卫星等遥感平台所获取的地球表面和大气层信息，通过传感器对辐射能的检测和记录进行处理分析，从而得到具有一定目的和目标的地表、大气和天体等信息的科学技术。
遥感应用原理与方法涵盖遥感数据获取、处理与分析的步骤，以下将分别介绍。
一、遥感数据获取遥感数据获取是指利用航空器、卫星或其他遥感平台采集遥感数据的过程。
其主要原理是利用传感器对地球表面进行辐射能的接收，然后将接收到的辐射能转化为数字信号或图像数据。
常见的遥感数据获取方式包括航空摄影、卫星遥感和无人机遥感等。
1.航空摄影：通过航空摄影机将地面目标的影像记录在感光介质上，再经过处理和解译，获取地表信息。
航空摄影可以获得高分辨率的影像数据，但覆盖范围相对较小。
2.卫星遥感：利用具有遥感功能的卫星进行影像获取。
由于卫星高空运行，可以覆盖更大的地表面积，并且可以获取大范围的连续遥感数据，有利于对地球表面进行长时间和全面的监测。
3.无人机遥感：无人机遥感是近年来发展起来的新兴技术。
无人机具有灵活性高、成本低等特点，在小范围内能够获得高分辨率的影像数据，适用于小区域目标的监测和分析。
二、遥感数据处理与分析遥感数据处理与分析是指将采集到的遥感数据进行预处理和信息提取，得出目标地区的特征和信息。
遥感数据处理与分析主要包括遥感图像预处理、信息提取与分类、变化检测和遥感时空分析等。
1.遥感图像预处理：遥感图像预处理主要通过空间校正、辐射校正和大气校正等处理，使图像质量更好、减少噪声，以便进行后续分析。
2.信息提取与分类：信息提取与分类是指通过特定的算法和模型，将遥感图像中的目标进行自动或半自动的提取和分类。
常见的方法包括目标识别与定位、纹理分析、光谱解混和等。
3.变化检测与监测：变化检测是指通过对多个时间段的遥感图像进行比较，找出地表变化的区域和特征。
例如用于城市扩张、植被遥感、地质灾害监测等。
卫星成像的原理和应用
卫星成像的原理和应用1. 卫星成像的原理卫星成像是利用人造卫星搭载的相机设备来获取地球表面的图像信息的技术。
卫星成像的原理主要包括以下几个方面：1.1 光学原理卫星成像利用光学器件来接收地球表面反射的光线，并将其转化为电信号。
光学器件包括透镜、光栅、滤光片等，它们的作用是对光信号进行聚焦、分光和滤波，以提高图像的清晰度和色彩还原度。
1.2 探测原理卫星成像的相机设备是由光电探测器和信号处理器组成的。
光电探测器主要有CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器两种类型，它们能将光信号转化为电信号。
信号处理器则对电信号进行放大、滤波、模数转换等处理，以获得高质量的图像数据。
1.3 遥感原理卫星成像利用遥感技术获取地球表面的图像信息。
遥感是指通过遥距探测和测量地面目标物理特性的技术。
卫星利用传感器获取地球表面的光谱、辐射、形态等信息，然后通过数据处理和解译，得到地表的图像和相关地理信息。
2. 卫星成像的应用卫星成像技术在多个领域有着广泛的应用，以下列举了几个重要的应用领域：2.1 地球观测和环境监测卫星成像技术可以提供全球范围内的地表观测和环境监测数据。
通过获取地表的图像和辐射信息，可以监测全球气候变化、森林覆盖变化、冰川消融等环境变化情况，为环境保护和自然资源管理提供科学依据。
2.2 农业和农村发展卫星成像技术对农业和农村发展具有重要意义。
通过获取农田的图像和植被指数等信息，可以实现农作物的遥感监测、病虫害预警和农田水资源管理等功能，提高农业生产效益和农村发展水平。
2.3 自然灾害监测与应急响应卫星成像技术在自然灾害监测和应急响应中有着重要作用。
通过监测自然灾害的影响范围和程度，可以及时采取应急措施，减少损失并提供救援指导。
例如，在地震、洪水、火灾等自然灾害发生时，通过卫星成像获取受灾地区的图像，可以快速评估灾害影响，指导救援工作。
2.4 城市规划和土地利用卫星成像技术在城市规划和土地利用方面具有重要应用价值。
第3章 传感器及其成像方式
平面上的曲线，在中心投影上的像片仍为曲线。
面状物体的中心投影相对于各种线投影的组合。水平面的投影仍 为一平面。垂直面的投影依其所处的位置而变化，当位于投影中心 时，投影所反映的是其顶部形状，呈一直线；在其他位置时，除其 顶部为一直线外，其侧面投影成不规则梯形。 返回
像片比例尺
像片比例尺：像片上两点之间的距离与地面上相应两点的实际距 离之比。
系统来说的，是衡量卫星系统成像能力和成像特点的一个重
要指标。 时间分辨率和卫星的回归周期（重访周期），是既有联 系又有区别的两个概念。 遥感卫星以一定的时间分辨率，在不同时间获取的同一 地区的一组遥感图像称之为多时相图像（ Multi-Temporal Image）。多时相遥感图像对地表事物的动态监测具有重要 意义。
3.1 传感器概述 3.2 摄影成像系统
3.3 扫描成像系统
3.1 传感器概述
1 传感器的分类 2 传感器的组成 3 传感器的性能
传感器是收集、探
测、记录地物电磁波
辐射信息的装置。 它的性能决定遥感 的能力，即传感器对 电磁波段的响应能力、
传感器的空间分辨率
及图像的几何特征、 传感器获取地物信息 量的大小和可靠程度。
高，其对地物反射或发射能量的微小变化的探测能力 越强，所获取图像的层次就越丰富。
辐射分辨率一般用灰度的分级数来表示，即最暗—
最亮灰度值（亮度值）间分级的数目（量化级数）也 称为灰度分辨率。灰度一般按2n来分级。
4.时间分辨率：指卫星对同一地点重复成像的时间间隔，
即采样的时间频率。显然，时间分辨率主要是针对遥感卫星
返回
3.1.1 传感器的分类
按电磁波的 辐射来源 按成像原理
• 主动式传感器 • 被动式传感器
版常见遥感卫星及传感器汇总介绍
卫星名称国家型号分辨率传感器波段(um)宽度mss4绿色mss5红色mss6近红外landsat1-3(4)78m mss mss7近红外185kmmss1绿色mss2红色mss3近红外78m mss mss4近红外1蓝绿2绿色3红色4近红外30m5中红外120m6热红外landsat4-5(7)30m tm7中红外185km1蓝绿2绿色3红色4近红外30m5中红外60m6热红外美国的陆地30m7中红外NASAlandsat卫星计划landsat7(8)15m Etm+8微米全色185*7010m CCDS(SPOT1)P全色B1绿色第一代：CCD B20.红色（4）20m B3近红外60km10M M全色B1绿色B2红色第二代spot4B3近红外（5）20M HRVIR（？）B4短波红外60kmB1绿色B2红色10M HRG B3近红外法国空间研究中心第二代spot520M B4短波红外spot（CNES）（5）HRS P：全色60km全色（？）蓝多光谱绿（条红美国DigitalGlobe带quickbird企业quickbird(4)推扫式扫描成像方式近红外16.5*165）美国洛克希德马1m全色丁企业（卫星）雷（星下蓝ikonos神企业（传输数ikonos(5)点）4m绿据办理系统）柯达红企业（光学系统）近红外orbview-1（1）10km日照成像仪1个光谱1300km宽视场大海遥感器orbview-2（8）seawifs（？）2800km orbview美国GeoEye企业orbview-3(5)1m全色8km4m1m全色4m超光谱成像谱段orbview-48m高分辨率相机200条8km蓝绿红德国全部的商用卫红边rapideye星Rapideye-5(5)5m近红外77km二十一世纪空间技32m 绿术应用股份有限公北京一号小卫星红北京一号司（中国）(4)4m32米多光谱传感器近红外600kmCBERS-1CBERS-2(11)258m波段6，7，8：78m波段9：156m中巴资源中巴资源卫星（中卫星国与巴西）CBERS-2b(8)20m 4米全色传感器24km CCD相机1：～微米推扫式2：～微米3：～微米4：～微米5：～微米113km10：～微米宽视场成像仪(WFI)推扫11：～微米式（分立相机）890km 红外多光谱扫描仪6：～微米（可见/(IRMSS)近红外波段）震荡扫描式（前向和反向）7：～微米8：～微米（短波红外波段）9：～微米（热红外波段）CCD相机B1113kmB2B3B4B5高分辨率相机(HR)B627km宽视场成像仪B7258m(WFI)B8890km全色5m B1：B2：B3：多光谱10m P/MS相机60km资源一号02C卫单台星（简称ZY-127km；两台02C）HR相机（？）54km前视相机52km后视相机52km正视相机51km资源卫星中国资源三号(4)6m多光谱相机51km 美国NOAA极轨NOAA是太阳同步HIRD/32248km 卫星（美国国家海极轨卫星，采纳双高分辨率红外辐射探测仪noaa洋和大气管理局星运转，同一地域45AMSU-A2226km（National每日可有四次过境Oceanic and时机。
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乳剂层
感光剂 粘和剂
增感剂 补加剂
支持体
片基 纸基
辅助层
结合层 保护层
背面层
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展4）
感光乳剂:卤化银微晶体(及加入的光谱增感剂、成色剂)和 明胶溶液的悬浊液 感光剂--卤化银AgX: AgBr AgCl AgI 遇光后发生化学变化形成潜影,经显影处理后,已感光的银盐 粒子还原成黑色银粒。 注:本身只感波长小于0.5μm 的蓝、紫、紫外光
第三章 传感器及其成像方式
遥感卫星传感器及其成像方式
第一节 传感器的分类
• 传感器 ( sensor) , 也称敏感器或探测器, 是 收集、 探测并记录地物电磁波辐射信息的 仪器。
– 传感器探测电磁波波段的响应能力 – 传感器的空间分辨率和图像的几何特性 – 传感器获取地物电磁波信息量的大小和可靠程
天然彩色片
红外彩色片
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展9）
⑵.磁带--遥感信息的暂时性记录介质是具有磁表面 的柔软带状记录介质
①.模拟磁带
光电转换
电光转换
遥
②.数字磁带 探测系统输出的电压信号，经过模/数（A/D） 转换，对电压曲线分段读数（取样、量化）并以二 进制数码表示，记录这种 数据的磁带称数字磁带。 HDDT (High Density Digital Tape)
– 碲镉汞(Hg0.8Cd0.2Te)
｝8~14μm
– 锗掺汞(Ge:Hg)
遥感卫星传感器及其成像方式
第二节 传感器的组成
• 处理器 • 功能：对探测器探测到的化学能或电能信
息进行加工处理, 即进行信号的放大、 增 强或调制。
除感光胶片直接吸收光能，发生光化学作用形成潜影， 经显影、定影等化学处理获得影像外，其它探测元件输出 的都是电信号。
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展5） 感色性---感光片对光谱中不同波长光线敏 感的程度和范围 由乳剂中加入的光谱增感剂的性质决定 ①.盲片色 只含AgBr和少量AgI 未加光谱增感剂 0.34~0.5μm ②.正色片 在色盲乳剂中加入正（绿）色增感剂 0.34~0.58μm(在0.5~0.52μm处略有下降) ③.全色片 在色盲乳剂中加入多种光谱增感剂 0.34~0.72μm(对0.5~0.52μm的绿光感光度稍低)
能力。两种含义：
• ⑴. 遥感器的技术鉴别能力即能把两相邻目标作为两个 清晰实体记录下来的两目标间的最小距离
• ⑵. 遥感器观察地面特征所需要的有效探测和分析的分
辨率
遥感卫星传感器及其成像方式
低分辨率
中分辨率 高分辨率
遥感卫星传感器及其成像方式
遥感卫星传感器及其成像方式
遥感卫星传感器及其成像方式
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展6） ④.黑白红外片 乳剂中加入红外增感剂,感光范围扩大到0.9~1.3μm
盲色片(未增感) 正色片
全色片
遥感卫星传感器及其成像方式
红外片
输出器（扩展7） 黑白全色片
黑白红外片
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展8）
⑤.彩色片 乳剂由卤化银、光谱增感剂和成色剂组成
度等。
遥感卫星传感器及其成像方式
第一节 传感器概述
• 一、传感器的分类 • 二、传感器的组成 • 三、传感器的性能
遥感卫星传感器及其成像方式
第一节 传感器的分类
遥感卫星传感器及其成像方式
第二节 传感器的组成
遥感卫星传感器及其成像方式
第二节 传感器的组成
• 收集器 • 功能：接收目标物发射或反射的电磁辐射
• 模拟形式--感光胶片、模拟磁带 • 数字形式—数字磁带、磁盘、光盘……
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展1）
摄影方式--感光胶片被景物电磁能激活而产生景物的潜影 (指肉眼看不到但客观又存在的潜伏影像)
扫描方式--探测器对场景进行扫描，逐点（行、面）以数 字形式在磁带上记录景物模拟信号，这种记录是一种经 电光转换而能形成直观影像的潜影。
10 m 10 m
B G R NIR
遥感卫星传感器及其成像方式
Jan Feb
15
15
一、空间分辨率
• 传感器的空间分辨率 ( spatial resolution) , 是指传 感器所能识别的最小地面目标的大小,是反映遥感图像分
辨地面目标细节能力的重要指标。表示按地物几何特征 (尺寸和形状)和空间分布,即在形态学基础上识别目标的
CCT (Computer Compatible Tape)
遥感卫星传感器及其成像方式
第三节 传感器的性能
• 空间分辨率 ( Spatial Resolution) • 光谱分辨率 (Spectral Resolution) • 辐射分辨率 (Radiometric Resolution) • 时间分辨率 (Temporal Resolution)
能, 并将其聚焦至探测系统。
– 透镜 – 反射镜 – 棱镜 – 分光镜 – ……
遥感卫星传感器及其成像方式
第二节 传感器的组成
• 探测器
• 功能：实现能量转换, 测量和记录接收到的 电磁辐射能。
• 特点：每种器件具有确定的波谱响应范围；响应 速度快；灵敏度高。
– 感光胶片 0.3~1.3μm
– CCD 0.4~1.1μm
转换装置:氖灯管或显像管--它们的亮度随电信号的强弱 而变化，产生变化的光点通过光机扫描仪成像在胶片上， 或经电子扫描在显示器上输出（显示）光学影像。
遥感卫星传感器及其成像方式
第二节 传感器的组成
• 输出器 • 功能：用适当的方式输出所接收到的各种
电磁波信息。
– 遥感信息载体：指记录、存储成像遥感器输出 信号的介质。
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展2） ⑴.感光材料: 凡经曝光后发生光化学作用,经过一定的化学或物理 方法处理后,能够形成固定影像的 各种材料的总称。 摄影过程中记录光学影像的媒介和摄影影像的载体 感光片—胶片、胶卷 (透明)、像纸 (不透明)
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展3）
基本结构
二、光谱分辨率
• 光谱分辨率 ( spectral resolution) , 指传感器 所使用的波段数、 波长及波段宽度, 也就 是选择的通道数、 每个通道的波长和带宽, 这三个要素共同决定了光谱分辨率。 传感 器的波段数量越多、 带宽越窄, 其光谱分 辨率就越高。