遥感原理与应用
简述遥感的基本原理及应用
简述遥感的基本原理及应用遥感是利用人造卫星、飞机、无人机或地面观测站等平台对地球表面进行观测和测量的技术。
遥感的基本原理是通过接收和记录地球表面反射和辐射的能量，并将其转化为电信号，进而提供地面信息和数据。
遥感技术主要应用于地质勘探、农业、气象、环境保护、城市规划等领域。
遥感的基本原理包括电磁波与物体相互作用、反射与辐射、传感器及数据的获取与处理等。
遥感利用电磁波来获取地面信息，电磁波通过空气、云、尘埃等自然界中的物质传播，当它与地球表面上的物体相互作用时，会发生反射、散射、吸收等过程。
利用这些过程，遥感技术可以测量并分析地球表面上的对象的光谱、热力学特性和形状等重要信息。
遥感的应用广泛，涵盖了很多领域。
在地质勘探方面，遥感可以帮助寻找地下资源，如石油、天然气和矿藏。
通过分析地质特征、土壤类型和植被覆盖等信息，可以确定矿区位置和资源储量。
在农业领域，遥感可以监测作物的生长状况、土壤湿度和病虫害等问题，提供精确的农作物管理和灾害预警信息。
在气象领域，遥感可以监测大气成分、云层和降水等，为气象预报和天气监测提供重要数据。
在环境保护方面，遥感可以检测森林覆盖变化、土地利用变化和水资源管理等问题，促进可持续发展和生态保护。
在城市规划方面，遥感可以提供城市发展和用地规划所需的数据，帮助城市规划师做出更科学的决策，在城市建设过程中提高效率和减少资源浪费。
遥感还有其他一些应用领域。
例如，遥感可以监测自然灾害，如洪水、地震、火灾等，及时提供救援和应急响应。
遥感还可以监测海洋和水质，了解海洋生态系统的变化和海洋资源的利用情况。
另外，遥感还可以用于考古学领域，帮助寻找古代文明的遗址和文化遗产等。
此外，遥感技术还可以用于导航和测绘等领域，提供高精度的地理数据。
总之，遥感技术的基本原理和应用十分重要和广泛。
通过利用遥感技术，可以获取地球表面的重要信息，提供决策支持和数据支持，促进各个领域的发展和进步。
同时，随着遥感技术的不断发展和创新，未来遥感技术的应用领域还将继续扩大，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
遥感原理与应用
通过长时间序列的卫星 遥感影像，分析城市建 成区的变化。
技术特点
动态监测，时间跨度长， 可分析城市扩张的规模 和速度。
应用效果
为城市规划、土地管理、 环境保护等提供决策依 据。
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04 遥感应用案例
森林火灾监测
监测原理
利用卫星或飞机搭载的遥感设备，通过热红外波段探测地表温度 异常，及时发受地面条件限制，可迅速定位火灾位 置。
应用效果
为灭火救援提供宝贵时间，减少火灾损失，评估火灾影响。
土地利用变化监测
监测原理
01
通过比较不同时期的卫星遥感影像，分析土地利用类型的差异。
利用遥感技术监测城市扩张情况，为城市规划和土地管理提供数 据支持。
城市绿地监测
遥感技术能够监测城市绿地分布和面积，为城市绿化建设和生态保 护提供依据。
城市交通状况监测
通过遥感影像分析城市交通状况，为城市交通管理和规划提供数据 支持。
灾害监测遥感
地震灾害监测
利用遥感技术监测地震灾害造成的破 坏，为灾后救援和重建提供数据支持 。
洪涝灾害监测
遥感技术能够实时监测洪涝灾害发生 区域，为灾害救援和灾后评估提供依 据。
03 遥感技术发展
高光谱遥感
高光谱遥感是一种利用光谱信息进行地物识别和分类的技术，通过获取地物在不 同光谱波段的反射和辐射信息，实现对地物的精细分类和特征提取。
高光谱遥感技术能够提供更丰富、更准确的地物光谱信息，广泛应用于环境监测 、资源调查、城市规划等领域。
农业灾害监测
遥感技术能够快速发现病虫害、旱 涝等灾害，为农业减灾提供预警和 决策支持。
林业遥感
遥感原理与应用总结
第一章：1. 遥感的定义遥感是指对地观测，即从不同高度的工作平台上通过传感器，对地球表面目标的电磁波反射或辐射信息进行探测，并经信息的记录、传输、处理和解译分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。
2. 遥感的分类（1）按遥感平台分类：地面遥感、航空遥感、航天遥感（2）按工作方式：主动式遥感、被动式遥感（3）按工作波段：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱和高光谱遥感（4）按记录方式：成像遥感、非成像遥感（5）按遥感应用领域分类：从大的研究领域：外层空间遥感、大气遥感、陆地遥感、海洋遥感），从具体应用领域（城市遥感、环境遥感、农业遥感和林业遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感）3. 遥感技术系统的组成部分：信息获取、信息记录与传输、信息处理、信息应用第二章：1.电磁波谱：将电磁波按波长或频率递增或递减顺序排列红外波段：0.76-1000um(近红外(识别植物类型，分析植物长势，监测植被的病虫害) （热红外遥感主要使用3-15um的红外线，探测地下热源、火山、森林火灾、热岛效应）2.辐射通量：电磁辐射单位时间内通过某一表面的能量辐射通量密度：通过单位面积的辐射通量辐射出射度：单位面积发射出的辐射通量辐射照度（辐照度）：投射到单位面积上的辐射通量3.绝对黑体：如果一个物体对任何波长的电磁辐射都全部吸收而毫无反射和透射，则称这个物体为绝对黑体（黑体辐射与温度成正相关）4.（1）太阳辐射的特性：1地球上的能源来源于太阳，太阳是被动遥感最主要的辐射源2在距离地球一个天文单位内，太阳辐射在大气上界处的垂直入射的辐射通量密度称为太阳常数3地球大气层以外的太阳光谱辐照度曲线为平滑的连续曲线（2）地球辐射特性：1地球上的能源来源于太阳的直射能量与天空漫入射的能量2被地表吸收的太阳辐射能，又重新被地表辐射（3）比辐射率：单位面积上地物发射的某一波长的辐射通量密度与同温度下黑体在同一波长上的辐射通量密度之比，又称发射率6.电磁辐射能与地表的相互作用有三种基本物理过程：反射、吸收和透射（1）物体对电磁波的反射可表现的三种形式：镜面反射：当入射能量全部或几乎全部按相反方向反射，且反射角等于入射角漫反射：当入射能量在所有方向均匀反射，即入射能量以入射点为中心在整个半球空间内向四周各向同性反射能量的现象（即伯朗反射）一个完全的漫反射体称为伯朗体方向反射：介于伯朗表面和镜面之间的，其反射方向各不相同，而具有明显的方向性，即在某些方向上反射最强烈的现象7.光谱反射率：地物在某波段的反射通量与该波段的入射通量之比地物的反射波谱特性：地物波谱反射率随波长变化而改变的特性8.水体的反射主要在蓝绿光波段，在近红外、中红外有很强的吸收带植物在绿光附近有一个反射波峰，两侧的蓝光和红光有两个吸收带9.影像地物反射光谱特性的因素：1太阳位置即太阳高度和方位角2传感器位置即观测角和方位角3不同的地理位置、太阳位置、地理景观、海拔高度大气透明度4地物本身性质的变异5时间的变化、季节的变化10.大气对电磁辐射传输作用大气对电磁辐射传输的作用过程的影响包括：散射、吸收、反射、扰动、折射和偏振，对遥感数据，主要是散射和吸收（1）大气吸收：将电磁波辐射能量转换成分子的热运动，使能量减少，主要吸收水蒸气、二氧化碳和臭氧电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口（2）大气散射：电磁波在传播过程中遇到微粒而使传播方向发生改变，并向各个方向散开瑞利散射：引起散射的大气粒子直径远小于入射电磁波波长（蓝天）米氏散射：。
遥感的工作原理和应用
遥感的工作原理和应用工作原理遥感是利用传感器对地球表面物体的电磁辐射进行探测和测量的技术。
它基于物体对不同波段的辐射具有不同的反射、散射、吸收特性这一原理。
遥感技术主要包括被动遥感和主动遥感两种形式。
被动遥感被动遥感是指传感器接收地球表面反射和发射的自然辐射。
传感器通过不同波段（如可见光、红外线、微波等）接收地表反射出的辐射，然后进行记录和分析。
被动遥感可用于获取地表反射率、植被覆盖度、气温变化等信息。
主动遥感主动遥感是指传感器通过发射电磁波并接收其返回信号来获取地表信息。
常见的主动遥感技术包括雷达和激光雷达。
雷达利用电磁波在地表和大气中的传播特性来探测地表目标，可用于获取地表高程、地表形状等信息。
激光雷达则利用激光束对地表进行扫描，并通过接收返回的激光信号来获取地表的距离和形状等信息。
应用领域遥感技术在地球科学、农业、环境保护、城市规划等领域有着广泛的应用。
地球科学遥感技术在地球科学领域扮演着重要的角色。
通过遥感技术，科学家可以获得大范围的地表地貌、地质构造、水文等信息，从而深入研究地球的演化历史、自然灾害等。
遥感技术还可用于监测地壳的运动、火山活动、地震预警等。
农业遥感技术在农业领域的应用主要体现在农作物管理和精准农业方面。
通过遥感图像，农民和农业专家可以获得农田植被的生长状态、病虫害的发生情况，从而及时采取措施进行管理。
遥感技术还可以用于农田的土壤质量评估、水分监测等，实现农业生产的精准化管理。
环境保护遥感技术在环境保护领域的应用广泛而深入。
通过遥感技术，可以监测大气污染、水体污染、森林砍伐等环境问题。
遥感技术还可以用于监测和预测自然灾害，如洪水、干旱和森林火灾等，从而提前做出应对措施。
城市规划遥感技术在城市规划中有着重要的应用价值。
通过遥感技术，可以获取城市的土地利用情况、道路网络、建筑物分布等信息，为城市规划和管理部门提供决策支持。
遥感技术还可以用于监测城市的扩张和发展，预测城市的未来发展趋势，从而帮助规划师做出科学合理的城市规划方案。
遥感的原理与应用
遥感的原理与应用1. 遥感的定义遥感是通过对地球表面进行远距离观测与感知的技术，利用传感器获取地球表面物体的信息并进行分析和解释。
遥感技术利用电磁波辐射与物体相互作用的特性，通过记录、测量和解释该辐射，可以获取地表和大气的信息。
2. 遥感原理遥感的基本原理是通过感知和测量地球表面物体物理特性与光辐射之间的相互关系。
当遥感器传播出电磁波辐射时，其与物体相互作用后会发生散射、吸收或反射。
这些辐射回到传感器被接收和记录，并通过数据处理进行解释和分析。
3. 遥感的应用领域3.1 地球科学遥感技术在地球科学领域有着广泛的应用。
通过遥感技术，可以监测地球表面的变化，如环境变化、土地覆盖变化、通量变化等。
通过长期的遥感监测，可以对地球环境进行评估和预测。
3.2 城市规划和土地利用遥感技术在城市规划和土地利用方面的应用也十分重要。
通过遥感技术可以获取到城市的地形、道路、建筑、绿化等信息，进而为城市规划和土地利用提供数据支持。
3.3 农业和林业遥感技术在农业和林业领域也有着广泛的应用。
通过遥感技术可以对农作物的生长状况、土壤质量、水资源利用等进行监测和评估，能够为农业生产提供技术支持。
同时，遥感技术也可以用于林业资源的监测和保护。
3.4 海洋科学遥感技术在海洋科学研究中也发挥着重要作用。
通过遥感技术可以获取海洋的温度、盐度、色素含量等信息，能够对海洋生态环境进行监测和评估，为海洋研究提供数据支持。
3.5 灾害监测与防范遥感技术在灾害监测和防范方面也有着重要的应用。
通过遥感技术可以对洪水、干旱、地震、火灾等自然灾害进行实时监测和预警，提供及时的灾害信息，帮助相关部门进行灾害应对和救援工作。
3.6 环境监测与保护遥感技术在环境监测和保护方面扮演着重要的角色。
通过遥感技术可以监测大气污染、水体污染、土壤污染等环境问题，为环境保护提供数据支持。
4. 遥感的发展趋势随着科技的不断发展，遥感技术也在不断创新和进步。
以下是遥感技术的一些发展趋势：•高分辨率遥感技术的发展，可以获取更精准的地表信息。
遥感技术的原理优势应用
遥感技术的原理优势应用一、遥感技术的原理•遥感技术是通过卫星、无人机等载荷设备获取地球表面信息的一种技术。
其原理主要基于电磁波的辐射、反射和传播规律。
•遥感技术利用传感器捕捉地表反射、发射或辐射的电磁能量，将其转化为数字图像或其他形式的信息。
•遥感技术利用卫星和无人机等载荷设备对地面进行全方位、多角度观测，可以获取地球上的各种信息，包括地形、植被、水文、气候、土壤等。
二、遥感技术的优势遥感技术具有以下优势：1.获取大范围、无偏差的数据：遥感技术可以覆盖广阔的地理范围，获取大量数据，而且不受人为主观因素的限制，数据具有客观性和无偏差性。
2.周期性观测和重复性观测：遥感技术可以进行周期性的观测，从而获取同一地区不同时期的数据，并可以对数据进行比较分析，研究地表变化情况。
3.高时空分辨率的数据：遥感技术可以获取高分辨率的数据，即可以观测到较小的地物和地表细节，也可以观测到瞬时的地表变化。
4.多源数据融合：遥感技术可以融合多个传感器的数据，同时获取多种地球表面信息，提高信息提取的准确性和精度。
5.非接触式观测：遥感技术不需要直接接触地面，可以在较远的距离进行观测，减少了人为干扰和对环境的破坏。
三、遥感技术的应用领域遥感技术在许多领域中都得到了广泛应用，主要包括以下几个方面：1.农业：遥感技术可以用于农作物生长监测、土壤质量评估、农作物面积统计等。
通过遥感数据，可以提前预测农作物的生长状态和产量，为农业生产提供科学依据。
2.城市规划：遥感技术可以用于城市土地利用调查、建筑物高度测量、城市扩张监测等。
通过遥感数据，可以对城市的发展进行评估和规划，提高城市规划的科学性和可行性。
3.环境保护：遥感技术可以用于环境污染监测、水体质量评估、森林覆盖监测等。
通过遥感数据，可以及时监测环境变化，评估环境质量，提供科学依据和决策支持。
4.资源调查：遥感技术可以用于矿产资源调查、能源资源勘探、水资源管理等。
通过遥感数据，可以快速获取资源信息，为资源开发和管理提供科学依据。
遥感的原理与应用教学
遥感的原理与应用教学一、遥感的概述•什么是遥感？•遥感的历史发展•遥感的分类二、遥感的原理1.主动遥感和被动遥感2.遥感的基本原理–辐射传输理论–电磁谱和能谱特征–感知和信号处理三、遥感的应用领域•农业•林业•水资源•城市规划•环境监测•灾害管理四、遥感的教学方法与资源1.教学方法–理论讲解–案例分析–实地实习2.教学资源–数据下载–软件工具五、遥感教学的挑战与发展•技术更新迭代快•增加实际案例分析•合理利用互联网资源六、结语•教学总结•遥感的未来发展趋势以上是对《遥感的原理与应用教学》的简要概述，下面将分别对每个部分进行详细说明。
一、遥感的概述遥感是通过感知传感器获取地球表面信息的科学技术。
它可以获取地表、大气和海洋的光谱、空间和时域信息，为人们研究地球系统、资源环境和自然灾害提供了有效手段。
遥感的发展可以追溯到十九世纪末，经历了从航空摄影到卫星遥感再到无人机遥感的演变。
根据获取数据的方式，遥感可以分为主动遥感和被动遥感两种方式。
二、遥感的原理遥感的基本原理是通过感知器感知地球表面发射、反射或散射的电磁信号，并将其转化为可以解读的图像或数据。
遥感的主要原理包括辐射传输理论、电磁谱和能谱特征以及感知和信号处理等方面。
辐射传输理论主要研究电磁辐射在大气、地表和地物之间的传播和相互作用；电磁谱和能谱特征研究地物及其背景在不同波段下的光谱特征；感知和信号处理则是将获取的遥感数据进行处理和分析。
三、遥感的应用领域遥感技术广泛应用于农业、林业、水资源、城市规划、环境监测和灾害管理等领域。
在农业中，可以利用遥感监测作物的生长状况、灾害风险等，提供农田管理和粮食安全的决策支持。
在林业领域，遥感可以用于森林资源调查、林火监测等。
在水资源管理中，可以利用遥感技术监测水质、水量和水土流失等情况。
在城市规划中，可以利用遥感技术进行城市更新和土地利用分析。
在环境监测中，遥感可以提供空气质量、土壤污染等方面的监测数据。
在灾害管理中，可以利用遥感监测自然灾害的发生与扩散，及时采取相应的防控措施。
遥感原理与应用
一．绪论1.遥感的定义：遥感即遥远感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术。
2.遥感的过程:地物发射或反射电磁波通过介质（大气）被传感器接受，通过传感器获取数据，再经计算机对数据处理后，我们提取有用的信息，最后应用于实践。
（地物发射或反射电磁波→介质（大气）→传感器数据获取→计算机数据处理→信息提取→应用）二．电磁波及物理遥感基础1.电磁波的定义：变化的电场和磁场交替产生，以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。
2.电磁波的特性：波动性（干涉、衍射、偏振）粒子性（光电转换）3.电磁波谱的定义:按电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减顺序排列，就能得到电磁波谱。
4.（1）地物发射电磁波:①绝对黑体的定义：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。
黑体辐射1.绝对黑体：吸收率α(λ,T)≡1 反射率ρ（λ,T）≡02.绝对白体：吸收率α(λ,T)≡0 反射率ρ（λ,T）≡1 绝对黑体与绝对白体与温度和波长无关。
②遥感的两种形式：被动遥感，主动遥感。
其中太阳是被动遥感最主要的辐射源。
⒈太阳辐射的特点：与黑体特性一致；能量集中在可见光和红外波段。
⒉一般物体的发射辐射：自然界中实际物体的发射和吸收的辐射量都比相同条件下绝对黑体的低。
发射率ε：实际物体与同温度的黑体在相同条件下辐射功率之比。
ε= W′/ W（ε是一个介于0和1的数）►绝对黑体ελ＝ε＝1►灰体ελ＝ε但0＜ε＜1►选择性辐射体ε＝ｆ(λ)►理想反射体（绝对白体）ελ＝ε＝0大多数物体可以视为灰体：W'=εW=εσT4（2）地物反射电磁波：①光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
②反射波谱特征曲线：反射波谱是某物体的反射率（或反射辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线即为该物体的反射波谱特性曲线。
同一地物时间效应：地物的光谱特性一般随时间季节变化。
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第一节 光学原理与光学处理
一、颜色视觉
1、亮度对比和颜色对比 （1）亮度对比：对象相对于背景的明亮程度。改变
对比度，可以提高图象的视觉效果。
（2）颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的
相互影响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的补色变化。在两种颜色的 边界，对比现象更为明显。因此，颜色的对比会产生 不同的视觉效果。
三、光学增强处理
✓ 图像的光学增强处理方法具有精度高， 反映目标地物 更真实，图像目视效果好等优点，是遥感图像处理的 重要方法之一。
✓ 计算机图像处理的优点在于速度快、操作简单、效率 高等优点，有逐步取代光学方法的趋势。
三、光学增强处理
1. 彩色合成
➢ 加色法彩色合成 ➢ 减色法彩色合成
2. 光学增强处理 3. 光学信息的处理
4. 大气影响的粗略校正：通过简单的方法去掉程 辐射度（散射光直接进入传感器的那部分）， 从而改善图像质量。
✓ 直方图最小值去除法
✓ 回归分析法:校正的方法是将波段b中每个像元的亮
度值减去a，来改善图像，去掉程辐射。
三、几何校正
几何畸变：遥感图像的几何位置上发生 变化，产生诸如行列不均匀，像元大小 与地面大小对应不准确，地物形状不规 则变化等变形。P103
一、数字图像及其直方图
1. 数字图像：遥感数据有光学图像和数字图像之
分。数字图像是能被计算机存储、处理和使用的用数 字表示的图像。
2. 数字化：将连续的图像变化，作等间距的抽样和
量化。通常是以像元的亮度值表示。 数字量和模拟量 的本质区别：连续变量，离散变量。
3. 数字图像的表示：矩阵函数
4. 数字图像直方图：以每个像元为单位，表示图像中
③ 色度图：可以直观地表现颜色相加的原理,更 准确地表现颜色混合的规律.图4.5
3、颜色相减原理
减色过程:白色光线先后通过两块滤光片的过程. 颜色相减原理:当两块滤光片组合产生颜色混合
时,入射光通过每一滤光片时都减掉一部分辐射，最后 通过的光是经过多次减法的结果.
加色法与减色法的区别: 减法三原色:黄、品红、青
3、颜色立体
（1）颜色立体：中间垂直轴代表明度 ；中间水平
面的圆周代表色调；圆周上的半径大小代表饱和度。 图4.1
（2）孟赛尔颜色立体：中轴代表无色彩的明度
等级；在颜色立体的水平剖面上是色调；颜色立体中 央轴的水平距离代表饱和度的变化。图4.2
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• Dropped lines are normally 'corrected' by replacing the line with the pixel values in the line above or below, or with the average of the two.
3. 大气影响的定量分析 ：大气的主要影响是减少 了图像的对比度，使原始信号和背景信号都增 加了因子，图像质量下降。
遥感原理与应用
8
二、加色法与减色法
1. 颜色相加原理
① 三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由 其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一 定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称 之为三原色。红、绿、蓝。
② 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这 两种颜色就称为互补色。黄和蓝、红和青、绿 和品红。
• The corrective process made a relative correction among the six sensors to bring their apparent values in line with each other
• Dropped lines occur when there are systems errors which result in missing or defective data along a scan line.
几何畸变是平移、缩放、旋转、偏扭、 弯曲等作用的结果。
Geometric Correction
All remote sensing imagery are inherently subject to geometric distortions.
➢ 图像的相加和相减 ➢ 遥感黑白影象的假彩色编码
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遥感原理与应用
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第二节 数字图像的校正
➢ 遥感数字图像处理：利用计算机对遥感图像
及其资料进行的各种技术处理。
➢ 数字图像处理的优点
✓ 快捷、准确、客观地提取遥感信息 ✓ 适应地理信息系统的发展
各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。
5. 直方图的作用：直观地了解图像的亮度值分布范围、
峰值的位置、均值以。
✓ 正态分布：反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图
像质量高。
✓ 偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。
小结 图像直方图是描述图像质量的可视化图表。在图像 处理中，可以通过调整图像直方图的形态，改善图像显示的 质量，以达到图像增强的目的。
二、辐射校正（Radiometric correction ）
1. 辐射畸变： 地物目标的光谱反射率的差 异在实际测量时，受到传感器本身、大气 辐射等其他因素的影响而发生改变。这种 改变称为辐射畸变。
2. 影响辐射畸变的因素(P98)
➢ 传感器本身的影响：导致图像不均匀，产生 条纹和噪音。
➢ 大气对辐射的影响
• Striping was common in early Landsat MSS data due to variations and drift in the response over time of the six MSS detectors.
• The 'drift' was different for each of the six detectors, causing the same brightness to be represented differently by each detector.