第三章遥感成像原理与遥感图像特征
合集下载
遥感原理与应用 作业(含答案)
遥感原理与应用作业18地6118078607宋雨龙第一章绪论 (1)第二章电磁辐射与地物光谱特征 (3)第三章遥感成像原理与图像特征 (4)第四章卫星遥感平台 (5)第五章遥感数字图像处理基础 (6)第六章遥感数字图像处理 (7)第七章多源遥感信息融合 (9)第八章遥感图像分类 (9)第九章遥感技术应用 (10)第一章绪论1.阐述遥感的基本概念。
答：遥感（RS），即遥远的感知。
是指应用探测仪器，不与被测目标直接接触，在高空或远距离处，接收目标辐射或反射的电磁波信息，并对这些信息进行加工处理与分析，揭示出目标的特征性质及其运动状态的综合性探测技术。
2.遥感的主要特点表现在哪几方面？举例说明。
答：①感测范围大，具有综合、宏观的特点：遥感从飞机上或人造地球卫星上获取的航空或卫星影像，比在地面上观察视域范围大得多。
例如：一幅陆地卫星TM影像可反映出185km×185km的景观实况，我国全境仅需500余张这种影像就可拼接成全国卫星影像图。
②信息量大，具有手段多、技术先进的特点：根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和传感器来获取信息。
③获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点：卫星围绕地球运转，能及时获取所经地区的最新资料，例如：Landsat-5/7陆地卫星每16天即可对全球陆地表面成像一次。
④具有获取信息受条件限制少的特点：自然条件恶劣，人类难以到达的地方，如沙漠、沼泽、高山峻岭等都可以使用遥感进行观测。
⑤应用领域广，具有用途大、效益高的特点：遥感已广泛应用于环境监测、资源勘测、农林水利、地质勘探、环境保护、气象、地理、测绘、海洋研究和军事侦察等领域，且应用领域在不断扩展。
遥感在众多领域的广泛应用产生了十分可观的经济效应和卓有成效的社会效应。
3.遥感有哪几种主要分类？其分类依据是什么？4.当前遥感发展的现状和特点如何？答：当今，遥感技术已经发生了根本的变化，主要表现在遥感平台、传感器、遥感的基础研究和应用领域等方面。
遥感第3章--遥感成像原理与遥感图像特征
soybeans
遥感车--地面遥感平台
• 高空平台(5-10km)
航摄飞机
运七 运八
其他：里尔、双水獭、 空中国王等
遥感飞机
• 中低空(1-8Km)
航摄飞机
运十二 运五
• 其他飞机(500m)
蜜蜂3 无人机
航摄飞机
GT50 0
航天飞机
遥感卫星
遥感卫星
§3.1 遥感平台与遥感器
3.1.2 遥感器与遥感图像特征参数
❖ 按传感器的工作波段分为：可见光传感器、红外传感器 和微波传感器，从可见光到红外区的光学波段的传感器 统称光学传感器，微波领域的传感器统称为微波传感器。
§3.1 遥感平台与遥感器
二、遥感器的分类
❖ 按工作方式分为
（1）主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、 微波辐射计。
（2）被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫 描仪（MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪 等。
❖ 热红外像片：8~14μｍ。
热红外像片典型特征：热阴影；
高速运动热物体的“拖迹”；
（参见教材P144 ）
受风的影响较大。
§3.2 摄影成像
3.2.4 摄影像片的种类与特点
摄影像片特点： (1) 投影方式：绝大部分采用中心投影方式成像； (2) 视觉感受：大部分为大中比例尺像片，像片中各种人造地物 的形状特征与图型结构清晰可辨，从航空像片上可看到地物顶 （冠）的形态； (3) 阴影：本影与落影受地物在相片上的方位影响。 详见教材P145
些情2）况利下用，数波理统段计太方多法，，分选辨择率相关太性高小，、接方收差到大的信 息的量图太像大。熵，，形方成差海大量，数信据息量，大反。而会“掩盖”地物
辐射特性，不利于快速探测和识别地物。
遥感车--地面遥感平台
• 高空平台(5-10km)
航摄飞机
运七 运八
其他：里尔、双水獭、 空中国王等
遥感飞机
• 中低空(1-8Km)
航摄飞机
运十二 运五
• 其他飞机(500m)
蜜蜂3 无人机
航摄飞机
GT50 0
航天飞机
遥感卫星
遥感卫星
§3.1 遥感平台与遥感器
3.1.2 遥感器与遥感图像特征参数
❖ 按传感器的工作波段分为：可见光传感器、红外传感器 和微波传感器，从可见光到红外区的光学波段的传感器 统称光学传感器，微波领域的传感器统称为微波传感器。
§3.1 遥感平台与遥感器
二、遥感器的分类
❖ 按工作方式分为
（1）主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、 微波辐射计。
（2）被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫 描仪（MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪 等。
❖ 热红外像片：8~14μｍ。
热红外像片典型特征：热阴影；
高速运动热物体的“拖迹”；
（参见教材P144 ）
受风的影响较大。
§3.2 摄影成像
3.2.4 摄影像片的种类与特点
摄影像片特点： (1) 投影方式：绝大部分采用中心投影方式成像； (2) 视觉感受：大部分为大中比例尺像片，像片中各种人造地物 的形状特征与图型结构清晰可辨，从航空像片上可看到地物顶 （冠）的形态； (3) 阴影：本影与落影受地物在相片上的方位影响。 详见教材P145
些情2）况利下用，数波理统段计太方多法，，分选辨择率相关太性高小，、接方收差到大的信 息的量图太像大。熵，，形方成差海大量，数信据息量，大反。而会“掩盖”地物
辐射特性，不利于快速探测和识别地物。
遥感成像原理与图像特征
航摄高度成反比。地形凸起时，投影差为正。地 形低洼时，投影差为负。
色盲片：只吸收短波，反差大。用于翻拍文件、印刷黑白幻灯片等
黑白
正色片：感光范围从蓝光区扩大到绿黄光区，适用于林区航空 摄影
摄影
摄
胶片
全色片：能感受全部可见光，遥感常用片
影
胶 片
红外黑白片：感光范围扩展到近红外，适用于林区航空摄影和 草地生物量测定
的
种 类
天然彩色胶片
彩色 摄影 胶片
假彩色（红外）胶片：对红 外敏感的色区为假彩色。
3.4 遥感图像的特征
遥感图像的空间分辨率:
Rg=Rsf/H Rg:地面分辨率,单位:线对/m Rs:系统分辨率 单位:线对/m f:摄影机焦距(mm) H:摄影高度 例: 有一摄影机焦距为152毫米,航高为6000米,系统
扫描成像与摄影成像有何区别？ 高光谱成像光谱扫描的工作原理和方式是
什么？何谓谱像合一技术？ 怎样评价遥感图像的质量？
收集器 探测器 处理器 输出器
扫描成像类传感器
对物面扫描 对像面扫描
红外扫描仪
全景畸变
焦距保持不 变，物距发 生变化产生 的畸变
红外扫描仪分辨率
红外扫描仪瞬时视场： d / f
d：探测器尺寸 f：扫描仪焦距 红外扫描仪垂直指向地面的空间分辨率：
a0
H
d f
H (H为航高)
地面分辨率的变化只与航高有关。
多光谱扫描仪
TM专题制图仪
扫描行改正器，能垂直扫描 空间分辨率得到提高 光谱分辨率得到提高
像面扫描
HRV——线阵列推扫式扫描仪
电子枪瞄准靶极上的点并对靶面进行扫描
色盲片：只吸收短波，反差大。用于翻拍文件、印刷黑白幻灯片等
黑白
正色片：感光范围从蓝光区扩大到绿黄光区，适用于林区航空 摄影
摄影
摄
胶片
全色片：能感受全部可见光，遥感常用片
影
胶 片
红外黑白片：感光范围扩展到近红外，适用于林区航空摄影和 草地生物量测定
的
种 类
天然彩色胶片
彩色 摄影 胶片
假彩色（红外）胶片：对红 外敏感的色区为假彩色。
3.4 遥感图像的特征
遥感图像的空间分辨率:
Rg=Rsf/H Rg:地面分辨率,单位:线对/m Rs:系统分辨率 单位:线对/m f:摄影机焦距(mm) H:摄影高度 例: 有一摄影机焦距为152毫米,航高为6000米,系统
扫描成像与摄影成像有何区别？ 高光谱成像光谱扫描的工作原理和方式是
什么？何谓谱像合一技术？ 怎样评价遥感图像的质量？
收集器 探测器 处理器 输出器
扫描成像类传感器
对物面扫描 对像面扫描
红外扫描仪
全景畸变
焦距保持不 变，物距发 生变化产生 的畸变
红外扫描仪分辨率
红外扫描仪瞬时视场： d / f
d：探测器尺寸 f：扫描仪焦距 红外扫描仪垂直指向地面的空间分辨率：
a0
H
d f
H (H为航高)
地面分辨率的变化只与航高有关。
多光谱扫描仪
TM专题制图仪
扫描行改正器，能垂直扫描 空间分辨率得到提高 光谱分辨率得到提高
像面扫描
HRV——线阵列推扫式扫描仪
电子枪瞄准靶极上的点并对靶面进行扫描
第三章遥感成像原理与遥感图像特征1235节PPT课件
卫星轨道倾角很大，绕过极地地区，也称极轨卫星。 在太阳同步轨道上，卫星于同一纬度的地点，每天在同一
地方时同一方向通过。
18
赤道
太阳同步卫星，轨道近似穿越极地， 通过地球上同一点上空的时间一致。
19
二、地球静止卫星轨道
（Geosynchronous satellite orbit ） 卫星运行周期与地球自转周期(23小时56分4秒)相同的 轨道称为地球同步卫星轨道（简称同步轨道）。
升高时由赤道平面反时针旋转到轨道平面的夹角。
当0<i<90时，卫星运动方向与地球自转方向一致，因此叫“正方向 卫星”；
当90<i<180时，叫“反方向卫星”，即卫星运动与地球自转方向相 反；
当i=90时，卫星绕过两极运行，叫“极轨”或“两极”卫星； 当i=0或180时，卫星绕赤道上空运行，叫“赤道卫星”。
16
3.1.3 卫星轨道及特点
• 近圆形轨道 • 近极地轨道 • 太阳同步轨道 • 可重复轨道
人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求，区分为低轨道、中高轨道、地球 同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道，大椭圆轨道和极轨道。人造卫星绕 地球飞行的速度快，低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈， 不受领土、领空和地理条件限制，视野广阔。能迅速与地面进行信息交换、包 括地面信息的转发，也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所 遥感的面积可达几万平方千米。
14
（4）椭圆半长轴（A） 近地点和远地点连线的一半，它标志卫星轨道的大小。 它确定了卫星距地面的高度，按照卫星高度的不同又将卫星
分为低轨卫星（150—300公里）、中轨卫星（约1000公里左率（e）
椭圆轨道两个焦点间距离之半与半长轴的比值，用以表示轨 道的形状。 （6）卫星过近地点时刻（T）
地方时同一方向通过。
18
赤道
太阳同步卫星，轨道近似穿越极地， 通过地球上同一点上空的时间一致。
19
二、地球静止卫星轨道
（Geosynchronous satellite orbit ） 卫星运行周期与地球自转周期(23小时56分4秒)相同的 轨道称为地球同步卫星轨道（简称同步轨道）。
升高时由赤道平面反时针旋转到轨道平面的夹角。
当0<i<90时，卫星运动方向与地球自转方向一致，因此叫“正方向 卫星”；
当90<i<180时，叫“反方向卫星”，即卫星运动与地球自转方向相 反；
当i=90时，卫星绕过两极运行，叫“极轨”或“两极”卫星； 当i=0或180时，卫星绕赤道上空运行，叫“赤道卫星”。
16
3.1.3 卫星轨道及特点
• 近圆形轨道 • 近极地轨道 • 太阳同步轨道 • 可重复轨道
人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求，区分为低轨道、中高轨道、地球 同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道，大椭圆轨道和极轨道。人造卫星绕 地球飞行的速度快，低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈， 不受领土、领空和地理条件限制，视野广阔。能迅速与地面进行信息交换、包 括地面信息的转发，也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所 遥感的面积可达几万平方千米。
14
（4）椭圆半长轴（A） 近地点和远地点连线的一半，它标志卫星轨道的大小。 它确定了卫星距地面的高度，按照卫星高度的不同又将卫星
分为低轨卫星（150—300公里）、中轨卫星（约1000公里左率（e）
椭圆轨道两个焦点间距离之半与半长轴的比值，用以表示轨 道的形状。 （6）卫星过近地点时刻（T）
微波遥感图像特征ppt课件
面受风浪影响起伏多变，粗糙随之变化，导致微波的后向 散射系数也随之变化，微波遥感可以探测海面风浪以及海 洋环流的情况。
海 洋 内 波
12
一.微波遥感的特点
5.分辨率较低，但特性明显 由于波长较长，衍射现象显著，故分辨率较低； 观测精度和取样速度不好协调； 微波的能量较弱，但特性明显；
13
二.微波遥感方式和传感器
长评估
16
二.微波遥感方式和传感器
1.主动微波遥感 微波主动遥感：微波散射计，雷达高度计，雷达 （1）雷达 雷达（Radar – Radio Detection and Ranging）
意为无线电波探测物体并测定物体距离。 应用波段：微波（主要），红外，激光； 类型：非成像雷达，
成像雷达
17
二.微波遥感方式和传感器
(30-100 cm) Previous
(15-30 cm) Long (7.5-15 cm) Short (3.75-7.5 cm) Compromise (2.42-3.75 cm)
(1.67-2.42 cm) K－under频率 (1.13-1.67 cm) Kurtz
(0.75-1.13 cm) K－above
22
二.微波遥感方式和传雨感季器
旱季
1）介电常数ε：反映物体电学性质，由物质组成和温度决 定。直接影响到物体对电磁波的反射。
介电常数越大，回波越强，雷达图像上的色调越浅。
• 一般干燥物体，介电常数在3-8之间；
• 水的介电常数接近80。随着物体含水量的增加，其介 电常数几乎线性增加，会产生20-80的变化；
其变化量与物理运动速度成正比，根据多普勒 效应可以测定运动目标物体。
20
二.微波遥感方式和传感器 雷达探测目标其他方面的信息：地物对微波反射能 力的强弱反映自身的性质和形状。
海 洋 内 波
12
一.微波遥感的特点
5.分辨率较低，但特性明显 由于波长较长，衍射现象显著，故分辨率较低； 观测精度和取样速度不好协调； 微波的能量较弱，但特性明显；
13
二.微波遥感方式和传感器
长评估
16
二.微波遥感方式和传感器
1.主动微波遥感 微波主动遥感：微波散射计，雷达高度计，雷达 （1）雷达 雷达（Radar – Radio Detection and Ranging）
意为无线电波探测物体并测定物体距离。 应用波段：微波（主要），红外，激光； 类型：非成像雷达，
成像雷达
17
二.微波遥感方式和传感器
(30-100 cm) Previous
(15-30 cm) Long (7.5-15 cm) Short (3.75-7.5 cm) Compromise (2.42-3.75 cm)
(1.67-2.42 cm) K－under频率 (1.13-1.67 cm) Kurtz
(0.75-1.13 cm) K－above
22
二.微波遥感方式和传雨感季器
旱季
1）介电常数ε：反映物体电学性质，由物质组成和温度决 定。直接影响到物体对电磁波的反射。
介电常数越大，回波越强，雷达图像上的色调越浅。
• 一般干燥物体，介电常数在3-8之间；
• 水的介电常数接近80。随着物体含水量的增加，其介 电常数几乎线性增加，会产生20-80的变化；
其变化量与物理运动速度成正比，根据多普勒 效应可以测定运动目标物体。
20
二.微波遥感方式和传感器 雷达探测目标其他方面的信息：地物对微波反射能 力的强弱反映自身的性质和形状。
遥感导论第三章
前言：
传感器
遥感传感器是获取遥感数据的关键设备
（1）摄影类型的传感器； （2）扫描成像类型的传感器； （3）微波成像类型的传感器；
第二节 摄影成像 一、摄影机；三、摄影胶片的物理特性（自学为主： 阅读教材；内容了解即可）。 二、摄影像片的几何特性（讲述法；问题法讨论与训 练） 1、摄影成像的投影方式是什么？ 2、名次解释：平均比例尺、像点位移。 3、像片投影误差的规律是什么？
FY2C 2008-03-19 中国陆地云图
FY2C 2008-03-19 海区云图
/shishi/satellite.jsp 中国气象科学数据共享服务网
中午前后，气象卫星监测到甘肃西部、宁夏东部出现 扬沙天气。南疆盆地也出现了沙尘天气，部分地区还出现 了沙尘暴天气。
8
0.50-0.90mm
全色波段
15m
LANDSAT-7采用ETM+，比TM增加了全色波段，分辨率15米。
--- SPOT系列
■ 1978年起，以法国为主，联合比利时、瑞典等欧 共体某些国家，设计、研制了一颗名为“地球观测 实验系统”(SPOT)的卫星，也叫做“地球观测实验 卫星”。
SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。 SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。 SPOT3，1993年9月发射，1997年11月14日停止。 SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。 SPOT5, 2002 年 5 月 4 日凌晨当地时间 1 时 31 分，成功发射。
0.49～0.61 1.58～1.78
10 20
重复观测26天
SPOT5图像（10米）
SPOT5图像（2.5米）
Spot-5基本产品
10米多光谱
03遥感成像原理与遥感图像特征
3.1.2 俯角和照射带宽度
俯角是雷达波束与飞行平面间的夹角。其 与后向散射强度密切相关，俯角大，雷达回波 强。
雷达波束在其距离方向上对应于一定的俯 角范围，在这一范围内，雷达波束照射的地面 宽度为照射带宽度。图像的近距点对应波束的 俯角大，回波强；远距点对应于波束的俯角小， 回波强度小。
3.1.3 极化方式
按照航摄倾角分类
垂直航空摄影 倾斜航空摄影:立体感强
3. 航空摄影的分类
按摄影实施方式分类
单片摄影 航线摄影 航向重叠：60-53%
面积摄影 (多航线摄影)
航向重叠：60-53%
旁向重叠：30-15%
3. 航空摄影的分类
按感光片和所用波段分类
普通黑白摄影：0.38-0.76μm 黑白红外摄影：0.38-1.3μm 天然彩色摄影：0.38-0.76μm 彩色红外摄影：0.38-1.3μm 多光谱摄影： 通常蓝、绿、红及近红四 个波段
3.雷达回波强度的影响因素
雷达回波强度可简单理解为雷达图像上各 种地物的灰度值，雷达回波强度与后向散射系 数直接相关，而后向散射系数受到雷达遥感系 统参数和地表特性的影响。
3.1 雷达遥感系统参数
3.1.1 波长或频率 雷达遥感波长的长短，决定了表面粗糙度 的大小和入射波穿透深度的能力。 当波长为1cm时，大多数表面都被认为是粗 糙面，穿透能力可以忽略不计；而波长接近1m 时，则很少有显得粗糙的，对潮湿土壤的穿透 能力为0.3m，而对干燥土壤则为1m或1m以上。
4.3
像点位移
4.1 像片的投影
(1)中心投影和垂直投影 航片是中心投影：摄影光线 交于同一点 地图是正射投影：即摄影光 线平行且垂直投影面。
遥感导论_3遥感成像原理与遥感图像特征2
32
微波遥感传感器分类
1、雷达（侧视雷达）：成像
主动方式
2、微波高度计：不成像 3、微波散射计：不成像
1、微波辐射计：成像
被动方式
2、微波散射计：不成像
微波散射计：测量地物的散射或反射特性 微波高度计：测量目标物与遥感平台间的距离，从而准确得知地表高度变化，
海浪的高度等参数。 微波辐射计：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温度图 像.由于地面物体都具有发射微波的能力,其发射强度与自身的亮度温度有关。通 33 过扫描接收这些信号并换算成对应的亮度温度图,对地面物体状况的探测很有意义
• 把探测器按扫描方向阵列式排列来感应地面响 应，以替代机械的真扫描。即通过仪器中的广 角光学系统（平面反射镜）采集地面辐射能， 并聚焦投射到焦平面的阵列探测元件上。这些 光电元件同时感应地面响应，同时采光，同时 转换为电信号，同时成像。
8
常用探测元件是电荷藕合器件CCD：是由半导体材料制成的，在这种器件 上受光或电激作用产生电荷靠电子和空穴运载，在固体内移动以产生输出 电信号。用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号。可做成集成度非 常高的组合件。
•典型实例： 加拿大CASI (Compact Airborne Spectrographic Imager)
0.385-0.9μm：288个波段
主要高光谱仪器
AVIRIS (Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer) (0.4-2.5) (美国NASA JPL)(224个波段) CASI(Compact Airborne Spectrographic Imager) (288个 波段)（加拿大） EO-1 （Hyperion）（卫星） HYDICE(Hyperspectral Digital Image Collection Experiment) (206波段) HYMAP (128波段) (澳大利亚) MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) （卫星）(36波段)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
覆盖类f型: 望，远它镜所系记统录的的焦是距一种复合信号响应。因此，一般 图像包含的是“纯像元”和“混合”像元的集合体，这依 赖于IFOV的大小和地面物体的空间复杂性。I F O V
一、遥感图像特征
（4）地面分辨率的计算
摄影方式：
Rg Rs f H
Rs：胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统 分辨率，单位线对/mm
6.5km/s，在扫描一次的时间里卫星正好向前移动474m，因此扫描线正
好衔接。
0.5~0.6μm 0.6~0.7μm
扫描方向
.m 1
m
2
...k m 3
...m 4
5
0.7~0.8μm
0.8~1.1μm
卫
星
10.4~12.6μm 前 进
方
向
6
成像板
一、遥感图像特征
一般来说：遥感系统的空间分辨率越高，其识别 物体的能力越强。但实际上每一目标在图像上的可 分辨程度，不完全决定于空间分辨率的具体值，而 是和它的形状、大小，以及它与周围物体亮度、结 构的相对差有关（反差）。例如MSS的空间分辨率 为79m，但是宽仅10-20m的铁路，公路，当它们通 过沙漠、水域、草原等背景光谱较单调或与道路光 谱差异大的地区，往往清晰可辨。
一、遥感图像特征
（3）瞬时视场（IFOV）
指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野。单位为
毫弧度（mrad）。
S
S ➢IFOV越小，最小可分辨单元越小，空间分辨率越高。 f
f ➢IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小。
➢一个瞬S:时探视测场元内件的的信边息长，表示一个像元。
➢在任何H:一遥个感给平定台的的瞬航时高视场内，往往包含着不止一种地面H
3）辐射分辨率
辐射分辨率：指传感器在接收目标辐射 的波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。
（能量上、强度上的分辨，表现为灰度量化级）。
例如：Landsat5的TM3 其最小辐射量值Rmin=-0.0083mv/(cm2·sr·μm)
最大辐射量值Rmax=1.410mv/(cm2·sr·μm) 量化级D为28=256级 其辐射分辨率RL=(Rmax -Rmin)/D=0.0055 mv/(cm2·sr·μm)
经验证明：遥感器空间分辨率的选择，一般应选 择小于被探测目标最小直径的1/2。
一、遥感图像特征
2）波谱分辨率（光谱分辨率）
波谱分辨率：指传感器在接收目标辐射的波谱 时能分辨的最小波长间隔。
间隔↓，分辨率↑ 光谱分辨率通过遥感器所选用的波段数量的多 少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小，即 选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽，这 三个因素共同决定光谱分辨率。
第三章 遥感传感器及其成像原理
一、遥感图像特征 二、遥感传感器 三、遥感数据的选购（视时间）
一、遥感图像特征
1 几何特征 2 物理特征 3 时间特征
这三方面特征的表现参数为： 空间分辨率 光谱分辨率 辐射分辨率 时间分辨率
一、遥感图像特征
1）空间分辨率（地面分辨率）
➢ 空间分辨率，也称地面分辨率，它们均反映对两个非常靠 近的目标物的识别、区分能力。
一、遥感图像特征
例2：SPOT-HRV全色波段的探测元件长度为13μm; 焦距为1m; 轨道高度为822km。求地面分辨率。 解：IFOV=HS/f=8.22×105×13×10-6÷1=10.686m
一、遥感图像特征
例3：Landsat-MSS多光谱扫描仪，每个探测器的瞬时视场为86μrad，
H：摄影机距地面高度，单位m
f：摄影机焦距，单位mm
R g:地面分辨率，单位线对/mm
一、遥感图像特征
（4）地面分辨率的计算
扫描方式： IFOV也可理解成：扫描成像过程中一个光敏
探测元件通过望远镜系统投射到地面上的直径Fra bibliotek或者边长。
IFOVHHS
f
S f
S: 探测元件的边长
H: 遥感平台的航高
H
f : 望远镜系统的焦距
卫星高度为915km，因此每个像元的地面分辨率为79m×79m，每个波
段由6个相同大小的探测单元与飞行方向平等排列，这样在瞬间看到的
地面大小为474m×79m，又由于扫描总视场为11.56°，对应地面宽度
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
Landsat/TM有7个波段，如TM3波段（0.63-0.69 μm ，波段间隔 为0.06 μm ）
航空可见、红外成像光谱仪AVIRIS有224个波段（0.4-2.45μm波 段间隔近10nm）。
图中红线内为32nm光谱分辨的反射曲线，可见 在1.2 μm 处出现明显的双谷形态。
一、遥感图像特征
➢ 空间分辨率：是针对遥感器或图像而言的，指图像上能够 详细区分的最小单元的尺寸或大小，或指遥感器区分两个 目标的最小角度或线性距离的度量。
➢ 地面分辨率：是针对地面而言，是指可以识别的最小地面 距离或最小目标物的大小。
一般有三种表示方法：
(1)像元
(2)线对数
(3)瞬时视场
一、遥感图像特征
（1）像元（pixel）
指单个像元所对应的地面面积大小，单位为m×m或 km×km。
如美国QuickBird商业卫星一个像元相当地面面积 0.61m×0.61m，简称其空间分辨率为0.61m，Landsat/TM一 个像元相当地面面积28.5m×28.5m，简称其空间分辨率为 30m。
（2）线对数（line pairs）
对于摄影系统而言，影像最小单元常通过1mm间隔内包 含的线对数确定，单位为线对/mm。所谓线对指一对同等大 小的明暗条纹或规则间隔的明暗条对。
IF O V
一、遥感图像特征
例1：摄影机焦距152mm，航高为6000m，系统分辨 率为40线对/mm。求地面分辨率。（P80）
解： RgR H sf 线/对 m
式中：Rg的单位是 线对/m
1m
1线对/ m表明：1m中只能区分1个线对，也就是2条线 （一明一暗），每条线为0.5m，因此其分辨能力为 0.5m，也即地面分辨率为0.5m。（书中不太好理解）
一、遥感图像特征
空间分辨率和光谱分辨率的矛盾
提高空间分辨率 瞬时视场IFOV要小。
IFOV小 探测元件接受到的辐射能量相
应减少，即瞬时获得的入射能量小 对微弱
能量差异的检测能力差
一、遥感图像特征
（4）地面分辨率的计算
摄影方式：
Rg Rs f H
Rs：胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统 分辨率，单位线对/mm
6.5km/s，在扫描一次的时间里卫星正好向前移动474m，因此扫描线正
好衔接。
0.5~0.6μm 0.6~0.7μm
扫描方向
.m 1
m
2
...k m 3
...m 4
5
0.7~0.8μm
0.8~1.1μm
卫
星
10.4~12.6μm 前 进
方
向
6
成像板
一、遥感图像特征
一般来说：遥感系统的空间分辨率越高，其识别 物体的能力越强。但实际上每一目标在图像上的可 分辨程度，不完全决定于空间分辨率的具体值，而 是和它的形状、大小，以及它与周围物体亮度、结 构的相对差有关（反差）。例如MSS的空间分辨率 为79m，但是宽仅10-20m的铁路，公路，当它们通 过沙漠、水域、草原等背景光谱较单调或与道路光 谱差异大的地区，往往清晰可辨。
一、遥感图像特征
（3）瞬时视场（IFOV）
指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野。单位为
毫弧度（mrad）。
S
S ➢IFOV越小，最小可分辨单元越小，空间分辨率越高。 f
f ➢IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小。
➢一个瞬S:时探视测场元内件的的信边息长，表示一个像元。
➢在任何H:一遥个感给平定台的的瞬航时高视场内，往往包含着不止一种地面H
3）辐射分辨率
辐射分辨率：指传感器在接收目标辐射 的波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。
（能量上、强度上的分辨，表现为灰度量化级）。
例如：Landsat5的TM3 其最小辐射量值Rmin=-0.0083mv/(cm2·sr·μm)
最大辐射量值Rmax=1.410mv/(cm2·sr·μm) 量化级D为28=256级 其辐射分辨率RL=(Rmax -Rmin)/D=0.0055 mv/(cm2·sr·μm)
经验证明：遥感器空间分辨率的选择，一般应选 择小于被探测目标最小直径的1/2。
一、遥感图像特征
2）波谱分辨率（光谱分辨率）
波谱分辨率：指传感器在接收目标辐射的波谱 时能分辨的最小波长间隔。
间隔↓，分辨率↑ 光谱分辨率通过遥感器所选用的波段数量的多 少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小，即 选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽，这 三个因素共同决定光谱分辨率。
第三章 遥感传感器及其成像原理
一、遥感图像特征 二、遥感传感器 三、遥感数据的选购（视时间）
一、遥感图像特征
1 几何特征 2 物理特征 3 时间特征
这三方面特征的表现参数为： 空间分辨率 光谱分辨率 辐射分辨率 时间分辨率
一、遥感图像特征
1）空间分辨率（地面分辨率）
➢ 空间分辨率，也称地面分辨率，它们均反映对两个非常靠 近的目标物的识别、区分能力。
一、遥感图像特征
例2：SPOT-HRV全色波段的探测元件长度为13μm; 焦距为1m; 轨道高度为822km。求地面分辨率。 解：IFOV=HS/f=8.22×105×13×10-6÷1=10.686m
一、遥感图像特征
例3：Landsat-MSS多光谱扫描仪，每个探测器的瞬时视场为86μrad，
H：摄影机距地面高度，单位m
f：摄影机焦距，单位mm
R g:地面分辨率，单位线对/mm
一、遥感图像特征
（4）地面分辨率的计算
扫描方式： IFOV也可理解成：扫描成像过程中一个光敏
探测元件通过望远镜系统投射到地面上的直径Fra bibliotek或者边长。
IFOVHHS
f
S f
S: 探测元件的边长
H: 遥感平台的航高
H
f : 望远镜系统的焦距
卫星高度为915km，因此每个像元的地面分辨率为79m×79m，每个波
段由6个相同大小的探测单元与飞行方向平等排列，这样在瞬间看到的
地面大小为474m×79m，又由于扫描总视场为11.56°，对应地面宽度
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
Landsat/TM有7个波段，如TM3波段（0.63-0.69 μm ，波段间隔 为0.06 μm ）
航空可见、红外成像光谱仪AVIRIS有224个波段（0.4-2.45μm波 段间隔近10nm）。
图中红线内为32nm光谱分辨的反射曲线，可见 在1.2 μm 处出现明显的双谷形态。
一、遥感图像特征
➢ 空间分辨率：是针对遥感器或图像而言的，指图像上能够 详细区分的最小单元的尺寸或大小，或指遥感器区分两个 目标的最小角度或线性距离的度量。
➢ 地面分辨率：是针对地面而言，是指可以识别的最小地面 距离或最小目标物的大小。
一般有三种表示方法：
(1)像元
(2)线对数
(3)瞬时视场
一、遥感图像特征
（1）像元（pixel）
指单个像元所对应的地面面积大小，单位为m×m或 km×km。
如美国QuickBird商业卫星一个像元相当地面面积 0.61m×0.61m，简称其空间分辨率为0.61m，Landsat/TM一 个像元相当地面面积28.5m×28.5m，简称其空间分辨率为 30m。
（2）线对数（line pairs）
对于摄影系统而言，影像最小单元常通过1mm间隔内包 含的线对数确定，单位为线对/mm。所谓线对指一对同等大 小的明暗条纹或规则间隔的明暗条对。
IF O V
一、遥感图像特征
例1：摄影机焦距152mm，航高为6000m，系统分辨 率为40线对/mm。求地面分辨率。（P80）
解： RgR H sf 线/对 m
式中：Rg的单位是 线对/m
1m
1线对/ m表明：1m中只能区分1个线对，也就是2条线 （一明一暗），每条线为0.5m，因此其分辨能力为 0.5m，也即地面分辨率为0.5m。（书中不太好理解）
一、遥感图像特征
空间分辨率和光谱分辨率的矛盾
提高空间分辨率 瞬时视场IFOV要小。
IFOV小 探测元件接受到的辐射能量相
应减少，即瞬时获得的入射能量小 对微弱
能量差异的检测能力差