第三章 遥感传感器及其成像原理
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第3章遥感传感器及其成像原理.
❖ 经探测器输出视频信号。 ❖ 经电子放大器放大和调制。 ❖ 在阴极射线管上显示出一条相应于地面扫描视场内的
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
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
3传感器及成像原理
扫描完成对地面覆盖的。有代表性的航天光机扫描仪是
搭载在美国陆地卫星的多光谱扫描仪（MSS）、专题制
图仪（TM）和增强型专题制图仪（ETM）。我国研制的
红外扫描仪，属于典型的机载型光机扫描仪。
1 光机扫描仪的组成
光机扫描仪主要由收集器、分光器、探测器、处理
器和记录与输出装置等组成。
遥感
2 光/机扫描仪的成像原理
面状态，像片四周印有井字形细线称为 压平线。如果底片没有压平，则压平线 的影像为曲线或虚影。
此外，有些像片上还注明了航摄机的型号、焦距、机号 及底片号等。
近年来的像片已不在标注气泡、时表、压平线等，框标 则标记在像片的四个角上 ，两条对角线的交点即为像片的 中心点。
遥感
与摄影测量交叉部分
A 摄影像片的特征
S D
几何特性、物理特性、信息量大小和可靠程度。
A
U Q
3.1.1 传感器分类
I
⎧
⎧ 画幅式 ( 分幅式，框幅式 )
⎪
⎪ ⎪
摄影成像
⎪
⎪
⎪⎪ 缝隙式，全景式
⎨ ⎪
多光谱
⎪⎩ 数码式
成像传感器
⎪⎪ ⎨
扫描成像
⎪
⎧ 掸扫式 ( 光机扫描
⎨ ⎩
推扫式
( 固体扫描
, 物面扫描 , 像面扫描
) )
⎪ ⎪ 微波成像 ⎪
遥感
4 、时间分辨率
●指同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采
样的时间频率，也称重访周期。
S D
●如：静止气象卫星0.5小时，CBERS 26天
A U
●时间分辨率对动态监测意义重大，如天气和
Q
I
气候变化、自然灾害监测、土地利用监测等；
传感器及其成像原理ppt课件
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33
HRV立体观测
平面反射镜可向左右两侧旋转，最大角度 达27度，从而实现倾斜观测；
轨道间立体观测； 通过轨道间重复观测，可建立立体模型；
可获取多时相图像。
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34
空间成 像技术
地物光 谱技术
成像光谱仪 —高光谱遥感 仪 成
像
谱像合一 光
谱
对同一地区同 时获取几十个 到几百个波段 的地物反射光
成像板上的光学纤维将接收的辐射能传递 到探测器，对探测器的输出进行采样、编 码（A/D转换），馈入天线向地面发送。
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20
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21
3、地面接收及产品
遥感数据地面接收由遥感地面接收站完成； 接收站主要接收
➢ 遥感图像信息 ➢ 卫星姿态、星历参数 地面接收站包括
天线及伺服系统、接收分系统、 计算机、模拟检测系统、定时系 统、信标塔等。
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22
MSS产品
粗加工产品
经过辐射校准、几何校正、分幅注记
精加工产品
在粗加工的基础上，用地面控制点进行了 纠正
特殊处理产品
根据用户的要求做了一些特殊处理
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23
TM
对MSS的主要改进：
➢扫描行垂直于飞行轨道；往返双 向都对地面扫描；（扫描改正器） ➢更高的空间分辨率； ➢更好的频谱选择； ➢更好的几何保真度； ➢更高的辐射准确度和辐射分辨率。
探测器
个数与玻璃纤维单元个数相同，类型与波段有关。能将辐射能变成电 信号输出。
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18
成 像 板
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19
2、成像过程
扫描一次每个波段获取6条扫描线图像，对 应地面范围为474米x185公里。
第三章遥感成像原理与遥感图像特征
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
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
遥感原理 第3章：遥感成像原理与遥感图像特征
气象卫星观测的优势和特点
综合参数观测优势
与其它观测方法相比，气象卫星是从大气层 外这个新视角观测地球—大气系统的，所以有些重 要的气候变量，特别是通过整个垂直方向大气层 的积分参数，如地气系统的反照率、大气顶的地 气系统的射出长波辐射，只能通过气象卫星观测 才能获得。 目前已成功地从气象卫星观测资料中导出了全球 大气温度和湿度廓线、辐射平衡、海陆表面温度 及云顶温度、风场、云参数、冰雪覆盖、云中液 态水含量和降水量、臭氧总量和廓线、陆地下垫 面状态、植被状况等诸多重要气候和环境参数,这 是任何其他观测手段所不能观测的。
目前，日本GMS系列静止气象卫星、俄罗斯的 GOMES卫星、欧盟 METEOSAT-3 卫星、印度的INSAT 以及美国的两颗静止卫星(GOES-E和GOES-W)共6颗卫 星组成地球静止气象卫星监测网。这些卫星位于赤道上 空约36000公里高，每半小时向地球发送一次图片。 中国也先后成功地发射了6颗气象卫星（3颗风云－1 和3颗风云－2）。依靠这些卫星，中国建立了自己的卫 星天气预报和监测系统。风云－1是一种极地轨道气象卫 星。风云－2是一种静止气象卫星。
气象卫星观测的优势和特点
时间取样优势 气象卫星观测可以大大地改善资料的时间取样 频次。特别是静止气象卫星可以获得每小时一 次的大范围实时资料，必要时甚至可以获取半 小时的资料。有利于对灾害性天气的动态监测。 双星组网的极轨气象卫星也可以每天提供 4 次 全球覆盖的图象资料和垂直探测资料。而常规 高空站每天只在 00时12时（世界时）进行两次 观测,且无法观测海洋和无人地区。
2、气象卫星的特点
① 轨道：低轨和高轨。 ② 成像面积大，有利于获得宏观同步信息， 减少数据处理容量。 ③ 短周期重复观测：静止气象卫星30分钟 一次；极轨卫星半天一次。利于动态监 测。 ④ 资料来源连续、实时性强、成本低。
第三章遥感传感器PPT课件
辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、
ETM、HRV）。
To be continued…
6
§1 传感器
五、摄影型传感器
航空摄影机：是空中对地面拍摄像片的仪器， 它通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射 光谱能量。记录的波长范围以可见光~近红外为 主。
To be continued…
7
§1 传感器
NOAA-AVHRR
分辨率/m 60 15 80 1 20 10 30 60 15 本节结束
应用 地面热性质调查
规划、管理 陆地资源调查
海洋调查 海洋调查
返回 下一节11
§3 航空遥感数据
本节主要内容： 一、航空摄影的分类 二、航空像片的感光片性能 三、航空像片的特性 四、航空像片的分辨率 五、彩色红外像片 六、黑白像片的色调 七、航空像片的比例尺 八、光机扫描航空图像
1
城市规划、土地管理
SPOT-HRV1-3
20
宏观规划、国土资源
SPOT-HRV Pan 10
立体量测
ETM1-5，7
30
陆地资源调查
10
To be continued…
遥感数据类型 ETM6
ETM Pan Landsat-MSS4-7
Radarsat-SAR Seasat-VIR Seasat-SAR JERS-VNR JERS-SWIR
To be continued…
8
§1 传感器
七、微波遥是指感通的过向传目感标地器物发射微波并
主动微接波受遥其感后(向…辐) 射信号来实现对地观测
❖
雷达
的遥感方式。主要传感器为雷达，此 外还有微波高度计和微波散射计。
第三章遥感成像原理及遥感图像特征
3.1.1 遥感平台
遥感平台（platform）是搭载传感器的工具。 根据运载工具的类型划分：
航天平台 150km以上， 卫星、宇宙飞船。
航空平台 百米至十余千米，低、中、高空飞机以及飞船、气球等。
地面平台 0—50m， 车、船、塔等。
3.1.2 卫星的轨道参数
卫星在空间运行，遵循天体运动的开普勒三定律。
一、太阳同步轨道
（ sun-synchronous satellite orbit ） 卫星的轨道面以与地球的公转方向相同方向而同时旋转的 近圆形轨道。
卫星的轨道平面与赤道平面的夹角一般是不会变的, 但会 绕地球自转轴旋转。
轨道平面绕地球自转轴旋转的方向与地球公转的方向相同 ，旋转的角速度等于地球公转的平均角速度, 即0.9856度 /日或360度/年, 这样的轨道称为太阳同步轨道。
四、卫星的轨道参数
•赤道坐标系 赤道坐标系是取赤道面为基准 面，以地球自转轴、以及从地 心指向春分点的直线为坐标轴 所构成的坐标系。虽然由于地 轴的运动，该坐标系相对于恒 星其位置是变动的，但是，对 于轨道寿命有限的卫星运动来 说，影响很小。
开普勒的轨道参数
五、开普勒的6个参数
（1）轨道倾角 轨道平面与地球赤道平面的夹角。具体计算是在卫星轨道
➢ 风云一号C卫星轨道参数 轨道特征：太阳同步轨道 轨道高度：863km 轨道倾角：98.79° 轨道偏心率：0.00188 轨道回归周期：10.61天 轨道降交点地方时：8∶34（1999－07－04）
二、陆地卫星
1、Landsat卫星
• Landsat是美国于1972年在世界上第1次发射的真正的地球观测卫星，由于 它的出色的观测能力推动了卫星遥感的飞跃发展。是太阳同步轨道卫星 。 星上搭载多光谱扫描仪（MSS）和专题扫描仪（TM）两种遥感器。 Landsat -1用于国内和国外的大范围研究，验证研究数据对探测、绘制、测 量和评定地球资源和环境条件的实际应用。 Landsat -2具有更大的能力，能白天和夜晚测量来自陆地和水面的辐射。有 效载荷基本上与Landsat -1相同。 Landsat -3用于继续研究和发展中分辨力多光谱遥感系统。 TM是4号星以后搭载的。6号星以后仅搭载ETM，并予定追加IFOV为15ｍ 的全色波段。
遥感原理与方法——第三章遥感传感器及成像原理
行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息， 形成一定谱段的图象．
对物面扫描的成像仪：
特点:对地面直接扫描 光机扫描仪(红外扫描仪，多光谱扫描仪)，成像光谱仪，多
频段频谱仪
对像面扫描的成像仪：
特点:瞬间在像面上先形成一条线图象,甚至是一幅二维影象, 然后对影象进行扫描成像.
线阵列ＣＣＤ推扫式成像仪，电视摄像机
第三章 遥感传感器及3.3雷达成像仪
3.1传感器的组成及分类
传感器:收集,探测并记录地物电磁波辐射信息的仪器
收集器 探测器 处理器 输出器
透镜 反射镜 天线
胶卷 光电器件 热电器件
光电倍增管 电子倍增管
胶片 磁带
传感器的分类 按电磁波辐射来源分: 主动传感器,被动传感器 按对电磁波记录方式分: 成像方式,非成像方式 按成像原理和所获取图像的性质不同分: 摄影机,扫描仪,雷达
3.2.1光学机械扫描成像
结构组成:
光学机械扫描仪是借助遥感平台沿飞行方向运动和遥感器本 身光学机械横向扫描达到地面覆盖,得到地面条带图象的成 像装置.主要有红外扫描仪和多光谱扫描仪2种,主要由收集器, 分光器,探测器,处理器,输出器等几部分组成.
1）收集器
多光谱扫描仪可用透镜系统也可以用反射镜系统作为收集器, 但是红外扫描仪采用反射镜系统.
探测器：将辐射能转化成电信号输出。
成像过程
扫描仪每个探测器的瞬时视场角为86微弧度，卫 星高度为915公里，因此，扫描瞬间每个像元的 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行排列，这样瞬间看见 的地面大小为474m×79m.又由于扫描总视场为 11.56度，地面宽度为185公里，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,扫描周期为73.4ms（1000毫秒＝１ 秒），在扫描一次的时间里卫星向前正好移动 474m,因此扫描线正好衔接。
对物面扫描的成像仪：
特点:对地面直接扫描 光机扫描仪(红外扫描仪，多光谱扫描仪)，成像光谱仪，多
频段频谱仪
对像面扫描的成像仪：
特点:瞬间在像面上先形成一条线图象,甚至是一幅二维影象, 然后对影象进行扫描成像.
线阵列ＣＣＤ推扫式成像仪，电视摄像机
第三章 遥感传感器及3.3雷达成像仪
3.1传感器的组成及分类
传感器:收集,探测并记录地物电磁波辐射信息的仪器
收集器 探测器 处理器 输出器
透镜 反射镜 天线
胶卷 光电器件 热电器件
光电倍增管 电子倍增管
胶片 磁带
传感器的分类 按电磁波辐射来源分: 主动传感器,被动传感器 按对电磁波记录方式分: 成像方式,非成像方式 按成像原理和所获取图像的性质不同分: 摄影机,扫描仪,雷达
3.2.1光学机械扫描成像
结构组成:
光学机械扫描仪是借助遥感平台沿飞行方向运动和遥感器本 身光学机械横向扫描达到地面覆盖,得到地面条带图象的成 像装置.主要有红外扫描仪和多光谱扫描仪2种,主要由收集器, 分光器,探测器,处理器,输出器等几部分组成.
1）收集器
多光谱扫描仪可用透镜系统也可以用反射镜系统作为收集器, 但是红外扫描仪采用反射镜系统.
探测器：将辐射能转化成电信号输出。
成像过程
扫描仪每个探测器的瞬时视场角为86微弧度，卫 星高度为915公里，因此，扫描瞬间每个像元的 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行排列，这样瞬间看见 的地面大小为474m×79m.又由于扫描总视场为 11.56度，地面宽度为185公里，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,扫描周期为73.4ms（1000毫秒＝１ 秒），在扫描一次的时间里卫星向前正好移动 474m,因此扫描线正好衔接。
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4
16.5km 4 4 0.61 16.5km
3.1.2 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↑ 波长间隔愈小，分辨率愈高。即在等长的波段宽 度下，传感器的波段数越多，各个波段宽度越窄， 地面物体的信息越容易区分和识别，识别性越强。 光谱分辨率通过遥感器所选用的的通道数（波段 数量的多少）、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。
3.1.1 空间分辨率
空间分辨率：是针对遥感器或图像而言的，指 图像上能够能够识别的两个相邻地物的最小单 元的尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目
标细节能力的指标。
地面分辨率：是针对地面而言，空间分辨率数
值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。
空间分辨率的三种具体表示方法
像元分辨率（扫描影像）
（3）瞬时视场（IFOV）
S f
IFOV越小，最小可分辨单元越小， 空间分辨率越高
H
IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小 一个瞬时视场内的信息，表示一个像元
S: 探测元件的尺寸；H: 遥感平台的航高；f : 望
远镜系统的焦距
IFOV
（4）地面分辨率的计算（扫描影响）①
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或 者边长。
3.1.3 时间（时相）分辨率
D时 （D+T）时
（重访周期T： 取决于卫星和传感器的特性、地面带 宽、目标所处纬度）
3.1.3 时间（时相）分辨率
Landsat-4～7卫星:采用轨道高度为、轨道面倾角为 度的太阳同步轨道，重访周期为16天。
SPOT卫星:采用轨道高度约为、轨道面倾角为度的太 阳同步轨道，重访周期为26天。
3.1.5 传感器技术的发展前景
传感器数据获取技术趋向“三多和三高” 多平台：卫星、航天飞机、无人机
多传感器：全景相机、光电扫描仪、CCD线阵面阵扫描
仪、激光扫描仪、合成孔径雷达
多角度：CCD阵列可同时获取三个角度的扫描成
像,Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地观测成像
3.1.5 传感器技术的发展前景
S
H S IFOV H f
f
H
S: 探测元件的边长
H: 遥感平台的航高
f : 望远镜系统的焦距
IFOV
（4）地面分辨率的计算（摄影影像）②
摄影比例尺：
1/ m l / L f / H
H Rs Rg f
Rg Rs m
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
•瞬时视场角（2θ） 扫描镜在旋转的一瞬 间，接收到的目标物
3.1.3 辐射分辨率
2比特图像
6比特图像
3.1.3 辐射分辨率
辐射分辨率算法是RL =（Rmax-Rmin ）/D，Rmax 为最大辐射量值，Rmin为最小辐射量值，D为量 化级。RL越小，表明传感器越灵敏。 例如：Landsat5的TM3 最小辐射量值Rmin=-0.0083mv/(cm2·sr·μm) 最大辐射量值Rmax=1.410mv/(cm2·sr·μm)
成像雷达。
成像传感器是目前最常见的传感器类型
光学摄影类型
框幅摄影机 全景摄影机 多光谱摄影机 TV摄影机
（摄影成像类型）
光电成像类型 被动式
扫描仪
（扫描成像类型）
成像传感器
电荷耦合器件CCD 面阵成像光谱仪 线阵成像光谱仪
成像光谱仪
全景雷达 主动式
（雷达成像类型）
真实孔径雷达
侧 视 雷达
合成孔径雷达
3.1.2 波谱分辨率（光谱分辨率）
波谱范围？
波段划分？
3.1.2 波谱分辨率（光谱分辨率）
例如：可以分辨红外、红橙黄绿青蓝紫紫外 的传感器的光谱分辨率就比只能分辨红绿蓝 的传感器的光谱分辨率高。 一般来说，传感器的波段数越多波段宽度越 窄，地面物体的信息越容易区分和识别，针 对性越强。 现在的技术可以达到5-6nm（纳米）量级， 400多个波段。细分光谱可以提高自动区分 和识别目标性质和组成成分的能力。
像元所对应的地面实际尺寸（米）
线对（摄影影像）
线对在地面的覆盖宽度（米）
瞬时视场（扫描影像）
遥感器内单个探测元件的受光角度率的表现形式
低分辨率影像
高分辨率影像
（1）像元（pixel）：对扫描影像而言，指单
个像元所对应的地面面积大小，单位为m×m
3.2.2 传感器分类
②按传感器工作的波段:
--可见光传感器、红外传感器、微波传感器
③ 遥感器按照记录方式分类 1）非成像方式：探测到地物辐射强度按照数字或者 曲线图形表示。如：辐射计、雷达高度计、散射计、
激光高度计等。
2）成像方式： 地物辐射（反射、发射或两个兼有） 能量的强度用成像方式表示。如：摄影机、扫描仪、
3.2 遥感传感器
3.2.1 传感器概述
定义：传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射 信息的工具。 分类 ① 根据工作方式的不同，可以分为2类
主动式：人工辐射源向目标地物发射电磁波，然后接收 从目标地 物反射回来的能量。如：侧视雷达、激光雷 达、微波散射计等 被动式：接收自然界地物所辐射的能量。如：摄影机、 多波段扫描仪、微波辐射计、红外辐射计等
IKONOS卫星:搭载了一台EK数码相机，既可以垂直观 测，也可以倾斜观测，垂直观测获取1米分辩率全色 图像的重访周期约为3天，倾斜观测获取1.5米分辩率 全色图像的重访周期为1～2天。 QuickBird卫星:提供0.61米分辨率的全色图像和2.44 ～2.88米分辨率的多光谱图像，重访周期为1～3.5天 (与纬度有关)。
红外扫描仪工作原理
利用光学系统的机械
转动和飞行器向前飞
行的两个相互垂直的 运动方向，形成对地 物目标的二维扫描， 逐点逐行将不同目标物的红外辐射能汇聚到红外探测 器上，红外探测器将光能转变成电信号，电信号通过 放大处理后记录下来，经过电光能转换器件把电信号
在普通胶片上成像。
红外扫描仪成像过程
• 当旋转棱镜旋转时，第一个镜面对地面横越航线 方向扫视一次，在扫描视场内的地面辐射能，由 刈幅的一边到另一边依次进人传感器； • 地面辐射能经探测器输出视频信号，经电子放大 器放大和调制，在阴极射线管上显示出一条相应 于地面扫描视场内的景物的图像线，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。
第三章 遥感传感器及其成像原理
遥感图像特征
内 容 提 纲
几何特征
物理特征
时间特征
遥感传感器
扫描成像类传感器 雷达成像类传感器
3.1 遥感图像特征
遥感图像特征
几何特征
物理特征
时间特征
这三个方面的特征表现为
空间分辨率 光谱分辨率
辐射分辨率
时间分辨率
3.2.4 扫描成像类型的传感器工作原理 扫描成像原理：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、逐行取样，以 得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的
图像。
探测波段：紫外、红外、可见光和微波波段
成像方式：光机扫描成像、CCD固体自扫描成像、
成像光谱仪。
光机扫描仪
光机扫描仪是借助遥感平台沿飞行方向运动与 遥感器自身的光机对目标地物逐点、逐行横向 扫描，达到地面覆盖，得到地面条带图像的成 像装置。 红外扫描仪 多光谱扫描仪
量化级D为28=256级，其辐射分辨率RL=(Rmax –
Rmin)/D=0.0055 mv/(cm2·sr·μm)
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 辐射分辨率低 除技术上改进探测元件以外，实际工作中 考虑较高空间分辨率的图像 （例如SPOT-HRVPAN）和较高光谱分辨率的图像(例如LANDSATTM)进行图像融合，避其弱点，达到既要清晰， 又色彩丰富。
3.2.3 扫描成像类传感器 • 对物面扫描的成像仪 –对地面直接扫描成像，采用光机扫描系统 （红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪 ） • 对像面扫描的成像仪 –瞬间在像面上先形成一幅影像，然后对影像
进行扫描成像（线阵列CCD推扫式成像仪 ）
• 成像光谱仪
–具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器
传感器数据获取技术趋向“三多和三高”
空间分辨率：IKNOS的1m到Quird的0.61m到“地眼一号”
0.641m黑白分辨率
高光谱分辨率：已经达到5-6nm，500-600个波段，在轨
的对地观测卫星（EOS- Terra卫星）具有220个波段。
时间分辨率：1-3天的周期覆盖率，利用INSAR/DINSAR/双天线INSAR进行高精度三维地形及其变化的测 定成为可能；遥感小卫星星座
3.1.3 时间（时相）分辨率
时间分辨率：是相邻两次对地面同一区域进行观测 的时间间隔。
对卫星遥感而言，时间分辨率与卫星和传感器的设 计能力（如卫星的高度、传感器的视场角大小、传 感器的观测角度等）、星载传感器的视场角所扫过 的地面细长条带的重叠度、观测对象的纬度（纬度 越高，星载传感器的视场角所扫过的地面细长条带 的重叠度越大，重访周期越短）等因素有关。在周 期性的对地观测中，时间分辨率越高，对地面动态 目标的监视、变化检测、运动规律分析越有利。
空间分辨率举例
QuickBird图像 （美国，2001，分辨率最高的一颗商业卫星）