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。
地面接收及产品
地面接收站主要接收卫星发下来的遥感图像信息和卫星姿 态，星历参数等，将这些信息记录在高密度数字磁带上， 然后送往数据中心处理成可供用户使用的胶片和数字磁带 等．
地面接收站包括以下几个部分：
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．
ＭＳＳ的产品分为几个类别 粗加工产品（辐射校正，几何校正，）， 精加工产品（在粗加工的基础上用控制点进行了校正） 特殊产品
1）瞬时视场角：扫描系统在某一时刻对空间所张的角度。 探测原件的线度与
光学系统的总焦距之比。 2）像点：瞬时视场角在影像上对应的点，也叫像元，像素。
3）空间分辨率：瞬时视场在地 面对应的距离。扫描角越大， 分辨率越低，航
高越高，分辨率也越低
垂直摄影时，扫描角θ为０
a=d×H/f
d： 为探测器尺寸，
2）分光器
目的是将收集器收集的地面电磁波信息分解成所需要的光谱 成分.常用的有分光棱镜,衍射光栅,分光滤光片.
3）探测器 探测分光后的电磁波并把它变为电信号的元件叫探测器. 分为光电子发射型(探测从紫外到可见光区的地物光谱特性) ,光激发载流子型(从可见光到红外区的电磁波辐射), 热效应型的探测器(热红外探测器,能把红外辐射转变为电能,必须低温下
工作). 4）处理器 从探测器出来的低电信号,需放大和限制带宽.一般在探测器后面设置低
躁声的前置放大器来进行这项工作. 5）输出器 一种是胶片,一种是磁带,要把探测器输出的视频信号记录在胶片上,必须
经电光变换线路来调制一些发光器件,这时发光器件上的光信号强度和视 频信号强度一致,当胶片曝光时，数据就被记录下来。输出数据用磁带仪 记录在磁带上。有的磁带记录仪作为遥感数据的暂存器，在一定时期向 地面发送。
成像板上的光学纤维单元接收的辐射能，经光学纤维 传递到探测器，探测器对信号减波后有24路输出，采 用脉码多路调制方式，对每个信道做一次抽样，经过 计算，每9.958微秒扫描镜视轴仅在地面上移动了56 米，因此采样后的mss的空间分辨率为56m×79m （Landsat-4为68m×83m）。
采样后对每个像元采用6bit进行编码，采样后的数据 用脉码调制方式馈入天线向地面发送。
制作背景:胶片的感光范围有限制,只能探测到0.3-1.4 微米之间的电磁辐射。 扫描仪主要依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时 视场为单位进行逐点,逐行采样,以得到目标地物电磁 辐射特性信息,利用光电效应和光热效应,将辐射能转 为电能,或是其他物理特性的变化,从而对物体进行探 测。
3.2扫描成像类传感器 ----依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进
扫描成像过程 当旋转棱镜旋转时，镜面对地面横越航线方向扫视一次，
在地面瞬时视场内的地面辐射能由旋转棱镜反射到反射镜 组，经其反射，聚焦在分光器上，经光器分光后分别照射 到相应的探测器上。探测器则将辐射能转变为视频信号， 再经电子放大器放大和调整，在阴极射线管上显示瞬时视 场的地面影像，底
片曝光后记录下来，或者视频信号经模数转换器转换。变 成数字的电信号，经采样，量化和编码，变成数据流，向 地面作实时发放或由磁带记录仪记录后作延时回放。随着 棱镜的旋转，垂直于飞行方向上的地面依次对地面进行扫 描，形成一条条相互衔接的地面影像，最后形成连续的地 面条带影像。
为使扫描线正确衔接，速度与行高之比应为一个 常数。
常见光机扫描类型的传感器 １ＭＳＳ多光谱扫描仪 结构
扫描反射镜：用于获取垂直飞行方向两边共１８ ５Ｋm范围内的来自景物的辐射能．
反射镜组：将扫描镜反射进入的地面景物聚集在 成像面上．
成像板：２４＋２个玻璃纤维单元，按波段排成 ４行，每个单元对应空间分辨率，
f： 为扫描仪焦距，
Ｈ： 为航高
当观测视线倾斜时，
(平行于航线方向的地面分辨率)
aθ=a×secθ
(垂直于航线方向的地面分辨率)
aθ1=a×secθ× secθ
４）扫描线的衔接 Ｗ＝Ａ／Ｔ Ａ为探测器的地面分辨率 Ｔ为旋转棱镜扫描一次的时间 Ｗ为飞机的地速
这时，两个扫描带的重叠度为０．但是没有空 隙．
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。
地面接收及产品
地面接收站主要接收卫星发下来的遥感图像信息和卫星姿 态，星历参数等，将这些信息记录在高密度数字磁带上， 然后送往数据中心处理成可供用户使用的胶片和数字磁带 等．
地面接收站包括以下几个部分：
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．
ＭＳＳ的产品分为几个类别 粗加工产品（辐射校正，几何校正，）， 精加工产品（在粗加工的基础上用控制点进行了校正） 特殊产品
1）瞬时视场角：扫描系统在某一时刻对空间所张的角度。 探测原件的线度与
光学系统的总焦距之比。 2）像点：瞬时视场角在影像上对应的点，也叫像元，像素。
3）空间分辨率：瞬时视场在地 面对应的距离。扫描角越大， 分辨率越低，航
高越高，分辨率也越低
垂直摄影时，扫描角θ为０
a=d×H/f
d： 为探测器尺寸，
2）分光器
目的是将收集器收集的地面电磁波信息分解成所需要的光谱 成分.常用的有分光棱镜,衍射光栅,分光滤光片.
3）探测器 探测分光后的电磁波并把它变为电信号的元件叫探测器. 分为光电子发射型(探测从紫外到可见光区的地物光谱特性) ,光激发载流子型(从可见光到红外区的电磁波辐射), 热效应型的探测器(热红外探测器,能把红外辐射转变为电能,必须低温下
工作). 4）处理器 从探测器出来的低电信号,需放大和限制带宽.一般在探测器后面设置低
躁声的前置放大器来进行这项工作. 5）输出器 一种是胶片,一种是磁带,要把探测器输出的视频信号记录在胶片上,必须
经电光变换线路来调制一些发光器件,这时发光器件上的光信号强度和视 频信号强度一致,当胶片曝光时，数据就被记录下来。输出数据用磁带仪 记录在磁带上。有的磁带记录仪作为遥感数据的暂存器，在一定时期向 地面发送。
成像板上的光学纤维单元接收的辐射能，经光学纤维 传递到探测器，探测器对信号减波后有24路输出，采 用脉码多路调制方式，对每个信道做一次抽样，经过 计算，每9.958微秒扫描镜视轴仅在地面上移动了56 米，因此采样后的mss的空间分辨率为56m×79m （Landsat-4为68m×83m）。
采样后对每个像元采用6bit进行编码，采样后的数据 用脉码调制方式馈入天线向地面发送。
制作背景:胶片的感光范围有限制,只能探测到0.3-1.4 微米之间的电磁辐射。 扫描仪主要依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时 视场为单位进行逐点,逐行采样,以得到目标地物电磁 辐射特性信息,利用光电效应和光热效应,将辐射能转 为电能,或是其他物理特性的变化,从而对物体进行探 测。
3.2扫描成像类传感器 ----依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场为单位进
扫描成像过程 当旋转棱镜旋转时，镜面对地面横越航线方向扫视一次，
在地面瞬时视场内的地面辐射能由旋转棱镜反射到反射镜 组，经其反射，聚焦在分光器上，经光器分光后分别照射 到相应的探测器上。探测器则将辐射能转变为视频信号， 再经电子放大器放大和调整，在阴极射线管上显示瞬时视 场的地面影像，底
片曝光后记录下来，或者视频信号经模数转换器转换。变 成数字的电信号，经采样，量化和编码，变成数据流，向 地面作实时发放或由磁带记录仪记录后作延时回放。随着 棱镜的旋转，垂直于飞行方向上的地面依次对地面进行扫 描，形成一条条相互衔接的地面影像，最后形成连续的地 面条带影像。
为使扫描线正确衔接，速度与行高之比应为一个 常数。
常见光机扫描类型的传感器 １ＭＳＳ多光谱扫描仪 结构
扫描反射镜：用于获取垂直飞行方向两边共１８ ５Ｋm范围内的来自景物的辐射能．
反射镜组：将扫描镜反射进入的地面景物聚集在 成像面上．
成像板：２４＋２个玻璃纤维单元，按波段排成 ４行，每个单元对应空间分辨率，
f： 为扫描仪焦距，
Ｈ： 为航高
当观测视线倾斜时，
(平行于航线方向的地面分辨率)
aθ=a×secθ
(垂直于航线方向的地面分辨率)
aθ1=a×secθ× secθ
４）扫描线的衔接 Ｗ＝Ａ／Ｔ Ａ为探测器的地面分辨率 Ｔ为旋转棱镜扫描一次的时间 Ｗ为飞机的地速
这时，两个扫描带的重叠度为０．但是没有空 隙．
合集下载
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；
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。
传感器及其成像原理ppt课件
可编辑课件PPT
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。
可编辑课件PPT
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。
可编辑课件PPT
20
可编辑课件PPT
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。
可编辑课件PPT
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
可编辑课件PPT
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。
可编辑课件PPT
18
成 像 板
可编辑课件PPT
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。
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。
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
(完整版)遥感原理与应用答案完整版
第一章电磁涉及遥感物理基础名词解说：1、电磁波（变化的电场能够在其四周惹起变化的磁场，这一变化的磁场又在较远的地区内惹起新的变化电场，并在更远的地区内惹起新的变化磁场。
）变化电场和磁场的交替产生，以有限的速度由近及远在空间内流传的过程称为电磁波。
2、电磁波谱电磁波在真空中流传的波长或频次递加或递减次序摆列，就能获取电磁波谱。
3、绝对黑体关于任何波长的电磁辐射都所有汲取的物体称为绝对黑体。
4、辐射温度假如本质物体的总辐射出射度（包含所有波长）与某一温度绝对黑体的总辐射出射度相等，则黑体的温度称为该物体的辐射温度。
5、大气窗口电磁波经过大气层时较少被反射、汲取和散射的，透过率较高的电磁辐射波段。
6、发射率本质物体与同温下的黑体在同样条件下的辐射能量之比。
7、热惯量因为系统自己有必定的热容量，系统传热介质拥有必定的导热能力，因此当系统被加热或冷却时，系统温度上涨或降落常常需要经过必定的时间，这类性质称为系统的热惯量。
（地表温度振幅与热惯量 P 成反比，P越大的物体，其温度振幅越小；反之，其温度振幅越大。
）8、光谱反射率ρλ=Eρλ/ E λ ( 物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
)9、光谱反射特征曲线依照某物体的反射率随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。
填空题：1、电磁波谱按频次由高到低摆列主要由γ 射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等构成。
2、绝对黑体辐射通量密度是温度Ｔ和波长λ 的函数。
3、一般物体的总辐射通量密度与绝对温度和发射率成正比关系。
4、维恩位移定律表示绝对黑体的最强辐射波长λ 乘绝对温度T是常数2897.8 。
当绝对黑体的温度增高时，它的辐射峰值波长向短波方向挪动。
5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为0.47μm选择题： ( 单项或多项选择 )1、绝对黑体的（②③ ）①反射率等于 1 ②反射率等于 0 ③发射率等于 1 ④发射率等于 0。
2、物体的总辐射功率与以下那几项成正比关系（②⑥）①反射率②发射率③物体温度一次方④物体温度二次方⑤物体温度三次方⑥物体温度四次方。
第3讲遥感成像原理
摄影像片的几何特征
–像点位移 在中心投影的像 片上，地形的起伏 除引起像片比例尺 变化外，还会引起 平面上的点位在像 片位置上的移动。 其位移量就是中心 投影与垂直投影在 同一水平面上的 “投影误差”。 hr δ=
H
r
r：像点到像主点的距离
摄影像片的几何特征
hr 由δ= 可以看出： H
位移量与地形高差h成正比 位移量与像主点的距离r成正比 位移量与摄影高度（航高）H成反比
摄影像片的几何特征
摄影机从飞行器上对地摄影时，根据摄 影机主光轴与地面的关系，可分为垂直 摄影和倾斜摄影。 垂直摄影 摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在 3o以内。取得的像片称水平像片或垂直像 片。航空摄影测量和制图大都是这类像 片。
摄影像片的几何特征
倾斜摄影 摄影机主光轴偏离垂线大于3o，取得的 像片称倾斜像片。全景摄影成像时，镜 头垂直飞行器下方航带中心线时为垂直 垂直 摄影，其余状态下均为倾斜摄影。倾斜 摄影 摄影时，主光轴偏离垂线角度愈大，影 像畸变也愈大，给图像纠正带来困难， 不利于制图。但有时为了获取较好的立 体效果且对制图要求不高，也采用倾斜 摄影。
缝隙式摄影机又称航 带摄影机，通过焦平 面前方设置的与飞行 方向垂直的狭缝快门 获取横向的狭带影像。
摄影成像
–镜头转动式全景 摄影机有两种工作 方式，一种是转动 镜头的物镜，狭缝 设在物镜筒的后端， 随着物镜筒的转动， 在后方向弧形胶片 上聚焦成像。
摄影成像
–镜头转动式全景 摄影机的另一种是 用棱镜镜头转动、 连续卷片成像。
微波遥感方式与传感器
微波遥感分有源（主动）和无源（被动）两大类。 主动微波遥感:是指通过向目标地物发射微波并 接收其后向散射信号来实现对地观测的遥感方式。 主要传感器是雷达。此外，还有微波高度计和微 波散射计。 –雷达（Radar，Radio Direction And Range）
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。