微波遥感图像特征
微波遥感
微波遥感技术和应用机械工程学院机械设计制造及其自动化张霁1005040221一、遥感技术的介绍遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术，是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。
目前利用人造卫星每隔18天就可送回一套全球的图像资料。
利用遥感技术，可以高速度、高质量地测绘地图。
它好比孙悟空的一双火眼金睛，能从云朵上看清万物根本面目，从高空感知地下和海底的宝藏。
二、微波遥感的定义运用波长为1～1 000mm的微波电磁波的遥感技术。
包括通过接收地面目标物辐射的微波能量，或接收遥感器本身发射出的电磁波束的回波信号，根据其特征来判别目标物的性质，特征和状态，包括被动遥感和主动遥感技术。
微波遥感对云层、地表植被、松散沙层和冰雪具有一定的穿透能力，可以全天侯工作。
微波遥感是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用微波投射于物体表面，由其反射回的微波波长改变及频移确定其大小、形态以及移动速度的技术。
常用的微波波长范围为0. 8～30厘米。
其中又细分为K、Ku、X、G、C、S、Ls、L等波段。
微波遥感的工作方式分主动式（有源）微波遥感和被动式（无源）微波遥感。
前者由传感器发射微波波束再接收由地面物体反射或散射回来的回波，如侧视雷达；后者接收地面物体自身辐射的微波，如微波辐射计、微波散射计等。
三、遥感技术的发展史遥感是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。
开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后，这就标志着航天遥感时代的开始。
经过几十年的迅速发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术。
1、萌芽时期1608年制造了世界第一架望远镜。
1609年伽利略制作了放大三倍的科学望远镜并首次观测月球。
1794年气球首次升空侦察。
综合网上遥感15套题,为考试自己整理版。
填空2、遥感中较多的使用 可见光、红外、微波 三个波段。
3、遥感图像的分类依据是 地物光谱特征 。
5、热红外相片的色调是地物 温度 的构像。
6、白光依次透过黄、蓝滤光片后得到绿色是 减色法 原理。
7、进行信息复合前要先进行 配准 操作。
1、 大面积农作物遥感估产主要包括 农作物的识别与种植面积估算，长势监测和估产模式的建立。
2，3S 技术是指 RS ，GIS ，GPS 。
三个陆地卫星 Landsat 、SPOT 、CBERS 。
2、 物的空间关系主要表现为 方位关系，包含关系，相邻关系，相交关系，相贯关系。
3、 感影像地图的主要特点有 丰富的信息量，直观形象性，具有一定数学基础，现势性强。
4、 遥感数字图像计算机分类有 监督分类 和 非监督分类两种方法，其区别在于 是否使用训练场地。
5、 点状地物位于线状地物的某一点，两者是 相交 关系。
6、 热红外影像上的阴影是 目标地物与背景之间辐射差异造成的。
7、 遥感扫描影像的特征有 宏观综合概括性强，信息量丰富，动态观测。
8、 线状地物上多点位于面状地物边界，两者是 相邻 关系。
9、 水体遥感包括水界线的确定、水体悬浮物质的确定、水温的探测、水体污染的探测、水深的探测。
10、 遥感影像变形的原因有 遥感平台位置和运动状态变化的影响、地形起伏的影响、地球表面曲率的影响、大气折射的影响、地球自转的影响。
11、 平滑是为了达到 去处噪声 的目的。
12、 热红外影像上的阴影是 目标地物与背景之间辐射差异造成的。
13、 遥感扫描影像的特征有 宏观综合概括性强，信息量丰富，动态观测。
14、 微波影像上的阴影是 雷达和目标地物之间存在障碍物阻挡了雷达波的传播所造成的。
15、 4三个陆地卫星 Landsat 、SPOT 、CBERS 。
16、 常用的彩色变换的方法有 单波段彩色变换，多波段彩色变换，HLS 变换。
17、 地物的空间关系主要表现为 方位，包含，相邻，相交，相贯 五种关系18、 地质遥感包括 岩性识别，地质构造的识别，构造运动的分析。
遥感图像分析
遥感图像分析遥感图像分析是利用遥感技术对获取的遥感图像进行解译和处理，以获取地表信息和探索地理现象的一种方法。
本文将介绍遥感图像分析的基本原理、常用的分析方法以及其在各个领域的应用。
一、遥感图像分析的基本原理遥感图像是通过遥感卫星或飞机等平台获取地球表面信息的图像，利用其进行分析可以揭示出地表的空间分布、变化规律及与地理现象的联系。
遥感图像主要包括光学遥感图像和微波遥感图像两种类型，其中光学遥感图像主要利用反射特性获取地表信息，而微波遥感图像则是通过电磁波的散射和回波等特性获取地表信息。
二、遥感图像分析的常用方法1. 图像预处理：遥感图像预处理是为了提取有效的地表信息，常用的预处理方法包括辐射定标、大气校正、几何校正等。
通过这些预处理方法，可以降低图像中的噪声，使图像更加清晰，有利于后续的分析工作。
2. 特征提取：特征提取是遥感图像分析的核心步骤，它是将图像转化为可供分析和解释的信息的过程。
常用的特征提取方法包括光谱特征提取、纹理特征提取、形状特征提取等。
通过提取图像的各种特征，可以获得地表的物理和几何信息。
3. 分类分类是遥感图像分析的重要任务，它是将图像中的像素划分为不同的类别。
常见的分类方法包括有监督分类、无监督分类和半监督分类等。
分类结果可以用来监测地表的变化，研究地表的演化过程以及评估地表的植被覆盖程度等。
4. 变化检测：变化检测是遥感图像分析的一项重要任务，它通过对多期遥感图像进行比较，来识别出地表变化的位置和程度。
常见的变化检测方法包括基于像元的变化检测和基于物体的变化检测等。
变化检测可以应用于城市规划、农田利用变化分析等领域。
三、遥感图像分析的应用1. 农业：遥感图像可以提供农作物的生长状态、土壤湿度、植被覆盖度等信息，帮助农民合理安排农作物的种植和施肥。
2. 环境监测：通过遥感图像分析，可以监测海洋和河流水质、大气污染、森林覆盖变化等环境问题，为环境保护和资源管理提供数据支持。
第七章微波遥感
航天雷达遥感。
航天飞机成像雷达：可穿梭于地面与外空之间，高度在200300km之间，美国1981年发射SIR-A，1984年SIR-B，1994年 SIR-C，最初使用HH极化，后来多极化，视角可变可调整。
海洋卫星的特点
要求大面积、连续、同步或准同步探测，扫描宽度要大。 分辨率不能太低，近极地太阳同步轨道卫星，地面覆盖周期
理论计算表明，合成孔径雷达的方位分辨率
r =L/2 L为每个小天线的长度
与小天线组成，总长度为1km，每一小天 线长10m，所发射微波的波长为15cm，目标距天线1000km(斜 距)。 如是10m天线，目标地物的方位分辨率为？m 如是1km天线，目标地物的方位分辨率为？m
五、某些地物的雷达影像实例： 土壤：可用于考古和土壤含水量的测定。 对于植被：探测植被含水量，含水量高的植被，后向散射系
数比含水少的植被？。在繁密覆盖区，短波（2-6cm）能较好
探测农作物和树叶冠层，而土壤信息较少；较长的波段（1030cm）则较好地探测树干树枝，再长则可探察地表土壤信息。
遥感导论
第七章 微波遥感 Microwave RS
波长在1mm-1m的电磁波。在这一区间，按照波长由短 到长，又可分为毫米波、厘米波和分米波，统称做微 波波段。
微波有被动和主动之分。被动式接收地物辐射的微
波，可用于测地物温度，但微波辐射弱而？分辨率
低。
一般用主动式，天线向下方或侧下方发射强微波，
被地物吸收和反射，接收来自地物反射的180方向的
微波，也被叫做后向散射波，不同物体，后向散射
系数不同。
微波在发射和接收时常常仅用很窄的波段，所以按地物 反射特点和水汽吸收特点可分为：
遥感第3章--遥感成像原理与遥感图像特征
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。
遥感的基本概念、基础和遥感图像特征
地物反射和辐射不同波长的电磁波的特性称为地物波 谱特性。其测量是由传感器（如分光光度计、光谱仪、
摄谱仪等）来完成的，其工作原理就是测量地物的反射 辐射度，经光电管转化为电流强度读出。
反射辐射度由三部分组成：太阳经大气衰减后照射地 面，经地物反射后，又经大气第二次衰减进入传感器的 能量；地面物体本身发射辐射的能量经大气后进入传感 器；大气散射和辐射的能量。
1、遥感（Remote Sensing)
——遥感平台
同，因而具有反射和辐射不同波长的电磁波的特性”。 换句话说，遥感是一种利用物体反射或辐射电磁波的固 有特性，通过观测电磁波、识别物体以及物体存在环境 条件的技术。
观测电磁波的装置是传感器。
1、遥感（Remote Sensing)
——遥感的基本概念和基础
太阳辐射（即太阳光）和地球辐射是遥感过程地物
反射电磁波的主要来源。
遥感的基本概念、基础和遥感 图像特征
1、遥感（Remote Sensing)
遥感的基本概念和基础 遥感平台 遥感成像与遥感图像特征 遥感信息的获取和监测系统 遥感图像的处理
1、遥感（Remote Sensing) ——遥感的基本概念和基础
所谓遥感，通常指的是通过某种传感器装置，在不与 研究对象直接接触的情况下，获得其特征信息，并对这 些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学技术。
第三章遥感成像原理与遥感图像特征1235节PPT课件
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。
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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”。
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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）
微波遥感复习
微波遥感复习一、概论1.微波遥感：利用微波传感器接收地面各种地物发射和反射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取所需的信息。
2.极化：电磁波的电场振动方向的变化趋势3.后向散射：散射波的方向和入射方向相反，这个方向上的散射就称作后向散射4.微波与物质相互作用的形式：反射、散射、吸收、透射5.大气对微波的衰减作用主要是大气中水分子和氧分子对微波的吸收，大气微粒对微波的散射。
大气微粒可分为三类，水滴、冰粒和尘埃。
水粒组成的云粒子，瑞利散射；降水云层中的粒子，米氏散射。
6.氧气分子的吸收中心波长位于和处；水气吸收谱线随电磁波频率增高而增强，在23GHZ处有一个突变。
7.雷达卫星所采用的波段（一般是C（4~8GHz）、L（1~2GHz）波段）C波段：ERS,RADASAT,ENVISAT,XSAR/SRTM;L波段：SEASAT,SIR,JERS,S波段：ALMAZ8.微波遥感的优点微波能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力。
全天时工作能力。
微波对地物具有一定穿透性。
微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的信息。
微波遥感的主动方式不仅记录电磁波振幅信号，而且可以记录电磁波相位信息。
行星际探测的主要手段。
缺点雷达图像分辨率较低—雷达成像处理困难数据源较少二、微波遥感系统9.相干与非相干性从远处两个靠得较近的物体反射回来的波是高度相干的。
因而用这类电磁波的遥感器进行成像时，获取的图像上有的地方可能没有接收到任何功率，有的地方从这两个物体接收到的反射功率则可能是其中一个物体的平均反射功率的四倍。
正因为波的相干性，微波雷达图像的像片上会出现颗粒状或斑点状的特征，这是一般非相干的可见光像片所没有的，也是对解译很有意义的信息。
10.微波主动遥感：微波散射计，雷达高度计，侧视雷达（固定孔径雷达，合成孔径雷达）微波被动遥感：微波辐射计11.微波散射计作用：测量地物表面的散射或反射特性，主要用于测量目标的散射特性随雷达波束入射角变化的规律，也可用于研究极化和波长对目标散射的影响。
微波遥感
微波遥感一、微波遥感概述1、微波微波是指波长1mm——1m（即频率300MHz——300GHz）的电磁波，包括毫米波、厘米波、分米波，它比可见光-红外（0.38——15μm）波长要大的多。
最长的微波波长可以是最短的光学波长的250万倍。
常用的微波波长范围为0. 8～30厘米。
其中又细分为K、Ku、X、G、C、S、Ls、L等波段。
微波遥感用的是无线电技术。
微波遥感：是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用某种传感器接受地理各种地物发射或者反射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取地物所需的信息。
微波遥感系统有主动和被动之分。
所谓主动微波遥感系统，指遥感器自身发射能源。
“雷达”是一种主动微波遥感仪器。
雷达是用无线电波探测物体并测定物体距离的，这一过程中需要它主动发射某一频率的微波信号，再接收这些信号与地面相互作用后的回波反射信号，并对这两种信号的探测频率和极化位移等进行比较，生成地表的数字图像或者模拟图像。
微波辐射计是一种被动微波遥感仪器，记录的是在自然状况下，地面发射、反射的微弱的微波能量。
2、微波遥感的历史微波遥感的发展可以追溯到20世纪50年代早期，由于军事侦察的需求，美国军方发展了侧视机载雷达。
之后，侧视机载雷达SLAR 逐步用于非军事领域，成为获取自然资源与环境数据的有力工具。
1978年美国发射的Seasat海洋卫星以及随后发射的航天飞机成像雷达计划、苏联发射的Cosmos1870，标志着航天雷达遥感的开始。
20世纪90年代以来各国相继发射了一系列的星载雷达，单波段单极化雷达遥感得到了很大的发展。
进入21世纪以来另有一系列先进的雷达遥感计划得以实施，使得多波段多极化雷达遥感得到了很大的发展。
这一系列计划的实施大大地推动了极化雷达和干涉雷达等新型雷达的发展，使卫星雷达遥感进入了一个新时代。
我国的微波遥感事业起步于上世纪70年代。
在国家历次科技攻关中，遥感技术都作为重要项目列入。
经过若干阶段的发展，近年来已取得了技术、理论及应用研究的全面发展。
第七章微波遥感ppt课件
广泛应用于海洋研究、陆地资源调查和地图制图。
二零零七年十二月十九日獲取的一幅 ENVISAT ASAR圖像。
（二）成像微波传感器
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。
7.1概述
一、微波波段的划分
微波是指波长1mm—1m(即频率300MHz~30GHz) 的电磁波。
常用的微波波长范围为0. 8～ 30厘米。其中又细分为Ka、 K、Ku、X、C、S、L等波段。 ERS及RADARSAT利用C波 段，日本的JERS利用L波段。 C波段可以用来对海洋及海冰 进行成像，而L波段可以更深 地穿透植被，所以在林业及 植被研究中更有用。
习题
1、名词解释：微波，距离分辨率，方位分 辨率，雷达阴影
2、问答题： （1）与可见光和红外波段遥感相比，微波
遥感有哪些优点？ （2）微波传感器分为非成像和成像传感器，
它们各自包括哪些传感器？ （3）理解侧视雷达系统的工作原理率—距离分 辨率
φ
rp=c /2sin
-脉冲持续期（脉冲宽度）， -视角，c-光速
A入射角;
视角;
C斜距;
E
D地距;
F
俯角；
E 近射程;
F 远射程
二、距离分辨率和方位分辨率
沿航线方向的分辨率—方位分辨率 ra= *R
-波束宽度或波瓣角， R-天线到该像元的倾斜距离 =/l, -波长，l-天线长度
β
7.3合成孔径雷达
合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）, 也是侧视雷达。
微波遥感图像特征ppt课件
海 洋 内 波
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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
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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
2016-2017(1)微波遥感-3.2侧视雷达图像的几何特征
3.2.5雷达图像的左右倒置
A C
B D
D B
回波记录
C
A
RADARSAT-1/2升轨-左侧视-上下 左右倒置
左侧视雷达成像系统
A C
B D
A C
B
D
回波记录
RADARSAT-1/2 降轨-左侧视-未倒置
右侧视雷达成像系统-大多数卫星采用的方式
A C
B D
C A
回波记录
D
A C
B D
B D
回波记录
n
n
侧视雷达成像在距离向会产生雷达阴影。起伏 地形的后坡雷达波束不能到达，没有回波信号， 在图像相应位置出现暗区。 有三种情况：
q q q
1，地形后坡坡度小于雷达俯角：不会产生阴影 2，地形后坡坡度等于雷达俯角：视后坡粗糙度如何 3，地形后坡坡度大于雷达俯角：产生阴影
雷达阴影产生原理示意图 2
3 1
q q
q q
方位分辨率 当载波波长、天线孔径和 轨道高度一定时，方位分 辨率是一个常数。 距离分辨率 脉冲宽度、波速一定时， 距离分辨率与雷达俯角或 当地入射角有关。
Ra
D
R
c Rr 2 cos
β（0-90），cosβ（1-0）
距离压缩原理示意图
距离压缩现象雷达影像
n
雷达图像距离压缩规律
n
侧视雷达阴影产生的规律
q
q q
q
1，雷达阴影是起伏地形的雷达影像在后坡出现暗 区的图像缺失现象。 2，雷达阴影的产生与坡度及雷达俯角有关； 3，判断雷达阴影还要考虑山脊走向与卫星航向的 关系，考虑真倾向与伪倾向的关系； 4，阴影区不含信息，但却是一种很好的观测方向 和地形信息的指示器。
遥感影像分类
1.电磁波谱
• 根据电磁波在真空中传播的波长或频率的 大小，按递增或递减顺序依次排列所构成 的图谱叫电磁波谱。 • 该波谱以频率从高到低排列（即按波长从 小（短）到大（长）排列），可以划分为γ 射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、 无线电波。
• 波长（或频率）之所以不同，是由于产生 电磁波的波源不同。 • 无线电波是由电磁振荡发射的； • 红外辐射是由于分子的振动、转动和能级 跃迁时产生的； • 可见光与近紫外辐射是由于原子、分子中 的外层电子跃迁时产生的； • 紫外线、X射线和γ射线是由于内层电子跃 迁和原子核内状态改变时产生的；
一．遥感摄影像片的判读 二．遥感扫描影象的判读 三．微波影象的判读 四．目视解译方法与基本步骤
1.遥感摄影像片的判读
1、遥感摄影像片的种类 （1）可见光黑白全色像片 （2）黑白红外像片 （3）彩色像片 （4）彩红外像片 （5）多波段摄影像片
遥感摄影像片特点与解译标志
（1）摄影像片的特点
绝大部分为大中比例尺像片,各种人造地物的形状特征与图型结构 清晰可辨； 绝大部分采用中心投影，可以看到地物的顶部轮廓。
2.电磁波性质
• • • • ①是横波; ②在真空中以光速传播； ③满足f•λ=c和Ε=h•f； ④电磁波具有波粒二象性。 各种电磁波的本质都是完全相同的， 只是由于它们的波长（或频率）不同而具 有不同的特性，因而探测记录它们的方法 也不同。
• • • • •
遥感常用的各光谱段的主要特性如下： 紫外线：波长0.01－0.38µｍ 可见光：波长0.38－0.76µｍ 红外线：波长0.76－1000µｍ 微波：波长1mm－1m
遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异 在遥感影像上的反映。
第三章遥感成像原理和遥感成像特征
v
S
V
H
全景摄影机
• 又称扫描摄影机或摇头摄影机。
• 在物镜焦平面上平行于飞行方向设置一 狭缝，并随物镜作垂直于航线方向扫描， 得到一幅扫描成的图像。
• 在摄影瞬间得到的是地面上平行于航线 的一条很窄的影像。
多光谱摄影机
• 对同一地区，在同一瞬间摄取多个波段影像的 摄影机，是充分利用地物在不同光谱区有不同 的反射来增多获取目标的信息量，以便提高影 像的判读和识别能力。
卫星名称 Landsat-1 Landsat-2 Landsat-3 Landsat-4 Landsat-5 Landsat-6
Landsat-7
发射时间 72. 7. 23 75. 1. 22 78. 3. 5 82. 7. 16 84. 3. 1 93. 10. 5
99. 4. 23
传感器 RBV MSS RBV MSS RBV MSS MSS TM MSS TM
传感器类型
• 按记录方式:成像方式、非成像方式 • 按工作波段分:可见光、红外、微波 • 按工作方式分:主动、被动
成
被动式
像
传
感
器
主动式
光学摄影类型
框幅摄影机 缝隙摄影机 全景摄影机 多光谱摄影机
光电成像类型
成像光谱仪 测视雷达 全景雷达
TV摄影机 扫描仪 电荷耦合器件CCD
面阵成像光谱仪 线阵成像光谱仪 真实孔径雷达 合成孔径雷达
• 轨道特征:中等高度,圆形,近极地,太阳同步,可 重复轨道
• 数据产品:图象产品、CCT磁带
多功能平台
太阳能电池板
HRV
卫星名称 SPOT-1 SPOT-2 SPOT-3 SPOT-4 SPOT-5
华北理工微波遥感课件第2章 微波遥感系统
一、非成像微波传感器 二、成像微波传感器 三、天线、雷达方程和灰度方程 四、空间微波遥感系统 五、辐射测量原理
在海洋，陆地和大气微波遥感应用中，常用的有 效的传感器包括下列五种：
（1）散射计 （2）高度计
非成像系统
（3）无线电地下探测器
（4）微波辐射计 （5）侧视雷达
微波辐射计主要用于探 测土壤温度、土壤成分、 海面温度、、海洋环流 等海洋动力学参数；
雷达散射计可以测量海 面风速与风向，用于海 洋动力研究。
三、无线电地下探测器 测量地下层及其分界 工作原理包括以下几个方面 1）对某些地物，低频波可以穿透其表面 2）探测器接收到的反射功率可以检测出来 3）能实现足够的距离分辨力
二、高度计
高度计是一种主动式微波测量仪，它具有独特的全 天时、长时间历程、观测面积大、观测精度高、时 间准同步、信息量大的能力和特点。
二、高度计
卫星高度计以海面作为遥测靶，它的回波信号携带 有十分丰富的海面特征信息，可以测量出瞬时海面 至平台之间的距离、电磁波海面后向散射系数及回 波波形。
海海 地 海 洋洋 球 洋 测岩 引 潮 深石 力 汐 无圈 场 图结 模 区构 型 测特 改 绘性 善
海洋动力学应用
海洋环境监测
大中 大 全
厄
海
海
尺等 洋 球
尔
浪
冰
度尺 边 海
尼
与
及
海度 界 平
诺
风
极
洋涡 流 面
与
速
区
环流 研 变
南
场
冰
流旋 究 化
方
盖
研研
涛
究究
动
用于“神舟”四号飞船 的多模态微波遥感器由 微波辐射计、雷达高度 计、雷达散射计三种模 态仪器构成。
第三章遥感成像原理与遥感图像特征ppt课件
地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例，它
只有一条。
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7
附录：3 卫星轨道及其运行特点
在地球静止卫星轨道运行的卫星的覆
盖范围很广，利用均布在地球赤道上的 3
颗这样的卫星就可以实现除南北极很小一
部分地区外的全球通信。
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8
§1 遥感平台
➢ 摄影机外壳材料：不同波段选用不同材料
➢ 镜头：根据所摄取的波段选择。
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12
§２ 摄影成像－摄影机
2、全景摄影机-扫描摄影机
缝隙式（或航带摄影机）和镜头转动式摄影机。
➢不是一幅一幅地曝光，而是连续曝光，不需快门。
➢为了得到清晰的影像必须满足：
f
WP Wi W
H
➢缺点？
编辑版pppt
分辨率较高的感光片）；
摄影技术（包括曝光量的选择、感光片的冲洗以及印
像、放大技术）。
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44
航空像片的分辨率
是衡量胶片分辨地物细部能力的一种指标。
用单位距离内能分辨的线宽与间隔相等的平行细
线的数目来表示。
主要取决于航摄相机的镜头分辨率和感光乳剂的
分辨率。但景物的反差、大气的光学条件、飞机
扫描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幅的一边到另一边依次进入传感器经探测器输出视频信号再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
第三章遥感成像原理与遥感图像
特征
讲授教师：张彦丽
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31
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信号来源：系统自身发射微波辐射，并接收从目 标后向散射回来的电磁波。
主要传感器：雷达，高度计、散射计。
二.微波遥感方式和传感器
2.被动微波遥感 信号来源：系统自身不发射微波波束，只是接 收目标物发射的微波辐射（用亮温表示）。 典型传感器：
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
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；
二.微波遥感方式和传感器
介电常数比较高的物体（金属，含水量高的物体）， 穿透力弱。
热带雨林地区的地貌特征
SIR-C 卫星获得的SAR-L(合成孔径雷达)影像
微波对松散的沙土有一定的穿透能力，波长越长， 穿透能力越强；地物湿度越小，穿透越深。
100
沙土
10
沃土
粘土
1.0
穿透深度(m)
0.1
1.3GHz
4.0GHz
0.01 10.0GHz
微波辐射计：被动接收目标地物微波辐射的传感 器，主要用于探测地面各点的亮度温度并生成亮 度温度图像。
FY-3微波辐射计
大气温度、水汽廓线，大气降雨、大气可降水量、云中液 态水含量； 反演海面风场(风速、风向)、台风、海冰的监侧； 获取陆地面温度、土壤湿度、积雪深度与水当量、干旱、 洪涝、沙漠，陆地水文与地理环境、植被生物量、农作物生 长评估
(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
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
二.微波遥感方式和传感器
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；
• 岩石的介电常数差别很小； • 金属物体有很大导电率，介电常数很大，故雷达回波
信号也很强；
二.微波遥感方式和传感器
2）地表粗糙度对回波强度有明显影响。
地表粗糙度（H）往往是相对波长(λ)而 言的。 H<< λ 光滑表面；H >> λ 粗糙表面
雷达一般结构：
二.微波遥感方式和传感器
雷达测距：电磁波在空间中的传播速度c是一定的,当雷达 在时间t1发射出一个窄脉冲,被目标反射后,在时间t2返回, 则目标地物的距离为:
R=(t2-t1)*c/2
二.微波遥感方式和传感器
雷达测速度： —多普勒效应
指由观察者和辐射源（或目标与传感器）的 相对运动，所引起的电磁发射频率与回波频率的 变化。
0.1
0.2
0.3
0.4
土壤湿度(grams cm-2)
苏丹西北撒哈拉沙漠 松散沉积物（沙、砂 砾等），介电常数较 基岩小，故穿深能力 较基岩大，一般可穿 透地表下数厘米至数 米。
MSS+SIR-A 沙哈拉 1981.11
一.微波遥感的特点
4.对海洋遥感具有特殊意义 雷达的后向散射强度和粗糙度关系很大，海洋中，海
一.微波遥感的特点
1.可以全天候全天时工作。微波的波长较可见可 和红外线大,几乎不受云雾的散射影响。
10:30am
14:30pm
22:30pm
光 学
雷 达
一.微波遥感的特点
2. 某些地物的微波波谱差异大（针对被动微波遥 感），特别是很好区分水和冰(在微波波段两者的 比辐射率悬殊，分别为0.4和0.99)。 红外波段，水的比辐射率为0.96，冰的比辐射率为0.92 。
冬
夏
季
季
一.微波遥感的特点
3.对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力
趋肤深度：电磁波衰减(振幅减小)1/e倍(约37%)的穿
透深度。
微波对地物的穿透力与地物的介电常数成反比，与波 长成正比。
波长越长，穿透力越强。
（2m纯雪, X波段(λ<3.75cm)探测雪的表面， L波段 (λ>15cm) 可探测地表）
第三章 遥感成像原理与遥感图像特征
3.1 遥感平台 3.2 摄影成像 3.3 扫描成像 3.4 微波遥感与成像 3.5 遥感图像的特征1m，可进一步划分为若干不同频率(波长)的波段：
P波段：0.3-1GHz
L波段：1-2GHz S波段：2-4GHz C波段：4-8GHz X波段：8-12.5GHz Ka波段：12.5-18Ghz K波段：18-26.5Ghz Ku波段：26.5-40Ghz
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。
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。
TM432
SIR-C(L)
渤海湾蓟 运河河口 一带
二.微波遥感方式和传感器
地物对微波散射能力的影响因素： 1）介电常数ε 2）地表粗糙度 3) 波长 4）微波遥感极化方式 其他因素（俯角、地表几何特征等）
一.微波遥感的特点
概念：微波遥感是指通过微波传感器获取从目标 地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来 识别地物的技术。
为什么需要微波遥感？
地球上经常有40%-60%的地区被云层覆盖着，尤其是占地球面 积五分之三的海洋上，气候条件变化更大，经常被云层遮蔽。
一.微波遥感的特点
特点： 1.能全天候、全天时工作 2.对某些地物具有特殊的波谱特征 3.对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力 4.对海洋遥感具有特殊意义 5.分辨率较低，但特性明显