遥感原理与应用-第3章
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；
遥感原理与应用完整版
第一章电磁波及遥感物理基础名词解释：1、电磁波（变化的电场能够在其周围引起变化的磁场，这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的区域内引起新的变化磁场。
）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传播的过程称为电磁波。
2、电磁波谱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。
3、绝对黑体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收的物体称为绝对黑体。
4、辐射温度如果实际物体的总辐射出射度（包括全部波长）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、大气窗口电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的，透过率较高的电磁辐射波段。
6、发射率实际物体与同温下的在相同条件下的辐射能量之比。
7、热惯量由于系统本身有一定的热容量，系统传热介质具有一定的导热能力，所以当系统被加热或冷却时，系统温度上升或下降往往需要经过一定的时间，这种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/ Eλ(物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
)9、光谱反射特性曲线按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、电磁波谱按频率由高到低排列主要由、、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等组成。
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、维恩位移定律表明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移动。
5、大气层顶上太阳的辐射峰值波长为 0.47 μm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。
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
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。
814遥感原理与应用
南京信息工程大学硕士研究生招生入学考试《814遥感原理与应用》考试大纲第一部分课程目标与基本要求一、课程目标《遥感原理与应用》课程内容包括遥感的物理基础与成像机理、遥感图像处理与分析和遥感应用三大部分。
通过学习，学生应能掌握遥感技术的基本理论，掌握遥感图像处理的基本原理和方法，掌握遥感图像的地物影像特征、遥感图像解译及遥感制图的基本技能，了解遥感研究现状、遥感技术发展趋势与应用领域，并具备灵活应用各部分知识综合分析问题和解决问题的能力。
二、基本要求要求学生能够掌握电磁辐射的基本理论和地物的光谱特征，掌握遥感信息的来源与特征，理解遥感图像的成像原理，掌握遥感图像处理与解译的基本原理和方法，了解遥感主要应用领域及发展趋势。
第二部分课程内容与考核目标第一章遥感的基本概念1.理解并掌握遥感的基本概念、类型、特点及优势。
2.理解遥感系统的构成。
3.了解遥感发展简史及发展趋势。
第二章电磁辐射与地物光谱特征1.理解和掌握电磁波谱，辐照度，辐射出射度，辐射亮度，朗伯源，绝对黑体，太阳常数，大气窗口、反射率及反射波谱等基本概念。
2.熟悉遥感常用的电磁波段，理解和掌握普朗克定律，斯蒂芬-波尔兹曼定律，维恩位移定律，基尔霍夫定律。
3.了解大气的成份和结构。
理解大气对太阳辐射的影响，掌握大气散射的类型及其特点，大气窗口的光谱段。
4.了解太阳辐射与地球辐射的特点，了解地球辐射的分段特征。
5.熟悉并掌握植被、水体、岩石和土壤反射波谱的特征。
理解环境对地物光谱特性的影响。
6.理解地物波谱的概念及其对遥感发展的重要意义。
第三章遥感成像原理与遥感图像特征1.了解世界范围内主要的陆地卫星、气象卫星、对地观测系统（EOS）卫星和海洋遥感卫星平台的特点。
2.掌握目前常用的国外遥感资料（AVHRR、TM、ETM+、SPOT、IKONOS、QUICKBIRD、MODIS等）和我国主要卫星遥感资料的基本技术参数（波谱段范围、分辨率等）。
了解高光谱分辨率、高空间分辨率传感器的最新进展。
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。
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）
遥感原理与应用的课后答案
遥感原理与应用的课后答案第一章：遥感基础知识1.1 遥感概述•遥感是利用空间传感器获取地球表面信息的科学与技术。
•遥感技术的特点包括遥感性质、遥感对象、遥感方法等。
1.2 遥感的分类•根据遥感方式，可将遥感分为主动遥感和被动遥感两种。
•主动遥感指人工发射电磁波，通过接收返回信号得到目标的信息。
•被动遥感则是通过接收自然环境中辐射的信息。
1.3 遥感系统的组成•遥感系统由人工卫星、航空平台、地面站三个部分组成。
•人工卫星是指搭载遥感装置的卫星，用于对地观测。
•航空平台一般指飞机或无人机等载人或无人飞行器。
•地面站则用于接收、处理和存储遥感数据。
第二章：遥感图像的获取与处理2.1 遥感图像获取•遥感图像的获取方式包括主动遥感和被动遥感。
•被动遥感图像的获取主要依赖于地球表面辐射的能量。
•主动遥感图像则是通过人工发射的电磁波测量返回信号得到。
2.2 遥感图像处理步骤•遥感图像处理步骤包括预处理、增强、分类和解译等。
•预处理主要针对图像的去噪、几何校正等。
•增强则是对图像的对比度、亮度等进行调整。
•分类是指将图像中的不同特征划分为不同类别。
•解译则是对分类结果进行分析和理解。
2.3 遥感图像的分类•遥感图像的分类主要有无监督分类和有监督分类两种方法。
•无监督分类是指根据图像中像素的相似性进行自动分类。
•有监督分类则需要根据预先标记好的样本进行分类。
第三章：遥感在环境监测中的应用3.1 遥感在气象监测中的应用•遥感可以用于获取气象元素，如温度、湿度、风速等。
•通过遥感技术可以实现大范围、高分辨率的气象监测。
3.2 遥感在水资源监测中的应用•遥感可以用于获取地表水体的面积、水质等信息。
•借助遥感技术可以实现对广大水域的高效监测。
3.3 遥感在土地利用监测中的应用•利用遥感图像可以获取土地利用类型、变化等信息。
•遥感技术可以为土地规划和管理提供重要支持。
3.4 遥感在灾害监测中的应用•遥感图像可以用于监测地震、洪水、火灾等灾害。
遥感技术的原理与应用
遥感技术的原理与应用遥感，也叫遥测遥感技术，是指利用传感器和卫星等远距离探测技术获取地球表面信息的技术。
遥感技术可以获取地球大范围、连续的、实时的、快速的不同层次、不同时间尺度的图像和数据，为自然资源调查、环境监测、水文水资源调查、灾害预警、城市规划、农业生产、林业经营、海洋调查等领域提供了广阔的应用前景。
遥感技术的原理遥感技术的基本原理是利用物体对电磁波的反射、辐射或传输特性来提取有关于物体的信息。
电磁波包括可见光、近红外线、红外线、微波等，在地球大气不同层次的介质中传播，与地球上不同的物体交互作用并被散射、反射、透过、辐射等，再由探测器返回地面。
遥感技术的应用1.自然资源调查利用遥感技术可以进行大规模的土地资源调查，对土地利用状态和方式进行监测、评估、预测和分析，为农业生产、生态环境保护、城市规划等提供数据支持。
2.环境监测遥感技术可以快速、广泛、动态地监测环境污染源、污染程度和污染物在大气、水源等介质中的扩散和运移过程，为环境保护和生态环境治理提供数据支持。
3.水文水资源调查利用遥感技术可以获取地表水资源、地下水资源、水土流失等水文水资源信息，辅助决策和规划。
4.灾害预警遥感技术可以对自然灾害的形成、演变、影响范围等进行及时监测和预警，提供预防自然灾害的预警和指导信息。
5.城市规划遥感技术可以获取城市空间结构、土地利用变化、建筑物高度、道路交通情况等信息，为城市规划和土地利用管理提供数据支持。
6.农业生产利用遥感技术可以进行农业作物遥感监测，提高农业生产效益，为农业决策和精准农业提供技术支持。
7.林业经营遥感技术可以实现森林资源动态监测、调查、统计和土地分类以及森林病虫害的应对等一系列生态和经济管理活动的支持，为林业经营管理提供数据支持。
8.海洋调查遥感技术可以获取海水中的浮游动植物、河口等区域的悬浮物、沉积物、水温、水深等信息，为海洋调查和海洋经济活动提供数据支持。
结语总之，遥感技术是现代地球科学和信息技术的重要组成部分，其应用范围广泛，可以为各个领域的决策者和研究者提供准确和全面的地球信息。
《遥感原理与应用》习题答案
遥感原理与应用习题第一章遥感物理基础一、名词解释1 遥感:在不接触的情况下,对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。
2遥感技术:遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术。
3电磁波:电磁波(又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效的传递能量和动量。
电磁辐射可以按照频率分类,从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、4电磁波谱:把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列,就形成了电磁波谱5绝对黑体:能够完全吸收任何波长入射能量的物体6灰体:在各种波长处的发射率相等的实际物体。
7绝对温度:热力学温度,又叫热力学温标,符号T,单位K(开尔文,简称开)8色温:在实际测定物体的光谱辐射通量密度曲线时,常常用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照这时的黑体辐射温度就叫色温。
9大气窗口:电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的,透过率较高的波段称。
10发射率:实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。
11光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
12波粒二象性:电磁波具有波动性和粒子性。
13光谱反射特性曲线:反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律,以波长为横轴,反射率为纵轴的曲线。
问答题1黑体辐射遵循哪些规律?(1 由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W随温度T的增加而迅速增加。
(2 绝对黑体表面上,单位面积发射的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。
(3 黑体的绝对温度升高时,它的辐射峰值向短波方向移动。
(4 好的辐射体一定是好的吸收体。
(5 在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。
2电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成?遥感中所用的电磁波段主要有哪些?a. 包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、伽玛射线等b. 微波、红外波、可见光3 物体的辐射通量密度与哪些因素有关?常温下黑体的辐射峰值波长是多少?(1 与光谱反射率,太阳入射在地面上的光谱照度,大气光谱透射率,光度计视场角,光度计有效接受面积。
遥感原理与应用课程设计
遥感原理与应用课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解遥感的定义、原理及其在地理信息科学中的应用。
2. 学生能够掌握遥感影像的分类、分辨率等基本概念。
3. 学生能够了解遥感技术在农业、环境监测、城市规划等领域的应用实例。
技能目标：1. 学生能够运用遥感影像进行地物识别和简单分析。
2. 学生能够操作遥感数据处理软件，进行影像的预处理和简单解读。
3. 学生能够设计简单的遥感应用项目，解决实际问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到遥感技术在我国社会经济发展和国家安全中的重要作用。
2. 学生能够关注遥感技术的发展趋势，培养对地理信息科学的兴趣。
3. 学生能够树立环保意识，认识到遥感技术在环境保护和资源管理中的价值。
课程性质分析：本课程为高中地理选修课程，以遥感原理与应用为核心，结合实际案例，培养学生对遥感技术的认识和应用能力。
学生特点分析：高中学生具有一定的地理知识基础，对新技术和新方法充满好奇心，具备一定的自主学习能力和团队协作精神。
教学要求：1. 结合实际案例，引导学生掌握遥感基本概念和原理。
2. 注重实践操作，培养学生的实际操作能力和问题解决能力。
3. 关注遥感技术在现实生活中的应用，提高学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容1. 遥感基本概念- 遥感的定义与原理- 遥感影像的分类与分辨率2. 遥感技术原理- 传感器与平台- 遥感数据获取与处理- 遥感影像解译与分析3. 遥感应用领域- 农业遥感- 环境监测遥感- 城市规划与土地管理遥感4. 遥感实践操作- 遥感数据处理软件介绍与操作- 遥感影像地物识别与分析- 遥感应用项目设计与实施教学大纲安排：第一周：遥感基本概念- 介绍遥感的定义、原理- 遥感影像的分类与分辨率第二周：遥感技术原理- 传感器与平台- 遥感数据获取与处理第三周：遥感应用领域- 农业遥感- 环境监测遥感第四周：遥感实践操作- 遥感数据处理软件介绍与操作- 遥感影像地物识别与分析第五周：遥感实践操作与项目设计- 遥感应用项目设计与实施- 学生展示与交流教学内容关联教材：《高中地理选修：遥感技术与应用》第一章：遥感基本概念第二章：遥感技术原理第三章：遥感应用领域第四章：遥感实践操作与项目设计教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，提高学生对遥感技术的认识和应用能力。
遥感原理与应用-第3章.
17
探测器
• 探测器的作用是将辐射能转变成电信号输出。它的数量与 成像板上的光学纤维单元的个数相同，所使用的类型与响 应波长有关， • MSS-4--6采用18个光电倍增管， • MSS-7使用6个硅光电二极管， • Landsat-2,3的MSS8采用2个汞镉碲热敏感探测器。 • 其致冷方式采用辐射致冷器致冷。经探测器检波后输出的 模拟信号进入模数变换器进行数字化，再由发射机内调制 器调制后向地面发送或记录在宽带磁带记录仪上。
第三章遥感传感器及其成像原理对地面直接扫描成像红外扫描仪多光谱扫描仪成像光谱仪瞬间在像面上先形成一条线图像或一幅二维影像然后对影像进行扫描成像线阵列ccd推扫式成像仪311对物面扫描的成像仪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
30
3.1.2 对像面扫描的成像仪
• HRV——线阵列推扫式扫描仪
31
• 多光谱型的HRV
SPOT上的HRV
三个波谱段，每个波谱段的线阵列探测器组由3000个CCD元 件组成。每个元件形成的像元地面分辨率为20×20m。因此 一行CCD探测器形成的图像线，相对地面上为20×60km。
波段1：0.5 ～ 0.59μm 波段2：0.61 ～ 0.68μm 波段3：0.79 ～ 0.89μm
11
扫描线的衔接
当扫描镜的某一个反射镜面扫完一次后，第二个反射镜面接着 重复扫描，飞机的飞行使得两次扫描衔接。如何让每相邻两条 带很好地衔接，可由以下的关系式来确定。 假定旋转棱镜扫描一次的时间为t，一个探测器地面分辨率为a， 若要使两条扫描带的重叠度为零，但又不能有空隙，则必须 a W= W为飞机的地速 t Wt > a ：将出现扫描漏洞 瞬时视场和扫描周期都为常数，
遥感原理与应用第3章 遥感作业
第三章遥感传感器一、名词解释遥感传感器、探测器、推扫式成像仪、成像光谱仪、瞬时视场、MSS TM 、HRV 、SAR 、INSAR、CCD 、真实孔径侧视雷达、全景畸变、合成孔径侧视雷达、距离分辨率、方位分辨率、多中心投影、斜距投影1、遥感传感器：是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具，是遥感技术系统的重要组成部分。
获取遥感数据的关键设备。
（收集器，探测器，处理器，输出器）。
2、探测器：将收集的辐射能转化为化学能或者电能的设备。
具体的元器件如感光胶片、光电管等。
3、推扫式成像仪：瞬间在像面上先形成一条线图像，甚至是一幅二维影像，然后对影像进行扫描成像的成像仪。
4、成像光谱仪：以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器，通过将传统的空间成像技术与地物光谱技术有机的结合在一起，可以实现对同一地区同时获取几十个到几百个波段的地物反射光谱图像。
5、瞬时视场：传感器成像瞬间形成的单个像元的视场，决定地面分辨率。
6、MSS：Multispectral Scanner多光谱扫描仪。
成像板上排列有24+2各玻璃纤维单元，每列有6个纤维单元，每个探测器的视场为86urad，每个像元的地面分辨率为79x79m，扫描一次每个弊端获得6条扫描线图像，其地面范围为474x185KM。
7、TM：是相对MSS的改进，其中增加了一个扫描改正器，是扫描行垂直于飞行轨道，并使往返双向都对地面扫描。
一个高级的所波段扫描仪共有探测器100个，分7个波段，一次扫描成像为地面的480x185km。
8、HRV：是一种线阵列推扫式扫描仪。
仪器中有一个平面反射镜，将地面辐射来的电磁波反射到反射镜组，然后聚焦在CCD线阵列元件上，CCD的输出端以一路时序视频信号输出。
由于使用线阵列的CCD元件作探测器，在瞬间能同时得到垂直航线的一条图像线，不需要用摆动的扫描镜，以“推扫”方式获取沿轨道的连续图像条带。
9、SAR：合成孔径雷达,是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达。
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)
遥感原理与应用(第二版)(沙晋明主编)PPT模板
04
第二篇遥感数据获取
第二篇遥感 数据获取
第三章遥感平台 第一节遥感平台的种类
第二节卫星的轨道 第三节主要遥感卫星简介 第四章传感器
第一节传感器概述 第二节摄影类型的传感器 第三节扫描方式的传感器 第四节雷达成像仪
05
第三篇遥感图像处理与解译
第三篇遥感图像处 理与解译
第五章遥感数据传输与遥感图像 特征 第六章遥感图像处理 第七章遥感图像的目视解译 第八章遥感图像的计算机分类
2
第二节遥感图像的解译标志
3
第三节遥感图像的目视解译方法 与过程
4
第四节不同类型遥感影像目视解 译
第三篇遥感图像处理与解译
第八章遥感图像的计算机分类
第一节遥感图像的计算 机分类
第三节监督分类
第五节分类后处理和误 差分析
第二节非监督分类
第四节非监督分类与监 督分类方法比较
第六节其他分类方法
第三篇遥感图像处理与解译
第一章概述 第二章遥感物理基础
第一篇遥感基础
第一章概述
0 1
第一节遥感简 介
0 4
第四节遥感监 测的特点
0 2
第二节遥感技 术系统
0 5
第五节遥感发 展简史
0 3
第三节遥感学 科体系
0 6
第六节中国遥 感的发展
第一篇遥感基础பைடு நூலகம்
第二章遥感物理基础
第一节电磁波与电 磁辐射
第二节地物的波谱 特性
第三节大气对遥感 监测的影响
第一节遥感地理信息系统和 全球定位系统
第二节遥感技术在中学地理 信息教学中的核心作用
第三节中学遥感探究型学习
附录
12 43
第十四章中学遥感技术综合实验设 计
可见光与热红外遥感原理与应用
可见光与热红外遥感原理与应用第一章遥感基本原理1.1电磁波及电磁波谱电磁波根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场能够在它周围引起变化的磁场，这一变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场，并在更远的地方引起新的变化磁场。
这种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传播的过程称为电磁波。
电磁波的传播过程也就是能量的传递过程。
电磁波遥感：一切物体，由于种类、特征和环境条件不同，而具有完全不同的电磁波的反射或者发射特征。
遥感技术是建立在物体反射或发射电磁波的原理上。
电磁波的存在是获取遥感图像的物理前提。
电磁波在真空中传播的波长或者频率，按照递增或递减顺序排列成谱，就得到了电磁波谱。
电磁波谱的范围表示方法：波长/频率电磁波谱黑体辐射黑体（基尔霍夫1806年）是指在任何温度下，对所有波长的电磁辐射都能够完全吸收，同时能够在热力学定律所允许的范围内最大限度地把热能变成辐射能的理想辐射体。
它是作为研究物体发射的计量标准。
（黑色烟煤）电磁辐射的度量电磁辐射是具有能量的。
辐射能量（Q）的单位是焦耳（J）辐射通量：在单位时间内通过的辐射能量，单位是瓦特=焦耳/秒（W=J/S）辐射出射度（辐射通量密度）: 单位面积上的辐射通量,单位是瓦/米²（W/m²）物理定律电磁波发射遵循三个物理定律：普朗克定律、斯特潘-波尔曼定律、维恩位移定律。
普朗克辐射（plank）定律对于黑体辐射源，普朗克成功给出了辐射通量密度Wλ与温度T、波长λ的关系：式中：W λ为辐射出射度（辐射通量密度），λ是以m为单位的波长，Ｔ绝对温度(Ｋ)，h为普朗克常数，k为波尔兹曼常数，c是光速。
✓在给定温度下，黑体的光谱辐射能力随波长而变化。
✓温度愈高，Wλ愈大，即光谱辐射能力越强。
斯特潘-玻尔曼（Stefan-boltzmann）定律将普朗克公式从零到无穷大的波长范围内积分，得到从单位面积的黑体上辐射到半球空间里的总辐射出射度w。
遥感原理与应用1-2章
Interpretation result
§4 遥感的应用
农业应用（精准农业）：农作物的 识别和品种划分
左:日本长野县盐尻市南部农作物的识别结果 紫-水稻, 黄-葡萄, 绿-梨, 蓝-大豆 右:长野市西北部农作物的识别结果 黄-苹果, 蓝-水稻 下:葡萄的相对长势，红色区长势相对较好
High
Low
§5 遥感专业名校（了解） 一、武汉大学遥感信息工程学院
李德仁院士
������ 张祖勋院士
������ 龚健雅院士
������ 史文中教授
������ 单 杰教授
§5 遥感专业名校
二、中国科学院遥感应用研究所 陈述彭院士、童庆禧院士、徐冠华院士、郭华东 研究员、李小文院士任所长
拥有遥感科学国家重点实验室、国家航天局 航天遥感论证中心、国家遥感应用工程技术研究 中心、国家环境保护卫星遥感重点实验室、遥感 卫星应用国家工程实验室五大国家级科研机构 。
分析应用软件：
ERDAS（美国） ENVI（美国）
PCI（加拿大）
Titan Image （中国） IRSA （中科院遥感所）
重点
§3 遥感的发展简况(一)
1962年在美国密歇根大学召开的第一次国 际环境遥感讨论会上，美国海军研究局的
Eretyn Pruitt（伊· 布鲁伊特）首次提出
“Remote Sensing”一词，会后被普遍采用 至今。
返回
主动遥感
被动遥感
返回
成像遥感
非成像遥感
返回
三 遥感的特点（了解）
航空与航天飞行器运行快、周期短， 视域范围大，具有宏观特性(…)。 由于探测距离远，传感器所获得的 可获得多时相数据。例如 Landsat 5每天环 不受地面条件限制 地面影像覆盖的空间范围较大。以美国 绕地球14.5圈，覆盖地球一遍所需时间仅 周期性：周期成像，有利于进行动态研究和环境 陆地卫星 5号（Landsat 5 ）为例，它距离 16天，而气象卫星的周期更短（ 1天或半 监测 (…)。 地表的高度是 705.3 km，对地球表面的 天）。 扫描宽度是185 km，一幅TM图像可以全 多源性：多平台、多时相、多波段 (多尺度) 部覆盖我国海南岛大小的面积。 遥感影像种类多样，多光谱影像、高光
遥感原理与应用孙家炳《遥感原理与应用》课件_图文
遥感原理与应用孙家炳《遥感原理与应用》课件_图文导读：就爱阅读网友为您分享以下“孙家炳《遥感原理与应用》课件_图文”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!A和B为常数，A和B可以根据需要来确定：（6－27）（6－28）式中：—增强后图像的最大灰度值和最小灰度值；—为原始图像中最大和最小灰度值。
将A和B代入（6－26）式，有（6－29）线性变换过程可用图6－8来表示。
图6－8灰度变换的三种情况在实际计算时，一般先建立一个查找表，即建立原始图像灰度和变换后图像灰度之间对应值，在变换时只需使用查找表进行变换即可（如表6－1），这样计算速度将极大提高。
图像灰度变换查找表表6－1由于遥感图像的复杂性，线性变换往往难以满足要求，因此在实际应用中更多地采用分段线性变换（图6－8b），可以拉伸感兴趣目标与其他目标之间的反差。
6.2.3直方图均衡直方图均衡是将随机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图（图6－9），其实质是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致相等。
图6－9直方图均衡图中(a)为原始图像直方图，可用一维数组P（A）表示，有：图中b为均衡后的图像直方图，也用数组表示，有：其中：m为均衡后的直方图灰度级。
因此直方图均衡需知道图像均衡后的灰度级m。
由直方图可知：（6－30）为了达到均衡直方图的目的，可用累加的方法来实现，即：当时，原图像上的灰度为d0, d1 ,d2,?dk的像元都合并成均衡后的灰度dˊ0，同理：当时dk,+1 , dk+2,?dL合并为dˊ1，依次类推直到时dR,dR+1 ,?dn－1合并为dˊm－1。
可以用累积值直方图来图解解求，均衡直方图在原灰度轴上的区间，如图6－10所示，在P轴上等分m份，通过累积值曲线，投影到G轴上，则G轴上交出的各点就为均衡所取的原直方图灰度轴上的区间值。
一般先求出区间阈值，列成查找表，然后对整幅图像每个像元查找它们变换后的灰度值。
- 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)。
• 基本思想：用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿 一直线不断移动。在移动中选择若干个位置，在每个位置 上发射一个信号，接收相应发射位置的回波信号贮存记录 下来。存贮时同时保存接收信号的幅度和相位。
比较
• 真实孔径雷达天线的长度是实际长度，雷达波的发射和接收都是以其 自身有效长度的效率直接反映到显示纪录中；合成孔径雷达用一个小 天线作为单个辐射单元 ，记录每个反射信号。 • 真实孔径天线在一个位置上接收目标的回波；合成孔径天线是在不同 位置上接收同一地物的回波信号。 • 真实孔径天线接收目标回波后，好像物镜那样聚合成像；合成孔径天 线对同一目标的信号不是在同一时刻得到，在每一个位置上都要记录 一个回波信号。
• 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， • 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。
3.2.3 侧视雷达图像的几何特征
• 斜距投影
侧视雷达图像在垂直飞行方向（y）的像点位置是以飞机 的目标的斜距来确定，称之为斜距投影。图像点的斜距算 至地面距离为：
G r cos R 2 H 2
几何特点
• • • • 垂直于飞行方向的比例尺 变形——压缩与拉长 高差产生的投影差 雷达立体图像的构像特点
SAR的方位分辨率
方位分辨率定义： 合成后天线孔径为：
Rs
Ls
R
Ls R
Rs D
D
R
SAR方位分辨率：
合成孔径雷达的方位分辨力与距离无关，只与实际使用的天线孔径有关
由于双程相移：
Rs D / 2
R Rs
D
R
4cm 400 km 2km 8m
D 8m 4m 2 2
立体观测方式
• HRV
–平面反射镜可绕指向卫星前进方向的滚动轴(x) 轴旋转，从而在不同的轨道间实现立体观测
• HRG
–通过侧摆可在不同轨道上形成异轨立体
• HRS
–由前视后视相机组成，形成同轨立体
3.1.3 成像光谱仪
• 以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像 信息的仪器 • 基本上属于多光谱扫描仪，其构造与CCD线阵列推 扫式扫描仪和多光谱扫描仪相同，区别仅在于通 道数多，各通道的波段宽度很窄。
垂直于飞行方向的比例尺
1 ab cos b mab AB 1 bc cos c mbc BC
表示为：
1 cos m
考虑到实测的斜距是按 向上的比例尺为：
1 1 cos my mr
第三章 遥感传感器及其成像原理
内容提纲
扫描成像类传感器
雷达成像仪
传感器分类
• • • • 摄影类型的传感器 扫描成像类型的传感器 雷达成像类型的传感器 非图像类型的传感器
3.1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（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
反射镜组
• 反射镜组由主反射镜和次反射镜组成，焦距为 82.3cm，第一反射镜的孔径为22.9cm，第二反射 镜的孔径为8.9cm，相对孔径为3.6。 • 反射镜组的作用是将扫描镜反射进入的地面景物 聚集在成像面上。
成像板
• 成像板上排列有 24＋2个 玻璃纤维单元，按波段排 列成四列，每列有 6个纤 维单元，每个纤维单元为 扫描仪的瞬时视场的构像 范围，由于瞬时视场为 86μrad，而卫星高度为 915km，因此它观察到地面 上的面积为 79m x 79m。
扫描线的衔接
当扫描镜的某一个反射镜面扫完一次后，第二个反射镜面接着 重复扫描，飞机的飞行使得两次扫描衔接。如何让每相邻两条 带很好地衔接，可由以下的关系式来确定。假定旋转棱镜扫描 一次的时间为t，一个探测器地面分辨率为a，若要使两条扫描 带的重叠度为零，但又不能有空隙，则必须 a W为飞机的地速 W t
红外扫描仪的分辨率
红外扫描仪的瞬时视场
d f
d：探测器尺寸（直径或宽度）；f:扫描仪的焦距 红外扫描仪垂直指向地面的空间分辨率 a0
a0 H d H f
H: 航高
在仪器设计时已经确定，所以对于一个使用着的传感 器，其地面分辨率的变化只与航高有关。航高大，a0值自 然就大，则地面分辨率差。
915 KM 86 rad 79m
探测器
• 探测器的作用是将辐射能转变成电信号输出。它的数量与 成像板上的光学纤维单元的个数相同，所使用的类型与响 应波长有关， • MSS 4-6采用18个光电倍增管， • MSS-7使用6个硅光电二极管， • Landsat2,3的MSS8采用2个汞钢筛热敏感探测器。 • 其致冷方式采用辐射致冷器致冷。经探测器检波后输出的 模拟信号进入模数变换器进行数字化，再由发射机内调制 器调制后向地面发送或记录在宽带磁带记录仪上。
W T 4
MSS多光谱扫描仪
• 陆地卫星上的 MSS（Multispectral Scanner） • 由扫描反射镜、校正器、聚光系统、旋转快门、 成像板、光学纤维、滤光器和探测器等组成。
扫描反射镜
• 扫描反射镜是一个表面镀银的椭圆形的铰反射镜，长轴为 33cm，短轴为23cm。当仪器垂直观察地面时，来自地面的 光线与进入聚光镜的光线成90°。扫描镜摆动的幅度为 ±2.89° ，摆动频率为13.62Hz，周期为73.42ms，它的 总观测视场角为 11.56°。 • 扫描镜的作用是获取垂直飞行方向两边共185km范围内的 来自景物的辐射能量，配合飞行器的往前运行获得地表的 二维图像
MSS产品
• 粗加工产品，它是经过了辐射校准（系统噪声改 正）、几何校正（系统误差改正）、分幅注记 （28.6s扫描390次分一幅）。 • 精加工产品，它是在粗加工的基础上，用地面控 制点迸行了纠正（去除了系统误差和偶然误差) • 特殊处理产品。
TM专题制图仪
TM成像过程
TM各波段特征
ETM+增强型专题制图仪
：扫描角
H0 ：航高 H H 0 cos H 0 sec
0 ：地面分辨率 a0 0 ：平行于航行方向地面分辨率 a H a0 sec
：垂直于航行方向地面分辨率 a a sec a0 sec2
全景畸变
• 由于地面分辨率随扫描角发生变化，使红外扫描影像产生 畸变，这种畸变通常称之为全景畸变，形成原因是像距保 持不变，总在焦面上，而物距随扫描角发生变化所致。
热红外像片中飞机巳发动的发动机温度较 高，色调很浅，显得亮。尾喷温度更高， 色调显得更亮。未发动的飞机发动机，温 度较低，显得很暗。水泥跑道发射率较高， 出现灰色调。飞机的金属蒙皮，发射率很 低，显得很黑。从像片上可看出，热红外 扫描仪对温度比对发射本领的敏感性更高， 因为它与温度的四次方成正比，温度的变 化能产生较高的色调差别。
3.1.2 对像面扫描的成像仪
• HRV——线阵列推扫式扫描仪
像面扫描
• 用电子枪准确地瞄准靶极上的点并对靶面进行扫 描(所以又称电子扫描成像为像面扫描成像)。靶 面上点从电子束中摄取电子，使靶极达到零电位。 从电子枪中射出的电子束的电子数目是固定不变 的，但靶面各点吸收电子的数目却因各点的电位 高低而不同，返回的剩余电子数形成了图像信号， 即图像的亮点，使靶面上对应点的电位高，则从 电子束中吸收的电子数就多，剩余返回的电子数 少；反之，电子数多。于是，返回电子数的多少 就反映了图像上各点的暗亮程度。
器推 （扫 式 ） 传 感
CCD SPOT
（光 机 、扫 描 三种常用航空航天遥感 摄 ）影 （被动）传感器 机 TM MSS
统框 摄幅 影式 测摄 量影 用机 ）（ 传
3.2雷达成像仪
• 特点
–主动式遥感 –雷达信号（距离、方位、相对速度、反射特性） –穿透特性
• 分类
–真实孔径雷达 –合成孔径雷达 –相干雷达 –激光雷达
采样后对每个像元（每个信道的一次采样）采用6bit进行 编码,24路输出共需144bit，都在9.958μS内生成，反算成 每个字节（6bit）所需的时间为0.3983μS（其中包括同步 信号约占0.3983μS) ，每个bit为队0.0664μS，因此，bit 速率约为15Mbit/s（15MHz）。采样后的数据用脉码调制 方式以 2229.5MHz或 2265.5MHz的频率馈入天线向地面发 送。
Wt a ：将出现扫描漏洞 Wt a ：将出现扫描重叠
Wt a H
W H t
瞬时视场和扫描周期都 为常数，所以只要速度w 与航高H之比为一常数， 就能使扫描线正确衔接， 不出现条纹图像
热红外像片的色调特征
热红外像片上的色调变化与相应的地物的 辐射强度变化成函数关系。地物发射电磁 波的功率和地物的发射率成正比，与地物 温度的四次方成正比，因此图像上的色调 也与这两个因素成相应关系。
MSS成像过程
• 扫描仪每个探测器的瞬时视场为86μrad，卫星高 为915km，因此扫猫瞬间每个像元的地面分辨率为 79m x 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，这样在瞬间看到的地面大 小为474m x 79m。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 x 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。