第三章 遥感成像原理与遥感图像特征-1
合集下载
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
第3章 遥感成像原理与遥感图像特征
深海和海底）
海面实测资料的校正
海洋卫星简介
（1）Seasat1
“雨云”7号卫星（Nimbus-7） 日本海洋观测卫星（MOS1） ERS（欧空局） 加拿大雷达卫星（RADARSAT）
遥感成像原理
摄影成像
定义：摄影是通过成像设备获取物体影像 的技术。 传统摄影：依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片
★开创了海洋遥感和微波遥感的新阶段，为观测海
况，研究海面形态、海面温度、风场、海冰、大
气含水量等开辟了新途径。
海洋遥感的特点
需要高空和空间的遥感平台，以进行大 面积的同步覆盖观测 以微波为主（1、穿透云层、2、海水温度盐度、粗
糙度的监测）
电磁波与激光、声波的结合是扩大海洋 遥感探测手段的一条新路（应用范围可延伸到
被动微波遥感
通过传感器，接收来自目标地物发射的微 波，而达到探测目的的遥感方式称被动微 波遥感。 被动接收目标地物微波辐射的传感器为微 波辐射计 被动探测目标地物微波散射特性的传感器 为微波散射计
遥感图像特征
遥感影像的特征
目标地物的大小、形状及空间分布特点； 目标地物的属性特点； 目标地物的变化动态特点。
垂直投影：不存在投影面的倾斜。
地形起伏的影响
中心投影：地形起伏造成像点位移。
垂直投影：不存在像点位移。
像点位移
像点位移量与地面高差h和像点到 像主点的距离r成正比关系，与航 高H成反比关系。
像片的比例尺
像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际 距离之比。
航高未知时?
第一，已知某一地面目标的大小，可以通 过量测其在像片上的影像而算出该像片的 比例尺。 第二，若具有摄影地区的地形图，先在像 片上和地形图上找到两个地物的对应点， 然后分别在像片上和地形图上量得其长度。
海面实测资料的校正
海洋卫星简介
（1）Seasat1
“雨云”7号卫星（Nimbus-7） 日本海洋观测卫星（MOS1） ERS（欧空局） 加拿大雷达卫星（RADARSAT）
遥感成像原理
摄影成像
定义：摄影是通过成像设备获取物体影像 的技术。 传统摄影：依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片
★开创了海洋遥感和微波遥感的新阶段，为观测海
况，研究海面形态、海面温度、风场、海冰、大
气含水量等开辟了新途径。
海洋遥感的特点
需要高空和空间的遥感平台，以进行大 面积的同步覆盖观测 以微波为主（1、穿透云层、2、海水温度盐度、粗
糙度的监测）
电磁波与激光、声波的结合是扩大海洋 遥感探测手段的一条新路（应用范围可延伸到
被动微波遥感
通过传感器，接收来自目标地物发射的微 波，而达到探测目的的遥感方式称被动微 波遥感。 被动接收目标地物微波辐射的传感器为微 波辐射计 被动探测目标地物微波散射特性的传感器 为微波散射计
遥感图像特征
遥感影像的特征
目标地物的大小、形状及空间分布特点； 目标地物的属性特点； 目标地物的变化动态特点。
垂直投影：不存在投影面的倾斜。
地形起伏的影响
中心投影：地形起伏造成像点位移。
垂直投影：不存在像点位移。
像点位移
像点位移量与地面高差h和像点到 像主点的距离r成正比关系，与航 高H成反比关系。
像片的比例尺
像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际 距离之比。
航高未知时?
第一，已知某一地面目标的大小，可以通 过量测其在像片上的影像而算出该像片的 比例尺。 第二，若具有摄影地区的地形图，先在像 片上和地形图上找到两个地物的对应点， 然后分别在像片上和地形图上量得其长度。
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。
三遥感成像原理与遥感图像特征
§1 传感器
七、微波遥感的传感器
主动微波遥感
是指通过向目标地物发射微波并
❖ 雷达
接受其后向辐射信号来实现对地观测 的遥感方式。主要传感器为雷达，此
❖ 侧视雷达
外还有微波高度计和微波散射计。
❖ 合成孔径侧视雷达
被动微波遥感
是指通过传感器，接受来自目标地物发射
的微波，而达到探测目的的遥感方式。被动接
受目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计，
分辨率/m 60 15 80 30 10 20 10 1 20 15
应用 地面热性质调查
规划、管理 陆地资源调查 陆地资源调查
立体量测 海洋调查 海洋调查 城市规划、土地管理 宏观规划、国土资源
返回
§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
正射投影:总是水平的， 不存在倾斜问题
中心投影，若投影面倾斜， 航片各部分的比例尺不同
f
倾斜
H
a bc
水平
比例尺 f/H
A BC
中心投影和垂直投影
地形起伏对正射投影 无影响
对中心投影引起投影差 航片各部分的比例尺不同
a
b
c
C
A’
B
C’
A
ac b
C
A’
B
C’
A
BACK
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 像片上的位置移动，这 种现象称为像点位移。
数（(m3即差m）)黑 系表分白 数示辨差 。。率。：感对光景材物料细特微性部曲分线的的表直现线能段力斜，率用为线反对
第三章 遥感成像原理与遥感图像特征
航空平台：包括飞机和气球。飞机按高度可以分为低空
平台、中空平台和高空平台。 • 低空平台：2000米以内，对流层下层中。 • 中空平台：2000-6000米 ，对流层中层。 • 高空平台：12000米左右的对流层以上。 • 气球：低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低 空气球；高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为 高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞 机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。 航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。
一、气象卫星系列
3、气象卫星的应用领域
天气分析与气象预报 ② 气候研究与气候变迁的研究 ③ 资源环境领域：海洋研究、森林火灾、 水污染
①
FY-1C\D通道编号、波长范围及其主要用途
通道1、2的探测波段分别处 于植被反射的低谷和高峰区， 利用二者的差值可以计算各 种植被指数，植被指数能反 映作物、森林、草场的生长 情况，病虫害及作物缺水状 况，并能进行作物估产，这 个通道还可以做判识水陆边 界，河口泥沙海冰等。
LANDSAT-1 LANDSAT-2 LANDSAT-3 LANDSAT-4 LANDSAT-5 LANDSAT-6 LANDSAT-7
NASA NASA NASA NASA NASA NASA NASA
1972.7.23 1975.1.22 1978.3.5 1982.7.16 1984.3.1 1993.10.5 1999.4.15
气象卫星观测的优势和特点
资料一致性优势 与地面和高空常规观测相比，卫星资料具有内在的均一性 和良好的代表性。 尽管世界气象组织（WMO）已经颁布了一系列规范来统一常 规观测仪器的性能和观测方法，但仍不能避免不同国家和 地区、使用不同仪器和方法获得的资料的不一致性。 测站分布的不均匀等，也使资料的不确定性增加。 气象卫星是在较长一段时期内使用同一仪器对全球进行观 测，资料的相对可比较性强、分布均匀一致性好。卫星资 料则是对一定视场面积内的取样平均值，具有较好的区域 代表性。
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
第三章 遥感成像原理与遥感图像特征
（5）
（700） （98.2太阳同步） （2）
Quick Bird(快鸟) 卫星
快鸟卫星是目前世界上商业卫星中分辨率 最高、性能较优的一颗卫星。其全色波段 分辨率为0.61米，彩色多光谱分辨率为 2.44米，幅宽为16.5公里
QuickBird卫星主要成像参数 成像方式 推扫式成像 传感器 分辨率 波长 全波段 0.61米（星下点） 多光谱 2.44米（星下点） 蓝： 450-520nm 450-900nm 绿： 520-600nm 红： 630-690nm 近红外：760-900nm
二、气象卫星系列
我国：
风云一号，风云二号
气象卫星的特点： 1. 轨道
低轨（极地轨道）——近极地，与太阳同 步。800～1600km。 高 轨 （ 静 止 卫 星 ） —— 与 地 球 同 步 。 36000km。
2. 短周期重复观测
静止卫星：0.5小时1次；极轨卫星：0.5～ 1天1次。
NOAA-17
NOAA-17 日期: 2003年5年11日 时间: 01:49:15 (UTC) （UTC指国际标准时间 或格林尼治时间）
NOAA-17
NOAA-17 日期: 2003年5月11日 时间: 00:09:45 (UTC) （UTC指国际标准时间 或格林尼治时间）
NOAA AVHRR
立体成像 沿轨/横轨迹方向 单景 16.5公里 X 16.5公里 成像模式 条带 16.5公里 X 165公里 轨道高度 450公里 倾角 98度（太阳同步） 重访周期 1 – 6天 （70厘米分辨率，取决于纬度高低）
QuickBird 传感器结构图
QuickBird 影像图
多光谱影像
分辨率2.8 m
遥感成像原理和遥感成像特征
主要产品:CCT磁带、胶带、像片
02.
中巴资源卫星CBERS
发射的高精度卫星，是世界上第一颗商用1m分辨率遥感卫星。
4m分辨率 多光谱 波长范围同landsatTM
1m分辨率 全色 波长范围
IKONOS
主要用于云移，云顶高度，云分布，海洋表面温度，对流层上部水蒸气分布以及辐射平衡方面的测定和研究。
S
A
B
C
a
b
c
S
A
B
C
a
b
c
S
A
B
C
a
b
c
点
直线
曲线
面
1、中心投影(成像特征)
投影距离的影响
投影面倾斜的影响
地形起伏的影响
1、中心投影(与垂直投影的区别)
1
定义：像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。1/m = ab/AB
2
类型：主比例尺：表示像片大概的比例尺，一般用于平坦地区的水平像片，由航测部门提供。（1/m = F/H）
缝隙摄影机
S
H
V
又称扫描摄影机或摇头摄影机。
01
02
03
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。
全景摄影机
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。
1
2
2、影像的形成过程
航空摄影的成像过程与一般照相是相同的，地物原型的反射光谱强度是不同的，使得感光材料的感光程度不同，形成了不同密度、不同颜色的航片模型。
02.
中巴资源卫星CBERS
发射的高精度卫星，是世界上第一颗商用1m分辨率遥感卫星。
4m分辨率 多光谱 波长范围同landsatTM
1m分辨率 全色 波长范围
IKONOS
主要用于云移，云顶高度，云分布，海洋表面温度，对流层上部水蒸气分布以及辐射平衡方面的测定和研究。
S
A
B
C
a
b
c
S
A
B
C
a
b
c
S
A
B
C
a
b
c
点
直线
曲线
面
1、中心投影(成像特征)
投影距离的影响
投影面倾斜的影响
地形起伏的影响
1、中心投影(与垂直投影的区别)
1
定义：像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。1/m = ab/AB
2
类型：主比例尺：表示像片大概的比例尺，一般用于平坦地区的水平像片，由航测部门提供。（1/m = F/H）
缝隙摄影机
S
H
V
又称扫描摄影机或摇头摄影机。
01
02
03
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。
全景摄影机
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。
1
2
2、影像的形成过程
航空摄影的成像过程与一般照相是相同的，地物原型的反射光谱强度是不同的，使得感光材料的感光程度不同，形成了不同密度、不同颜色的航片模型。
遥感导论_3遥感成像原理与遥感图像特征1
在光谱维上展开的多光谱遥感数据 在时间维上展开的多时相遥感数据 在角度维上展开的多角度遥感数据 。。。。。
3
（一）空间分辨率
空间分辨率（又称地面分辨率）：后者是针对地面而言，指 可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小；前者是针对 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。 三种表示法： （1）像元(pixel)，指单个像元所对应的地面面积大小，单位 为米(m)或公里(km)。 像元是扫描影像的基本单元，是成像过程中或同计算 机处理时的基本采样点。 （2）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，IFOV越小，最小可分辨率单 元越小，空间分辨率越高。 （3）线对数(linear pairs),对于摄影系统而言，影像最小单元 的确定往往通过1毫米间隔内包含的线对数，单位为线对/毫 4 米。
15
第三章 遥感成像原理与遥感图像特征
一、遥感图像特征 二、遥感平台 三、摄影成像 四、扫描成像 五、微波遥感与成像
16
遥感平台
1、遥感卫星姿态与轨道
2、遥感平台与遥感影像的关系 3、遥感平台分类
17
遥感卫星姿态
决定遥感平台姿态的6个自由度：三轴方向（X,Y,Z) 及姿态角（φ，ω，k），其中任一个发生变化，都 会给遥感图像带来不同的变形。
Landsat-1 1972.7.23
Landsat-2 1975.1.22 Landsat-3 Landsat-5 1978.3.5 1984.3.1 Landsat-4 1982.7.16 Landsat-6 1993.10.5
MSS4,MSS5,MSS6,MSS7
RBV1,RBV2,RBV3 MSS4,MSS5,MSS6,MSS7 RBV1,RBV2,RBV3 MSS4,MSS5,MSS6,MSS7,MSS8 RBV全色波段
3
（一）空间分辨率
空间分辨率（又称地面分辨率）：后者是针对地面而言，指 可以识别的最小地面距离或最小目标物的大小；前者是针对 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。 三种表示法： （1）像元(pixel)，指单个像元所对应的地面面积大小，单位 为米(m)或公里(km)。 像元是扫描影像的基本单元，是成像过程中或同计算 机处理时的基本采样点。 （2）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，IFOV越小，最小可分辨率单 元越小，空间分辨率越高。 （3）线对数(linear pairs),对于摄影系统而言，影像最小单元 的确定往往通过1毫米间隔内包含的线对数，单位为线对/毫 4 米。
15
第三章 遥感成像原理与遥感图像特征
一、遥感图像特征 二、遥感平台 三、摄影成像 四、扫描成像 五、微波遥感与成像
16
遥感平台
1、遥感卫星姿态与轨道
2、遥感平台与遥感影像的关系 3、遥感平台分类
17
遥感卫星姿态
决定遥感平台姿态的6个自由度：三轴方向（X,Y,Z) 及姿态角（φ，ω，k），其中任一个发生变化，都 会给遥感图像带来不同的变形。
Landsat-1 1972.7.23
Landsat-2 1975.1.22 Landsat-3 Landsat-5 1978.3.5 1984.3.1 Landsat-4 1982.7.16 Landsat-6 1993.10.5
MSS4,MSS5,MSS6,MSS7
RBV1,RBV2,RBV3 MSS4,MSS5,MSS6,MSS7 RBV1,RBV2,RBV3 MSS4,MSS5,MSS6,MSS7,MSS8 RBV全色波段
第三章遥感成像原理与遥感图像特征ppt课件
是静止的，这种卫星轨道叫地球静止卫星轨道。
地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例，它
只有一条。
编辑版pppt
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。
编辑版pppt
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。
编辑版pppt
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）。
编辑版pppt
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
30
编辑版pppt
31
地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例，它
只有一条。
编辑版pppt
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。
编辑版pppt
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。
编辑版pppt
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）。
编辑版pppt
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
30
编辑版pppt
31
- 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)。
卫星轨道及其运行特点
近圆形轨道 不同地区获取的图像比例尺一致。 固定扫描频率对地面扫描成像,扫描行之间 衔接。 近极地轨道 有利于增大卫星对地面总的观测范围。 与太阳同步轨道 可重复轨道
遥感平台—气象卫星系列
气象卫星特点 轨道 低轨：800km ～1600km 近极轨太阳同步轨道 高轨：36000km 地球同步轨道—静止气象卫星
Landsat搭载的传感器
MSS--Multispectral Scanner System 多光谱 扫描系统 MSS影像的空间分辨率为80米。 TM—Thmetic Mapper 专题制图仪器 ETM+---Ehance Thmetic Mapper Plus增强 型专题制图仪器 ETM影像的空间分辨率在可见光、近红外、 中红外波段为30米，在热红外波段为60米， 全色波段15米。
轨道高度
低轨：150km-300km, 高分辨率图像，寿命比较短，几天~几周 用途：军事侦察。 中轨：300km-1500km, 绝大多数资源卫星（近极轨 卫星），气象卫星，寿命1年以上， 用途：资源环境遥感。 Landsat 1-3:915km, Landsat 4-5:705km, Spot:832km, NOAA:833/870km。 高轨：36000km, 地球同步卫星或气象静止卫星 用途：通讯卫星，GPS卫星
ETM+与TM相比作了哪些改进：
ETM增加PAN（全色）波段，分辨率15m， 因而使数据速率增加； ETM采用双增益技术使远红外波段（TM6） 分辨率提高到60m，也增加了数据率； ETM改进后的太阳定标器使卫星的辐射定标 误差小于5%，其精度比TM约提高了1倍。 辐射校正有了很大改进。
第三章 遥感成像原理与遥感图像特征
主讲老师：刘玉杰 云南大学资环学院区域与资源规划系
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，可分为航天平台、航空平 台和地面平台。航天遥感平台目前发展最快，应 用最广。 根据航天遥感平台的服务内容，可以将其分为 气象卫星系列、陆地卫星系列和海洋卫星系列。 虽然不同的卫星系列所获得的遥感信息常常对应 于不同的应用领域，但在进行监测研究时，常常 根据不同卫星资料的特点，选择多种平台资料。
大气温 度
673~683 743~753 862~877 890~920 931~941
卷云水 汽
臭氧
31
32
915~965
3.660~3.840 3.929~3.989 3.929~3.989
地面/云 温度
海洋水 色、浮 游植物、 生物地 理、化 学
21 22 23 24
33 34
4.020~4.080 4.433~4.498
Landsat TM
TM（Thematic Mapper）即专题制图仪，是 一种改进型的多光谱扫描仪,有7个较窄的、 更适宜的光谱段 :
TM1：0.45-0.52微米，蓝波段。对水体穿透 力强，对叶绿素与叶色素浓度反映敏感，有 助于判别水深、水中叶绿素分布、沿岸水和 进行近海水域制图等。
Landsat TM
Landsat TM
TM6：10.4-12.5微米，热红外波段。可以根据 辐射响应的差别，区分农、林覆盖类型，辨别地 面湿度、水体、岩石，以及监测与人类活动有关 的热特征，进行热制图。 TM7：2.08-2.35微米，中红外波段。此为地质 学家增加的波段。处于水的强吸收带，水体呈黑 色。可用于区分主要岩石类型、岩石的水热蚀变， 探测与岩石有关的粘土矿物等。
459~479 545~565 1230~1250 1628~1652 2105~2135 405~420 438~448 483~493 526~536 546~556
13 14
15 16 陆地、 云特性 17 18 19 20
海洋水色、 25 浮游植物、 生物地理、 26 化学
27 大气中的 水汽 28 29 30 地面/云 温度
常用的气象卫星数据：NOAA
AVHRR
AVHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer）即改进型甚高分辩率辐射仪。 其数据量化等级为1024（10-bit数据结构） 。 星下点空间分辨率1.1km, 温度分辨率达1oC 。 重复观测周期为半天 。 探测器扫描角度为±55.4o，扫描带宽2800公里 。 要想获取较高质量的数据，应尽可能选择±30o 扫描角(对应地面扫描宽度为870公里)以内的数 据。
CBERS
中巴地球资源卫星
资源一号卫星是继国土普查 卫星之后，我国发射的第一 颗地球资源卫星。 太阳同步近极地轨道，轨 道高度778 km 卫星的重访周期是26天， 设计寿命2年 其携带的传感器的最高空 间分辨率是 19.5 m
中巴地球资源卫星
CBERS（中巴地球资源卫星）
传感20米
XS3
0.79-0.89 近红外 0.51-0.73
20米
能很好地穿透大气，植被表现得特明 亮，水体表现很暗。
全色
10米
SPOT HRV
优点：
图像空间分辨率高，可达10-20米。地面扫描 宽度117公里（每台60公里，两台间重叠3公 里）。 灵敏度高。在良好的光照条件下可探测出低于 0.5%的地面反射变化。 带有可定向的反射镜，使仪器具有偏离天顶点 （倾斜）观察的能力（倾角±27o），可获得 垂直与倾斜图像，使重复周期从26天缩短到35天。 具有立体观测能力。
3
4 5 6 7
3.55-3.93
10.3-11.3 11.5-12.5 1.58-1.64 0.43-0.48
火点热源，夜间云层
洋面温度, 白天/夜间云层 洋面温度, 白天/夜间云层 土壤湿度 冰雪识别 海洋水色
8
9 10
0.48-0.53
0.53-0.58 0.90-0.965
海洋水色
海洋水色 水汽
水陆边界、陆地 植被 表面温度、云 表面温度、云
1.1km
2800km
5
表面温度、云
NOAA AVHRR
风云一号
多通道可见红外扫描辐射计(MVIRS)是风云一号的主要探测仪器。其通道 数由风云一号A星的5个增加到10个,各通道特性如下: 通道 波长（微米） 主要用途 1 2 0.58-0.68 0.84-0.89 白天云层, 冰，雪，植被 白天云层，植被，水
遥感平台—陆地卫星系列
Landsat SPOT CBERS EOS MODIS 其它陆地卫星
Landsat
Landsat的轨道为太阳同步的近极地圆形轨道， 保证北半球中纬度地区获得中等太阳高度角的上 午影像，且卫星通过某一地点的地方时相同。每 16至18天覆盖地球一次（重复覆盖周期），图像 的覆盖范围为185km * 185 km（Landsat－7为 185 *170 km）。
Landsat TM
TM4：0.76-0.90微米，近红外波段。对绿色植物 类别差异最敏感（受植物细胞结构控制），为植 物通用波段。用于生物量调查、作物长势测定、 水域判别等。 TM5：1.55-1.75微米，中红外波段。处于水的吸 收带（1.4-1.9微米）内，反映含水量敏感，用于 土壤湿度、植物含水量调查、水分状况的研究， 作物长势分析等，从而提高了区分不同作物类型 的能力。易于区分云与雪。
常用的气象卫星数据：NOAA
Chan nel 1 2 3 4 观测波长 （微米） 可见光波段 0.58-0.68 近 红 外 波 段 0.725-1.1 中红外波段 3.55-3.93 热红外波段 10.5-11.5 热红外波段 11.5-12.5 观测项目 云、冰、雪
AVHRR
分 辨 率 扫描宽 度
被检测仪器
SPOT HRV （高分辩率可见光扫描仪）
波段 XS1 波长 微米 0.5-0.59 绿色 分辨率 20米 用途 位于植被叶绿素光谱反射曲线最大值 的波长附近，对植被识别有利，同时 位于水体最小衰减值的长波一边，能 探测水的混浊度和10-20米的水深。 位于叶绿素吸收带，为可见光最佳波 段，用于识别作物、裸露土壤和岩石 表面状况。
Landsat TM
SPOT
是地球观察卫星系统。是由瑞典、比利时等国家 参加，由法国国家空间研究中心（CNES）设计制 造的。1986年发射第一颗，到1998年已经发射了 四颗。 SPOT的轨道是太阳同步圆形近极地轨道，高度 830 km左右，卫星的覆盖周期是26天，重复感测 能力一般3～5天，部分地区达到1天。 SPOT1、SPOT2和SPOT3其传感器为高分辩率可见光 扫描仪（High Resolution Visible sensor—— HRV），SPOT4传感器为高分辨率可见光近红外 扫描仪(high resolution visible and infrared )和植
Terra EOS MODIS（中分辨率成像光谱仪）
空间分辨率250m~1000m，扫描宽度为 2330km MODIS每1-2天观测地球表面一次。获取 陆地和海洋温度、初级生产率、陆地表面 覆盖、云、汽溶胶、水汽和火情等目标的 图像。 44种产品
MODIS 36个通道情况
通道 光谱段 主要用途 通道 光谱段
77.8米
1~2天
Terra EOS MODIS
Terra是1999年12月18日美国发射的地球观测 系统（EOS）的第一颗先进的极地轨道环境 遥感卫星 EOS卫星轨道高度为距地球705公里，目前的 第一颗上午轨道卫星过境时间为地方时11： 30am左右，一天最多可以获得4条过境轨道 资料。 MODIS（中分辨率成像光谱仪）是搭载在 Terra上的一种对地观测仪
662~672 673~683 743~753 862~877 890~920 931~941 915~965 3.660~3.840 3.929~3.989 3.929~3.989