第三章 遥感成像原理与遥感图像特征-1
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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
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
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。
总的来说,气象卫星时间分辨率较高,有助于 对地面快速变化的动态监测。
静止气象卫星的特点
短周期重复观测: 静止卫星:0.5h 一次 成像面积大; 资料来源连续、实时性强、成本低; 轨道高度高,空间分辨率低,边缘几何畸变 严重,定位与配准精度不高。
极轨太阳同步卫星的特点
可获得全球资料,提供中长期数值天气预报 所需要的数据资料; 由于轨道高度低,可实现的观测项目比同步 气象卫星丰富得多; 探测精度和空间分辨率也高于同步卫星; 能装载的有效载荷较多; 中等重复周期:0.5-1.0d一次。
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)。
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
中巴地来自百度文库资源卫星
CBERS(中巴地球资源卫星)
传感器
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
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
主要用途
通道
光谱段
662~672
主要用途
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
620~670 陆地、 841~876 云边界
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
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
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
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。
XS2
0.61-0.68 红色
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。
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。
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
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。
波长范围 (微米)
CCD像机 0.45~0.52 0.52~0.59 0.63~0.69 0.77~0.89 0.51~0.73 19.5米
1~2天
IR扫描仪 0.5~1.1 1.55~1.75 2.08~2.25 10.4~12.5
与TM波长 相同或相 近
热红外分辨 率为156米
分辨率
最小侧视观察周期
TM2:0.52-0.60微米,绿波段。对健康茂盛植物绿 反射敏感,对水的穿透力较强。用于探测健康植 物绿色反射率,按“绿峰”反射评价植物生活力, 区分林型、树种和反映水下特征等。 TM3:0.63-0.69微米,红波段,为叶绿素的主要吸 收波段。反映不同植物的叶绿素吸收、植物健康状 况,用于区分植物种类与植物覆盖度。其信息量 大,为可见光最佳波段。广泛应用于地貌、岩性、 土壤、植被、水中泥沙流等方面的观测。
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 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。
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
大气温度
35 36
4.020~4.080 4.433~4.498
云顶高 度
高空间分辨率陆地卫星
1999年9月美国 IKONOS-2(IKONO-1 于 1999年4月发射失败)的成功发射使陆 地卫星系列中又增加了高空间分辨率的数 据源。
IKONOS使用线性阵列技术获得4个波段的 4m分辨率多光谱数据和一个波段的1m分辨率 的全色数据。其波段分配为:多光谱波段1 (蓝色)0.45~0.53 μ m ,波段2(绿色) 0.52~0.61 μ m ,波段3(红色)0.64~ 0.72 μ m ,波段4(近红外)0.77~0.88 μ m 。全色波段为 0.45~ 0.90 μ m 。
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。
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。
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
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