遥感数据

ETM的组成
电子设备 反射镜和探测器
Y方向速度
辐射冷却器 太阳阴影
设备孔 全孔径校正门 像底点 热辐射门 来自地面辐射
ETM传感器
E T M 传 感 器 结 构 图
粗太阳敏感 器 设备孔 冷却门
全孔径 校正器 对地传感器 装配 S波段天 换向X波段 线 天线 像底点 Y方向速 度 太阳板阵 列
美国Landsat卫星参数一栏表
第3章 遥感数据
本章内容
3.1 传感器 3.2 遥感数据的分辨率 3.3 航空遥感数据 3.4 地球资源卫星数据 3.5 海洋卫星数据 3.6 气象卫星数据 3.7 高光谱类卫星
本章重点

本章主要介绍数据的工作原 理；重点在传感器的类型。 介绍常用的遥感数据，如航空数据、陆地卫星数据、 海洋卫星数据、气象卫星数据的特点。重点在陆地 卫星数据和气象卫星的数据
高光谱航空遥感成为航空遥感的全新技术。
亮度系数
亮度系数（P）：在相同照度条件下，某物体的亮度与绝
对白体理想表面的亮度之比。
亮度系数的特点：
（1）亮度系数的范围0≤P ≤1；
（2）相同地物，由于干湿程度不同，亮度系数也不同； （3）亮度系数与物体表面的颜色有关； （4）表面光滑的物体比粗糙的物体亮度系数大； （5）许多性质完全不同的物体具有相同的亮度系数。
卫星参数 发射时间 卫星高度 半主轴 倾角 经过赤道的时间 覆盖周期 扫幅宽度 波段数 机载传感器 LandSat1 1972.7.23 920km 7285.438km 103.143度 8:50a.m. 18天 185km 4 MSS LandSat2 1975.1.12 920km 7285.989km 103.155度 9:03a.m. 18天 185km 4 MSS 1976年失 灵,1980年 修复,1982退役 LandSat3 1978.3.5 920km 7285.776km 103.1150度 6:31a.m. 18天 185km 4 MSS LandSat4 1982.7.16 705km 7083.465km 98.9度 9:45a.m. 16天 185km 7 MSS、TM 1983年TM传感 器失效,退役 LandSat5 1984.3 705km 7285.438km 98.2度 9:30a.m. 16天 发射失败 185km 7 MSS、TM 185km 8 ETM＋ 2003.5月出现故 障 LandSat6 1993.1 LandSat7 1999.4.15 705m 7285.438km 98.2度 10:00a.m. 16天
3.3.8 光机扫描航空图像

光学机械扫描成像仪是借助于遥感平台沿航向运
动和仪器本身光学机械舷向扫描来获取地面航向 条带图像的一种仪器，简称光机扫描仪。
目前常用的有红外扫描仪和多光谱段扫描仪。光
机扫描仪的工作波长范围比摄影机宽得多，可达 0.3～14μ m (包括近紫外、可见光、近红外、中 红外和远红外)。
响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、 传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。
3.1.2 传感器的分类
按工作方式分为：
主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、微波辐射
计。
被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫描仪
（MSS）、TM、ETM(1,2)、HRV、红外扫描仪等。
To be continued…
3.1.3 传感器的组成
收集器：收集来自地物目标镜、天线。
探测器：将收集的辐射能转变成化学能或
电能。如感光胶片，光电敏感元件，固体 敏感元件和波导等
处理器：将探测后的化学能或电能等信号
进行处理。
输出：将获取的数据输出。
3.1.4 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。
3.3.1 航空摄影的分类
按照航摄倾角分类 垂直航空摄影 倾斜航空摄影 按摄影实施方式分类 按感光片和所用波段分类 普通黑白摄影 黑白红外摄影 天然彩色摄影 彩色红外摄影 按比例尺分类 大比例尺航空摄影：所获像片比例尺大 于1／l0 000 中比例尺航空摄影：像片比例尺为1／ 10 000～1／30 000 小比例尺航空摄影：像片比例尺为1／ 30 000～1／l00 000 超小比例尺航空摄影：比例尺为1／100 000～1／250 000
（工作原理图）
光机扫描仪的工作原理
推帚式扫描仪的工作原理
3.1.6 微波遥感的传感器
主动微波遥感
雷达 侧视雷达 合成孔径侧视雷达
是指通过向目标地物发射微波并接受 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，此外还 有微波高度计和微波散射计。
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，被动探测目标 地物微波散射特性的传感器为微波散 射计。
3.3.3 航空像片的特性
什么是航片？

由地物反射的光线进入摄影机镜头，使感光材料产生 光化学反应而形成。因此，像片的特性取决于：地物反射 率、相机性能和感光材料的性能。 航片属于中心投影。 中心投影上，点的像还是点，线的像还是线，面的像还是 面。 航片的比例尺随航高而改变。 地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点的位置的变 化，叫像点位移。 航空像片用亮度系数来表示地物的反射率。
感光底片产生光化学反应，由该底片印出的像片 称为彩红外像片。
彩色红外感光片没有感蓝层和黄滤色层，有感绿、
感红和感红外层。因此不受大气散射蓝光的影响， 像片清晰度很高，适合城市航空摄影。
在彩红外航片上(…)
植被在彩红外像片上表现为不同程度的品红到红色。因为近红外
段的光谱反射率远远高于它在可见光波段的光谱反射率。 水在彩红外像片上表现为蓝到青色(清水呈蓝色，浊水呈青色)。 城市呈现内部有纵横纹理的青色。 公园、绿化带呈品红到红色。 湿地呈青色。 干旱裸地和沙漠都呈黄色。 雪和云都呈白色。
大连金洲弯大桥航拍图片
呼和浩特
3.1.5 扫描方式的传感器
光机扫描仪
用光学系统接收来自目标地物的辐射，并分成几个不同 的光谱段，使用探测仪器把光信号转变为电信号，同时发 射信号回地面，如MSS、TM和AVHRR等。 分为红外扫描仪和多光谱扫描仪。 推帚式扫描仪
用平行排列的CCD（电荷耦合器件）探测杆收集地面辐 射信息，每根探测杆由3 000/6 000个CCD元件呈一字排列， 负责收集某一波段的地面辐射信息，是推帚式扫描成像。
Landsat卫星的传感器
(1) MSS：多光谱扫描仪，5个波段。 (2) TM ：主题绘图仪（专题制图仪）， 7个波段。 (3) ETM+：增强主题绘图仪，8个波 段。
MSS数据获取原理图
MSS 数据是一 种多光谱 段光学— 机械扫描 仪所获得 的遥感数 据。
Landsat 卫星的TM传感器
3.3.4 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。
分辨率＝像片距离/地面距离。
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、飞机的震动也影响航片的分辨率。
To be continued…
3.3.5 彩色红外像片
由地物反射的光线进入摄影机镜头，使彩色红外

3.1 传感器
3.1.1 传感器的定义和功能
3.1.2 传感器的分类
3.1.3 传感器的组成
3.1.4 摄影型传感器
3.1.5 扫描方式的传感器 3.1.6 微波遥感的传感器
3.1.1 传感器的定义和功能
传感器的定义和功能
传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的
工具。
它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的
射度差。
时间分辩率：指对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。
遥感数据类型
IKONOS SPOT-HRV1-3
分辨率/m
1 20
应用
城市规划、土地管理 宏观规划、国土资源
SPOT-HRV
Pan ETM1-5，7
10
30
立体量测
陆地资源调查
遥感数据类型 ETM6 ETM Pan Landsat-MSS4-7 Radarsat-SAR Seasat-VIR Seasat-SAR JERS-VNR JERS-SWIR
侧视雷达的探测方式
3.2 遥感数据的分辨率
图像的空间分辨率：指像素所代表的地面范围的大小，即
扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。
波谱分辨率：传感器能分辨的最小波长间隔。间隔越小，
波谱分辨率越高。如MODIS有36个波段，它比AVHRR的波谱 分辨率高
辐射分辩率：指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐
3.4 地球资源卫星数据
3.4.1 Landsat数据 3.4.2 SPOT数据 3.4.3 IKONOS数据 3.4.4 QuickBird数据 3.4.5 CBERS数据 3.4.6 JERS数据 3.4.7 IRS数据
3.4.1 Landsat数据
陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31
北京最早的航拍图， 1943年美国飞行员拍摄
3.3.7 航空像片的比例尺
航摄相机的焦距f与航高H的比。
航片的比例尺：1／M=f/H 。
比例尺随着图像处理而变化。
大比例尺航片：1:5 000～1:10 000。 中比例尺航片：1:10 000～1:30 000。 小比例尺航片：1:30 000～1:100 000。 地形起伏也会影响比例尺。
分辨率/m 60 15 80 1? 20 10 30 60
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
NOAA-AVHRR
1100
全球变化、干旱、森林火灾
3.3 航空遥感数据
3.3.1 航空摄影的分类 3.3.2 航空像片的感光片性能 3.3.3 航空像片的特性 3.3.4 航空像片的分辨率 3.3.5 彩色红外像片 3.3.6 黑白像片的色调 3.3.7 航空像片的比例尺 3.3.8 光机扫描航空图像
3.3.6 黑白像片的色调
黑白像片上某一部分的黑白深浅的程度称为色
调，它能反映物体反射率的大小。
影响航空像片色调的因素：
地物表面亮度（取决于摄影时的照度和地物自身的 亮度系数）； 感光材料（摄影时应选取感光度高、反差系数适中、 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）。
粗太阳敏感器 设备孔
冷却门
全孔径 校正器 对地传感器 装配 S波段天线
太阳板阵列
Y方向速度
换向X波段 天线
像底点
推帚式扫描仪工作原理图
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ETM传感器的构造
1. 主框架 2. 太阳阴影孔隙 3. 扫描镜
4. 初扫描镜
5. 次扫描镜 6. 主焦平面 7. 混合预放大器 8. 校正梭 9. 黑体 10. 后置光学装置 11. 辐射冷却器 12. 电路板装置 13. 对地遮蔽 14. 电子调制解调器 15. 电源供应 16. 热控制窗 17. 全孔径校正装置
单片摄影
单航线摄影 面积摄影 (多航线
摄影）
3.3.2 航空像片的感光片性能
感光材料是胶片和印像纸的通称。由感光乳剂层和
片基组成。黑白片有单层感光乳剂，彩色片有三层 感光乳剂。 感光材料的性能指标： （1）感光度：感光的快慢程度。 （2）反差：最大光学密度与最小光学密度之差。 （3）分辨率：对景物细微部分的表现能力，用线 对数(mm)表示。 航摄选用感光度高、反差适中、有较高分辨率的感 光材料。
年为人类提供陆地卫星图像，共发射了7颗，产品 主要有MSS、TM、ETM，属于中高度、长寿命 的卫星。 陆地卫星的运行特点： （1）近极地、近圆形的轨道； （2）轨道高度为700～900 km； （3）运行周期为99～103 min/圈； （4）轨道与太阳同步。
Landsat轨道参数
项目 卫星编号 1,2,3 4,5,7 705 km 98.2 º 98.9 min/圈 185 km 16 d 轨道高度 918 km 轨道倾角 99.125 ° 运行周期 103 min/圈 185 km 扫描宽度 18 d 重复周期