第3章气象卫星遥感大气的基本原理4
遥感的基本原理及技术特点
遥感的基本原理及技术特点一、基本概念遥感一词来源于英语“Remote Sensing”，其直译为“遥远的感知”，时间长了人们将它简译为遥感。
遥感是20世纪60年代发展起来的一门对地观测综合性技术。
自20世纪80年代以来，遥感技术得到了长足的发展，遥感技术的应用也日趋广泛。
随着遥感技术的不断进步和遥感技术应用的不断深入，未来的遥感技术将在我国国民经济建设中发挥越来越重要的作用。
关于遥感的科学含义通常有广义和狭义两种解释: 广义的解释: 一切与目标物不接触的远距离探测。
狭义的解释: 运用现代光学、电子学探测仪器，不与目标物相接触，从远距离把目标物的电磁波特性记录下来，通过分析、解译揭示出目标物本身的特征、性质及其变化规律。
遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称。
现已成为一个从地面到高空的多维、多层次的立体化观测系统。
研究内容大致包括遥感数据获取、传输、处理、分析应用以及遥感物理的基础研究等方面。
遥感技术系统主要有：①遥感平台系统，即运载工具。
包括各种飞机、卫星、火箭、气球、高塔、机动高架车等；②遥感仪器系统。
如各种主动式和被动式、成像式和非成像式、机载的和星载的传感器及其技术保障系统；③数据传输和接收系统。
如卫星地面接收站、用于数据中继的通讯卫星等；④用于地面波谱测试和获取定位观测数据的各种地面台站网；⑤数据处理系统。
用于对原始遥感数据进行转换、记录、校正、数据管理和分发；⑥分析应用系统。
包括对遥感数据按某种应用目的进行处理、分析、判读、制图的一系列设备、技术和方法。
遥感技术系统是一个非常庞杂的体系。
对某一特定的遥感目的来说，可选定一种最佳的组合，以发挥各分系统的技术优势和总体系统的技术经济效益。
二、系统的组成遥感是一门对地观测综合性技术，它的实现既需要一整套的技术装备，又需要多种学科的参与和配合，因此实施遥感是一项复杂的系统工程。
根据遥感的定义，遥感系统主要由以下四大部分组成：1、信息源信息源是遥感需要对其进行探测的目标物。
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。
湘教版高中地理必修三第三章第二节《遥感技术及其应用》课件(共58张PPT)
❖ 勘探矿产资源，调
查生物资源、水资源等 是遥感技术在资源普查 中的重要应用领域。
应用领域
具体内容
备注
矿产 蕴藏矿产的地方有许多 人们只需要分析 是地质断裂或环形构造 遥感图像就可以
资源 带，较容易借助遥感技 划定蕴藏矿产的
术“发现”矿产
大致区域
生物 通过遥感图像解译 或图像处理技术，
❖ 本示意图形象地表达了遥感的工作过 程。从图中可以看出，在遥感平台上的传 感器，使用光学仪器或电子仪器，接收地 面物体反射或发射的电磁波信号，并以图 像胶片或数据磁带的形式记录下来，传送 到地面接收站，经过技术处理后，进行解 译与分析，最终服务于资源勘探、动态监 测和有关部门的规划决策等。
[背景知识]
近地遥感
距地面高度在几 十米以内的遥感
用于城市遥感、 海面污染监测、 森林火灾监测
等中、高分辨
率的遥感活动
[方法技巧 ] 遥感探测与传感器运载工 具飞行高度的关系
❖ 传感器运载工具的飞行高度对遥感探测 的范围、速度、周期、分辨率等影响很 大。一般说来，运载工具飞得越高，探 测的范围越大，获得资料的速度越快， 周期越短，对地物的分辨率越低；反之 亦然。需要注意的是，遥感对地物的分 辨率除与飞行高度有关外，还与传感器 的性能有关。
❖例 4 1987 年 8 月，我国返回卫
星上搭载水稻种子，返回后经地
面种植，培育出的水稻穗多粒大。
亩产达 600 kg ，最高达 750
kg ，蛋白质含量增加 8 ％一 20
% ，生长期平均缩短 10 天。水
稻的这种变异的来源是( ) D
A ．基因重组 B ．基因突变
A．①② B．②③ C．③④ D．①③
遥感-气象卫星.概要
2、美国“泰罗斯”号气象卫星系列：
美国发射的世界第一个试验气象卫星系列， 1960～1965年共发射10颗，除最后两颗为 太阳同步轨道外，其余的轨道倾角为48° 和58°。为红外观测卫星。呈十八面柱体， 质量是122～138千克，采用自旋稳定，星 上的主要遥感设备是电视摄象机，
3、“艾萨”号卫星：
美国第一代太阳同步轨道气象业务应用 卫星。1966～1969年间先后发射了9颗, 轨道倾角约102 °，轨道高度约1400公 里，云图的星下点分辨率为4公里。
4、“泰罗斯N/诺阿”卫星系列：
这个系列的第一颗卫星在1978年10月13日发射，第二颗卫星和第三颗卫星分别于1979 年和1980年发射。共计划发射8颗卫星，每年一颗，使用到1985年左右。卫星长3.7米， 直径1.9米，发射重量约1400千克，太阳电池阵在最小光照下可提供420瓦功率，采用 太阳同步轨道，倾角99°，高度约850千米，形状近似圆形，周期102分钟。由两颗卫 星同时观测，彼此相隔90°。 卫星携带的气象观测仪器主要有：改进型甚高分辨率扫描辐射计（ AVHRR）和泰罗斯 业务垂直探测器（TOVS）。改进型甚高分辨率扫描辐射计有5个波段通道 。它拍摄的 云图等数据可以实时用137兆赫和1700兆赫两个频段传向地面；泰罗斯业务垂直探测器 由高分辨率红外分光计、微波探测计、平流层探测计3种气象遥感仪器组成 ，它们的星 下点分辨率分别为17、109和147千米。
5、“静止气象卫星”(GMS) ：
日本的地球静止轨道气象业务应用卫星， 共2颗，分别于1977年和1981年发射，可见 光和红外云图的星下点分辨率分别为1.25公 里和5公里。
6、“气象卫星”(Meteosat)：
欧洲空间局的地球静止轨道 气象业务卫星，共2颗，分别于 1977年和1981年发射，可见光、 红外云图和水汽图的星下点分辨率 分别为2.5公里、5公里和5公里。
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）
《遥感概论》课程笔记
《遥感概论》课程笔记第一章：绪论1.1 遥感及其技术系统遥感（Remote Sensing）是指不直接接触对象物体，通过分析从远处感知到的电磁波信息来识别和探测地表及其上方环境的技术。
遥感技术系统是由多个组成部分构成的复杂体系，主要包括以下几部分：- 传感器（Sensor）：用于探测和记录目标物体发射或反射的电磁波的设备。
- 遥感平台（Remote Sensing Platform）：携带传感器的载体，如卫星、飞机、无人机等。
- 数据传输系统（Data Transmission System）：将传感器收集的数据传回地面的设备。
- 数据处理与分析系统（Data Processing and Analysis System）：对遥感数据进行处理、分析和解释的软件和硬件。
1.2 遥感门类及技术特点遥感技术根据不同的分类标准可以分为以下几类：- 按照电磁波波长：可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
- 按照传感器工作方式：主动遥感（如激光雷达）和被动遥感（如摄影相机）。
- 按照平台类型：卫星遥感、航空遥感、地面遥感等。
遥感技术的主要特点包括：- 大范围覆盖：遥感技术可以覆盖广阔的地表区域，对于大规模的地理现象监测具有优势。
- 高效快速：遥感平台可以快速穿越监测区域，获取数据的时间周期短。
- 多维信息：遥感可以提供关于地表及其上方环境的多种信息，如形状、纹理、温度等。
- 非侵入性：遥感技术不需要直接接触目标物体，因此对环境的影响较小。
1.3 遥感行业应用概况遥感技术在多个行业中有着广泛的应用，以下是一些主要的应用领域：- 农业领域：通过遥感技术监测作物生长状况、评估产量、监测病虫害、进行土地资源调查等。
- 环境保护：监测森林覆盖变化、湿地保护、沙漠化趋势、大气污染等环境问题。
- 灾害管理：利用遥感技术进行地震、洪水、飓风、火灾等自然灾害的预警、监测和评估。
- 城市规划：通过遥感图像分析城市扩张、交通布局、土地利用效率等，为城市规划提供依据。
3章 遥 感 系 统
2
以下文字材料反映了现遥感技术的 哪些特点？ 一张比例尺为1：35000的 23cm×23cm的航空图片，可反映出60多 平方千米的地理景观实况； 一幅陆地卫星TM（专题制图仪） 图像，其覆盖面积可达34255平方千米。 视域广阔，监测范围大
3
陆地卫星Ⅴ、Ⅵ的运行周期为16 天，即每16天可以对全球陆地表面成 像一遍； NOAA气象卫星每天能接收两次 覆盖全球的图像。 动态监测、实时传输 这种特点有利于及时发现病虫害、 洪水及森林火灾等自然灾害，为抗灾、 减灾工作提供可靠的科学依据。
8
本图为TM图像； 黄河入海口，反映泥沙堆积； 拍摄时间为1990年。
9
IKONOS卫星图像
To be continued…
10
NOAA-14图像
广州
To be continued…
11
FY-1D 图像
To be continued…
12
FY-1D 图像
To be continued…
13
6
1. 遥感数据获取与信息提取
遥感（Remote sensing）
通过远离目标的传感器获取目标或景
观数据的技术（Colwell 1983）。 包括航片、
卫星图象和雷达数据等。
遥感图象记录了地物波谱反射、辐射
能量的空间分布。
7
§2 遥感数据
遥感数据（遥感数据获取示图） 太阳辐射经过大气层到达地面，一部 分与地面发生作用后反射，再次经过大气 层，到达传感器。传感器将这部分能量记 录下来，传回地面，即为遥感数据（遥感 数据示例）。
36
地质灾害的产生主要是不良地质引起的，不 良地质是指地球的外营力和内营力所产生的对人 类活动造成危害的地质作用和现象。这些现象主 要包括滑坡、崩塌、岩堆、错落、泥石流、沙丘、 河岸冲刷、水库坍岸、冲沟、岩溶、黄土陷穴、 地面塌陷、溜坍、人工采空区突然下陷、地裂缝、 潜蚀、风化、冻胀、融陷、坑道涌水、断层破碎 带、岩爆、高烈度地震等。利用遥感图像判释调 查可以直接按影像勾绘出发生灾难的范围，并确 定其类别和性质，同时还可查明其产生原因、分 布规律和危害程度。某些不良地质的发生较快， 利用不同时期的遥感图像进行对比研究，往往能 对其发展趋势和危害程度做出准确的判断。 37 2013-7-24
遥感概论知识点
遥感概论知识点-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN遥感概论—刘朝顺第一章绪论一、遥感的概念1.广义：：泛指各种非接触的、远距离的探测技术，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。
2.狭义：：是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。
二、什么是传感器1.地物空间信息主要由搭载在遥感平台上的传感器来获取。
2.传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
3.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。
4.构造：1）收集器：收集地物辐射来的能量。
具体的元件如透镜组、反射镜组、天线等。
2）探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。
具体的无器件如感光胶片、光电管、光敏和热敏探测元件、共振腔谐振器等。
3）处理器：对收集的信号进行处理。
如显影、定影、信号放大、变换、校正和编码等。
具体的处理器类型有摄影处理装置和电子处理装置。
4）输出器：输出获取的数据。
输出器类型有扫描晒像仪、阴极射线管、电视显像管、磁带记录仪、XY彩色喷笔记录仪等等。
三、遥感的特点1空间特性：视域范围大，具有宏观特性。
2.光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物特性的研究范围。
3.时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测。
4.大面积的同步观测。
5.时效性 - 动态、快速获取监测范围数据。
6.数据的综合性和可比性。
7.经济性－应用领域多，经济效益高。
8.局限性。
四、遥感的发展历史1.无记录的地面遥感阶段2.有记录的地面遥感阶段（萌芽阶段）3.航空遥感阶段4.航天遥感阶段第二章电磁辐射与地物光谱特征（理解PPT）一、电磁波谱1.电磁波谱：按照电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减排列形成的一个连续谱带称为电磁波谱。
卫星气象学气象卫星遥感大气的基本原理
? ? L ? 1
? 2?
L(? ,? )sin ? d? d?
4? 0 0
若辐射是轴对称的，则上式为
? 1
L?
?
L (? ) sin ? d ?
20
由L（n）=?3Q/?A?t?? =?2? /?A?? =?F/?? 式辐射通量 密度与辐射率的关系为
?? ?? ? 2? r
? 2? r
F ? ?0 ?0 L s cos? d? ? ?0 ?0 L s cos? sin? d? d?
? n= ?/n波在介质的波长。
n=（?r/? r）1/2介质折射指数。
?r 介电常数
? r导磁率。
▲ 关系： ?f=c
f=C/ ? ? =c/f ?=1/ ? =f/c
▲ 单位：1千兆赫（GHz ）= 103兆赫（MHz ）
= 106千赫（KHz ） = 109赫（Hz ） 1米=102厘米（cm）=103毫米（mm）=106微米（? m） =109纳米（nm）
f=（ EJ ? EI）/h 电磁辐射既有波动特性，也有粒子特性。
波长较长的可见、红外线波动性表现明显； 而波长较短的r、x射线，其粒子性表现明显。 电磁辐射在空间传播时，常显示出波动性质； 电磁辐射的吸收和发射时，显示出粒子的性质。
二.基本辐射量
▲ 辐射能（Q):指电磁波携带的能量或物体发射辐射的全部
辐射源在某一方向上单位立体角内的面积
的辐射通量。
I=?? /??
若各向同性则I=? /4?
单位:瓦/球面度（W/Sr）
▲ 辐射率（辐射亮度） (L)：在单位时间内通过 垂直面元法线方向上单位面积、单位立体角的辐 射能。
在垂直法线方向： L （n）=?3Q/?A?t?? =?2? /?A?? =?F/??
遥感概论知识点
遥感概论知识点(总8页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-遥感概论—刘朝顺第一章绪论一、遥感的概念1.广义：：泛指各种非接触的、远距离的探测技术，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。
2.狭义：：是一门新兴的科学技术，主要指从远距离、高空以至外层空间的平台上，利用可见光、红外、微波等探测器，通过摄影或扫描、信息感应、传输和处理，从而识别地面物质的性质和运动状态的现代化技术系统。
二、什么是传感器1.地物空间信息主要由搭载在遥感平台上的传感器来获取。
2.传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
3.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。
4.构造：1）收集器：收集地物辐射来的能量。
具体的元件如透镜组、反射镜组、天线等。
2）探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。
具体的无器件如感光胶片、光电管、光敏和热敏探测元件、共振腔谐振器等。
3）处理器：对收集的信号进行处理。
如显影、定影、信号放大、变换、校正和编码等。
具体的处理器类型有摄影处理装置和电子处理装置。
4）输出器：输出获取的数据。
输出器类型有扫描晒像仪、阴极射线管、电视显像管、磁带记录仪、XY彩色喷笔记录仪等等。
三、遥感的特点1空间特性：视域范围大，具有宏观特性。
2.光谱特性：探测的波段从可见光向两侧延伸,扩大了地物特性的研究范围。
3.时相特性：周期成像，有利于进行动态研究和环境监测。
4.大面积的同步观测。
5.时效性 - 动态、快速获取监测范围数据。
6.数据的综合性和可比性。
7.经济性－应用领域多，经济效益高。
8.局限性。
四、遥感的发展历史1.无记录的地面遥感阶段2.有记录的地面遥感阶段（萌芽阶段）3.航空遥感阶段4.航天遥感阶段第二章电磁辐射与地物光谱特征（理解PPT）一、电磁波谱1.电磁波谱：按照电磁波在真空中传播的波长或频率递增或递减排列形成的一个连续谱带称为电磁波谱。
气象卫星遥感测绘技术的基本原理与操作流程
气象卫星遥感测绘技术的基本原理与操作流程气象卫星遥感测绘技术是一项重要的技术手段，用于获取地球大气环境的相关数据。
它通过搭载在卫星上的遥感传感器，通过对地球表面的观测和测量，实现对气象信息的获取、分析和预测。
在气象预报、环境监测等方面发挥着重要作用。
下面将从基本原理和操作流程两个方面对气象卫星遥感测绘技术进行介绍。
一、基本原理气象卫星遥感测绘技术的基本原理是基于遥感测绘技术。
遥感是一种通过对目标进行间接观测和测量的手段，其主要依靠传感器接收目标辐射或散射的能量来实现。
而卫星遥感则是指通过卫星携带的遥感传感器对地球表面进行观测和测量。
卫星遥感测绘技术主要利用光学、热红外等传感器对大气和地表进行观测。
光学传感器主要利用可见光和红外光的传播特性，直接获取大气和地表的相关信息。
而热红外传感器则通过测量目标发射的红外辐射来获取温度和湿度等重要参数。
二、操作流程1. 卫星数据获取与预处理气象卫星遥感测绘技术的操作流程首先要获取卫星数据。
卫星数据主要通过地面接收站进行接收和存储。
接收站通过卫星的观测数据与全球定点数据进行交换，获取到所需的卫星数据。
获取到的卫星数据通常是原始数据，需要经过预处理。
预处理主要包括数据去噪、辐射校正、几何校正等步骤。
去噪是为了减少原始数据中的干扰信号，提高数据的可靠性。
辐射校正是为了将原始数据中的辐射值转换为较为准确的大气或地表参数。
几何校正则是将原始数据进行地理坐标转换和校正，将数据与地球表面上的地理位置相对应。
2. 数据处理与分析在完成数据的预处理后，接下来需要进行数据处理与分析。
这一步骤需要利用遥感图像处理软件进行。
数据处理与分析主要包括图像增强、图像分类和图像解译等。
图像增强是为了提高图像的质量和可读性，通常包括对比度增强、锐化、滤波等处理。
图像分类是将遥感图像中的目标按照相似性质进行分类，通常采用的方法有基于像元的分类和基于物体的分类。
图像解译是根据遥感图像的特征和专业知识，对图像中的目标进行解释和分析，以获取目标的相关信息。
遥感原理与应用_第4章_3 遥感影像处理-遥感影像辐射处理
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传 感 器 校 正
L d s2 E0 cos
L为地物在给定波ain
和bias分别为传感器的增益和偏移量，从图像头文件中可以读取； ρ为 反射率（即表观反射率）；ds是日地天文单位距离；E0大气顶层的太
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SWJTU
绝对定标要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间
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传 感 器 校 正
的数量关系，该关系通常呈线性关系，建立该关系就是确定线性 关系中的系数及常数项，即定标系数。
K：传感器的增益；
Lmax：传感器达到饱和时所记录的辐射能量，即传感器记录 的最大能量；
Lmin：传感器探测并记录的最小能量；
Cmax：遥感图像中的最大值（如：对无符号8位类型数据，最 大值是255）。
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传 感 器 校 正
探测元件响应度差异造成的影像色调不一致性
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SWJTU
DN值(从遥感器 得到的数字测 量值) 遥感器校正
• 光学系统特征(如边缘减光) • 光电变换系统的灵敏度特 征的偏差 • 遥感器系统的增减及偏差 相关系数(如Landsat TM和 MSS)
卫星气象学复习课
卫星气象学复习课第一章绪论1、卫星气象学与卫星遥感气象卫星、卫星气象学、遥感及其分类；气象卫星遥感；2、气象卫星的种类及我们国家气象卫星进展概况其次章卫星运动规律和气象卫星轨道1、卫星的轨道参数地理坐标中的轨道参数：星下点、升交点和降交点、截距、倾角2、气象卫星轨道的分类（按卫星轨道参数分类：如倾角、高度、偏心率）第三章卫星遥感辐射基础1、电磁波段的划分2、辐射能、辐射通量、辐射通量密度、汲取率、放射率、黑体、灰体第四章卫星观测仪器和观测要素及区分率1、卫星探测区分率卫星探测的区分率有三种：空间区分率、灰度区分率或温度区分率和时间区分率；几种区分率之间的关系；2、卫星对地的扫描方式大致有四种：1）单个探测器线扫描2）多探测器扫描3）线性阵列探测器前推式扫描4）圆锥扫描：2、卫星云图的图像表示和增加处理图像的数字化、卫星云图的增加处理（反差增加、分层增加）第五章卫星云图分析基础1、可见光云图的基本特点：可见光云图色调的主要影响因子一反照率和太阳高度角2、红外云图的基本特点：影响红外云图色调的因子；3、卫星云图上识别云的六个判据：结构型式、范围大小、边界外形、色调、暗影和纹理4、卫星云图上各类云的识别：积云、积雨云、卷云、层云等第六章中纬度天气系统的卫星云图分析1、大尺度云系类型：带状云系、涡旋云系2、逗点云系、斜压叶状云系、变形场云系、细包状云系（云型及其与凹凸流场的配置）3、水汽图的边界分析：头边界、内边界、干涌边界和底边界、回流边界4、采用卫星云图分析500hPa槽线：1）逗点云系定槽线；2）由大片中高云云区定槽线位置；5、卫星云图确定地面高压脊线位置；6、采用卫星云图确定地面冷锋的位置；冷锋云系的强度变化、我们国家南方冷锋云系及其移动特征。
7、暖锋云系、锢囚锋云系、静止锋云系的云图特征8、我们国家夏季梅雨锋云系特点9、确定高空急流轴的四条规章第七章卫星云图在热带天气分析和预报中的应用1、热带地区云的类别和云系的尺度分类2、热带云团的垂直空间结构、云团种类；3、热带辐合带（ITCZ）云系特点，及其长、短期变化特征；热带辐合云带的类型；4、台风的云系结构、推断热带扰动进展成台风的云图特征、台风云型的主要类型、卫星云图上确定台风中心。
遥感概论第3章：遥感平台与遥感成像原理
2022/12/9
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• 人造地球卫星 按飞行高度和寿命可分为以下3种：
a.低高度、短寿命卫星 高度为150km一350km，寿命只有1星期－3星期。可获得 较高地面分辨力的图像。多数用于军事侦察。 b.中高度、长寿命卫星 高度为350km一1800km（一般在400km-1000km)，寿 命在1年以上。属于这类的有陆地卫星、海洋卫星、气象卫星 等。 c.高高度、长寿命卫星 高度约为36000km。主要为通讯卫星、气象卫星，也用于 2地022面/12动/9 态监测，如监测火山、地震、林火及预报洪水等。 8
航天平台：包括卫星、火箭、航天飞机、宇宙飞船。
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• 高空探测火箭
飞行高度一般可达300km一400km，介 于飞机和人造地球卫星之间。
优势：火箭可在短时间内发射并回收，可 以抢好天气快速遥感，不受轨道限制，应 用灵活，可对小范围地区遥感。
不足：但由于火箭上升时冲击强烈，易损 坏仪器，而且付出的代价大，取得的资料 不多，所以火箭不是理想的遥感平台。
影像几何变形与卫星姿态角也有直接的关系。为了进
行几何校正，必须提供卫星姿态角参数。
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y z
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x
俯仰
测滚
偏航
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1、卫星轨道及运行特点
（3）其它常用的参数
a. 卫星速度
星下点的平均速度 （地速）为
VN
RV RH
当轨道为圆形时，卫星的平均速度为：
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※ 空间覆盖优势
极轨气象卫星在约900km的高空对地观测，一条轨 道的扫描宽度可达2800km。每天都可以得到覆盖 全球的资料
地球静止卫星在3.6万公里的高空观测地球，一颗静 止卫星的观测面积就可达1亿7千万平方公里，约为 地球表面的1／3
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
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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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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§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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§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？
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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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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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红外云图（续）
由于地表和大气的温度随季节和纬度而变，所以红外 云图上的色调表现有以下几个特点：
红外云图（续）
红外云图上地面、云面色调随纬度和季度而变化
在红外云图上，从赤道到极地，色调愈来愈变白， 这是由于地面和云面的温度向高纬度地区递减的缘 故。
同一高度上的云，愈往高纬度，云顶温度降低，其低云比中高云 尤为明显。
卫星观测到的辐射Lλ(θs）与物体温度有关。 物体温度越高，卫星观测到的辐射Lλ(θs）就越大， 卫星云图的色调就越暗；物体温度越低，卫星观测到的辐 射Lλ(θs）就越小，卫星云图的色调就越亮。（辐射大用 黑色表示，辐射小用白色表示）。
红外云图
红外云图: 通过红外辐射，气象 卫星通过红外扫描仪可探测物体的温度。
可见光云图观测原理
通道：0.52—0.68m；0.58—0.68m；0.725—1.1m等大气窗
L (s )
rs
B (T日）（ 日）（ s）日 cos日
在大气窗区 (θ日）= (θs）1，太阳辐亮度Bλ（T日)，可 看做常数，因此卫星观测到的辐射Lλ(θs）与物体反照率rsλ和太阳 天顶角θ日有关。
在白天的陆地上，干燥地表的温度变化较大，其色调变化也大；
潮湿或有植被覆盖的地区，温度变化较干燥的地区小，其色调变化 也较小。
可见光云图与红外云图的比较
可见光云图上物象的色调决定于其的反照率和太阳高 度角，红外云图上物象的色调决定于它的温度，所以 比较这两种云图，有一些外貌上相差很大，但也有些 是十分相似的。
区。在红外云图上，越往南，温度越高，色调越暗。
2、短波红外云图（3.55—3.93m）
L (s ) Lr (反射太阳辐射） L（e 物体发射辐射）
2、红外云图（续）
红外云图上水面与陆地色调的变化
在冬季中高纬度地区，海面温度高于陆地温度，因此海面 的色调比陆面要暗。但是到夏季，陆面的温度要高于海面 温度，特别是在我国北方沿海地区，还不到夏季白天陆地 增温较快， 如山东半岛地区就表现为较暗的色调。
如果陆地与水面的温度相近，则它们的色调相近，水陆界 线也不清楚。
第四节 卫星云图观测原理
VIS通道： 0.52—0.68，0.58—0.68 m等大气窗→可见光云图 0.725—1.1m →近红外云图
IR通道： 10.5—12.5m大气窗→长波红外云图 3.55—3.93m大气窗→短波红外云图 5.7—7.3m水气吸收带→水汽图
图象灰阶规则：
VIS：反射强,辐射测量值大，用白色表示，如厚云区；反之，用黑色表示。 IR：温度低, 辐射测量值小，用白色表示，如厚云区；反之，用黑色表示。
在一定的太阳天顶角θ日下，物体反照率rsλ越大，卫星观测到 的辐射Lλ(θs）就越大，在云图上色调就越亮； 而rsλ越小， Lλ(θs）就越小，卫星云图色调就越暗。（辐射大用白色表示；辐 射小用黑色表示）；
在反照率rsλ相同的条件下，太阳天顶角θ日越大，卫星观测到 的辐射Lλ(θs）就越小，卫星云图的色调就越暗； θ日越小， Lλ(θs）就越大，卫星云图的色调就越亮。
可见光云图
可见光云图： 气象卫星通过可见光波段（一般是0.5 到0.7微米）探测获得的资料。
不同的地表、海洋等在可见光波段有不同的特征，可见 光云图的探测值为反照率。
可见光资料只能在白天使用。 在FY-2云图中为通道5（ch5）的资料。
可见光云图（续）
可见光云图是卫星扫描辐射仪在可见光谱段，如 AVHRR仪器的CH1(0.68-0.725微米）通道或静止卫星 的(0.52- 0.75微米)，测量来自地面和云面反射的太阳 辐射，如果将卫星接收到的地面目标物反射太阳辐射 转换为图象，如果卫星接收到的辐射越大，用越白的 色调表示；而对接收到的辐射越小，则用越暗的色调 表示，这就得到可见光云图。
可见光云图与红外云图的比较
可见光和红外云图的比较
➢可见光云图的西北侧E处色调很暗，这是因在该处太阳高度角太低，光照不足 之故；图上，越往东南，太阳高度角越大，云色调越白。
➢相应在红外云图上E处，由于该时已是深秋时刻，地表的温度较低，显现较浅 的色调。图中A—B为白色卷云带，之下为中低云区，之南M处为较厚的中低云
这就造成了在高纬度地区，低云和地表面的色调同中高云的色调 很相近，这种现象在冬季最明显，而且尤其是在夜间，最不容易 区分出冷的地表面上空的云。
在冬季热带和副热带地区，地表面和高云的温度差达110℃以上， 在云图上有明显的反差；但是大陆极地区域，这种温度差不到 20℃，这就是说在高纬度地区地表和云之间的温度差很小，所以 在红外云图上只有很小的色调反差，不容易将云与冷地表区别开 ，云的类型也难以区别。
反过来，可以根据卫星云图上的色调估算入射到地 表面的太阳辐射、物象的反照率和双向反射率。
日 变 化 FY-1 88.9.6.22：06 VIS
季节变化 NOAA （73.10.26.8：00 VIS）
红外云图观测原理
1、长波红外云图（10.5—12.5m大气窗）
Lλ(θs）= SλBλ（TS) (θs） ≈ Bλ（TS)
红外云图的优点是不论白天夜间都可以实现连续观测， 它的探测值是物体表面温度的分布情况。
红外云图（续）
在红外云图上的色调分布反映的是地面或云面的红外 辐射或亮度温度分布，在这种云图上，色调愈暗，温 度愈高，卫星接收到的红外辐射愈大；色调愈浅，温 度愈低，辐射愈小。
根据卫星云图上的色调差异可以估计地面、云面的温 度分布。
可见光云图（续）
在可见光云图上，物象的色调决定于反射太阳辐 射的强度。
而卫星接收到的反射太阳辐射决定于入射到目标 物上的太阳辐射，及目标物的反照率。
入射至目标物的太阳辐射又与太阳高度角有关。
因此，在可见光云图上物象的色调与其本射的反 照率和太阳高度角有关。
反照率对可见光云图上色调的影响
在一定的太阳高度角下，卫星接收到的辐射仅决定 于物体的双向反射率，如果将地面看成朗伯面，则 卫星接收的辐射仅取决于物体的反照率，物体的反 照率愈大，它的色调愈白；反照率愈小，色调愈暗 ；