第三章遥感传感器PPT课件
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遥感概论遥感传感器课件
05
遥感传感器在各个领域 的应用实例
CHAPTER
环境保护领域
大气污染监测 生态环境评估 自然灾害监测与预警
农业领 域
作物生长监测
利用遥感传感器获取作物生长状 况、叶绿素含量、叶面积指数等 信息，实现作物生长过程的动态
监测和诊断。
农业资源调查
通过遥感技术调查农业土地资源、 水资源和农业气象条件，为农业 生产布局和规划提供依据。
THANKS
感谢观看
• 微波传感器：利用 微波波段进行遥感 的传感器，包括主 动微波传感器（如 合成孔径雷达）和 被动微波传感器（ 如微波辐射计）。
• 热红外传感器：利 用热红外波段进行 遥感，用于测量地 表热辐射特性。
传感器的工作原理
光学传感器工作原理 微波传感器工作原理 热红外传感器工作原理
传感器的性能指标
空间分辨率
02
多传感器数据融合
03
AI与遥感传感器的结合应用
目标检测与识别
利用深度学习技术对遥感图像进行目标检测和识别，实现高分辨 率、高效率的地物提取和分类。
数据挖掘与知识发现
基于大数据技术，挖掘遥感数据中隐含的地学知识和规律，为地 球系统科学研究提供新的视角和方法。
智能遥感解译
结合自然语言处理等技术，实现遥感图像的自动解译和语义理解， 提高遥感数据的应用水平和效率。
03
典型遥感传感器介绍
CHAPTER
光学传感器
微波传感器
热红外传感器
01
02
03
04
05
04
遥感数据获取与处理
CHAPTER
数据获取方式
01
02
卫星遥感
无人机遥感
03 地面遥感
第3章遥感传感器及其成像原理.
❖ 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。
缝隙式摄影机
镜头转动式摄影机
3.1.1 摄影类传感器分类
➢ 全景摄影畸变：相片两端的地表景物被压缩。
3.1.1 摄影类传感器分类
3. 多光谱摄影机
多光谱摄影机指对同一地区，在同一瞬间摄取多 个波段影像的摄影机。采用多光谱摄影的目的 ，是充分利用地物在不同光谱区，有不同的反 射特征，来增加获取目标的信息量，以便提高 影像的判读和识别能力。
❖ 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 * 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。
❖ 自西往东对地面的有效扫描时间为33ms，即在33ms内扫描 地面的宽度为185km，按以上宽度计算，每9.958 μs内扫描 镜视轴仅在地面上移动了56m，因此采样后的MSS像元空间 分辨率为56m * 79m （Landsat为68m * 83m）。
四、 ETM+增强型专题制图仪
表3-4
波段号 类型
1
Blue-Green
波谱范围 /um 0.450-0.515
地面分辨率 30m
2
Green
0.525-0.605
30m
3
Red
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。
缝隙式摄影机
镜头转动式摄影机
3.1.1 摄影类传感器分类
➢ 全景摄影畸变：相片两端的地表景物被压缩。
3.1.1 摄影类传感器分类
3. 多光谱摄影机
多光谱摄影机指对同一地区，在同一瞬间摄取多 个波段影像的摄影机。采用多光谱摄影的目的 ，是充分利用地物在不同光谱区，有不同的反 射特征，来增加获取目标的信息量，以便提高 影像的判读和识别能力。
❖ 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 * 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。
❖ 自西往东对地面的有效扫描时间为33ms，即在33ms内扫描 地面的宽度为185km，按以上宽度计算，每9.958 μs内扫描 镜视轴仅在地面上移动了56m，因此采样后的MSS像元空间 分辨率为56m * 79m （Landsat为68m * 83m）。
四、 ETM+增强型专题制图仪
表3-4
波段号 类型
1
Blue-Green
波谱范围 /um 0.450-0.515
地面分辨率 30m
2
Green
0.525-0.605
30m
3
Red
遥感卫星传感器及其成像方式
乳剂层
感光剂 粘和剂
增感剂 补加剂
支持体
片基 纸基
辅助层
结合层 保护层
背面层
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展4）
感光乳剂:卤化银微晶体(及加入的光谱增感剂、成色剂)和 明胶溶液的悬浊液 感光剂--卤化银AgX: AgBr AgCl AgI 遇光后发生化学变化形成潜影,经显影处理后,已感光的银盐 粒子还原成黑色银粒。 注:本身只感波长小于0.5μm 的蓝、紫、紫外光
第三章 传感器及其成像方式
遥感卫星传感器及其成像方式
第一节 传感器的分类
• 传感器 ( sensor) , 也称敏感器或探测器, 是 收集、 探测并记录地物电磁波辐射信息的 仪器。
– 传感器探测电磁波波段的响应能力 – 传感器的空间分辨率和图像的几何特性 – 传感器获取地物电磁波信息量的大小和可靠程
天然彩色片
红外彩色片
遥感卫星传感器及其成像方式
输出器（扩展9）
⑵.磁带--遥感信息的暂时性记录介质是具有磁表面 的柔软带状记录介质
①.模拟磁带
光电转换
电光转换
遥
②.数字磁带 探测系统输出的电压信号，经过模/数（A/D） 转换，对电压曲线分段读数（取样、量化）并以二 进制数码表示，记录这种 数据的磁带称数字磁带。 HDDT (High Density Digital Tape)
– 碲镉汞(Hg0.8Cd0.2Te)
｝8~14μm
– 锗掺汞(Ge:Hg)
遥感卫星传感器及其成像方式
第二节 传感器的组成
• 处理器 • 功能：对探测器探测到的化学能或电能信
息进行加工处理, 即进行信号的放大、 增 强或调制。
除感光胶片直接吸收光能，发生光化学作用形成潜影， 经显影、定影等化学处理获得影像外，其它探测元件输出 的都是电信号。
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。
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)
1 ．遥感技术在资源普查中的应用领域
❖ 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
❖ 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
高中地理第三章地理信息技术应用3.2遥感技术及其应用一等奖公开课ppt课件
第二节 遥感技术及其应用
课标阐释
1.了解遥感技术的概 念、工作原理、发展 历程、类型 2.结合材料,掌握遥感 技术的特点、遥感技 术系统的组成、工作 过程 3.结合实例,理解遥感 在资源普查、环境灾 害监测中的应用,学会 运用遥感技术原理解 决实际问题
激趣诱思
2016 年 12 月 28 日,中国“高景一号”01 组两 颗卫星以一箭双星方式成功发射,这是中国 首个自主研制的 0.5 米级高分辨率商业遥 感卫星。 什么是遥感?遥感技术可以应用于哪些领 域?
探究一
探究二
结合材料探究: (1)卫星上获取地物反射信息的装置是什么? 提示:传感器。 (2)图中不同地物辐射或反射的电磁波是否相同? 提示:不同地物辐射或反射的电磁波不同。 (3)遥感技术的基本原理是什么? 提示:不同的地物或同一地物的不同状况,辐射或反射的电磁波 不同。遥感就是根据这个原理来探测地表物体反射或辐射的电磁 波,从而提取这些物体的信息,完成远距离判别物体。
探究一
探究二
解析:第(1)题,从图中重度病害和健康植物反射波率曲线可看出, 符合题意要求的波段主要集中于可见光和红外线。第(2)题,依题意, 可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况,因为图中很明 显地反映出不同生长状况的植物反射波率不同,由生长状况不难判 断粮食作物的产量。第(3)题,不同地物和地物的不同状况有不同的 反射率,则污染水体与未污染水体的反射率也会不同,城市大气的 污染程度不同其反射率也会不同。据此,能用遥感技术来判断水体 污染和城市大气污染程度。
探究一
探究二
(1)遥感在洪涝灾害监测中的应用方面有哪些优点? 提示:传统水文资料收集方式准确率低而且信息相对滞后,这样 对洪涝灾害就不能迅速进行预测和及时作出有效的防治措施,而利 用遥感影像对水文进行分析,可以克服传统方式的缺点,对灾害实 行实时监测和及时预防,为各种预防措施提供科学的决策依据。 (2)遥感在洪涝灾害监测中有哪些作用? 提示:可以观测到河堤溃口的位置、获得受灾区域的分布及面积, 为分洪和灾后重建提供决策依据。
课标阐释
1.了解遥感技术的概 念、工作原理、发展 历程、类型 2.结合材料,掌握遥感 技术的特点、遥感技 术系统的组成、工作 过程 3.结合实例,理解遥感 在资源普查、环境灾 害监测中的应用,学会 运用遥感技术原理解 决实际问题
激趣诱思
2016 年 12 月 28 日,中国“高景一号”01 组两 颗卫星以一箭双星方式成功发射,这是中国 首个自主研制的 0.5 米级高分辨率商业遥 感卫星。 什么是遥感?遥感技术可以应用于哪些领 域?
探究一
探究二
结合材料探究: (1)卫星上获取地物反射信息的装置是什么? 提示:传感器。 (2)图中不同地物辐射或反射的电磁波是否相同? 提示:不同地物辐射或反射的电磁波不同。 (3)遥感技术的基本原理是什么? 提示:不同的地物或同一地物的不同状况,辐射或反射的电磁波 不同。遥感就是根据这个原理来探测地表物体反射或辐射的电磁 波,从而提取这些物体的信息,完成远距离判别物体。
探究一
探究二
解析:第(1)题,从图中重度病害和健康植物反射波率曲线可看出, 符合题意要求的波段主要集中于可见光和红外线。第(2)题,依题意, 可以根据植物的反射波谱特征判断植物的生长状况,因为图中很明 显地反映出不同生长状况的植物反射波率不同,由生长状况不难判 断粮食作物的产量。第(3)题,不同地物和地物的不同状况有不同的 反射率,则污染水体与未污染水体的反射率也会不同,城市大气的 污染程度不同其反射率也会不同。据此,能用遥感技术来判断水体 污染和城市大气污染程度。
探究一
探究二
(1)遥感在洪涝灾害监测中的应用方面有哪些优点? 提示:传统水文资料收集方式准确率低而且信息相对滞后,这样 对洪涝灾害就不能迅速进行预测和及时作出有效的防治措施,而利 用遥感影像对水文进行分析,可以克服传统方式的缺点,对灾害实 行实时监测和及时预防,为各种预防措施提供科学的决策依据。 (2)遥感在洪涝灾害监测中有哪些作用? 提示:可以观测到河堤溃口的位置、获得受灾区域的分布及面积, 为分洪和灾后重建提供决策依据。
遥感原理与方法——第三章遥感传感器及成像原理
行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息， 形成一定谱段的图象．
对物面扫描的成像仪：
特点:对地面直接扫描 光机扫描仪(红外扫描仪，多光谱扫描仪)，成像光谱仪，多
频段频谱仪
对像面扫描的成像仪：
特点:瞬间在像面上先形成一条线图象,甚至是一幅二维影象, 然后对影象进行扫描成像.
线阵列ＣＣＤ推扫式成像仪，电视摄像机
第三章 遥感传感器及3.3雷达成像仪
3.1传感器的组成及分类
传感器:收集,探测并记录地物电磁波辐射信息的仪器
收集器 探测器 处理器 输出器
透镜 反射镜 天线
胶卷 光电器件 热电器件
光电倍增管 电子倍增管
胶片 磁带
传感器的分类 按电磁波辐射来源分: 主动传感器,被动传感器 按对电磁波记录方式分: 成像方式,非成像方式 按成像原理和所获取图像的性质不同分: 摄影机,扫描仪,雷达
3.2.1光学机械扫描成像
结构组成:
光学机械扫描仪是借助遥感平台沿飞行方向运动和遥感器本 身光学机械横向扫描达到地面覆盖,得到地面条带图象的成 像装置.主要有红外扫描仪和多光谱扫描仪2种,主要由收集器, 分光器,探测器,处理器,输出器等几部分组成.
1）收集器
多光谱扫描仪可用透镜系统也可以用反射镜系统作为收集器, 但是红外扫描仪采用反射镜系统.
探测器：将辐射能转化成电信号输出。
成像过程
扫描仪每个探测器的瞬时视场角为86微弧度，卫 星高度为915公里，因此，扫描瞬间每个像元的 地面分辨率为79m×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，这样瞬间看见 的地面大小为474m×79m.又由于扫描总视场为 11.56度，地面宽度为185公里，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×185km,扫描周期为73.4ms（1000毫秒＝１ 秒），在扫描一次的时间里卫星向前正好移动 474m,因此扫描线正好衔接。
对物面扫描的成像仪：
特点:对地面直接扫描 光机扫描仪(红外扫描仪，多光谱扫描仪)，成像光谱仪，多
频段频谱仪
对像面扫描的成像仪：
特点:瞬间在像面上先形成一条线图象,甚至是一幅二维影象, 然后对影象进行扫描成像.
线阵列ＣＣＤ推扫式成像仪，电视摄像机
第三章 遥感传感器及3.3雷达成像仪
3.1传感器的组成及分类
传感器:收集,探测并记录地物电磁波辐射信息的仪器
收集器 探测器 处理器 输出器
透镜 反射镜 天线
胶卷 光电器件 热电器件
光电倍增管 电子倍增管
胶片 磁带
传感器的分类 按电磁波辐射来源分: 主动传感器,被动传感器 按对电磁波记录方式分: 成像方式,非成像方式 按成像原理和所获取图像的性质不同分: 摄影机,扫描仪,雷达
3.2.1光学机械扫描成像
结构组成:
光学机械扫描仪是借助遥感平台沿飞行方向运动和遥感器本 身光学机械横向扫描达到地面覆盖,得到地面条带图象的成 像装置.主要有红外扫描仪和多光谱扫描仪2种,主要由收集器, 分光器,探测器,处理器,输出器等几部分组成.
1）收集器
多光谱扫描仪可用透镜系统也可以用反射镜系统作为收集器, 但是红外扫描仪采用反射镜系统.
探测器：将辐射能转化成电信号输出。
成像过程
扫描仪每个探测器的瞬时视场角为86微弧度，卫 星高度为915公里，因此，扫描瞬间每个像元的 地面分辨率为79m×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，这样瞬间看见 的地面大小为474m×79m.又由于扫描总视场为 11.56度，地面宽度为185公里，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×185km,扫描周期为73.4ms（1000毫秒＝１ 秒），在扫描一次的时间里卫星向前正好移动 474m,因此扫描线正好衔接。
第3章 海洋遥感平台和传感器
✓ 例 如 EOS-AM （ TERRA ） 卫 星在降轨点穿越赤道的当地 太阳时是10:30am，轨道倾角 为 98° ， 该 卫 星 能 够 观 测 82°N-82°S的全球海域。对 于Geosat和Seasat卫星，轨道 倾角为108°，这意味着该卫 星能观测到72°N-72°S的全 球海域。
（3）典型的海洋卫星
国外的海洋地形卫星
b. Topex/Poseidon卫星（美、法） ：
1992年8月10日发射，高度计 轨 道卫星 ，高度 1336km， 轨 道 倾 角 为 66 度 ， 覆 盖 了 全 球 90%的海洋，重复周期10天。。 装有多个传感器，主要有效 载荷为雷达高度计，保证了 每 年 有 35 组 测 高 重 复 数 据 ， 是迄今测高精度以及定轨精 度最高的测高卫星之一。
（1）海洋遥感平台概念及分类
（ Xing et al，2019，RSE ）
（2）卫星遥感平台
卫星轨道概念
当火箭飞行速度超过了第一宇宙速度，把人造卫星送 入绕地球运行的轨道后，卫星就周期性地绕地球运动， 从而获得周期性的遥感资料，卫星的轨道要素决定了 卫星遥感方式
（2）卫星遥感平台
卫星轨道参数
2006年1月由于卫星操作故障结束了正常的运行
4.2 海洋遥感传感器
（1）海洋遥感传感器相关概念
海洋遥感传感器：是指收集、探测、记录地物反射
或者发射电磁波能量的装置，是遥感技术的核心部分
传感器的分类
✓ 按电磁波谱：可见光传感器、红外传感器、微波传感器 ✓ 按记录方式：成像式、非成像式 ✓ 按工作方式：主动方式、被动方式
与海洋遥感有关的传感器还包括多 波段微波辐射计（SMMR)，可用于 探测海面温度、海冰等
（3）典型的海洋卫星
（3）典型的海洋卫星
国外的海洋地形卫星
b. Topex/Poseidon卫星（美、法） ：
1992年8月10日发射，高度计 轨 道卫星 ，高度 1336km， 轨 道 倾 角 为 66 度 ， 覆 盖 了 全 球 90%的海洋，重复周期10天。。 装有多个传感器，主要有效 载荷为雷达高度计，保证了 每 年 有 35 组 测 高 重 复 数 据 ， 是迄今测高精度以及定轨精 度最高的测高卫星之一。
（1）海洋遥感平台概念及分类
（ Xing et al，2019，RSE ）
（2）卫星遥感平台
卫星轨道概念
当火箭飞行速度超过了第一宇宙速度，把人造卫星送 入绕地球运行的轨道后，卫星就周期性地绕地球运动， 从而获得周期性的遥感资料，卫星的轨道要素决定了 卫星遥感方式
（2）卫星遥感平台
卫星轨道参数
2006年1月由于卫星操作故障结束了正常的运行
4.2 海洋遥感传感器
（1）海洋遥感传感器相关概念
海洋遥感传感器：是指收集、探测、记录地物反射
或者发射电磁波能量的装置，是遥感技术的核心部分
传感器的分类
✓ 按电磁波谱：可见光传感器、红外传感器、微波传感器 ✓ 按记录方式：成像式、非成像式 ✓ 按工作方式：主动方式、被动方式
与海洋遥感有关的传感器还包括多 波段微波辐射计（SMMR)，可用于 探测海面温度、海冰等
（3）典型的海洋卫星
航天遥感传感器PPT课件
传感器的性能
空间分辨率 瞬时视场：扫描成像过程中一个光敏探测元件通过望远 镜系统投射到地面上的直径或者边长。
视场角（Field Of View, FOV）、瞬时视场角 （Instantaneous Field Of View, IFOV）
扫描成像方式的空间分辨率。
IFOV H S f
S f
S: 探测元件的边长
第27页/共64页
常用遥感数据的时间分辨率
静止气象卫星：20-30秒
（气象）
美国NOAA极轨气象卫星
AVHRR （Advanced Very High Resolution Radiometer） 每天上午、下午
Terra卫星（上午星，EOS-AM1）；Aqua （下午星 ，EOS-PM1）
第16页/共64页
遥感图像的波谱分辨率
遥感器所选用的波段数量的多 少，以及波段波长间隔的大小。 间隔越小，分辨率越高
传感器在接收目标辐射的光谱 时能分辨的最小波长间隔。 间隔愈小，分辨率愈高
第17页/共64页
光谱分辨率
60 40
传感器的性能
Spectral bands of the sensors
NOAA AVHRR SPOT HRG Landsat TM
Landsat MSS
Vegetation (green)
Dry bare soil (grey-brown)
Reflectance (%)
20
Water (clear)
0 0.4 0.6
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
TM 多光谱 30米 热红外 120米 中巴资源卫星（CBERS-1） 全色和多光谱 20米 法国SPOT5 多光谱 10米 全色（pan）2.5米 美国IKONOS 多光谱4米；全色1米 美国QuickBird 多光谱为2.44米；全色为0.61米；WorldView为0.5米
第3章 遥感传感器及其成像原理3.1
第3章遥感传感器及其成像原理§3.1 扫描成像类传感器遥感传感器是获取遥感数据的关键设备，由于设计和获取数据的特点不同，传感器的种类也就繁多，就其基本结构原理来看，目前遥感中使用的传感器大体上可分为如下一些类型：（1）摄影类型的传感器；（2）扫描成像类型的传感器；（3）雷达成像类型的传感器；（4）非图像类型的传感器。
无论哪种类型遥感传感器，它们都由如图3-1所示的基本部分组成：图3-1遥感传感器的一般结构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。
§3.1扫描成像类传感器扫描成像类型的传感器是逐点逐行地以时序方式获取二维图像，有两种主要的形式，一是对物面扫描的成像仪，它的特点是对地面直接扫描成像，这类仪器如红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、自旋和步进式成像仪及多频段频谱仪等；二是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，这类仪器有线阵列CCD推扫式成像仪，电视摄像机等。
3.1.1 对物面扫描的成像仪一、红外扫描仪（一）红外扫描仪一种典型的机载红外扫描仪的结构如图3-2所示。
它由本节前言中所叙述的几个部件组成。
具体结构元件有一个旋转扫描镜，一个反射镜系统，一个探测器，一个制冷设备，一个电子处理装置和一个输出装置。
旋转扫描镜的作用是实现对地面横越航线方向的扫描，并将地面辐射来的电磁波反射到反射镜组。
反射镜组的作用是将地面辐射来的电磁波聚焦在探测器上。
探测器则是将辐射能转变成电能。
遥感教案 3第三章 遥感传感器及成像原理课件
热 10.4～12.5 红 外
植物在绿光 波段反射峰 0.55
对健康茂盛植物 绿发射敏感，对 水的穿透力较强
探测健康植物，评价植物生长活力，研 究水下地形特征和水污染
植物叶绿素 吸收峰0.65
为叶绿素主要吸 收波段
受植物细胞 结构的影响， 植物在0.70 至1.3高反射
对绿色植物类别 差异最敏感，为 植物通用波段
下方，而是与遥感平台的运动方向形成角度，朝 向一侧或两侧倾斜安装，向侧下方发射电磁波， 接收回波信号的
合成孔径侧视雷达：是
利用遥感平台的前进运动， 将一个小孔径的天线安装 在平台的侧方，以代替大 孔径的天线，提高方位分 辨率的雷达．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 储存记录下来.
f： 为扫描仪焦距，
Ｈ： 为航高
当观测视线倾斜时，
(平行于航线方向的地面分辨率)
aθ=a×secθ
(垂直于航线方向的地面分辨率)
aθ1=a×secθ× secθ
４）扫描线的衔接 Ｗ＝Ａ／Ｔ Ａ为探测器的地面分辨率 Ｔ为旋转棱镜扫描一次的时间 Ｗ为飞机的地速
这时，两个扫描带的重叠度为０．但是没 有空隙．
为使扫描线正确衔接，速度与行高之比应 为一个常数
扫描反射镜：用于获取垂直飞行方向两边 共１８５Ｋm范围内的来自景物的辐射能．
反射镜组：将扫描镜反射进入的地面景物 聚集在成像面上．
成像板：２４＋２个玻璃纤维单元，按波 段排成４行，每个单元对应空间分辨率，
探测器：将辐射能转化成电信号输出
成像板上的光学纤维单元接收的辐射能， 经光学纤维传递到探测器，探测器对信号 减波后有24路输出，采用脉码多路调制方 式，对每个信道做一次抽样，经过计算， 每9.958微秒扫描镜视轴仅在地面上移动 了56米，因此采样后的mss的空间分辨率 为56m×79m（Landsat-4为68m×83m）
植物在绿光 波段反射峰 0.55
对健康茂盛植物 绿发射敏感，对 水的穿透力较强
探测健康植物，评价植物生长活力，研 究水下地形特征和水污染
植物叶绿素 吸收峰0.65
为叶绿素主要吸 收波段
受植物细胞 结构的影响， 植物在0.70 至1.3高反射
对绿色植物类别 差异最敏感，为 植物通用波段
下方，而是与遥感平台的运动方向形成角度，朝 向一侧或两侧倾斜安装，向侧下方发射电磁波， 接收回波信号的
合成孔径侧视雷达：是
利用遥感平台的前进运动， 将一个小孔径的天线安装 在平台的侧方，以代替大 孔径的天线，提高方位分 辨率的雷达．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 储存记录下来.
f： 为扫描仪焦距，
Ｈ： 为航高
当观测视线倾斜时，
(平行于航线方向的地面分辨率)
aθ=a×secθ
(垂直于航线方向的地面分辨率)
aθ1=a×secθ× secθ
４）扫描线的衔接 Ｗ＝Ａ／Ｔ Ａ为探测器的地面分辨率 Ｔ为旋转棱镜扫描一次的时间 Ｗ为飞机的地速
这时，两个扫描带的重叠度为０．但是没 有空隙．
为使扫描线正确衔接，速度与行高之比应 为一个常数
扫描反射镜：用于获取垂直飞行方向两边 共１８５Ｋm范围内的来自景物的辐射能．
反射镜组：将扫描镜反射进入的地面景物 聚集在成像面上．
成像板：２４＋２个玻璃纤维单元，按波 段排成４行，每个单元对应空间分辨率，
探测器：将辐射能转化成电信号输出
成像板上的光学纤维单元接收的辐射能， 经光学纤维传递到探测器，探测器对信号 减波后有24路输出，采用脉码多路调制方 式，对每个信道做一次抽样，经过计算， 每9.958微秒扫描镜视轴仅在地面上移动 了56米，因此采样后的mss的空间分辨率 为56m×79m（Landsat-4为68m×83m）
最新2019-湘教版必修三第三章第二节遥感技术及其应用(共27张PPT)-PPT课件
○海洋环境的调查
建筑业,设施等的管理
○机场,港弯设施等的建设规划 ○通过对周围环境的调查,来
确定的安全系数 ○调查由地形数据而设计的
新设备的状况 ○无线中转站的设置场所的调查 ○道路,电线杆,上下水道, 煤气管道,天线等的维修管理
公共事业,房地产开发
滑雪练习场
○新开发地区周围环境调查 ○地质分析 ○休闲设施的评估分析
遥感技术及其应用
千
里 眼
千 里
之
外
，
明
察
秋
毫
岳 阳 市 遥 感 影 像 图
01 遥感技术
一、遥感的概念与发展
（1）概念：遥感（Remote Sensing，简称RS）
是指借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目 标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、 反射、散射等信息。并通过分析，揭示目标物 的特征、性质及其变化的综合探测技术。
利用标高数据来设计滑雪练习场
二、典型应用：
（1）遥感与资源普查
应用领域
具体内容
备注
矿产资源
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
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。
生物资源
通像的健过处康分遥理状布感 技 况、、图 术类产像 ，型量解 提、等译 取结数或 植构据图 被、。为 城 保农 市护业绿等、化部门林、服业环务、境。
① 红外线 ③ 可见光 A． ① ② C． ③ ④
②X光 ④ 紫外线 B．② ③ D．① ③
2. 根据图中的原理， 可用遥感技术直接( C )
① 划分植物类型 ② 判读植物生长的土壤类型 ③ 监测树木的生长状况 ④ 估计粮食作物的产量 A．① ② B．② ③ C．③ ④ D．① ③
建筑业,设施等的管理
○机场,港弯设施等的建设规划 ○通过对周围环境的调查,来
确定的安全系数 ○调查由地形数据而设计的
新设备的状况 ○无线中转站的设置场所的调查 ○道路,电线杆,上下水道, 煤气管道,天线等的维修管理
公共事业,房地产开发
滑雪练习场
○新开发地区周围环境调查 ○地质分析 ○休闲设施的评估分析
遥感技术及其应用
千
里 眼
千 里
之
外
，
明
察
秋
毫
岳 阳 市 遥 感 影 像 图
01 遥感技术
一、遥感的概念与发展
（1）概念：遥感（Remote Sensing，简称RS）
是指借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目 标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、 反射、散射等信息。并通过分析，揭示目标物 的特征、性质及其变化的综合探测技术。
利用标高数据来设计滑雪练习场
二、典型应用：
（1）遥感与资源普查
应用领域
具体内容
备注
矿产资源
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
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。
生物资源
通像的健过处康分遥理状布感 技 况、、图 术类产像 ，型量解 提、等译 取结数或 植构据图 被、。为 城 保农 市护业绿等、化部门林、服业环务、境。
① 红外线 ③ 可见光 A． ① ② C． ③ ④
②X光 ④ 紫外线 B．② ③ D．① ③
2. 根据图中的原理， 可用遥感技术直接( C )
① 划分植物类型 ② 判读植物生长的土壤类型 ③ 监测树木的生长状况 ④ 估计粮食作物的产量 A．① ② B．② ③ C．③ ④ D．① ③
第三章2-遥感技术核心-RS传感器PPT课件
.
15
简单脉冲雷达的工作原理
.
16
Ⅰ雷达2
脉冲波：是一股短促的电磁波，像脉动一样，每个一定时间 发射一个脉冲波。
描述脉冲波的基本参数
时间域（脉冲宽度）：即脉冲波宽度所需的时间
频谱域（频带宽度）：单位时间里脉冲波个数。=1/ 波瓣角β： ⅱ 分类
工作波段：微波雷达（多数），红外雷达（少数），激光雷
多波段光/机扫描仪：多了一个分光过程，工作波 段范围很广。
.
11
② 固体自扫描成像
Ⅰ扫描方式：用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描。 Ⅱ优势：突破了光/机扫描仪对可供选择的探测器有很大限制的缺点。 ⅰ光/机扫描仪：要立即测出每个瞬时视场的辐射特征，就要求探测元件的响应速
度足够快。
.
32
② CCD工作原理
.
33
③ CCD 的优点
1） CCD线阵上的每个点同时露光，保证了了每个点上 都有最大限度的曝光时间。 2）机械部件大大简化，运行稳定，几何精度比较高。 3）灵敏度高，可以探测到地面0.5％的反射变化信息。
.
34
④ HRV的波谱设计
1） 全色波段 0.51～0.73微米，10米，6000个CCD
ⅰ工作机理：和普通雷达基本一致，不同之处为天 线装载遥感平台的一侧或者两侧，能够斜视航线 的外部地面。记录地物的回波强度（振幅、相位 和偏振），形成明暗不同的线条。 侧向扫描：通过测距实现 航向扫描：通过胶片移动与平台运动同步获得。
ⅱ 距离分辨率（射向分辨率）：在脉冲发射方向上， 能够分辨两个目标的最小距离。与脉冲宽度有关
d↑，飞行器和卫星均不能装置很长的天线 R↓，降低观测效率 λ↓，超出微波范围，进入红外或可见光
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辐射能量，如摄影机、多光谱扫描仪（MSS、TM、
ETM、HRV）。
To be continued…
6
§1 传感器
五、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。
To be continued…
7
§1 传感器
NOAA-AVHRR
分辨率/m 60 15 80 1 20 10 30 60 15 本节结束
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
返回 下一节11
§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
1
城市规划、土地管理
SPOT-HRV1-3
20
宏观规划、国土资源
SPOT-HRV Pan 10
立体量测
ETM1-5，7
30
陆地资源调查
10
To be continued…
遥感数据类型 ETM6
ETM Pan Landsat-MSS4-7
Radarsat-SAR Seasat-VIR Seasat-SAR JERS-VNR JERS-SWIR
To be continued…
8
§1 传感器
七、微波遥是指感通的过向传目感标地器物发射微波并
主动微接波受遥其感后(向…辐) 射信号来实现对地观测
❖
雷达
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。
❖ 侧视雷达
❖ 合成孔是径指侧通视过传雷感达器，接受来自目标地物发射
被动的 受微微目波波标，地遥而物感达微（到波…探 辐)测 射目 的的 传的 感遥 器感 为方 微式 波。 辐被射动计接，
第三章 遥感传感器与成像原理
本章主要介绍 获得遥感数据的传 感器的类型与获取 数据的工作原理， 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。
本章提要(…)
第一节 传感器 第二节 遥感数据的分辨率 第三节 航空遥感数据 第四节 地球资源卫星数据
第五节
第六节 气象卫星数据
（2各） 部反分差(在…光)：量最方大光面学差密别度的与能最力小光，学称密为度乳之剂差的。 反差， （3即） 黑分白辨率差：。对感景光物材细料微部特分性的曲表线现的能直力，线用段线斜对率数为(m反m)表 示。 差系数。
航摄选用感光度高、反差适中、有较高分辨率的感光材料。
To be continued…
被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微
波散射计。
本节结束
返回 下一节
9
§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。
遥感数据类型 分辨率/m
应用
IKONOS
000～1／30 000 000～1／l00
00彩0 色红外摄影
超小比例尺航空摄影：比例尺为1／100 000～1／250
000
To be continued…
13
§3 航空遥感数据
二、航空像片的感光片性能 感光特性曲线
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。
黑白片有遥单层感感中光常乳用剂的，胶彩色片片是有全三色层片感、光乳天剂然。彩色片、 感（光彩1材）色料感的红感光性外度光能片：材指等感标料光。：的的它乳快们剂慢的程层感度上光。使范影围像各表不达相出同所。摄物体
To be continued…
5
§1 传感器
四、传感器的工作原理
是收集、量测和记录来自地面目标地物的电磁波信息 的仪器，是遥感技术的核心部分。
根据传感器的工作方式分为：主动式和被动式两种。
主动式：人工辐射源向目标物发射辐射能量，然后 接收目标物反射回来的能量，如雷达。
Hale Waihona Puke 被动式：接收地物反射的太阳辐射或地物本身的热
六、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。（工作原理图）
返回 下一章
1
§1 传感器
本节主要内容： 一、传感器的定义和功能 二、传感器的分类 三、传感器的组成 四、传感器的工作原理 五、摄影型传感器 六、扫描方式的传感器 七、微波遥感的传感器
To be continued…
2
§1 传感器
一、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。
To be continued…
3
§1 传感器
二、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…
4
§1 传感器
三、 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。 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。
To be continued…
12
§3 航空遥感数据
一、垂直航航空空摄摄影影的分类
按单照倾片航斜摄摄航影倾空角摄分影类(…)
按单摄普航影通线实黑摄施白影方摄式影分类(…)
按大面比感黑例积光白尺摄片红航影和外空摄所摄(多影用影航：波所线段获摄分像影片类)比(…例尺) 大于1／l0 000
按中小比比比天例例例然尺尺尺彩航航分色空空摄摄类摄影影(影…：：)像像片片比比例例尺尺为为11／ ／1300
14
§3 航空遥感数据
三、航空像片的特性
什么是由航地片物(…反)射？的光线进入摄影机镜头，使感光 航材片料属产于生中光心化投学影反。应而形成。 中心投因影此上，，像点片的的像特还性是取点决，于线：的地像物还反是射线率，、面相的像还 是机面性。能和感光材料的性能。 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。