推扫式扫描系统

推扫式扫描系统

——《遥感应用分析原理与方法》赵时英

推扫式扫描（push-broom scanning）系统，又称“像面”（along-track）扫描系统，用广角光学系统在整个视场内成像，它所记录的多光谱图像数据是沿着飞行方向的条幅。与光机扫描系统相似的是，它也是利用飞行器的向前运动，借助于与飞行方向垂直的“扫描”线记录而构成二维图像。也就是说，它通过飞行器与探测器成正交方向的移动获得目标的二维信息。但是推扫式扫描系统与光机扫描系统对每行数据记录的方式有明显差异。后者是利用旋转式扫描镜，一个像元一个像元的轮流采光，即沿扫描线逐点扫描成像；前者（推扫式扫描系统）不用扫描镜，而是把探测器按扫描方向（垂直于飞行方向）阵列式排列来感应地面响应，以代替机械的真扫描。具体地说，就是通过仪器中的广角光学系统——平面反射镜采集地面辐射能，并将之反射到反射镜组，在通过聚焦投射到焦平面的阵列探测元件上。这些光电转换元件同时感应地面响应，同时采光，同时转换为电信号，同时成像。若探测器按线性阵列排列，则可以同时得到整行数据；若面试阵列排列，则同时得到的是整幅图像。

一般线性阵列由很多CCD电荷耦合器件组成。CCD为一种固态光电转换元件。每个探测器元件感应相应“扫描”行上一个唯一的地面分辨单元的能量。图像上每行数据是由沿线性阵列的每个探测器元件采样得到的。探测器的大小决定了每个地面分辨单元的大小。因此，CCD被设计的得很小，一个线性阵列可以包含上千、上万个分离的探测器。每个光谱波段或通道均有它自己的线性阵列。一般阵列位于遥感器的焦平面上，以确保所有阵列同时观测所有的“扫描“线。

线性阵列的推扫式扫描系统较镜扫描的光机扫描系统有许多优点：

1、线性阵列系统可以为每个探测器提供较长的停留时间，以便更充分的测量每个地面分辨

单元的能量。因此，它能够有更强的记录信号和更大的感应范围（动态范围），增加了相对信噪比，从而得到更高的空间和辐射分辨率。

2、由于记录每行数据的探测器元件间有固定的关系，且它消除了因扫描过程中扫描镜速度

变化所引起的几何误差，具有更大的稳定性。因此，线性阵列系统的几何完整性更好、几何精度更高。

3、由于CCD是固态微电子装置，一般它们体积小、重量轻、能耗低。

4、由于没有光机扫描仪的机械运动部件，线性系统稳定性更好，且结构的可靠性高，使用

寿命更长。

推扫式扫描系统也有它固有的问题，如：大量探测器之间灵敏度的差异往往会产生带状噪声，需要进行校准；目前长于近红外波段的CCD探测器的光谱灵敏度尚受到限制；推扫式扫描仪的总视唱一般不如光机扫描仪。