优选遥感传感器及其成像原理
第3章遥感传感器及其成像原理.
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
遥感成像原理
遥感成像原理遥感技术是一种利用航空器、航天器等远距离传感器获取地球表面信息的技术。
遥感成像原理是指通过传感器获取地球表面的光学、热红外、微波等辐射信息，并将其转换成数字信号进行处理和分析的基本原理。
遥感成像原理主要包括辐射传输过程、传感器接收系统和图像处理三个方面。
首先，辐射传输过程是遥感成像的基础。
地球表面的特征物体会发出或反射不同波长的辐射能量，这些能量会经过大气层的吸收、散射和衰减，最终到达传感器。
不同波长的辐射能量在大气中的传输过程会受到大气成分、云层、气溶胶等因素的影响，因此需要进行大气校正和辐射校正，以获取真实的地表反射率或辐射率。
其次，传感器接收系统是遥感成像的关键。
传感器接收系统包括光学、热红外和微波等不同类型的传感器，它们能够接收地球表面不同波长的辐射能量，并将其转换成电信号。
光学传感器主要包括摄影机、高光谱仪和多光谱仪，能够获取地表的可见光和近红外光谱信息；热红外传感器能够获取地表的热红外辐射信息；微波传感器则能够穿透云层和大气，获取地表的微波辐射信息。
传感器的选择和设计对于获取地表信息具有重要意义，不同类型的传感器能够获取不同类型的地表信息，因此在实际应用中需要根据需求进行选择。
最后，图像处理是遥感成像的重要环节。
通过图像处理技术，可以对传感器获取的数字信号进行校正、增强、分类和解译，从而获取地表的信息。
图像处理主要包括预处理、特征提取和信息提取三个步骤。
在预处理过程中，需要对图像进行几何校正、辐射校正和大气校正，以确保图像的准确性和一致性；在特征提取过程中，需要利用数字图像处理技术对图像进行分割、分类和识别，提取地表信息；在信息提取过程中，需要根据需求对提取的地表信息进行分析和应用，例如用于土地利用、资源调查、环境监测等领域。
总之，遥感成像原理是一种通过传感器获取地球表面信息的技术，其原理包括辐射传输过程、传感器接收系统和图像处理三个方面。
通过对这些原理的深入理解和应用，可以更好地获取和利用地表信息，为地球科学、环境保护、资源管理等领域提供重要的支持和帮助。
绪论传感器与遥感成像原理PPT教案
ETM数据的波谱段
ETM数据是在TM基础上改进和
发展而成的一种遥感器。
ETM1
0.45~0.52μm
蓝绿波段
ETM2
0.52~0.60μm
绿红波段
ETM3
0.63~0.69μm
红波段
ETM4
0.76~0.90μm 近红外波段
ETM5
1.55~1.75μm 近红外波段
ETM6
10.4~12.5μm 热红外波段
像平面
铅
垂 线
垂 直 摄
影
像主点/像底点
地平面
地面主点
Film Plane
Retina
Ey e I m age
Lens Object
I ris
Came ra Betweent he-lens shut ter
I m age
Lens Object
Roll of film
Focal Length
Apert ure
取双向T扫M描2，提高了0扫.5描2~效0率.6，0μ缩m短了停绿顿时红间波，段并
提高了T检M测3器的接收0灵.6敏3~度0。.69μm
红波段
TM4
0.76~0.90μm 近红外波段
TM5
1.55~1.75μm 近红外波段
TM6
10.4~12.5μm 热红外波段
TM7
2.08~2.35μm 近红外波段
向垂直且与缝隙等宽的一条线影像。当飞机或卫星向前 飞行时，摄影机焦平面上与飞行方向成垂直的狭缝中的 影像也连续变化。当摄影机内的胶片不断卷动，且其速 度与地面在缝隙中的影像移动速度相同，则能得到连续 的航带摄影像片。
胶片卷动速度V与飞行速度v和相对航高H有关，以获得清 晰的影像
第 4 章 遥感原理-遥感传感器及遥感成像原理
侧视雷达图像在垂直飞行方向（y）的像点位置是以飞机的目标 的斜距来确定，称之为斜距投影。图像点的斜距算至地面距离为：
G r cos R2 H 2
几何特点
垂直于飞行方向的比例尺 变形——压缩与拉长
高差产生的投影差
雷达立体图像的构像特点
垂直于飞行方向的比例尺
1 ab cos b mab AB 1 bc cos c mbc BC
图像立体对，由于高差引起的投影差与中心投影片方向相反；如果按摄 影位置放置像片进行立体观测，看到的将是反立体图像；将左右立体图 像换位放置，看到的是正立体。
红外扫描仪
红外扫描成像过程
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，再
扫描视场内的地面辐射能，由图幅的一边到另一边依次进人传感器，经
Wt a ：将出现扫描漏洞 Wt a ：将出现扫描重叠
Wt a H
W H t
热红外像片的色调特征
热红外像片上的色调变化与相应的地物 的辐射强度变化成函数关系。地物发射电磁 波的功率和地物的发射率成正比，与地物温 度的四次方成正比，因此图像上的色调也与 这两个因素成相应关系。
扫描线的衔接 当扫描镜的某一个反射镜面扫完一次后，第二个反射镜面接着重复扫 描，飞机的飞行使得两次扫描衔接。如何让每相邻两条带很好地衔接，可 由以下的关系式来确定。假定旋转棱镜扫描一次的时间为t，一个探测器地 面分辨率为a，若要使两条扫描带的重叠度为零，但又不能有空隙，则必须
a W t
W为飞机的地速 瞬时视场和扫描周期都为 常数，所以只要速度w与航高H 之比为一常数，就能使扫描线 正确衔接，不出现条纹图像
真实孔径天线在一个位置上接收目标的回波；合成孔径天线是在不同
第三章遥感成像原理与遥感图像特征
一、遥感图像特征
（4）地面分辨率的计算
摄影方式：
Rg Rs f H
Rs：胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成的系统 分辨率，单位线对/mm
6.5km/s，在扫描一次的时间里卫星正好向前移动474m，因此扫描线正
好衔接。
0.5~0.6μm 0.6~0.7μm
扫描方向
.m 1
m
2
...k m 3
...m 4
5
0.7~0.8μm
0.8~1.1μm
卫
星
10.4~12.6μm 前 进
方
向
6
成像板
一、遥感图像特征
一般来说：遥感系统的空间分辨率越高，其识别 物体的能力越强。但实际上每一目标在图像上的可 分辨程度，不完全决定于空间分辨率的具体值，而 是和它的形状、大小，以及它与周围物体亮度、结 构的相对差有关（反差）。例如MSS的空间分辨率 为79m，但是宽仅10-20m的铁路，公路，当它们通 过沙漠、水域、草原等背景光谱较单调或与道路光 谱差异大的地区，往往清晰可辨。
一、遥感图像特征
（3）瞬时视场（IFOV）
指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野。单位为
毫弧度（mrad）。
S
S ➢IFOV越小，最小可分辨单元越小，空间分辨率越高。 f
f ➢IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小。
➢一个瞬S:时探视测场元内件的的信边息长，表示一个像元。
➢在任何H:一遥个感给平定台的的瞬航时高视场内，往往包含着不止一种地面H
遥感摄影成像的原理和应用
遥感摄影成像的原理和应用1. 遥感摄影成像的原理遥感摄影成像是指利用人造卫星、无人机或飞机搭载的遥感摄影仪器，通过从高空或远距离的角度捕捉地面上的影像信息，从而实现对地表特征的观测和记录。
其原理主要包括以下几个方面：1.1 光学成像原理遥感摄影利用光学仪器进行影像记录，光学成像原理是其基础。
光学成像是通过光的反射、折射和透射等光学现象，将地面上的物体投射到相机的感光介质上，形成影像。
1.2 传感器工作原理遥感摄影仪器中所搭载的传感器是关键的组成部分，它能够将光学信号转化为电信号，从而成像。
传感器的工作原理多种多样，包括CCD（带电荷耦合器件）、CMOS（互补金属氧化物半导体）等。
1.3 数字图像处理原理遥感摄影仪器捕捉到的影像是以数字图像的形式存储和处理的。
数字图像处理原理包括图像去噪、图像增强、图像融合等一系列算法和技术，以提取地表特征并优化影像质量。
2. 遥感摄影成像的应用遥感摄影成像在各个领域有着广泛的应用，以下列举了几个重要的应用领域：2.1 地理勘测和制图遥感摄影成像能够获取大范围、高分辨率的地理数据，从而进行地理勘测和制图工作。
通过对摄影成像数据的处理和分析，可以生成数字地表模型、地形图、矢量地图等，为地理科学研究和城市规划提供基础数据。
2.2 农业监测和精准农业遥感摄影成像能够实时监测和评估农田的生长状态、土壤湿度、气温等关键指标，帮助农民进行精准农业管理。
通过遥感技术，农民可以及时了解农田的状况，优化施肥、灌溉等农业操作，提高农作物产量和质量。
2.3 灾害监测和应急响应遥感摄影成像可以实时监测地质灾害、自然灾害和人为灾害的发生和发展趋势，及时预警并进行应急响应。
比如，利用遥感影像可以监测山体滑坡、洪水等灾害的范围和程度，为灾后救援和重建提供依据。
2.4 环境保护和资源管理遥感摄影成像可以监测和评估自然资源和环境变化，为环境保护和资源管理提供数据支持。
通过对影像数据的分析，可以监测森林覆盖率、水体污染、土地利用等情况，制定环境保护政策和资源管理措施。
遥感成像原理
遥感的成像原理基于不同波段的电磁辐射与目标物相互作用的原理。
遥感技术通过感知和记录电磁波（如可见光、红外线、微波等）的能量和特定频段的反射、发射、散射等现象，实现对地球表面信息的探测和提取。
具体来说，遥感卫星等平台上搭载的传感器会根据设定好的波段和分辨率，接收地面物体反射或发射的电磁波，并记录下这些信息。
这些信息包括但不限于地物的光谱信息、辐射亮度、位置和几何形态等，涵盖了从紫外线、可见光、红外线、微波等各个波段。
通过这些信息，可以对目标物的特性和状态进行判断，并应用于土地利用规划、环境监测、灾害预警、农作物估测等领域。
遥感的成像方式有多种，例如：
1. 摄影成像：利用类似普通照相机的装置来获取地物的光学图像，然后对图像进行解析以获取地物的信息。
2. 扫描成像：利用扫描仪将地物逐点成像，通常需要配合计算机进行数据处理和图像重建。
3. 雷达成像：利用微波雷达对地物进行穿透探测，能够获取地下的信息，通常用于地质勘查和军事侦察等领域。
4. 合成孔径成像：利用飞机或卫星上搭载的合成孔径雷达进行高分辨率成像，通常用于地图制作和城市规划等领域。
总之，遥感技术以其覆盖范围广、信息量大、获取速度快等特点，在现代社会各个领域发挥着越来越重要的作用。
第三章遥感传感器及其成像原理1剖析
红外扫描仪工作原理
利用光学系统的机械 转动和飞行器向前飞 行的两个相互垂直的 运动方向，形成对地 物目标的二维扫描， 逐点逐行将不同目标物的红外辐射能汇聚到红外探测 器上，红外探测器将光能转变成电信号，电信号通过 放大处理后记录下来，经过电光能转换器件把电信号 在普通胶片上成像。
像元小影像分辨率高，信息量大； 反之，影像分辨率低，信息量小。
（3）瞬时视场（IFOV）
S
指遥感器内单个探测元件的观测视野。
f
S
f
➢IFOV越小，最小可分辨单元越小，
空间分辨率越高
➢IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小
H
➢一个瞬时视场内的信息，表示一个像元
S: 探测元件的尺寸；H: 遥感平台的航高；IFfOV: 望
远镜系统的焦距
（4）地面分辨率的计算（扫描影响）①
IFOV也可理解成：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
S
者边长。 IFOV H H S
f
f
S: 探测元件的边长
H: 遥感平台的航高
H
f : 望远镜系统的焦距
IFOV
（4）地面分辨率的计算（摄影影像）②
摄影比例尺： 1/ m l / L f / H
成像传感器是目前最常见的传感器类型
成像传感器
被动式
光学摄影类型
（摄影成像类型）
光电成像类型
（扫描成像类型）
成像光谱仪
主动式
（雷达成像类型）
全景雷达 侧 视 雷达
遥感成像原理
遥感成像原理遥感成像是一种利用传感器获取地面信息的技术，通过对地球表面的电磁辐射进行感知和记录，可以获取到地表的各种信息，如地形、植被、土壤、水体等。
遥感成像原理是指利用遥感技术获取地面信息的基本原理和方法。
本文将从遥感成像的原理入手，介绍遥感成像的基本概念、原理和应用。
遥感成像的原理主要包括传感器、电磁波和地物之间的相互作用。
传感器是遥感成像的核心部件，它可以接收地面发射出来的电磁波，并将其转换成数字信号，然后再进行处理和分析。
电磁波是遥感成像的信息载体，它在地球表面上的反射、散射和辐射过程中，携带了大量的地物信息。
地物则是电磁波的作用对象，不同的地物在接收和反射电磁波时会产生不同的特征，这些特征可以被传感器感知和记录下来。
遥感成像的原理可以用一个简单的模型来解释。
当太阳光照射到地球表面时，地面上的地物会吸收、反射和散射太阳光，产生不同的电磁波。
这些电磁波经过大气层的传播和干扰后，到达传感器，传感器接收到的电磁波信号会被转换成数字信号，然后再进行处理和分析，最终形成遥感图像。
遥感成像的原理是基于地物与电磁波之间的相互作用，通过对地面电磁波的感知和记录，可以获取地表的各种信息。
不同的地物在电磁波的反射、散射和辐射过程中会产生不同的特征，这些特征可以被传感器感知和记录下来，从而实现对地表信息的获取和分析。
遥感成像的原理在许多领域都有着广泛的应用，如农业、林业、地质勘探、环境监测等。
通过遥感成像技术，可以实现对大范围地表信息的获取和监测，为各种领域的研究和应用提供了重要的数据支持。
总之，遥感成像的原理是基于地物与电磁波之间的相互作用，通过对地面电磁波的感知和记录，可以获取地表的各种信息。
遥感成像技术在许多领域都有着广泛的应用前景，将为人类社会的可持续发展提供重要的数据支持。
传感器及其成像原理
雷达成像仪
•特点 特点 –主动式遥感 主动式遥感 –雷达信号（距离、方位、相对速度、反射特 雷达信号（ 雷达信号 距离、方位、相对速度、 性） –穿透特性 穿透特性 •分类 分类 –真实孔径雷达 真实孔径雷达 –合成孔径雷达 合成孔径雷达 –相干雷达 相干雷达 –激光雷达 激光雷达
•雷达接收到的回波强度是系统参数和地面目 雷达接收到的回波强度是系统参数和地面目 标参数的复杂函数。 标参数的复杂函数。 •系统参数： 系统参数： 系统参数 – 雷达波的波长 – 发射功率 – 照射面积和方向 – 极化等 •地面目标参数与地物的复介电常数、地面粗 地面目标参数与地物的复介电常数、 地面目标参数与地物的复介电常数 糙度等
MSS多光谱扫描仪 多光谱扫描仪
•陆地卫星上的 MSS（Multispectral Scanner） 陆地卫星上的 （ ） •由扫描反射镜、校正器、聚光系统、旋转快门、 由扫描反射镜、 由扫描反射镜 校正器、聚光系统、旋转快门、 成像板、光学纤维、滤光器和探测器等组成。 成像板、光学纤维、滤光器和探测器等组成。
有效扫描
1 2 3 回摆 6
MSS的扫描过程 MSS的扫描过程
MSS产品 产品 •粗加工产品，它是经过了辐射校准（系统噪声改 粗加工产品，它是经过了辐射校准（ 粗加工产品 ）、几何校正 系统误差改正）、 几何校正（ ）、分幅注记 正）、几何校正（系统误差改正）、分幅注记 （28.6s扫描 扫描390次分一幅）。 次分一幅）。 扫描 次分一幅 •精加工产品，它是在粗加工的基础上，用地面控制 精加工产品， 精加工产品 它是在粗加工的基础上， 点迸行了纠正（去除了系统误差和偶然误差) 点迸行了纠正（去除了系统误差和偶然误差 •特殊处理产品。 特殊处理产品。 特殊处理产品
遥感成像原理
遥感成像原理遥感技术是一种利用传感器获取地面信息的技术，它可以在不接触地面目标的情况下获取目标的信息。
遥感成像原理是遥感技术的核心，它是指利用传感器对地面目标进行成像的基本原理。
遥感成像原理主要包括传感器的工作原理、电磁波的作用机制以及图像获取的基本流程。
首先，传感器的工作原理是遥感成像的基础。
传感器是利用光学、电子、微波等原理，将地面目标的信息转化为电信号的设备。
传感器可以根据不同的波段和分辨率来获取地面目标的不同信息，比如可见光、红外线、微波等波段。
通过传感器的工作原理，可以实现对地面目标的高效成像和信息获取。
其次，电磁波的作用机制是遥感成像的重要基础。
电磁波是遥感成像的载体，它在空间中传播并与地面目标相互作用，然后被传感器接收并转化为电信号。
不同波段的电磁波对地面目标的作用机制不同，可见光波段主要反映地表物体的颜色和形状，红外线波段可以反映地表物体的温度和植被状况，微波波段可以穿透云层和植被，反映地表的地形和水文信息。
电磁波的作用机制决定了遥感成像的信息获取能力和适用范围。
最后，图像获取的基本流程是遥感成像的实现方式。
图像获取包括辐射能量的辐射、传播和接收三个过程。
辐射过程是指地面目标发射或反射电磁波的过程，传播过程是指电磁波在大气中传播的过程，接收过程是指传感器接收地面目标辐射的过程。
图像获取的基本流程决定了遥感成像的技术难点和发展方向。
总之，遥感成像原理是遥感技术的核心，它是实现对地面目标信息获取的基础。
传感器的工作原理、电磁波的作用机制和图像获取的基本流程是遥感成像原理的重要内容，它们共同决定了遥感成像的技术特点和应用效果。
随着遥感技术的不断发展，遥感成像原理也在不断完善和拓展，为地球观测和资源调查提供了重要的技术支持。
希望通过本文的介绍，读者对遥感成像原理有了更深入的了解，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
遥感传感器的原理与应用
遥感传感器的原理与应用1. 引言遥感技术是一种通过从远距离获取信息的技术。
遥感传感器是遥感技术的核心组成部分，它能够通过感知和记录电磁辐射的能力来获取地球表面的信息。
本文将介绍遥感传感器的原理及其在各个领域的应用。
2. 遥感传感器的原理遥感传感器的原理可以简单概括为接收地球表面发出或反射的电磁波，并转化成能够被记录和分析的电信号。
以下是常见的遥感传感器的原理：2.1 光学传感器光学传感器利用电磁波中的可见光和近红外波段的特性来获取地表信息。
其原理是通过光学透镜和光电转换器将入射的光通过光敏元件转换成电信号。
光学传感器的应用非常广泛，可以用于地理环境监测、农业资源管理、气象预测等。
2.2 红外传感器红外传感器利用地球表面和大气中的红外辐射来获取信息。
红外辐射的特点是能够反映地物的温度分布、热量分布等。
红外传感器可以用于火灾监测、旱情监测、气候研究等。
2.3 雷达传感器雷达传感器利用微波辐射来获取地球表面的信息。
雷达传感器的原理是通过发送微波信号，并接收回波信号来获取地物的位置、形状等。
雷达传感器的应用十分广泛，例如地物测绘、气象预报、军事侦察等。
3. 遥感传感器的应用3.1 土地利用与覆盖分类遥感传感器可以通过获取不同波段的电磁波信息来实现土地利用与覆盖的分类。
通过对地面特征的识别和分类，可以为土地资源的合理管理提供数据支持。
3.2 环境监测与保护遥感传感器可以通过监测大气、水体、土壤等环境要素的变化来实现环境监测与保护。
例如，通过监测水体中的蓝藻水华来预警水质问题，通过监测森林破坏情况来提供生态保护建议等。
3.3 气象预测与灾害预警遥感传感器可以通过获取大气中的电磁波信息来实现气象预测与灾害预警。
通过监测大气中的云状、温度等信息，可以提前预警暴雨、台风等自然灾害，帮助人们做好相关准备。
3.4 农业资源管理遥感传感器在农业领域有广泛的应用。
通过监测农田的土壤湿度、作物的生长情况等信息，可以帮助农民科学管理农田、调整灌溉计划、提高农作物的产量。
遥感成像原理
遥感成像原理
遥感成像是一种利用遥感技术获取地球表面信息的方法。
它通过传感器获取地表反射、辐射等电磁波信息，然后将这些信息转化成可视化的图像，以便进行地表特征的分析和研究。
遥感成像原理是遥感技术的核心，下面将详细介绍遥感成像的原理。
首先，遥感成像的原理基于地球表面物体对电磁波的反射和辐射。
地球表面的物体会对不同波长的电磁波产生不同的反射和辐射特性，这些特性可以通过遥感传感器进行捕获和记录。
传感器会将捕获到的电磁波信息转化成数字信号，然后利用计算机技术将这些信号转化成可视化的图像。
其次，遥感成像的原理还涉及到不同波段的电磁波特性。
不同波段的电磁波对地表物体的反射和辐射有着不同的影响，因此遥感传感器通常会采用多波段的技术来获取更丰富的地表信息。
比如可见光波段可以用于获取地表的颜色和形状信息，红外波段可以用于获取地表的温度和植被信息，微波波段可以用于穿透云层和植被获取地表的高程和地形信息。
此外，遥感成像的原理还包括遥感数据的处理和分析。
传感器
获取到的原始数据需要经过校正、辐射校正、大气校正等处理，然后再进行数据融合、特征提取、分类识别等分析，最终得到地表信息的图像和数据产品。
总的来说，遥感成像的原理是基于地球表面物体对电磁波的反射和辐射特性，利用传感器捕获和记录这些信息，并通过数据处理和分析得到地表信息的可视化图像。
遥感成像技术已经在农业、环境监测、城市规划、资源调查等领域得到广泛应用，对于地表信息的获取和分析起着至关重要的作用。
随着遥感技术的不断发展和完善，相信遥感成像的原理也会变得更加精确和高效。
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。
第四章 遥感传感器成像原理及其图像特征
（2）像片的比例尺 ——像片上两点之间的距离（ ab ） 与地面相应两点之间的距离（AB） 之比。 用1/m表示 1/m = f/H = ab/AB
f：物镜的焦距；H：飞行器的相对航高
f 可在像片的边缘获相应的影像资料（航摄报告、设 计）中找到；H由摄影部门提供； 航高、地形起伏会影响比例尺 中心投影像片比例尺在中心和边缘是不同的。
光机扫描成像类型的传感器
多 光 谱 扫 描 仪
多光谱扫描仪是在红外扫描仪的基础上发展起来的，其波长包括电 磁波的紫外、可见光和红外三个部分。 多光谱扫描仪主要由两个部分组成：机械扫描装置和分光装置。它 是由扫描镜收集地面的电磁辐射，通过聚光。系统把收集到的电磁辐射 汇聚成光束，然后通过分光装置分成不同波长的电磁波，它们分别被一 组探测器中的不同探测器所吸收，经过信号放大，然后记录在磁带上， 或通过电光转换后记录在磁带上，或通过电光转换后记录在胶片上。
（2）中心投影的透视规律
中心投影的成像特点：
点的像还是点，直线的像还是直线； 空间曲线的像仍 为曲线；水平面投影仍为一平面，垂直面（位于投影中心 时）的投影呈一直线，位于其它位置时，顶部投影为一直 线，侧面投影成不规则的梯形。 特例：
直线（垂直的）的延长线通过投影中心时，该直线的 像是一个点；若直线延长线不通过投影中心，仍然是直线， 但该垂直线状目标的长度和变形情况取决于目标在像片中 的位置。
或电能。具体的元件主要有感光胶片、光电管、光敏和热敏
探测元件、共振腔谐振器等。 处理器：对转换后的信号进行各种处理，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。 输出器：输出信息的装置。输出器类型主要有扫描晒像仪、
遥感成像原理和遥感成像特征
02.
中巴资源卫星CBERS
发射的高精度卫星，是世界上第一颗商用1m分辨率遥感卫星。
4m分辨率 多光谱 波长范围同landsatTM
1m分辨率 全色 波长范围
IKONOS
主要用于云移，云顶高度，云分布，海洋表面温度，对流层上部水蒸气分布以及辐射平衡方面的测定和研究。
S
A
B
C
a
b
c
S
A
B
C
a
b
c
S
A
B
C
a
b
c
点
直线
曲线
面
1、中心投影(成像特征)
投影距离的影响
投影面倾斜的影响
地形起伏的影响
1、中心投影(与垂直投影的区别)
1
定义：像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。1/m = ab/AB
2
类型：主比例尺：表示像片大概的比例尺，一般用于平坦地区的水平像片，由航测部门提供。（1/m = F/H）
缝隙摄影机
S
H
V
又称扫描摄影机或摇头摄影机。
01
02
03
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。
全景摄影机
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。
1
2
2、影像的形成过程
航空摄影的成像过程与一般照相是相同的，地物原型的反射光谱强度是不同的，使得感光材料的感光程度不同，形成了不同密度、不同颜色的航片模型。
遥感教案 3第三章 遥感传感器及成像原理课件
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）
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红外扫描仪的分辨率
红外扫描仪的瞬时视场
d f
d：探测器尺寸（直径或宽度）；f:扫描仪的焦距
红外扫描仪地面分辨率a0（扫描角θ=0）
a0
H
d f
H
H: 航高
β在仪器设计时已经确定，所以对于一个使用着的传感 器，其地面分辨率的变化只与航高有关。航高大，a0值 自然就大，则地面分辨率差。
瞬时视场
❖ 瞬时视场β：指在扫描成像过程，一个光敏探测 元件通过望远镜系统投影到地面上的直径或边长 。同义词：空间分辨率。
3.2.1 对物面扫描的成像仪
❖红外扫描仪 ❖MSS多光谱扫描仪 ❖TM专题制图仪 ❖ETM+增强型专题制图仪
一 、红外扫描仪
❖ 典型的机械红外扫描仪结构，如图3-2
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，由刈幅的一 边到另一边依次进人传感器。
3.2 扫描成像类传感器
❖ 对物面扫描成像仪几何特征取决于：
➢ 瞬时视场角：扫描镜在一瞬时时间内，视场角限 制在很小的角度之内，称为瞬时视场角。它决定 扫描仪的空间分辨率。
➢ 总视场角：扫描带的地面宽度。 L=2H0tanФ
➢ 要求探测元件有足够快的响应时间，满足瞬时视 场角的要求，可供选择的探测器受到限制。
分光、分光镜头），将光分解成多个光束。
3.1.1 摄影类传感器分类
多相机组和型 多镜头组合型 单镜头分光束型
3.1.1 摄影类传感器分类
4. 数码摄影机
一次曝光得到目标物一幅像片，记录介质 为光敏电子器件，如CCD（电荷耦合装置： Charge Coupled Device）
3.1.2 摄影相片的几何特征
1. 摄影方式
（1）垂直摄影 ➢ 主光轴偏离垂线的角度<3°的摄影。 （2）倾斜摄影 ➢ 主光轴偏离垂线的角度>3°的摄影。 ➢ 为了获得较好的立体效果对制图要求不高。
2. 投影方式
➢ 框幅式摄影机：中心投影。 ➢ 全景摄影机：全景投影、多（行）中心投影。
3.2扫描成像类传感器
逐点逐行地以时序方式获取二维图像，包括： ❖ 对物面扫描成像仪（光/机扫描仪）
3.2 扫描成像类传感器
（2）面阵列对像面扫描成像仪
① CCD面阵 ② 电视摄像机（电视录像机）
➢ 工作原理：是一种面阵列探测器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ传感器。它与光 学摄影机一样，利用物镜构像，但影像聚焦在光导 靶面上，提取影像信息的方法是利用电子枪对靶面 的扫描来实现。
➢ 组成：照相机物镜，光导靶面，电子枪，光电倍增 管，消去灯，偏转、聚焦和校正线圈等组成。
。主要用于遥感探测和制图。
3.1.1 摄影类传感器分类
2. 全景摄影机
焦距：600mm，23cm（航向）×128cm（横向） ，主要用于军事侦察。
（1）缝隙式摄影机
➢ 又称航带摄影机、裂隙摄影机 。在摄影瞬间获取影像 ，与航向垂直，且与缝隙等宽的一条地面影像。
（2）镜头转动式摄影机
➢ 摄影机在物镜焦平面上平行于飞行方向设置一狭缝， 随物镜作垂直航线方向扫描。由于物镜摆动的幅面很 大，可将航线两边地平线内的影像摄入底片，故称全 景摄影机。
d f
❖ β在仪器设计时已经确定。 ❖ d探测器尺寸（直径或宽度）；f扫描仪焦距。
➢ 对物面扫描成像仪分为：单波段和多波谱两种。
3.2 扫描成像类传感器
2. 对像面扫描成像仪（扫帚式扫描仪、刷式扫描 仪、推扫式成像仪、推帚式扫描仪、固体自扫 描成像）
（1）线阵列对像面扫描成像仪 ➢ 工作原理：用一竖列探测元件进行扫描，在瞬间能同
时得到垂直航线的一条图像线，不需要用摆动的扫描 镜，像缝隙摄影机那样，以“推扫”方式获取沿轨道 的连续图像条带。 ➢ 探测元件：CCD线阵。 ➢ 投影方式：多（行）中心投影 。（与缝隙式摄影机 类似） ➢ 探测元件数目越多、体积越小、分辨率越高。
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。 ➢ 多相机组和型。 ➢ 多镜头组合型。 ➢ 单镜头分光束型。在物镜后加分光装置（光栅
▪ 对地面直接扫描成像（红外扫描仪、多光谱扫描仪、 成像光谱仪）
❖ 对像面扫描成像仪
▪ 瞬间在像面上先形成一幅影像，然后对影像进行扫描 成像（线阵列CCD推扫式成像仪）
❖ 成像光谱仪
▪ 以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息 的仪器。既有光/机扫描仪，也有推帚式扫描仪，同时 能记录光谱数据。
优选遥感传感器及其成像原理
传感器分类
❖ 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
遥感传感器的一般结构，图3-1
3.1 摄影类型的传感器
3.1.1摄影类传感器分类
1. 框幅式摄影机（分幅式摄影机、画幅式摄影机） 一次曝光得到目标物一幅像片，记录介质为感光胶片
3.2 扫描成像类传感器
1. 对物面扫描成像仪（光/机扫描仪）
➢ 工作原理：扫描仪前安装光学镜头，依靠机械传动 装置使镜头摆动，通过遥感平台的运动，形成对目 标地物的逐点逐行扫描。
➢ 扫描仪组成：由一个四方棱镜、若干反射镜和探测 元件组成。
➢ 常用仪器：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。
❖ 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。
➢ 投影方式：中心投影。（与框幅式摄影机类似） ➢ 推帚式扫描仪分为：单波段和多波谱两种。
3.2 扫描成像类传感器
3. 成像光谱仪(Imaging Spectrometer)
➢ 以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图 像信息的仪器 。
➢ 既有物面成像扫描仪，也有对像面扫描成像仪 ，同时能记录光谱数据。