第3章 遥感成像原理与遥感图像特征

发射时间
结束运行时 间
1972．7．23 1975．1．22 1978．3．5 1982．7．16 1978．1．6 1982．2．25 1983．3．31 已结束运行
1984．3．1 运行
1993．10．5 1999．4．15
1993.10.15 正 设计寿命6 年；
式确认未能成 “地球使命计
功入轨
4 0.76—0.90 近红外波段 植被、生物量、作物长势监测
5 1.55—1.75 近红外波段 土壤湿度与类型、植物含水量、岩性
6 10.4—12.6 热红外波段 地表温差、水温变化、城市热岛
7 2.08—2.35 近红外波段 岩石类型、地质探矿与制图
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。
表 2 FY-1C 的波长范围和光谱效应
序号
探测波段 （µm）
探测对象（光谱效应）
1
0.58 ~ 0.68
云、植被
2
0.84 ~ 0.89
植被、大气校正
3
3.55 ~ 3.93
灾情及夜间温度
4
10.3 ~ 11.3
洋面及陆表温度
5
11.5 ~ 12.5
洋面及陆表温度
6
1.58 ~ 1.64
作物水分及地表温度
第三章 遥感成像原理 与遥感图像特征
3.1 遥感平台 3.2 摄影成像 3.3 扫描成像 3.4 微波遥感与成像 3.5 遥感图像特征
3.1 遥感平台
气象卫星系列 陆地卫星系列 海洋卫星系列
1、气象卫星系列
气象卫星三个发展阶段：
20世纪60年代：第一代气象卫星，TIROS。 20世纪70年代：第二代气象卫星，ITOS-1， TIROS的改进型。 1978年以后：第三代气象卫星，NOAA。
天气过程
低轨气象卫星
近极地太阳同步轨道 轨道高度：800 ~ 1600公里 周期：每天固定时间经过固定地点; 观测宽度：2800公里
美国NOAA卫星： 双星运行,上下午各获取一次信息。 扫描宽度 ：2800公里 分辨率：星下点1.1公里，边缘部分4公里
相关资料：
NOAA ( National Oceanic Atmospheric Administration ) 是美国国家海洋与大气管理局的英文缩写。1960年4月1日，美 国发射了世界上第一颗极轨气象卫星（TIROS-1），奠定了气 象卫星业务系统的技术基础。现在，极轨气象卫星已经发展到 第四代。第三代极轨气象卫星 TIROS-N 于1978年10月13日发 射成功并开始运行。这个系列共有11颗卫星：TIROS-N / NOAA-A 到J。NOAA极轨气象卫星系列发射前以字母标号，入轨 运行后以数字标号代替，如 1984年12月12日发射的NOAA-F 运 行后更名为NOAA-9。NOAA 极轨气象卫星采用双星运行模式， 单号星从南向北飞，经过赤道时间为地方时14：30；双号星从 北向南飞，经过赤道时间为地方时07：30。目前，在轨运行的 是NOAA-13、 NOAA-14和 NOAA-15（据悉，未能正常工作）。
IKONOS数据特点
数据来源：美国IKONOS卫星。 太 传偿了下阳感来这，同器I，些I为KK经O步(O测此N…N过OO量卫轨SS)处卫图值星道。理星像，的，可内可可传以设重以以感提有复实对器G供周P因现设每S天期光模计个线学量了1图，~和传进像3接的检递行收d星。测函M的T历器数F信的参等(号M测数引T被F量；起)记的。传录的感补有 I像器KO系质NIO统模KSO设影糊NO计进像S的有行获传三补取轴感偿稳模器。定包式装括(置…一和)个。量全测色装1置m分，辨以率获传得相感应 M器姿T和F态补一数I偿K个据O(N四。O…S波传)段。感4器m分是辨三率线的阵多CC光D推谱帚传式感成器像。，因此 星在历正与常姿模式态下量，测它(可…取)。得正视、后视和前视推扫 I成KO像NO。S图像产品。
Landsat数据
陆地卫星Landsat，1972年发射第一颗，已连续31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。
SPOT1~3号卫星上携带两台HRV传感器。 （示图）(HRV数据采集原理）
SPOT的HRG、HRS波谱段
光谱段/ μm 0.50~0.58 0.61~0.67 0.78~0.89 0.49~0.715
光谱特性 绿 红
近红外 绿~红全波段
分辨率/m 20 20 20 5
SPOT5卫星上HRG（高分辨率几何装 置）与HRV基本相同。
HRS是SPOT5特有的一个高分辨率立体 成像装置，工作波段0.48～0.71 μm 。
3）IKONOS数据
l994年3月lO日美国克林顿政府颁布关于商业遥感数据
销售新政策以来，解禁了过去不准10~1 m级分辨率图像
商业销售，使得高分辨率卫星遥感成像系统迅速发展起 来。 美国空间成像公司(Space-Imaging)的IKONOS卫星是最 早获得许可之一。经过5年的努力，于1999年9月24日空 间成像公司率先将IKONOS-2高分辨率(全色1 m，多光谱 4 m)卫星，由加州瓦登伯格空军基地发射升空。
ETM8（PAN） 0.52~0.90 可见光—近红外 μm
Landsat TM 的波段设置和光谱效应
波段 波长（μm） 光谱段
光谱效应
1 0.45—0.52 蓝青光波段 水体透视、叶绿素、干燥土壤、茂密植被
2 0.52—0.60 绿黄光波段 水体、植被；林型、树种
3 0.63—0.69 红光波段 植被种类、覆盖度；岩性、土壤、水中泥沙
高分辨率几何成像装置 、高分辨率立体成像装置、植被探测器
SPOT卫星的轨道参数
标称轨道高度 轨道倾角
运行一圈的周期 日绕总圈数 重复周期
降交点地方太阳时 HRV地面扫描宽度 舷向每行像元数
832 km 98.7° 101.46 min 14.19圈
26 d 10:30(±15min)
60 km 3 000/6 000 个
Landsat—7 已于1999年4月15日发射升空。而EOS—AM1 将携带中分辨率成像光谱仪（MODIS）发射到705公里上空的 太阳同步轨道，与Landsat—7按同天轨道、前后相距15—60 分钟结伴飞行。这样，可在几乎相同的大气植被条件下，同 时获取高分辨率（30米或15米）和中分辨率（250—1000米） 的多光谱数据。
7
0.43 ~ 0.48
海洋水色
8
0.48 ~ 0.53
海洋水色
9
0.53 ~ 0.58
海洋水色
10
0.90 ~ 0.965
水气含量
中 国
FY气-1B
象
卫
星
四
地 面Байду номын сангаас分 辨 率
轨 拼 接 图 象
1.公1 里
2、陆地卫星系列
1）美国陆地卫星系列 Landsat
美国陆地卫星系列的基本特征
卫星系列 Landsat 1 Landsat 2 Landsat 3 Landsat 4 Landsat 5 Landsat 6 Landsat 7
的E一TM种1 遥感0器.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
ETM7
2.08~2.35μm 近红外波段
率，缩TM短3了停顿时0.间63，~0并.6提9μ高m了检测红器波的段接收
灵敏度TM。4
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
ETM数据(…)的波谱段
ETM数据是第三代推帚式扫描
仪，是在TM基础上改进和发展而成
BACK
TM数据获取的传感器
BACK
Landsat参考网站
• http://geo.arc.nasa.gov • http://landsat.gsfc.nasa.gov/ • http://landsat7.usgs.gov/ • http://landsat.gsfc.nasa.gov/ • http://www.landsat.org/ • http://www.gsfc.nasa.gov/
全色光谱响应范围： 0.15～0.90μm
而多光谱则相应于Landsat-TM的波段： MSI-1 0.45～0.52μm 蓝绿波段 MSI-2 0.52～0.60μm 绿红波段 MSI-3 0.63～0.69μm 红波段 MSI-4 0.76～0.90μm 近红外波段
To be continued…
Landsat轨道参数
项目
卫星编号
1,2,3
4,5,7
轨道高度 918 km 轨道倾角 99.125 ° 运行周期 103 min/圈
扫描宽度 185 km
重复周期 18 d
705 km 98.2 º 98.9 min/圈
185 km 16 d
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，7个波段。 (3) ETM+：增强主题绘图仪，8个波
段。
MSS的波谱段
通道号 MSS4 MSS5 MSS6 MSS7 MSS8
光谱段颜色 绿 红 红～近红外 近红外 远红外
波长范围/μm 0.5～0.6 0.6～0.7 0.7～0.8 0.8～1.1 10.4～12.6
TM数据(…)的波谱段
扫种遥描T感仪TTMMM器，数12。是据T在是MM第采S00S二取..基45代双52础~~多向00上..光56扫改20谱描μμ进段，mm和光提发学高展蓝绿—了而绿红—扫成波波机描的段段械效一
美国陆地卫星系列 Landsat 5~7主要传感器的空间分辨率：
TM、ETM：30米
ETM+ ：15米
相关资料： 地球观测系EOS（Earth Observation System）是MTPE
计划的核心。EOS 包括多个卫星系列计划，主要有：EOS—AM 卫 星系 列； EOS--PM 卫星系列；EOS--COLOR 彩色卫星计 划；EOS--AERO 卫星系列气溶胶计划；EOS--ALT 卫星系列测 高计划；EOS—CHEM 卫星系列化学计划；以及早已实施的陆 地卫星系列（Landsat）。
划”
轨道特征与倾 角
近极地太阳同步轨道；98。2
近极地太阳同步轨道；98。2
回归周期
18 天
16 天
扫描宽度
搭载的传感 器
反束光导管摄象机RBV ; 多光谱扫描仪MSS
185 公里
多光谱扫描仪 MSS ；专题制图仪 增强型专题
TM
制图仪 ETM
再增强型专 题制图仪 ETM +（ETM Plus）
气象卫星特点： 运行轨道：低轨、高轨
日 本
空 GMS
间 分 辨 率 为 红：
全 球 圆 盘 图
外可
见
5公 光
里
1.2公 5
里
、
高轨气象卫星
地球同步轨道（静止气象卫星） • 轨道高度：36000公里 • 信息采集时间周期：约20分钟 • 分辨率：1.25 ~ 5公里 • 主要应用领域：全球性大气环流；全球性
2）SPOT 卫星系列
1978年，法国、比利时、瑞典等设计、研制，名为“地 球观测实验系统”(SPOT)。
SPOT1，1986年2月发射，至今还在运行。 SPOT2，1990年1月发射，至今还在运行。 SPOT3，1993年9月发射，1997年11月停止运行。 SPOT4，1998年3月发射，至今还在运行。 SPOT5, 2002年5月发射。 中等高度（832 km)圆形近极地太阳同步轨道。 主要成像系统： HRV，HRG、HRS、 VEGETATION
SPOT卫星的运行
HRV装备 轨道
To be continued…
SPOT卫星群的组合
SPOT的HRV波谱段
光谱段 0.50~0.59 μm 0.61~0.68 μm 0.79~0.89 μm 0.51~0.73 μm
光谱特性 绿 红
近红外 绿—红全波段
分辨率 20 m 20 m 20 m 10 m
IKONOS数据
具有太阳同步轨道，倾角为98.1°。设计高度681km(赤 道上)，轨道周期为98.3 min，下降角在上午10:30，重 复周期l～3 d。 携带一个全色1 m分辨率传感器和一个四波段4 m分辨率 的多光谱传感器。 传感器由三个CCD阵列构成三线阵推扫成像系统。
IKONOS光谱段