世界遥感技术发展现状

80
185
920
用于陆地资源勘测
30
185
700
美国 第 二 代 传 感 器
专题制图仪
( TM)
陆地卫星 ( 4 - 5 号)
120 20 ( 多谱段) 10 (全色波段) 40 ( 胶片) ( 数字) 20 20
主要 用 于 环 境 和 地 球资 源 勘 查。 TM7 波 段用于 岩 石波谱研究
法国
通道数
2
幅宽
瞬时视场 ( 毫 rad)
215
分辨率
< 012° K
备注 主要用于研究 地物热特性 主要用于矿物填 图及岩性划分
128
32 ( 像元)
119
916 (nm)
美国 第 二 代 传 感 器
机载热红外 光谱扫描仪
(DS - 1285)
6
1186 × H
215
< 012° K
可识别硅 ( 碳) 酸盐岩类及 岩性填图等
( km)
备注 主要用于海面 温度 、 冰、 雪、 云研究
1992 年 5 月 1 日 1993 年 2 月发射
到本世纪末 。目前 SPO T2 、 3 号卫星已相继发射 。SPOT4 号卫星也将发射 。SPO T 卫星是世 界上首先具有立体成像能力的遥感卫星 。在地质学应用领域 ,它可对岩性 、 构造等作更精细解 译 , 而且可同时重复观测目标 , 成像周期短 。SPO T 图像精度十分高 , 分辨率高于 20 m ( 短波 红外 :11 5～11 7 μm) ,10 m 分辨率的全色通道改为 10 m 分辨率 ,波段范围为 01 61～ 01 68 μm 的红色通道 。HRV 的波段由原来 3 个改为 4 个 , 并增加一个地面分辨率不低于 1 km , 扫描带 宽约为 2 000 km 的宽视场扫描仪 , 这些将是 SPO T4 号卫星的特点 。 2. 3 加拿大 加拿大在 1995 年 11 月 4 日年发射世界上第一颗主动遥感卫星加拿大雷达卫星 。星载合 成孔径雷达工作在 C 波段和 HH 极化方向。雷达波束向右侧视 , 其入射角为 20° ～49° ,扫描带 宽为 500 km 。有 4 种工作方式 : (1) 具有 7 个标准的高灵敏度回视向波束 ,每一次束的扫描带 宽为 100 km , 其中有一部分重叠 , 可获取地面分辨率为 28 ×25 m 的图像 ; ( 2 ) 2 个宽扫描带 , 回视向 , 不重叠的波束 。多个波束的扫描带宽为 150 km 。扫描带在波束的近侧 , 其地面分辨 率为 28 × 35 m ; (3) 5 个高分辨率单视向波束 , 每一个波束扫描带宽为 45 km , 扫描在远侧 , 波 束间稍有重叠 ,可获取地面分辨率为 9 × 10 m 的图像 ; (4) 两个宽扫描带 、 单视向 、 低分辨率的 波束 ,扫描带宽分别为 399 km 和 500 km , 对应的地面分辨率分别为 30 ×35 m 和 55 × 32 m 。 最后一种工作方式每天能覆盖北纬 75° 以上地区或每三天能覆盖北纬 50° 以上地区一次 。 雷达波束入射角为 49° ～59° , 扫描带宽为 300 km , 紧靠主波束扫描带远侧。它有 6 个试 验波束 , 每一波束的扫描带宽为 75 km 。各波束间有部分重叠 , 地面分辨率为 28 × 30 m 。次 波束主要用于实验 ,对图像数据质量未严格规定。该卫星飞行高度为 1 001 km , 星载记录仪 能记录 10 min 的雷达数据图像 。计划建 3 个地面站 ,本土 2 个 ( Princo Al bert , Gatineau) , 苏格 兰一个 (Stranraer) , 该卫星主要用于海洋观测 ( 极地冰川覆盖 , 冰山位置 、 海况 ) 、 植被、 地质填 图。 2. 4 日本 日本已成为重要的空间遥感国家之一 ,它的第一颗海洋卫星 (M OS - 1) 已于 1987 和 1990 年发射 , 传感器有一台可见光～近红外多光谱电子自动扫描辐射仪 , 共有 4 个通道 , 波谱范围 分别为 01 51～0 159 μm 、 0161～0 169 μm 、 0172 ～01 8 μm 及 01 80～1 11 μm ;第 2 台是可见光 热红外辐射仪 ,有 4 个通道 , 波谱范围分别为 015～ 01 7 μ m、 6～ 7 μm 、 1015 ～ 1115 μm 和 1115 ～ 1215 μm ;第 3 台是微波扫描辐射计 ,MOS - 1 重量为 740kg , 寿命大于 2 年。 另一颗卫星是地球资源卫星 ( ERS - 1 ) 。它主要用于地质 、 地形测量及海洋、 植被 、 环境污 染研究等 。ERS - 1 将携带合成孔径 , 可见光 - 近红外辐射仪 、 短波红外辐射仪 3 台传感器 。 它的重量为 1400kg , 寿 命为 2 年 , 于 1992 年 7 月 11 日发射 。另外 , 日本将在 1998 年发射 μm) 具有 1 5m 分 EOS ,寿命为 15 年 。A S TE R 传感器是技术上一次革新 ,在可见光 ( 0. 5～ 018 6 辨率 ,在热红外波段 ( 8～12μm) 具有 90 m 分辨率 ,这对地质研究是种很好的数据源。
0 前言
遥感技术经过近半个世纪的探索和尝试 , 现在已经在实用化的方向上迈出了重要的一步 。 光机扫描遥感仪器的实验成功 ( 它代替了摄像管技术) , 是空间光学 — 传感器技术发展的转折 , 它解决了从空间获取可见光和红外这两个重要电磁波段数据的关键技术性问题 ,也为遥感应 用提供了更宽波谱范围内的数据 。如 TM 图像数据 , 虽然从技术发展来看 , 它已达到自身的 性能极限 ,但在众多的应用领域内 ,它正在或将在相当长的一段时间内 , 作为重要的信息源服 务于广大遥感用户 ,另一方面 ,它也将为进一步探索空间传感器的机理奠定基础 ; 采用大型固 体线阵或面阵探测器件 ( CCD ) 的推帚式扫描成像光谱技术 , 将把传感器的性能提高到新的水 平 , 它的成像机理使它的分辨率明显提高 , 如法国 SPO T 卫星 ; 成像光谱仪技术是未来二十年 空间遥感技术发展的中心任务 , 它所具有的高空间分辨率和精细的光谱分辨率将能满足广大 地质工作者的要求 ,它同合成孔径雷达一道将是二十一世纪发展和改进的遥感传感器 。
波段 分辨率
( m)
1998 年
航天平台
( μm)
幅宽
( km) 30
高度
( km)
备注
高分辨率多波 段电子扫描仪 苏联 第 二 代 传 感 器 欧 空 局
(MC Y - J )
宇宙号实验 气象卫星
(METOR - 2)
015～017 017～018 018～110 014～015 ; 015～016 016～017 ; 017～018 017～111 ; 112～113 115～118 ; 211～214
1 世界各国遥感技术发展状况
1. 1 美国 美国是世界上遥感技术发展最早、 技术最先进的国家 。其为国土调查 、 地质找矿所拍摄的 彩红外航片已覆盖整个国土面积的 85 %左右 。60 年代初 ,继航空黑白 、 彩色摄像、 航空扫描技 术之后 , 研制出一批技术先进的遥感传感器 ,应用范围也相应扩大 。70 年代以来 , 机载传感器 技术发生重要革命 ,相继推出航空传感器 — 成像光谱仪 , 成像光谱仪不但具有连续光谱 ( 陆地 卫星 M SS 、 TM ,SPO T 卫星的光谱是离散的 ) 成像的特性 ,而且还能描绘单个岩矿石的光谱曲 线 。目前 ,它已广泛用于岩性、 矿物填图 , 见表 1 。 在海洋 、 陆地资源勘查方面已发射一系列遥感卫星 , 表 2 - 4 分别列出美国等一些国家部 分遥感传感器的名称及主要性能。从表上可发现遥感传感器的发展趋势 : ( 1) 增加了应用波谱 段 ( 如 TM 7 ,2108～2 135μ m) ; ( 2) 提高了地面 ( 空间 ) 分辨率 ; ( 3) 具有获得立体像对的功能 , 打
30 ( 50) ( km)
100 785 500
主要用于海洋学 和冰川学 、 气候学 与天气预报 、 地球固体潮及 土地利用制图等
表3 星载遥感传感器的工作特性
代 国家 传感器名称 最新型超高分 辨率辐射计
(AVHRR)
航天平台
NOAA - F- J
( μm)
波段
分辨率
( m)
幅宽
( km)
高度
第 4 期 ,总第 38 期 国土资源遥感 1998 年 12 月 15 日 REMO TE S EN SIN G FOR LAND & R ESOU RC ES
No. 4 ,1998 Dec. ,1998
世界遥感技术发展现状及其地质应用
张义彬 曲家惠
( 地矿部地质遥感中心 ,北京 100083) ( 中国地质大学 , 北京 100083)
第 4期
张义彬等 : 世界遥感技术发展现状及其地质应用
69
表1 机载遥感传感器的工作特性
代 第 一 代 传 感 器 国家 美国 美国 传感器名称 机载定量红外扫 描仪(DS - 1230) 航空成像光谱仪
(AIS)
波段 ( m) μ
3～5 8～14 112～214 812～816 816～910 910～914 914～1012 1012～1112 1112～1212 0. 43～2. 42 014～110 110～210 014～215 C、 X、 X
摘 要 本文概括了世界各国的航空航天遥感器技术的现 状及未来 ,重点阐述 了它在岩性 填 图、 构造勾绘 、 蚀变带圈定 、 岩 石矿 物识 别 、 含金石英脉确定 、 找矿靶区 圈定以及成 矿远景预测 等遥 感地质应用方面的研究成果 。 关键词 航天航空遥感 传感器现状与发展 地质应用与找矿
68
ห้องสมุดไป่ตู้
国 土 资 源 遥 感
1998 年
破了只有航空像片才能有立体像对的能力 ( 如 SPO T 图像) ; (4) 改进了探测器性能或探测器器 件即线 、 面阵 CCD 器件 ; ( 5) 提高了图像数据精度 ; ( 6) 应用领域纵向发展 , 如用 TM 图像数据
( OH) - 和 ( CO) 3 直接可以识别赤铁矿 、 针铁矿等含 Fe3 + 、 的矿物 。 2. 2 法国 1986 年法国发射第一颗卫星以来 ( SPO T1) , 制订了 SPO T 系列卫星发射计划 , 并将实施
H 表示航测高度
表2 星载遥感传感器的工作性能
代 第传 一感 代器 国家 传感器名称 多光谱扫描仪
( MSS)
航天平台 陆地卫星 ( 1 - 3 号)
( μm)
波段
分辨率
(m)
幅宽
(km)
高度
(km)
备注
美国
015～016 016～017 017～018 018～111 0145～0152 0152～0160 0163～0169 0176～0190 1155～1175 2107～2135 10. 4～12. 6 0150～0159 0161～0166 0179～0189 015～0173 1128 GHz
推帚式扫描仪
(p anchro)
(S POT1 - 2)
斯波特卫星
2× 16
830
1985 年发射 ,带
有立体成像系统
美国
航天飞机成像 雷达 - A 型 航天飞机成像 雷达 - B 型
航天飞机
S PAS - 01
50 300 140
5130 GHz 0. 6～0. 9
70
代 国家 传感器名称
国 土 资 源 遥 感
589 85
高分辨率多 波段扫描仪 有源微波仪 (AM I) 、 测风 散射计 、 雷达 测高仪 、 精密 测速仪等 7 种仪器
该卫 星 还 携 带 了 电视摄像 系统等 。 它主要用 于地质 、 海洋 、 气象等
陆地卫星
1. SAR IM 2. SAR WM ( 均为 513 GHz , C 波段) 3. WS ( 513 GHz , C 波段)
美国
航空可见光 - 近 红外成像光谱仪
( AV IR IS)
224
12 km
1
用于矿物和 岩性填图
15～20 ( m) 6× 6/ 6 × 12 ( m)
美国 加 拿 大
成像光谱
( GERIS)
64
512 ( 像元)
同上 主要了解地 质几何特征 及介电性质
机载合成孔径雷达
IRIS/ S TAR - 1