遥感部分4-多光谱遥感

遥感影像的表现形式——TM多光谱合成结果
常用的 波段组合
特 点 蓝
1 真彩色：Baidu Nhomakorabea见光组成，符合人眼对自然物体的观 察习惯。对于水体和人工地物表现突出。 假彩色 ：城市地区，植被种类。
红
3
绿
2
4
3
2 假彩色：增强对植被的识别
5
4
3 假彩色：增强对植被的识别，以及矿物、岩石类 别的区分。
7
4
3
6.3
Aura 航天器
Terra 航天器 四台仪器: • OMI • TES • HIRDLS • MLS 五台仪器: • ASTER • CERES • MISR • MODIS • MOPITT
Landsat-7 ETM+(15m)
– c．光谱效应：多光谱遥感图像上，不同地物的影 象色调有差异，同一地物在不同波段图像上色调也 有差异。
LANDSAT TM影像各个波段的特点
波段号
1
波长
0.45— 0.52 0.52— 0.60 0.63— 0.69 0.76— 0.90 1.551.75 10.4— 12.5 2.08— 2.35
第四章 多光谱遥感图像
♪ 多光谱遥感的一般原理 ♪ 多光谱航空遥感 ♪ 卫星遥感图像 ♪ 多光谱图象的判释及应用 ♪ 高光谱分辨率遥感信息的获取
6.1
多光谱遥感的一般原理
多光谱遥感：将地物辐射电磁波分割成若 干个较窄的光谱段，以摄影或扫描的方 式，在同一时间获得同一目标不同波段信 息的遥感技术。
原理：不同地物有不同的光谱特性，同
20m SPOT XS
街道
房屋
注：影像的最小分辨率并不代表能够分辨的最小目标的大小
不同空间分辨率的影像比较
小街区：24,000m2 在1/3000比例尺下，六种影象上提取的小块街区
航空影像(0.5m) IKONOS(1.0m) SPOT-4 (10m)
QuickBird (0.61m)
SPOT-5(2.5m)
格网的数值=像元值=亮度值=灰度
遥感影像的表现
像元：坐标 数值
数值通常用8bits 记录 行、列定义像元位置 28 = 256 灰度值范围为0-255
每个像元是 图像的基本 元素
遥感影像的表现——单波段的显示
传感器量测的数值
暗 1 显示灰度级
亮
2 对应的彩色灰度 级，从紫到红 3 设定数值和颜 色对照表，根据需 要给不同的灰度值 以不同的颜色。
卫星
传感 器
波段 全色 B1: blue B2: green B3:red B4:near infrared 全色 B1: blue B2: green B3: red B4:near infrared
IKON OS
空间分辨率 （米） 1.0 4.0 4.0 4.0 4.0 0.61 2.44 2.44 2.44 2.44
– b. 遥感影像的分辨率 • 空间分辨率
一个像元代表的实地的最小尺寸
• 时间分辨率：
• 同一个地区可获得的两个影像最小的时间间隔
• 光谱分辨率：
• 传感器所能记录的波段数或者电磁波的间隔
• 辐射分辨率：
• 传感器接受信号的敏感程度
遥感影像的空间分辨率
草地
80m Landstat MSS
树
30m Landstat TM
TM专题制图仪结构图
6.3
卫星遥感图像
C.增强型专题制图仪(ETM)：在TM基础上增加波长 0.5 ～0.9μm 的Pan波段(全色波段) 。热红外波段的 分辨率从120m提高到60m。
6.3
卫星遥感图像
2、陆地卫星运行特征
6.3
卫星遥感图像 陆地卫星轨道参数
卫星编号
高度(km) 倾角(°) 周期(分圈) 覆盖周期 扫描宽度(km) 在赤道上轨道间距(km)
光谱位置
蓝
特点
针对水体；尤其是海岸水体，另外对于土壤、植被、森林的类 别，以及人造地物（路、城市街道、建筑等）。 辨别水、绿色植被及对其生长能力的评估；人造地物（路、城市 街道、建筑等） 在叶绿素吸收范围，也用于区别植物的种类；人造地物（路、城 市街道、建筑等） 用于测定植被种类、活跃性、数量和内容；描述水体、鉴别土壤 的湿度。（农作物） 表示植被或者土壤的湿度。有利于区别雪和云
6.3
卫星遥感图像
a. 多 光 谱 扫 描 仪 (Multi Spectral Scanner)(MSS) ：将来自地面上地物的电磁波辐射 （反射或发射）分成几个不同的光谱波段，同时扫 描成像的一种遥感器，陆地卫星1-5号均有。 陆地卫星4/5MSS编号 MSS-1 MSS-2 MSS-3 MSS-4 波段划分范围 0.5-0.6 μm
卫星遥感图像
6、数据接收、处理和产品 • 数据接收：由Landsat地面接收站完成。 • 数据处理：包括粗处理(进行辐射校准、几何改正 及分幅和注记)、精处理(对粗处理的图像精确的 几何校正及地图投影)和特殊处理(将MSS数据加工 成计算机兼容磁带CCT)。 • MSS产品：粗制的1：100万和1：336.9万比例尺的 黑白、彩色的底片或像片、精制产品、粗制和精 制的CCT磁带。
二、陆地卫星(Landsat)系列：
地球资源卫星(ERTS-1，1972年7月23日) 陆地卫星Landsat-2(ERTS-2 ，1975年） Landsat-3 （1978年） Landsat-4 （1982年） Landsat- 5 （1984年） Landsat-7 （1999年4月15日）
一地物则具有相同的光谱特性。同一地物 在不同波段的辐射能量有差别，取得的不 同波段图像上有差别。
遥感影像的表现——多波段的显示
不同的波段赋予不同的原色
色彩合成
6.2
多光谱航空遥感
多镜头型照相机 多光谱照相机 多相机型照相机 光束分离型照相机 成像系统 多光谱扫描仪 (单镜头多胶片型) 多通道电视摄像机
1、2、3
远地点918 近地点905 99.125 103.267
18天(约251圈)
4（5）
705(平均) 98.22 98.9
16天(233圈)
7
705.3
EOS-AM1
700-737(赤 道上为705) 98.2 98.9
16天(233圈)
98.9
16天(233圈)
185 195
185 170
陆地卫星1号结构图
1、传感器
美国陆地卫星及其遥感器的概况 谱段/μm 卫星 发射时间 轨道高度 遥感器 空间分辨率 备注 80 m 0.48~0.58 Landsat-1 1972年 80 m 920 km RBV 0.58~0.68 Landsat-2 1975年 80 m 0.70~0.83 Landsat-3 1978年 79 m 0.5~0.6 79 m 0.6~0.7 79 m 0.7~0.8 79 m 0.8~1.1 MSS 240 m 10.4~12.6(L_3) MSS 同Landsat-2 79 m Landsat-4 1982年 30 m TM 0.45~0.52 705 km 30 m 0.52~0.60 30 m 0.63~0.69 Landsat-5 1984年 30 m 0.76~0.90 30 m 1.55~1.75 30 m 2.08~2.35 120 m 10.4~12.5 ] ETM 0.50~0.90（pan） 15 m Landsat-6 1993年 ETM+ 同TM 同TM(热红外 Landsat-7 1999年 为60，ETM为 Landsat-6 120) 未进入轨道
6.3
卫星遥感图像
3、陆地卫星图像的几何特征 – a. 重叠率： 航向重叠 为总面积的10％， 像片上、下都重叠18.5Km； 旁向重叠 在赤 道上为总面积的14%，旁向重叠26km 。越 向高纬度，旁向重叠的比例越大。 – b. 卫星图像的投影性质：多中心投影。 – c. 卫星图像的成像时间：每天上午9时到
6
6.3
卫星遥感图像
一、遥感卫星类型 1、按卫星轨道类型分类
赤道
地球同步卫星，相对静 止在赤道某一点上空。
太阳同步卫星，轨道近似穿 越极地，通过地球上同一点 上空的时间一致。
2、按空间分辨率分类
高分辨率：ＩＫＯＮＯＳ、ＱＵＩＣＫＢＩＲＤ、 ＳＰＯＴ－５ 中等分辨率：ＬＡＮＤＳＡＴ ＴＭ，ＥＴＭ＋， ＳＰＯＴ１－４ 低分辨率：NOAA/AVHRR(1.1km); SPOT4/Vegetation(1.1km)
171.5km
飞越赤道上空时间
9：45
10：15
10:30±15 分
6.3
卫星遥感图像
–（1）卫星轨道高度：中高度卫星（高度 350～1500km，寿命一年以上） -（2）轨道形状：近极地、近圆形轨道。 –（3）卫星的运行周期：99分钟/圈、14.5 圈/天（Landsat4、5）。 –（4）轨道与太阳同步：在轨道上每一个点 上的地方时将保持固定不变。
三、地球观测卫星 在NASA的三个主要地 球观测卫星（Aqua, Terra, 和 Aura)上有 十五台遥感仪器。
Aqua Terra
Aura
地球观察卫星遥感 仪器的名字取决于 1) 卫星或载运结构 2) 传感器或仪器
Aqua 航天器 六台仪器： • MODIS • CERES • AIRS • AMSU-A • AMSR-E • HSB
10时成像。
– d. 卫星图像的经纬度
4.卫星图像的光学物理特征 – a.灰阶(灰标)：对色调的分级，是区分地物辐射强 度及影像色调的标准。卫星图像分为不同波段，不 同波段图像上的灰阶只反应该波段的辐射强度。
遥感传感器利用不同的电磁波波段获得地面目标的光谱反射或者散射的值，以规 则的格网记录，因此遥感影像的实质是记录亮度值的点的矩阵；每个格网是一个 像元。例如标准一景SPOT影像是60KM X 60 KM，全色波段的分辨率为10M （代表地面10M X 10M的范围），其格网的行列数为：6000 X 6000。其位置由 格网所在的行列号代表。
光谱范围 0.45 – 0.90 0.45 – 0.52 0.51 – 0.60 0.63 – 0.70 0.76 – 0.85 0.45 - 0.90 0.45 – 0.52 0.52 - 0.60 0.63 – 0.69 0.76 – 0.90
覆盖范 围
11 km
Quick Bird
16.5 km
2
绿
3
红
4
近红外
5
中红外
6
热红外 （120m） 中红外
植被分布分析，热辐射图绘制
7
区别矿物或岩石类型；同时对植被湿气含量很敏感。人工建筑
遥感影像的表现
遥感传感器利用不同的电磁波波段获得地面目标的光谱反射或者散射的值，以规 则的格网记录，因此遥感影像的实质是记录亮度值的点的矩阵；每个格网是一个 像元。例如标准一景SPOT影像是60KM X 60 KM，全色波段的分辨率为10M （代表地面10M X 10M的范围），其格网的行列数为：6000 X 6000。其位置由 格网所在的行列号代表。
0.6-0.7μm 0.7-0.8μm 0.8-1.1μm
陆地卫星四号MSS扫描几何关系图
6.3
卫星遥感图像
b.专题制图仪TM(ThematicMapper) ：具有 更高的空
间分辨力，更好的波谱选择性，更好的几何保真 度，更高的辐射准确度。可以同时感知7个不同波
段。 波段编号 TM-1 TM-2 TM-3 TM-4 TM-5 TM-6 TM-7 波段划分范围 0.45-0.52 μm 0.52-0.60μm 0.63-0.69μm 0.76-0.90μm 1.55-1.75 μm 10.4-12.5 μm 2.08-2.35 μm
Platform and orbit information
卫星名称（在轨） NOAA-15 Orbview-2 TOPEX/Poseidon QSCAT TERRA ERS-2 RADARSAT Landsat-7 SPOT-4 Aqua …欧/日/印/韩… 轨道高度 （km） 833 705 1335 803 705 785 798 705 822 重复周期 （d） 1 2 2 2 35 24 16 26 发射时间 1998 1997 1992 1999 1999 1995 1995 1999 1998 2002
格网的数值=像元值=亮度值=灰度
遥感影像的表现
像元：坐标 数值
数值通常用8bits 记录 行、列定义像元位置 28 = 256 灰度值范围为0-255
每个像元是 图像的基本 元素
遥感影像的表现——单波段的显示
传感器量测的数值
暗 1 显示灰度级
亮
2 对应的彩色灰度 级，从紫到红 3 设定数值和颜 色对照表，根据需 要给不同的灰度值 以不同的颜色。