會(huì)計(jì)學(xué)1航天遙感傳感器會(huì)計(jì)學(xué)1航天遙感傳感器傳感器的類型傳感器是獲取地面目標(biāo)電磁輻射信息的裝置，它是遙感技術(shù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)獲取的關(guān)鍵設(shè)備。傳感器的性能決定遙感的能力，即傳感器對(duì)電磁波段的響應(yīng)能力、傳感器的空間分辨率及圖像的幾何特征、傳感器獲取地物信息量的大小和可靠程度。概述第1頁/共64頁傳感器的類型傳感器是獲取地面目標(biāo)電磁輻射信息的裝置，它是遙感

遙感器結(jié)構(gòu)定義：遙感器是記錄地物反射或者發(fā)射電磁波能量的裝置，是遙感平臺(tái)的核心部分。遙感器的一般組成：收集器探測器處理器記錄器第2頁/共64頁遙感器結(jié)構(gòu)定義：遙感器是記錄地物反射或者發(fā)射電磁波能量的裝遙感器1）收集器：透鏡、反射鏡、天線2）探測器：將收集的輻射能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能或電能感光膠片、光電管、光電二極管、電子耦合器件（CCD）、熱電偶探測器、熱釋電探測器、天線3）處理器：對(duì)收集到的信號(hào)進(jìn)行處理，顯影、定影、信號(hào)放大、變換、校正等。包括攝影處理裝置和電子處理裝置4）記錄器：膠片、磁帶、磁盤第3頁/共64頁遙感器1）收集器：透鏡、反射鏡、天線第3頁/共64頁傳感器分類按記錄方式分：成像方式；非成像方式按工作波段：可見光傳感器；紅外傳感器；微波傳感器?？梢姽獾浇t外區(qū)的光學(xué)波段稱為光學(xué)傳感器，微波波段的傳感器稱為微波傳感器。按照工作方式：主動(dòng)傳感器；被動(dòng)傳感器。第4頁/共64頁傳感器分類按記錄方式分：成像方式；非成像方式第4頁/共64頁成像傳感器類型使用膠片記錄使用磁記錄高光譜第5頁/共64頁成像傳感器類型使用膠片記錄使用磁記錄高光譜第5頁/共64頁傳感器的性能分辨率是遙感技術(shù)及其應(yīng)用中的一個(gè)重要概念，也是衡量遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量特征的一個(gè)重要指標(biāo)。包括：空間分辨率光譜分辨率輻射分辨率；溫度分辨率（熱紅外遙感）時(shí)間分辨率第6頁/共64頁傳感器的性能分辨率是遙感技術(shù)及其應(yīng)用中的一個(gè)重要概念，也是衡遙感圖像的空間分辨率（幾何分辨率）遙感圖像上的像元對(duì)應(yīng)地面單元的尺度，一般指成像時(shí)，星下點(diǎn)地面對(duì)應(yīng)圖像像元的所代表的地面范圍的大小。如，北京1號(hào)小衛(wèi)星全色4米，多光譜32米航空遙感影像一般說成圖比例尺，如1：2000；1：5000第7頁/共64頁遙感圖像的空間分辨率（幾何分辨率）第7頁/共64頁常用遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率

美國NOAA極軌氣象衛(wèi)星AVHRR（AdvancedVeryHighResolutionRadiometer）1.1kmTerra衛(wèi)星（上午星，EOS-AM1）；Aqua（下午星，EOS-PM1）MODIS（Moderate-resolutionImagingSpectroradiometer）1000米/500米/250米

LandSat5TM多光譜30米熱紅外120米中巴資源衛(wèi)星（CBERS-1）全色和多光譜20米法國SPOT5多光譜10米全色（pan）2.5米美國IKONOS多光譜4米；全色1米美國QuickBird多光譜為2.44米；全色為0.61米；WorldView為0.5米第8頁/共64頁常用遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率美國NOAA極軌氣象衛(wèi)星第8頁/共傳感器的性能空間分辨率攝影成像方式的空間分辨率。取決于物鏡分辨率、大氣傳輸對(duì)分辨率的影響和感光材料的分辨率。常用線對(duì)/mm。

像解率（photographicresolution??）：單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等平等細(xì)線的條數(shù)Resolvingpowertestchart第9頁/共64頁傳感器的性能空間分辨率攝影成像方式的空間分辨率。取決于物鏡分傳感器的性能空間分辨率掃描成像方式的空間分辨率。瞬時(shí)視場：掃描成像過程中一個(gè)光敏探測元件通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)投射到地面上的直徑或者邊長。視場角（FieldOfView,

FOV）、瞬時(shí)視場角（InstantaneousFieldOfView,

IFOV）S:探測元件的邊長H:遙感平臺(tái)的高度

f:望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的焦距第10頁/共64頁傳感器的性能空間分辨率掃描成像方式的空間分辨率。瞬時(shí)視場：掃Effectofpixelsizeinthedigitizingprocess.Inthissyntheticimage,circlesrepresenttreecrownsof6mdiameteronacontrastingbackground.(a)10cmpixel;(b)50cmpixel;(c)1mpixel;(d)2mpixel;(e)4mpixel;(f)8mpixel(a)(b)(c)(d)(e)(f)空間分辨率傳感器的性能第11頁/共64頁Effectofpixelsizeinthedi13不同空間分辨率的圖像第12頁/共64頁13不同空間分辨率的圖像第12頁/共64頁141米第13頁/共64頁141米第13頁/共64頁1530米第14頁/共64頁1530米第14頁/共64頁1680米第15頁/共64頁1680米第15頁/共64頁并不是空間分辨率越高越好不同的自然現(xiàn)象有不同的最佳觀測距離和尺度，并不一定是距離越近越好，觀測越細(xì)微越好。要適當(dāng)?shù)木嚯x和比例尺，才能有效、完整地觀察。第16頁/共64頁并不是空間分辨率越高越好不同的自然現(xiàn)象有不同的最佳觀測距離和遙感圖像的波譜分辨率遙感器所選用的波段數(shù)量的多少，以及波段波長間隔的大小。間隔越小，分辨率越高傳感器在接收目標(biāo)輻射的光譜時(shí)能分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率愈高第17頁/共64頁遙感圖像的波譜分辨率遙感器所選用的波段數(shù)量的多少，以及波段波1.02.02.40204060Reflectance(%)Wavelength(m)Drybaresoil(grey-brown)Vegetation(green)Water(clear)LandsatMSSLandsatTMSPOTHRGNOAAAVHRRSpectralbandsofthesensors傳感器的性能光譜分辨率第18頁/共64頁1.02.01.61.8光譜分辨率在10-1數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)的為多光譜(Multispectral)，這樣的遙感器在可見光和近紅外光譜區(qū)只有幾個(gè)波段，如美陸地衛(wèi)星TM和法國SPOT衛(wèi)星等;光譜分辨率在10-2的遙感信息稱之為高光譜(Hyperspectral)遙感。由于其光譜分辨率高達(dá)納米(nm)數(shù)量級(jí)，往往具有波段多的特點(diǎn)，即在可見到近紅外光譜區(qū)其光譜通道多達(dá)數(shù)十甚至超過100以上。第19頁/共64頁光譜分辨率在10-1數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)的為多光譜(Multisp波譜分辨率第20頁/共64頁波譜分辨率第20頁/共64頁輻射分辨率輻射分辨率：遙感傳感器接收波譜信號(hào)時(shí)，能分辨的最小輻射度差，即遙感傳感器將截獲的電磁輻射能夠分出的等級(jí)。反映為圖像的灰階數(shù)，如64灰階、128灰階、256灰階等。TM、SPOT等遙感圖像8bit量化級(jí)256IKONOS和QuickBird為11bit量化級(jí)2048第21頁/共64頁輻射分辨率輻射分辨率：遙感傳感器接收波譜信號(hào)時(shí)，能分辨的最小輻射分辨率——傳感器的性能傳感器的探測靈敏精度動(dòng)態(tài)范圍（Dynamicrange）信噪比（S/N）第22頁/共64頁輻射分辨率——傳感器的性能傳感器的探測靈敏精度動(dòng)態(tài)范圍（Dy248-bit256greys6-bit64greys4-bit16greys3-bit8greys2-bit4greys1-bit2greys輻射分辨率第23頁/共64頁248-bit6-bit4-bit3-bit2-bit1-b25Maximumbrightness=255Maximumbrightness=127輻射亮度范圍第24頁/共64頁25Maximumbrightness=255Maxi溫度分辨率溫度分辨率：指熱紅外傳感器分辨地表熱輻射（溫度）最小差異的能力。與探測器的響應(yīng)率和傳感器系統(tǒng)內(nèi)的噪聲有直接關(guān)系，一般為噪聲等效溫度的2-6倍。紅外系統(tǒng)的噪聲等效溫度限制在0.1-0.5K，系統(tǒng)的溫度分辨率為0.2-3K。目前，TM（10.4-12.5）的第六波段，溫度分辨率可達(dá)到0.5K。第25頁/共64頁溫度分辨率溫度分辨率：指熱紅外傳感器分辨地表熱輻射（溫度）最遙感器按照一定的時(shí)間周期重復(fù)采集數(shù)據(jù)，這種重復(fù)觀測的最小時(shí)間間隔稱為時(shí)間分辨率，也稱為重訪周期也稱衛(wèi)星的覆蓋周期、重訪周期，重復(fù)獲得同一地區(qū)的最短時(shí)間間隔。（注意和衛(wèi)星運(yùn)行周期的區(qū)別）時(shí)間分辨率第26頁/共64頁遙感器按照一定的時(shí)間周期重復(fù)采集數(shù)據(jù)，這種重復(fù)觀測的最小時(shí)間用途：研究對(duì)象的時(shí)間序列的變化。

如：

1）自然規(guī)律的時(shí)間考慮作物監(jiān)測：農(nóng)時(shí)，拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期樹木：

葉子發(fā)芽、生長、開始黃枯地質(zhì)、土壤：不長植物，不隨季節(jié)變化而變化

2）社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的時(shí)間考慮城市擴(kuò)張

環(huán)境污染監(jiān)測3）天氣預(yù)報(bào)

高時(shí)間分辨率傳感器的性能時(shí)間分辨率第27頁/共64頁用途：研究對(duì)象的時(shí)間序列的變化。傳感器的性能時(shí)間分辨率第27常用遙感數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率靜止氣象衛(wèi)星：20-30秒（氣象）美國NOAA極軌氣象衛(wèi)星AVHRR（AdvancedVeryHighResolutionRadiometer）每天上午、下午

Terra衛(wèi)星（上午星，EOS-AM1）；Aqua（下午星，EOS-PM1）MODIS（Moderate-resolutionImagingSpectroradiometer）每天最多4次，白天兩次（10：30；1：30），晚上兩次

LandSat5TM16天中巴資源衛(wèi)星（CBERS-1）26天（可通過側(cè)擺提高時(shí)間分辨率）法國SPOT526天（最快6天）美國IKONOS可達(dá)1-3天（通過側(cè)擺提高時(shí)間分辨率）美國QuickBird數(shù)據(jù)1–6天取決于緯度高低第28頁/共64頁常用遙感數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率第28頁/共64頁19841988198919911992199419961997199920002001Temporallandcoverchange利用多年遙感數(shù)據(jù)，區(qū)域的時(shí)間序列分析第29頁/共64頁198419881989199119921994199619傳感器的性能四種分辨率對(duì)于一種傳感器是相互制約的，有矛盾的。在同等敏感度水平上，空間分辨率增高，光譜分辨率或輻射分辨率就不可能高。其根本原因是傳感器是要獲得一定光能才能響應(yīng)。提高空間分辨率－>提高瞬時(shí)視場－>探測元件接受到的輻射能量相應(yīng)減少，降低了圖像的輻射亮度等級(jí)。提高光譜分辨率－>探測元件接受到的輻射能量相應(yīng)減少，降低了圖像的輻射亮度等級(jí)。第30頁/共64頁傳感器的性能四種分辨率對(duì)于一種傳感器是相互制遙感器成像類型攝影類型遙感器（框幅式）掃描成像類型的遙感器擺掃式；推掃式第31頁/共64頁遙感器成像類型攝影類型遙感器（框幅式）第31頁/共64頁攝影類型傳感器攝影原理針孔攝影機(jī)單透鏡攝影機(jī)f焦距長

o物距i像距第32頁/共64頁攝影類型傳感器攝影原理針孔攝影機(jī)單透鏡攝影機(jī)第32頁/共64對(duì)于遙感成像,

do>>di這樣像距為固定值，等于焦距

在航空攝影中O很大、無限遠(yuǎn)攝影類型傳感器攝影原理第33頁/共64頁對(duì)于遙感成像,在航空攝影中O很大、無限遠(yuǎn)攝影類型傳感器攝影攝影機(jī)定義：攝影機(jī)是成像遙感最常用的傳感器，可裝載在地面平臺(tái)、航空平臺(tái)及航天平臺(tái)上，有框幅式和全景式攝影機(jī)之分。第34頁/共64頁攝影機(jī)定義：攝影機(jī)是成像遙感最常用的傳感器，可裝載在地面平臺(tái)框幅式攝像機(jī)第35頁/共64頁框幅式攝像機(jī)第35頁/共64頁框幅式中心投影地面被拍攝物體透鏡像平面是其他成像（不包括雷達(dá)）的基礎(chǔ)第36頁/共64頁框幅式中心投影地面被拍攝物體透鏡像平面是其他成像（不包括雷達(dá)真彩色彩紅外框幅式攝影航空遙感影像第37頁/共64頁真彩色彩紅外框幅式攝影航空遙感影像第37頁/共64頁數(shù)碼攝影機(jī)成像原理與一般攝影機(jī)同，為框幅式攝像機(jī)，結(jié)構(gòu)也類似。所不同的是其記錄介質(zhì)不是感光膠片，而是光敏電子器件，如CCD（電荷耦合器件ChargeCoupledDevice的縮寫）

第38頁/共64頁數(shù)碼攝影機(jī)成像原理與一般攝影機(jī)同，為框幅式攝像機(jī)，結(jié)構(gòu)也類似全景式攝影機(jī)縫隙式攝影機(jī)鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)式攝影機(jī)第39頁/共64頁全景式攝影機(jī)縫隙式攝影機(jī)第39頁/共64頁縫隙式全景攝影機(jī)縫隙攝影機(jī)，又稱推掃式攝影機(jī)：這種攝影機(jī)在衛(wèi)星或飛機(jī)上，在攝影瞬間所獲得的影像是與航線方向垂直且與縫隙等寬的一條線狀影像。第40頁/共64頁縫隙式全景攝影機(jī)縫隙攝影機(jī)，又稱推掃式攝影機(jī)：這種攝影機(jī)在衛(wèi)攝影類型傳感器膠片在旋轉(zhuǎn)鏡頭的焦距處沿一曲面曝光。縫隙在物鏡的焦面上平行于飛行方向，并隨物鏡作垂直于航線方向的掃描。第41頁/共64頁攝影類型傳感器膠片在旋轉(zhuǎn)鏡頭的焦距處沿一曲面曝光?？p隙在物鏡鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)式攝影機(jī)第42頁/共64頁鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)式攝影機(jī)第42頁/共64頁攝影類型傳感器全景攝影機(jī)全景攝影畸變：相片兩端的地表景物被壓縮。類似于垂直于軌道的掃描儀的工作原理全景攝影機(jī)的特點(diǎn)是焦距長，可達(dá)600mm以上，可在長約23cm，寬達(dá)128cm的膠片上成像。它的精密透鏡既小又輕，掃描視場很大，可達(dá)180度。第43頁/共64頁攝影類型傳感器全景攝影機(jī)全景攝影畸變：相片兩端的地表景物被壓全景圖片第44頁/共64頁全景圖片第44頁/共64頁“勇氣”號(hào)火星探測器發(fā)回的第一張其著陸地點(diǎn)的三維圖像。（來源：美國宇航局網(wǎng)站）第45頁/共64頁“勇氣”號(hào)火星探測器發(fā)回的第一張其著陸地點(diǎn)的三維圖像。（來源攝影類型傳感器多光譜攝影機(jī)同一瞬間攝取多個(gè)波段圖像的攝影機(jī)多攝影機(jī)型多鏡頭型光束分離型：經(jīng)過分光鏡頭分成幾個(gè)光束a、多相機(jī)組合型；b、多鏡頭組合型；c、光束分離型第46頁/共64頁攝影類型傳感器多光譜攝影機(jī)同一瞬間攝取多個(gè)波段圖像的攝影機(jī)多掃描成像遙感器

第47頁/共64頁掃描成像遙感器

第47頁/共64頁衛(wèi)星運(yùn)行方向擺掃式成像擺掃面垂直于衛(wèi)星運(yùn)行方向第48頁/共64頁衛(wèi)星運(yùn)行方向擺掃式成像擺掃面垂直于衛(wèi)星運(yùn)行方向第48頁/共6擺掃式成像系統(tǒng)特點(diǎn)利用平臺(tái)的行進(jìn)和旋轉(zhuǎn)掃描鏡，對(duì)于平臺(tái)行進(jìn)的垂直方向的地面（物平面）進(jìn)行掃描包括：熱紅外掃描儀NOAA/AVHRR、MODIS、MSS/TM等多光譜掃描儀同一掃描行分辨率不同

aθ=a0sec2θθ第49頁/共64頁擺掃式成像系統(tǒng)特點(diǎn)利用平臺(tái)的行進(jìn)和旋轉(zhuǎn)掃描鏡，對(duì)于平臺(tái)行進(jìn)的掃描原理以MSS為例第50頁/共64頁掃描原理以MSS為例第50頁/共64頁掃描軌跡MSS只由西向東掃描，不回掃（又東向西）TM包括回掃，7個(gè)波段，共100個(gè)，TM的1、2、3、4、5、7波段有16個(gè)探測器，TM6為4個(gè)。第51頁/共64頁掃描軌跡MSS只由西向東掃描，不回掃（又東向西）第51頁/共衛(wèi)星運(yùn)行方向推掃式成像中巴資源衛(wèi)星、SPOT5的HRG、IKONOS、QuickBird等的CCD相機(jī)包括北京1號(hào)小衛(wèi)星第52頁/共64頁衛(wèi)星運(yùn)行方向推掃式成像中巴資源衛(wèi)星、SPOT5的HRG、I推掃式掃描儀特點(diǎn)空間分辨率高全色和多光譜數(shù)據(jù)采用不同的CCD相機(jī)成像能夠側(cè)擺成像北京1號(hào)小衛(wèi)星側(cè)擺±30度中巴資源衛(wèi)星±32度第53頁/共64頁推掃式掃描儀特點(diǎn)空間分辨率高第53頁/共64頁第54頁/共64頁第54頁/共64頁SPOT5的掃描方式三種掃描方式同軌立體成像三臺(tái)掃描儀寬掃描第55頁/共64頁SPOT5的掃描方式三種掃描方式同軌立體成像三臺(tái)掃描儀寬掃推掃式成像--QuickBird目前空間分辨率最高的商業(yè)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)全色0.61m；多光譜2.44m美國DigitalGlobe公司W(wǎng)orldView，全色0.5m第56頁/共64頁推掃式成像--QuickBird目前空間分辨率最高的商業(yè)遙感QuickBird推掃式成像

大約4秒鐘獲取16.5kmx16.5km地面范圍圖像傳感器包括:全色Panchromatic多光譜藍(lán)綠紅近紅外16.5kmEachlineis1pixeldeepSensorFocalPlanehas5colorlines第57頁/共64頁QuickBird推掃式成像大約4秒鐘獲取16.5kmQuickBird傳感器Panchromatic(BW)DCAMultispectral(MS)DCAMSMSMSMSMSMSBWBWBWBWBWBW第58頁/共64頁QuickBird傳感器Panchromatic(BW)30°FieldofRegard2°FieldofView視場2°16.5kmFieldofView:成像時(shí)刻的視場寬度為16.5km通過側(cè)擺±30度，總視場456km30°~456km第59頁/共64頁30°FieldofRegard2°Fieldof高光譜成像光譜儀（ImagingSpectrometer）以多路、連續(xù)并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信息的儀器。通過將傳統(tǒng)的空間成像技術(shù)與地物光譜技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同一地區(qū)同時(shí)獲取幾十個(gè)到幾百個(gè)波段的地物反射光譜圖像。第60頁/共64頁高光譜成像光譜儀（ImagingSpectrometer）高光譜成像光譜儀第61頁/共64頁高光譜成像光譜儀第61頁/共64頁高光譜成像第62頁/共64頁高光譜成像第62頁/共64頁本次課程結(jié)束，請(qǐng)?zhí)釂?！?3頁/共64頁本次課程結(jié)束，請(qǐng)?zhí)釂枺〉?3頁/共64頁感謝您的觀看。第64頁/共64頁感謝您的觀看。第64頁/共64頁會(huì)計(jì)學(xué)66航天遙感傳感器會(huì)計(jì)學(xué)1航天遙感傳感器傳感器的類型傳感器是獲取地面目標(biāo)電磁輻射信息的裝置，它是遙感技術(shù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)獲取的關(guān)鍵設(shè)備。傳感器的性能決定遙感的能力，即傳感器對(duì)電磁波段的響應(yīng)能力、傳感器的空間分辨率及圖像的幾何特征、傳感器獲取地物信息量的大小和可靠程度。概述第1頁/共64頁傳感器的類型傳感器是獲取地面目標(biāo)電磁輻射信息的裝置，它是遙感

遙感器結(jié)構(gòu)定義：遙感器是記錄地物反射或者發(fā)射電磁波能量的裝置，是遙感平臺(tái)的核心部分。遙感器的一般組成：收集器探測器處理器記錄器第2頁/共64頁遙感器結(jié)構(gòu)定義：遙感器是記錄地物反射或者發(fā)射電磁波能量的裝遙感器1）收集器：透鏡、反射鏡、天線2）探測器：將收集的輻射能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能或電能感光膠片、光電管、光電二極管、電子耦合器件（CCD）、熱電偶探測器、熱釋電探測器、天線3）處理器：對(duì)收集到的信號(hào)進(jìn)行處理，顯影、定影、信號(hào)放大、變換、校正等。包括攝影處理裝置和電子處理裝置4）記錄器：膠片、磁帶、磁盤第3頁/共64頁遙感器1）收集器：透鏡、反射鏡、天線第3頁/共64頁傳感器分類按記錄方式分：成像方式；非成像方式按工作波段：可見光傳感器；紅外傳感器；微波傳感器?？梢姽獾浇t外區(qū)的光學(xué)波段稱為光學(xué)傳感器，微波波段的傳感器稱為微波傳感器。按照工作方式：主動(dòng)傳感器；被動(dòng)傳感器。第4頁/共64頁傳感器分類按記錄方式分：成像方式；非成像方式第4頁/共64頁成像傳感器類型使用膠片記錄使用磁記錄高光譜第5頁/共64頁成像傳感器類型使用膠片記錄使用磁記錄高光譜第5頁/共64頁傳感器的性能分辨率是遙感技術(shù)及其應(yīng)用中的一個(gè)重要概念，也是衡量遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量特征的一個(gè)重要指標(biāo)。包括：空間分辨率光譜分辨率輻射分辨率；溫度分辨率（熱紅外遙感）時(shí)間分辨率第6頁/共64頁傳感器的性能分辨率是遙感技術(shù)及其應(yīng)用中的一個(gè)重要概念，也是衡遙感圖像的空間分辨率（幾何分辨率）遙感圖像上的像元對(duì)應(yīng)地面單元的尺度，一般指成像時(shí)，星下點(diǎn)地面對(duì)應(yīng)圖像像元的所代表的地面范圍的大小。如，北京1號(hào)小衛(wèi)星全色4米，多光譜32米航空遙感影像一般說成圖比例尺，如1：2000；1：5000第7頁/共64頁遙感圖像的空間分辨率（幾何分辨率）第7頁/共64頁常用遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率

美國NOAA極軌氣象衛(wèi)星AVHRR（AdvancedVeryHighResolutionRadiometer）1.1kmTerra衛(wèi)星（上午星，EOS-AM1）；Aqua（下午星，EOS-PM1）MODIS（Moderate-resolutionImagingSpectroradiometer）1000米/500米/250米

LandSat5TM多光譜30米熱紅外120米中巴資源衛(wèi)星（CBERS-1）全色和多光譜20米法國SPOT5多光譜10米全色（pan）2.5米美國IKONOS多光譜4米；全色1米美國QuickBird多光譜為2.44米；全色為0.61米；WorldView為0.5米第8頁/共64頁常用遙感數(shù)據(jù)的空間分辨率美國NOAA極軌氣象衛(wèi)星第8頁/共傳感器的性能空間分辨率攝影成像方式的空間分辨率。取決于物鏡分辨率、大氣傳輸對(duì)分辨率的影響和感光材料的分辨率。常用線對(duì)/mm。

像解率（photographicresolution??）：單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等平等細(xì)線的條數(shù)Resolvingpowertestchart第9頁/共64頁傳感器的性能空間分辨率攝影成像方式的空間分辨率。取決于物鏡分傳感器的性能空間分辨率掃描成像方式的空間分辨率。瞬時(shí)視場：掃描成像過程中一個(gè)光敏探測元件通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)投射到地面上的直徑或者邊長。視場角（FieldOfView,

FOV）、瞬時(shí)視場角（InstantaneousFieldOfView,

IFOV）S:探測元件的邊長H:遙感平臺(tái)的高度

f:望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的焦距第10頁/共64頁傳感器的性能空間分辨率掃描成像方式的空間分辨率。瞬時(shí)視場：掃Effectofpixelsizeinthedigitizingprocess.Inthissyntheticimage,circlesrepresenttreecrownsof6mdiameteronacontrastingbackground.(a)10cmpixel;(b)50cmpixel;(c)1mpixel;(d)2mpixel;(e)4mpixel;(f)8mpixel(a)(b)(c)(d)(e)(f)空間分辨率傳感器的性能第11頁/共64頁Effectofpixelsizeinthedi78不同空間分辨率的圖像第12頁/共64頁13不同空間分辨率的圖像第12頁/共64頁791米第13頁/共64頁141米第13頁/共64頁8030米第14頁/共64頁1530米第14頁/共64頁8180米第15頁/共64頁1680米第15頁/共64頁并不是空間分辨率越高越好不同的自然現(xiàn)象有不同的最佳觀測距離和尺度，并不一定是距離越近越好，觀測越細(xì)微越好。要適當(dāng)?shù)木嚯x和比例尺，才能有效、完整地觀察。第16頁/共64頁并不是空間分辨率越高越好不同的自然現(xiàn)象有不同的最佳觀測距離和遙感圖像的波譜分辨率遙感器所選用的波段數(shù)量的多少，以及波段波長間隔的大小。間隔越小，分辨率越高傳感器在接收目標(biāo)輻射的光譜時(shí)能分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率愈高第17頁/共64頁遙感圖像的波譜分辨率遙感器所選用的波段數(shù)量的多少，以及波段波1.02.02.40204060Reflectance(%)Wavelength(m)Drybaresoil(grey-brown)Vegetation(green)Water(clear)LandsatMSSLandsatTMSPOTHRGNOAAAVHRRSpectralbandsofthesensors傳感器的性能光譜分辨率第18頁/共64頁1.02.01.61.8光譜分辨率在10-1數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)的為多光譜(Multispectral)，這樣的遙感器在可見光和近紅外光譜區(qū)只有幾個(gè)波段，如美陸地衛(wèi)星TM和法國SPOT衛(wèi)星等;光譜分辨率在10-2的遙感信息稱之為高光譜(Hyperspectral)遙感。由于其光譜分辨率高達(dá)納米(nm)數(shù)量級(jí)，往往具有波段多的特點(diǎn)，即在可見到近紅外光譜區(qū)其光譜通道多達(dá)數(shù)十甚至超過100以上。第19頁/共64頁光譜分辨率在10-1數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)的為多光譜(Multisp波譜分辨率第20頁/共64頁波譜分辨率第20頁/共64頁輻射分辨率輻射分辨率：遙感傳感器接收波譜信號(hào)時(shí)，能分辨的最小輻射度差，即遙感傳感器將截獲的電磁輻射能夠分出的等級(jí)。反映為圖像的灰階數(shù)，如64灰階、128灰階、256灰階等。TM、SPOT等遙感圖像8bit量化級(jí)256IKONOS和QuickBird為11bit量化級(jí)2048第21頁/共64頁輻射分辨率輻射分辨率：遙感傳感器接收波譜信號(hào)時(shí)，能分辨的最小輻射分辨率——傳感器的性能傳感器的探測靈敏精度動(dòng)態(tài)范圍（Dynamicrange）信噪比（S/N）第22頁/共64頁輻射分辨率——傳感器的性能傳感器的探測靈敏精度動(dòng)態(tài)范圍（Dy898-bit256greys6-bit64greys4-bit16greys3-bit8greys2-bit4greys1-bit2greys輻射分辨率第23頁/共64頁248-bit6-bit4-bit3-bit2-bit1-b90Maximumbrightness=255Maximumbrightness=127輻射亮度范圍第24頁/共64頁25Maximumbrightness=255Maxi溫度分辨率溫度分辨率：指熱紅外傳感器分辨地表熱輻射（溫度）最小差異的能力。與探測器的響應(yīng)率和傳感器系統(tǒng)內(nèi)的噪聲有直接關(guān)系，一般為噪聲等效溫度的2-6倍。紅外系統(tǒng)的噪聲等效溫度限制在0.1-0.5K，系統(tǒng)的溫度分辨率為0.2-3K。目前，TM（10.4-12.5）的第六波段，溫度分辨率可達(dá)到0.5K。第25頁/共64頁溫度分辨率溫度分辨率：指熱紅外傳感器分辨地表熱輻射（溫度）最遙感器按照一定的時(shí)間周期重復(fù)采集數(shù)據(jù)，這種重復(fù)觀測的最小時(shí)間間隔稱為時(shí)間分辨率，也稱為重訪周期也稱衛(wèi)星的覆蓋周期、重訪周期，重復(fù)獲得同一地區(qū)的最短時(shí)間間隔。（注意和衛(wèi)星運(yùn)行周期的區(qū)別）時(shí)間分辨率第26頁/共64頁遙感器按照一定的時(shí)間周期重復(fù)采集數(shù)據(jù)，這種重復(fù)觀測的最小時(shí)間用途：研究對(duì)象的時(shí)間序列的變化。

如：

1）自然規(guī)律的時(shí)間考慮作物監(jiān)測：農(nóng)時(shí)，拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期樹木：

葉子發(fā)芽、生長、開始黃枯地質(zhì)、土壤：不長植物，不隨季節(jié)變化而變化

2）社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的時(shí)間考慮城市擴(kuò)張

環(huán)境污染監(jiān)測3）天氣預(yù)報(bào)

高時(shí)間分辨率傳感器的性能時(shí)間分辨率第27頁/共64頁用途：研究對(duì)象的時(shí)間序列的變化。傳感器的性能時(shí)間分辨率第27常用遙感數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率靜止氣象衛(wèi)星：20-30秒（氣象）美國NOAA極軌氣象衛(wèi)星AVHRR（AdvancedVeryHighResolutionRadiometer）每天上午、下午

Terra衛(wèi)星（上午星，EOS-AM1）；Aqua（下午星，EOS-PM1）MODIS（Moderate-resolutionImagingSpectroradiometer）每天最多4次，白天兩次（10：30；1：30），晚上兩次

LandSat5TM16天中巴資源衛(wèi)星（CBERS-1）26天（可通過側(cè)擺提高時(shí)間分辨率）法國SPOT526天（最快6天）美國IKONOS可達(dá)1-3天（通過側(cè)擺提高時(shí)間分辨率）美國QuickBird數(shù)據(jù)1–6天取決于緯度高低第28頁/共64頁常用遙感數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率第28頁/共64頁19841988198919911992199419961997199920002001Temporallandcoverchange利用多年遙感數(shù)據(jù)，區(qū)域的時(shí)間序列分析第29頁/共64頁198419881989199119921994199619傳感器的性能四種分辨率對(duì)于一種傳感器是相互制約的，有矛盾的。在同等敏感度水平上，空間分辨率增高，光譜分辨率或輻射分辨率就不可能高。其根本原因是傳感器是要獲得一定光能才能響應(yīng)。提高空間分辨率－>提高瞬時(shí)視場－>探測元件接受到的輻射能量相應(yīng)減少，降低了圖像的輻射亮度等級(jí)。提高光譜分辨率－>探測元件接受到的輻射能量相應(yīng)減少，降低了圖像的輻射亮度等級(jí)。第30頁/共64頁傳感器的性能四種分辨率對(duì)于一種傳感器是相互制遙感器成像類型攝影類型遙感器（框幅式）掃描成像類型的遙感器擺掃式；推掃式第31頁/共64頁遙感器成像類型攝影類型遙感器（框幅式）第31頁/共64頁攝影類型傳感器攝影原理針孔攝影機(jī)單透鏡攝影機(jī)f焦距長

o物距i像距第32頁/共64頁攝影類型傳感器攝影原理針孔攝影機(jī)單透鏡攝影機(jī)第32頁/共64對(duì)于遙感成像,

do>>di這樣像距為固定值，等于焦距

在航空攝影中O很大、無限遠(yuǎn)攝影類型傳感器攝影原理第33頁/共64頁對(duì)于遙感成像,在航空攝影中O很大、無限遠(yuǎn)攝影類型傳感器攝影攝影機(jī)定義：攝影機(jī)是成像遙感最常用的傳感器，可裝載在地面平臺(tái)、航空平臺(tái)及航天平臺(tái)上，有框幅式和全景式攝影機(jī)之分。第34頁/共64頁攝影機(jī)定義：攝影機(jī)是成像遙感最常用的傳感器，可裝載在地面平臺(tái)框幅式攝像機(jī)第35頁/共64頁框幅式攝像機(jī)第35頁/共64頁框幅式中心投影地面被拍攝物體透鏡像平面是其他成像（不包括雷達(dá)）的基礎(chǔ)第36頁/共64頁框幅式中心投影地面被拍攝物體透鏡像平面是其他成像（不包括雷達(dá)真彩色彩紅外框幅式攝影航空遙感影像第37頁/共64頁真彩色彩紅外框幅式攝影航空遙感影像第37頁/共64頁數(shù)碼攝影機(jī)成像原理與一般攝影機(jī)同，為框幅式攝像機(jī)，結(jié)構(gòu)也類似。所不同的是其記錄介質(zhì)不是感光膠片，而是光敏電子器件，如CCD（電荷耦合器件ChargeCoupledDevice的縮寫）

第38頁/共64頁數(shù)碼攝影機(jī)成像原理與一般攝影機(jī)同，為框幅式攝像機(jī)，結(jié)構(gòu)也類似全景式攝影機(jī)縫隙式攝影機(jī)鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)式攝影機(jī)第39頁/共64頁全景式攝影機(jī)縫隙式攝影機(jī)第39頁/共64頁縫隙式全景攝影機(jī)縫隙攝影機(jī)，又稱推掃式攝影機(jī)：這種攝影機(jī)在衛(wèi)星或飛機(jī)上，在攝影瞬間所獲得的影像是與航線方向垂直且與縫隙等寬的一條線狀影像。第40頁/共64頁縫隙式全景攝影機(jī)縫隙攝影機(jī)，又稱推掃式攝影機(jī)：這種攝影機(jī)在衛(wèi)攝影類型傳感器膠片在旋轉(zhuǎn)鏡頭的焦距處沿一曲面曝光?？p隙在物鏡的焦面上平行于飛行方向，并隨物鏡作垂直于航線方向的掃描。第41頁/共64頁攝影類型傳感器膠片在旋轉(zhuǎn)鏡頭的焦距處沿一曲面曝光?？p隙在物鏡鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)式攝影機(jī)第42頁/共64頁鏡頭轉(zhuǎn)動(dòng)式攝影機(jī)第42頁/共64頁攝影類型傳感器全景攝影機(jī)全景攝影畸變：相片兩端的地表景物被壓縮。類似于垂直于軌道的掃描儀的工作原理全景攝影機(jī)的特點(diǎn)是焦距長，可達(dá)600mm以上，可在長約23cm，寬達(dá)128cm的膠片上成像。它的精密透鏡既小又輕，掃描視場很大，可達(dá)180度。第43頁/共64頁攝影類型傳感器全景攝影機(jī)全景攝影畸變：相片兩端的地表景物被壓全景圖片第44頁/共64頁全景圖片第44頁/共64頁“勇氣”號(hào)火星探測器發(fā)回的第一張其著陸地點(diǎn)的三維圖像。（來源：美國宇航局網(wǎng)站）第45頁/共64頁“勇氣”號(hào)火星探測器發(fā)回的第一張其著陸地點(diǎn)的三維圖像。（來源攝影類型傳感器多光譜攝影機(jī)同一瞬間攝取多個(gè)波段圖像的攝影機(jī)多攝影機(jī)型多鏡頭型光束分離型：經(jīng)過分光鏡頭分成幾個(gè)光束a、多相機(jī)組合型；b、多鏡頭組合型；c、光束分離型第46頁/共64頁攝影類型傳感器多光譜攝影機(jī)同一瞬間攝取多個(gè)波段圖像的攝影機(jī)多掃描成像遙感器

第47頁/共64頁掃描成像遙感器

第47頁/共64頁衛(wèi)星運(yùn)行方向擺掃式成像擺掃面垂直于衛(wèi)星運(yùn)行方向第48頁/共64頁衛(wèi)星運(yùn)