第三章

遙感傳感器及其成像原理內(nèi)

容

提

綱遙感圖像特征幾何特征物理特征時(shí)間特征遙感傳感器掃描成像類(lèi)傳感器雷達(dá)成像類(lèi)傳感器3.1遙感圖像特征遙感圖像特征幾何特征物理特征時(shí)間特征這三個(gè)方面的特征表現(xiàn)為空間分辨率光譜分辨率輻射分辨率時(shí)間分辨率3.1.1空間分辨率空間分辨率：是針對(duì)遙感器或圖像而言的，指圖像上能夠能夠識(shí)別的兩個(gè)相鄰地物的最小單元的尺寸或大小，是用來(lái)表征影像分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)。地面分辨率：是針對(duì)地面而言，空間分辨率數(shù)值在地面上的實(shí)際尺寸稱(chēng)為地面分辨率?？臻g分辨率的三種具體表示方法像元分辨率（掃描影像）像元所對(duì)應(yīng)的地面實(shí)際尺寸（米）線對(duì)（攝影影像）線對(duì)在地面的覆蓋寬度（米）瞬時(shí)視場(chǎng)（掃描影像）

遙感器內(nèi)單個(gè)探測(cè)元件的受光角度或觀測(cè)視野，單位為毫弧度（mrad）空間分辨率的表現(xiàn)形式高分辨率影像低分辨率影像（1）像元（pixel）：對(duì)掃描影像而言，指單個(gè)像元所對(duì)應(yīng)的地面面積大小，單位為m×m或km×km。（2）線對(duì)數(shù)（linepairs）對(duì)于攝影系統(tǒng)而言，影像最小單元常通過(guò)1mm間隔內(nèi)包含的線對(duì)數(shù)確定，單位為線對(duì)/mm。線對(duì)指一對(duì)同等大小的明暗條紋或規(guī)則間隔的明暗條對(duì)。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）瞬時(shí)視場(chǎng)（IFOV）指遙感器內(nèi)單個(gè)探測(cè)元件的觀測(cè)視野。

S:探測(cè)元件的尺寸；H:遙感平臺(tái)的航高；f:望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的焦距IFOV越小，最小可分辨單元越小，

空間分辨率越高IFOV取決于遙感器光學(xué)系統(tǒng)和探測(cè)器的大小一個(gè)瞬時(shí)視場(chǎng)內(nèi)的信息，表示一個(gè)像元S:探測(cè)元件的邊長(zhǎng)H:遙感平臺(tái)的航高f:望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的焦距IFOV也可理解成：掃描成像過(guò)程中一個(gè)光敏探測(cè)元件通過(guò)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)投射到地面上的直徑或者邊長(zhǎng)。（4）地面分辨率的計(jì)算（掃描影響）①（4）地面分辨率的計(jì)算（攝影影像）②Rs：膠片的分辨率和攝影鏡頭的分辨率所構(gòu)成

的系統(tǒng)分辨率，單位線對(duì)/mmH：攝影機(jī)距地面高度，單位mf：攝影機(jī)焦距，單位mmRg:地面分辨率，單位線對(duì)/mm攝影比例尺：空間分辨率與平臺(tái)高度和傳感器焦距有關(guān)1線對(duì)/m表明：1m中只能區(qū)分1個(gè)線對(duì)，也就是2條線（一明一暗），每條線為0.5m，因此其分辨能力為0.5m，也即地面分辨率為0.5m。例：攝影機(jī)焦距152mm，航高為6000m，系統(tǒng)分辨率為40線對(duì)/mm。求地面分辨率。1m（4）地面分辨率的計(jì)算（攝影影像）③一般來(lái)說(shuō)：遙感系統(tǒng)的空間分辨率越高，其識(shí)別物體的能力越強(qiáng)。但實(shí)際上每一目標(biāo)在圖像上的可分辨程度，不完全決定于空間分辨率的具體值，而是和它的形狀、大小，以及它與周?chē)矬w亮度、結(jié)構(gòu)的相對(duì)差有關(guān)（反差）。例如MSS的空間分辨率為79m，但是寬僅10-20m的鐵路，公路，當(dāng)它們通過(guò)沙漠、水域、草原等背景光譜較單調(diào)或與道路光譜差異大的地區(qū)，往往清晰可辨。經(jīng)驗(yàn)證明：遙感器空間分辨率的選擇，一般應(yīng)選擇小于被探測(cè)目標(biāo)最小直徑的1/2?？臻g分辨率舉例QuickBird圖像（美國(guó)，2001，分辨率最高的一顆商業(yè)衛(wèi)星）

圖像類(lèi)型波長(zhǎng)范圍（μm）分辨率（m）地面帶寬多光譜波段10.4～0.52藍(lán)

416.5km波段20.5～0.60綠4波段30.6～0.69紅4波段40.76～0.90近紅外4全色0.55～0.900.6116.5km波譜分辨率：指?jìng)鞲衅髟诮邮漳繕?biāo)輻射的波譜時(shí)能分辨的最小波長(zhǎng)間隔。間隔↓，分辨率↑波長(zhǎng)間隔愈小，分辨率愈高。即在等長(zhǎng)的波段寬度下，傳感器的波段數(shù)越多，各個(gè)波段寬度越窄，地面物體的信息越容易區(qū)分和識(shí)別，識(shí)別性越強(qiáng)。光譜分辨率通過(guò)遙感器所選用的的通道數(shù)（波段數(shù)量的多少）、每個(gè)通道的中心波長(zhǎng)、帶寬，這三個(gè)因素共同決定光譜分辨率。3.1.2波譜分辨率（光譜分辨率）波譜范圍？波段劃分？3.1.2波譜分辨率（光譜分辨率）例如：可以分辨紅外、紅橙黃綠青藍(lán)紫紫外的傳感器的光譜分辨率就比只能分辨紅綠藍(lán)的傳感器的光譜分辨率高。

一般來(lái)說(shuō)，傳感器的波段數(shù)越多波段寬度越窄，地面物體的信息越容易區(qū)分和識(shí)別，針對(duì)性越強(qiáng)?，F(xiàn)在的技術(shù)可以達(dá)到5-6nm（納米）量級(jí)，400多個(gè)波段。細(xì)分光譜可以提高自動(dòng)區(qū)分和識(shí)別目標(biāo)性質(zhì)和組成成分的能力。

3.1.2波譜分辨率（光譜分辨率）圖中紅線內(nèi)為32nm光譜分辨的反射曲線，可見(jiàn)在1.2μm處出現(xiàn)明顯的雙谷形態(tài)。輻射分辨率：反映了傳感器對(duì)電磁波探測(cè)的靈敏度。輻射分辨率越高，對(duì)電磁波能量的細(xì)微差別越靈敏，因此需要較高的量化比特?cái)?shù)（對(duì)應(yīng)于遙感圖像的灰度級(jí)數(shù)目）才能記錄電磁波能量的細(xì)微差別。一般地，輻射分辨率越高，圖像的比特?cái)?shù)越大，色調(diào)層次越豐富，輻射分辨率越低，圖像的比特?cái)?shù)越小，色調(diào)層次越少。3.1.3輻射分辨率2比特圖像6比特圖像3.1.3輻射分辨率輻射分辨率算法是RL=（Rmax-Rmin）/D，Rmax為最大輻射量值，Rmin為最小輻射量值，D為量化級(jí)。RL越小，表明傳感器越靈敏。例如：Landsat5的TM3最小輻射量值Rmin=-0.0083mv/(cm2·sr·μm)最大輻射量值Rmax=1.410mv/(cm2·sr·μm)量化級(jí)D為28=256級(jí)，其輻射分辨率RL=(Rmax–Rmin)/D=0.0055mv/(cm2·sr·μm)3.1.3輻射分辨率

提高空間分辨率瞬時(shí)視場(chǎng)IFOV要小。

IFOV小探測(cè)元件接受到的輻射能量相應(yīng)減少，即瞬時(shí)獲得的入射能量小對(duì)微弱能量差異的檢測(cè)能力差輻射分辨率低除技術(shù)上改進(jìn)探測(cè)元件以外，實(shí)際工作中考慮較高空間分辨率的圖像（例如SPOT-HRV-PAN）和較高光譜分辨率的圖像(例如LANDSAT-TM)進(jìn)行圖像融合，避其弱點(diǎn)，達(dá)到既要清晰，又色彩豐富。

空間分辨率和光譜分辨率的矛盾時(shí)間分辨率：是相鄰兩次對(duì)地面同一區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)的時(shí)間間隔。對(duì)衛(wèi)星遙感而言，時(shí)間分辨率與衛(wèi)星和傳感器的設(shè)計(jì)能力（如衛(wèi)星的高度、傳感器的視場(chǎng)角大小、傳感器的觀測(cè)角度等）、星載傳感器的視場(chǎng)角所掃過(guò)的地面細(xì)長(zhǎng)條帶的重疊度、觀測(cè)對(duì)象的緯度（緯度越高，星載傳感器的視場(chǎng)角所掃過(guò)的地面細(xì)長(zhǎng)條帶的重疊度越大，重訪周期越短）等因素有關(guān)。在周期性的對(duì)地觀測(cè)中，時(shí)間分辨率越高，對(duì)地面動(dòng)態(tài)目標(biāo)的監(jiān)視、變化檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析越有利。3.1.3時(shí)間（時(shí)相）分辨率（重訪周期T：取決于衛(wèi)星和傳感器的特性、地面帶寬、目標(biāo)所處緯度）D時(shí)（D+T）時(shí)3.1.3時(shí)間（時(shí)相）分辨率Landsat-4～7衛(wèi)星:采用軌道高度為、軌道面傾角為度的太陽(yáng)同步軌道，重訪周期為16天。SPOT衛(wèi)星:采用軌道高度約為、軌道面傾角為度的太陽(yáng)同步軌道，重訪周期為26天。IKONOS衛(wèi)星:搭載了一臺(tái)EK數(shù)碼相機(jī)，既可以垂直觀測(cè)，也可以?xún)A斜觀測(cè)，垂直觀測(cè)獲取1米分辯率全色圖像的重訪周期約為3天，傾斜觀測(cè)獲取1.5米分辯率全色圖像的重訪周期為1～2天。QuickBird衛(wèi)星:提供0.61米分辨率的全色圖像和2.44～2.88米分辨率的多光譜圖像，重訪周期為1～3.5天(與緯度有關(guān))。3.1.3時(shí)間（時(shí)相）分辨率傳感器數(shù)據(jù)獲取技術(shù)趨向“三多和三高”多平臺(tái)：衛(wèi)星、航天飛機(jī)、無(wú)人機(jī)多傳感器：全景相機(jī)、光電掃描儀、CCD線陣面陣掃描儀、激光掃描儀、合成孔徑雷達(dá)多角度：CCD陣列可同時(shí)獲取三個(gè)角度的掃描成像,Terra衛(wèi)星上的MISR可同時(shí)從9個(gè)角度對(duì)地觀測(cè)成像3.1.5傳感器技術(shù)的發(fā)展前景傳感器數(shù)據(jù)獲取技術(shù)趨向“三多和三高”空間分辨率：IKNOS的1m到Quird的0.61m到“地眼一號(hào)”

0.641m黑白分辨率高光譜分辨率：已經(jīng)達(dá)到5-6nm，500-600個(gè)波段，在軌的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星（EOS-Terra衛(wèi)星）具有220個(gè)波段。時(shí)間分辨率：1-3天的周期覆蓋率，利用INSAR/D-INSAR/雙天線INSAR進(jìn)行高精度三維地形及其變化的測(cè)定成為可能；遙感小衛(wèi)星星座3.1.5傳感器技術(shù)的發(fā)展前景3.2.1傳感器概述定義：傳感器是收集、探測(cè)、記錄地物電磁波輻射信息的工具。分類(lèi)①根據(jù)工作方式的不同，可以分為2類(lèi)主動(dòng)式：人工輻射源向目標(biāo)地物發(fā)射電磁波，然后接收從目標(biāo)地物反射回來(lái)的能量。如：側(cè)視雷達(dá)、激光雷達(dá)、微波散射計(jì)等被動(dòng)式：接收自然界地物所輻射的能量。如：攝影機(jī)、多波段掃描儀、微波輻射計(jì)、紅外輻射計(jì)等

3.2遙感傳感器②按傳感器工作的波段:--可見(jiàn)光傳感器、紅外傳感器、微波傳感器③遙感器按照記錄方式分類(lèi)1）非成像方式：探測(cè)到地物輻射強(qiáng)度按照數(shù)字或者曲線圖形表示。如：輻射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)、散射計(jì)、激光高度計(jì)等。2）成像方式：地物輻射（反射、發(fā)射或兩個(gè)兼有）能量的強(qiáng)度用成像方式表示。如：攝影機(jī)、掃描儀、成像雷達(dá)。3.2.2傳感器分類(lèi)成像傳感器是目前最常見(jiàn)的傳感器類(lèi)型成像傳感器被動(dòng)式主動(dòng)式光學(xué)攝影類(lèi)型光電成像類(lèi)型成像光譜儀側(cè)視雷達(dá)全景雷達(dá)框幅攝影機(jī)全景攝影機(jī)多光譜攝影機(jī)TV攝影機(jī)掃描儀電荷耦合器件CCD面陣成像光譜儀線陣成像光譜儀真實(shí)孔徑雷達(dá)合成孔徑雷達(dá)（雷達(dá)成像類(lèi)型）（攝影成像類(lèi)型）（掃描成像類(lèi)型）

收集器：收集地面目標(biāo)輻射的電磁波能量。具體元件：透鏡組、反射鏡組、天線等。探測(cè)器：將收集到的電磁輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能或電能。具體的元件主要有感光膠片、光電管、光敏和熱敏探測(cè)元件（CCD、CMOS）。處理器：對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行各種處理，如顯影、定影、信號(hào)放大、變換、校正和編碼等。輸出器：輸出信息的裝置。輸出器類(lèi)型主要有、陰極射線管、電視顯象管、磁帶記錄儀等。3.2.3傳感器的組成對(duì)物面掃描的成像儀對(duì)地面直接掃描成像，采用光機(jī)掃描系統(tǒng)（紅外掃描儀、多光譜掃描儀、成像光譜儀）對(duì)像面掃描的成像儀瞬間在像面上先形成一幅影像，然后對(duì)影像進(jìn)行掃描成像（線陣列CCD推掃式成像儀）成像光譜儀具有高光譜分辨率方式獲取圖像信息的儀器3.2.3掃描成像類(lèi)傳感器

掃描成像原理：依靠探測(cè)元件和掃描鏡對(duì)目標(biāo)地物以瞬時(shí)視場(chǎng)為單位進(jìn)行的逐點(diǎn)、逐行取樣，以得到目標(biāo)地物電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。

探測(cè)波段：紫外、紅外、可見(jiàn)光和微波波段

成像方式：光機(jī)掃描成像、CCD固體自掃描成像、成像光譜儀。3.2.4掃描成像類(lèi)型的傳感器工作原理光機(jī)掃描儀是借助遙感平臺(tái)沿飛行方向運(yùn)動(dòng)與遙感器自身的光機(jī)對(duì)目標(biāo)地物逐點(diǎn)、逐行橫向掃描，達(dá)到地面覆蓋，得到地面條帶圖像的成像裝置。紅外掃描儀多光譜掃描儀光機(jī)掃描儀利用光學(xué)系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)和飛行器向前飛行的兩個(gè)相互垂直的運(yùn)動(dòng)方向，形成對(duì)地物目標(biāo)的二維掃描，逐點(diǎn)逐行將不同目標(biāo)物的紅外輻射能匯聚到紅外探測(cè)器上，紅外探測(cè)器將光能轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，電信號(hào)通過(guò)放大處理后記錄下來(lái)，經(jīng)過(guò)電光能轉(zhuǎn)換器件把電信號(hào)在普通膠片上成像。紅外掃描儀工作原理當(dāng)旋轉(zhuǎn)棱鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一個(gè)鏡面對(duì)地面橫越航線方向掃視一次，在掃描視場(chǎng)內(nèi)的地面輻射能，由刈幅的一邊到另一邊依次進(jìn)人傳感器；地面輻射能經(jīng)探測(cè)器輸出視頻信號(hào)，經(jīng)電子放大器放大和調(diào)制，在陰極射線管上顯示出一條相應(yīng)于地面掃描視場(chǎng)內(nèi)的景物的圖像線，這條圖像線經(jīng)曝光后在底片上記錄下來(lái)。接著第二個(gè)掃描鏡面掃視地面，由于飛機(jī)向前運(yùn)動(dòng)，膠片也作同步旋轉(zhuǎn)，記錄的第二條圖像正好與第一條銜接。依次下去，就得到一條與地面范圍相應(yīng)的二維條帶圖像。紅外掃描儀成像過(guò)程瞬時(shí)視場(chǎng)角（2θ）掃描鏡在旋轉(zhuǎn)的一瞬間，接收到的目標(biāo)物電磁輻射限制在一個(gè)很小的角度之內(nèi)，這個(gè)角度就稱(chēng)為瞬時(shí)視場(chǎng)角總視場(chǎng)角/總掃描角（2Φ）：從遙感平臺(tái)到地面掃描帶外側(cè)所構(gòu)成的夾角。總視場(chǎng)L：掃描帶的地面寬度。L=2HtgΦ紅外掃描儀的瞬時(shí)視場(chǎng)d：探測(cè)器尺寸（直徑或?qū)挾龋?；f:掃描儀的焦距紅外掃描儀垂直指向地面的空間分辨率H:航高在儀器設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)確定，所以對(duì)于一個(gè)使用著的傳感器，其地面分辨率的變化只與航高有關(guān)。航高大，a0值自然就大，則地面分辨率差。視場(chǎng)角紅外掃描儀的分辨率多光譜掃描儀是在紅外掃描儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其探測(cè)波長(zhǎng)包括電磁波的紫外、可見(jiàn)光和紅外三個(gè)部分。多光譜掃描儀主要由兩個(gè)部分組成：機(jī)械掃描裝置和分光裝置。它是由掃描鏡收集地面的電磁輻射，系統(tǒng)把收集到的電磁輻射匯聚成光束，然后通過(guò)分光裝置分成不同波長(zhǎng)的電磁波，它們分別被一組不同探測(cè)器所探測(cè)，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大，然后記錄在磁帶上，或通過(guò)電光轉(zhuǎn)換后記錄在膠片上。收集聚焦分光探測(cè)記錄多光譜掃描儀（MSS）Landsat含24+2個(gè)探測(cè)元，按波段排列成四列，每列由六個(gè)探測(cè)元，每個(gè)探測(cè)元的地面觀察面積為79m×79m。陸地衛(wèi)星2、3上增加一個(gè)熱紅外通道，分辨力為240m×240m，僅用兩個(gè)探測(cè)元構(gòu)成。每個(gè)波段由六個(gè)相同大小的探測(cè)元與飛行方向平行排列，這樣在瞬間看到的地面大小474m×79m，又由于掃描總視場(chǎng)為11.56度，地面寬度為185km，因此掃描一次每個(gè)波段獲取六條掃描圖像，其地面范圍為474m×185km。又因衛(wèi)星速度6.5km/s，在掃描一次的時(shí)間里衛(wèi)星正好往前移動(dòng)474m，因此掃描現(xiàn)恰好銜接。0.5~0.6um0.6~07um0.7~08um0.8~1.1um10.4~12.6um掃描方向衛(wèi)星前進(jìn)方向MSS工作原理掃描鏡擺動(dòng)±2.89°西光學(xué)纖維n次掃描

474m654123n+1次掃描

474m654123185km185km6線474m掃描視場(chǎng)11.56°衛(wèi)星軌跡有效掃描北南東掃描儀2316回?cái)[有效掃描MSS掃描過(guò)程法國(guó)SPOT衛(wèi)星上裝載的HRV（HighResolutionVisiblerangeinstrument高分辨率可見(jiàn)光掃描儀）是一種CCD線陣列傳感器，又稱(chēng)為線陣列推掃式掃描儀。對(duì)像面掃描的成像儀HRV——線陣列推掃式掃描儀不需要掃描鏡的擺動(dòng)，像縫隙式攝影機(jī)那樣，以“推掃”方式獲取連續(xù)條帶影像。用一種稱(chēng)為電荷耦合器件CCD（changecoupleddevice）的探測(cè)器制成的圖像傳感器。這種傳感器受光或電流的作用產(chǎn)生電荷，經(jīng)由外部電路的控制，每個(gè)小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容（電荷移動(dòng)），從而將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。將若干個(gè)CCD元器件排成一行，稱(chēng)為CCD線陣列傳感器。CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱(chēng)作像素。一塊CCD上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫(huà)面分辨率也就越高。CCD傳感器CCD傳感器—HRV1）HRV多光譜段的每個(gè)波段的線陣列探測(cè)器組，由3000個(gè)CCD元件組成。每個(gè)元件形成的像元，相對(duì)地面上為20m×20m。因此一行CCD探測(cè)器形成的圖像線，相對(duì)地面上為20m×60km。2）HRV的全色波段的線陣列探測(cè)器組由6000個(gè)CCD元件組成一行。地面上總的市場(chǎng)寬度仍為60km，因此每個(gè)像元地面大小為10m×10m。

光譜段

光譜特性

分辨率0.50~0.59μm

綠20m0.61~0.68μm

紅20m0.79~0.89μm

近紅外20m0.51~0.73μm

全波段10m儀器中的平面反射鏡將地面輻射來(lái)的電磁波反射到反射鏡組電磁波聚焦在CCD線陣列元件上CCD輸出端輸出時(shí)間序列視頻信號(hào)，以推掃的方式獲取沿軌道方向的連續(xù)圖像條帶。CCD工作原理探測(cè)元件為4根平行的CCD線列，每根探測(cè)一個(gè)波段，每線含3000（HRV1～3）或6000（全色波段）個(gè)CCD元件。1）全色波段

0.51～0.73微米，10米，6000個(gè)CCD2）多光譜波段，20米，3*3000個(gè)CCD0.500～0.590微米：Green0.610～0.680微米：Red0.790～0.890微米：Near-InfraredHRV的的設(shè)計(jì)⑤HRV的重疊為了在26天內(nèi)達(dá)到全球覆蓋一遍，SPOT衛(wèi)星上平排安裝兩臺(tái)HRV儀器。每臺(tái)儀器視場(chǎng)寬都為60km，兩者之間有3km的重疊，因此總的視場(chǎng)寬度為117km。1）CCD線陣上的每個(gè)點(diǎn)同時(shí)曝光，保證了每個(gè)點(diǎn)上都有最大限度的曝光時(shí)間。2）機(jī)械部件大大簡(jiǎn)化，運(yùn)行穩(wěn)定，幾何精度比較高。3）靈敏度高，可以探測(cè)到地面0.5％的反射變化信息。4）突破了光/機(jī)掃描儀要求探測(cè)元件的響應(yīng)速度足夠快的要求。CCD的優(yōu)點(diǎn)舉例：在1/20s內(nèi)掃描完一幅含512×512個(gè)像元的圖像，光/機(jī)描中，一個(gè)探測(cè)元件對(duì)一幅圖像要掃描512條線，每條線512個(gè)像元，則探測(cè)元件在每個(gè)瞬時(shí)視場(chǎng)的停留時(shí)間只有1÷（20×512×512）=1.9×10-7,約0.2μs,要求探測(cè)元件的響應(yīng)時(shí)間至少要<0.2μs的1/3CCD固體自掃描中:用一豎列的10個(gè)探測(cè)元件同時(shí)掃，每個(gè)元件只掃51條線，則在瞬時(shí)視場(chǎng)的停留時(shí)間為2μs。若用一豎列的512個(gè)探測(cè)元件同時(shí)掃，只要一次自掃描即可，像刷子刷過(guò)一樣。所采用的探測(cè)元件數(shù)目越多，體積愈小，分辨率接

越高。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。基本上屬于多光譜掃描儀，其構(gòu)造與CCD線陣列推掃式掃描儀和多光譜掃描儀相同，區(qū)別僅在于通道數(shù)多，各通道的波段寬度很窄。既能成像又能獲取目標(biāo)光譜曲線的“譜像合一”的技術(shù)。3.2.5成像光譜儀用很窄（l/100）而連續(xù)的光譜通道對(duì)地物持續(xù)遙感成像的技術(shù)。在可見(jiàn)光到短波紅外波段其光譜分辨率高達(dá)納米(nm)數(shù)量級(jí)，通常具有波段多的特點(diǎn)，光譜通道數(shù)多達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)以上，而且各光譜通道間往往是連續(xù)的，每個(gè)像元可提取一條光譜曲線；且具有空間可識(shí)別性。

成像光譜儀特點(diǎn)一種是面陣探測(cè)器加推掃式掃描儀的成像光譜儀：它利用線陣列探測(cè)器進(jìn)行掃描，利用色散元件和面陣探測(cè)器完成光譜掃描，利用線陣列探測(cè)器及其沿軌道方向的運(yùn)動(dòng)完成空間掃描。另一種是用線陣列探測(cè)器加光機(jī)掃描儀的成像光譜儀：它利用點(diǎn)探測(cè)器收集光譜信息，經(jīng)色散元件后分成不同的波段，分別在線陣列探測(cè)器的不同元件上，通過(guò)點(diǎn)掃描鏡在垂直于軌道方向的面內(nèi)擺動(dòng)以及沿軌道方向的運(yùn)動(dòng)完成空間掃描，而利用線探測(cè)器完成光譜掃描。兩類(lèi)成像光譜儀微波遙感是指通過(guò)向目標(biāo)地物發(fā)射微波并接收其后向回射信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)地觀測(cè)的遙感。微波遙感常用的波段波段名稱(chēng)波長(zhǎng)(mm)頻率（MHZ）Ka7.5~1140000~26500K11~16.726500~18000Ku16.7~2418000~12500X24~37.512500~8000C37.5~758000~4000S75~1504000~2000L150~3002000~1000P3000~10001000~3003.3微波遙感與成像1、主動(dòng)式遙感2、能全天候、全天時(shí)工作3、對(duì)某些物體具有特殊的波譜特征4、對(duì)冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力5、分辨率較低，但特性明顯3.3.1微波遙感的特點(diǎn)按工作波段：微波雷達(dá)，紅外雷達(dá)，激光雷達(dá)按資料形式：非成像雷達(dá)，成像雷達(dá)按天線結(jié)構(gòu)：真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)RAR、合成孔徑側(cè)視雷達(dá)SAR微波遙感的分類(lèi)3.3.1真實(shí)孔徑雷達(dá)真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)方位向：平臺(tái)行進(jìn)方向距離向：平臺(tái)側(cè)向距離方向CRT接收機(jī)天線方位方向波束寬度脈沖寬度時(shí)間反射強(qiáng)度成像過(guò)程收集順序：近距離先收集，遠(yuǎn)距離后收集回波強(qiáng)弱（色調(diào)）：（1）金屬——硬目標(biāo)強(qiáng)（2）反射面方向——向天線強(qiáng)（3）平滑鏡面反射——回波弱（4）反射面性質(zhì)——草地弱（5）陰影——無(wú)反射天線收集側(cè)面天線發(fā)射窄脈沖地物反射成像處理形成影像放大檢波真實(shí)孔徑雷達(dá)地面分辨率

距離分辨率在距離方向上能分辨的最小目標(biāo)的尺寸方位分辨率

雷達(dá)飛行方向上，能分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離

距離分辨率定義：距離分辨率理論上等于脈沖寬度的一半，即τ為脈沖寬度，單位微秒（10-6秒），c為波速Rd稱(chēng)為斜距分辨率，Rr稱(chēng)為地距分辨率。φ為俯角距離分辨率斜距Rθ距離分辨率斜距分辨率τ為脈沖寬度，Ｃ為光速，θ為雷達(dá)波側(cè)視角△R與距離無(wú)關(guān)，要提高△R

，需要減小τ，但是減小τ會(huì)使雷達(dá)的發(fā)射功率下降，從而使回波信號(hào)的信噪比（S/N）下降，造成圖像質(zhì)量下降。為此，采用脈沖壓縮技術(shù)來(lái)提高△R。

距離分辨率τ=0.1μsφ=50?,Rr=23mφ=35?,Rr=18mAB、CD相距均為20m結(jié)論：俯角大，距離分辨率低。俯角小，距離分辨率高。

方位分辨率方位分辨率是在雷達(dá)飛行方向上，能分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離，即相鄰兩束脈沖之間，能夠分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離。方位分辨率與波瓣角β及雷達(dá)至目標(biāo)地物的距離R有關(guān)，即：波瓣角β與波長(zhǎng)λ成正比，與天線孔徑D成反比，即：則：表明：波長(zhǎng)越短、孔徑越大、距離越近，則方位分辨率越高。例：波長(zhǎng)λ=3cm，D=4m，衛(wèi)星軌道高200Km

此時(shí)：Rβ=1.5Km

若要Rβ=3m，以能分辨汽車(chē)，λ不變則：D=2000m。這樣長(zhǎng)的天線，無(wú)論機(jī)載或星載都不現(xiàn)實(shí)。基本思想：用一個(gè)小天線作為單個(gè)輻射單元，將此單元沿一直線不斷移動(dòng)。在移動(dòng)中選擇若干個(gè)位置，在每個(gè)位置上發(fā)射一個(gè)信號(hào)，接收相應(yīng)發(fā)射位置的回波信號(hào)貯存記錄下來(lái)。存貯時(shí)同時(shí)保存接收信號(hào)的幅度和相位。3.3.2合成孔徑雷達(dá)合成孔徑雷達(dá)的特點(diǎn)距離向采用脈沖壓縮技術(shù)來(lái)提高分辨率方位向通過(guò)合成孔徑原理來(lái)改善分辨率

用一系列的小天線排成一個(gè)陣列，每個(gè)小天線之間的距離為d，總長(zhǎng)度為Nd。對(duì)于每個(gè)天線，脈沖發(fā)射是同時(shí)進(jìn)行的，接收時(shí)也是同時(shí)接收信號(hào)。這就如同真實(shí)孔徑雷達(dá)一樣。成像原理NdL將所有不同時(shí)刻接收的同一目標(biāo)信號(hào)消除因時(shí)間和距離不同所引起的相位差，修正到同時(shí)接收的情況，就得到如同真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)一樣的效果。

比較真實(shí)孔徑雷達(dá)天線的長(zhǎng)度是實(shí)際長(zhǎng)度，雷達(dá)波的發(fā)射和接收都是以其自身有效長(zhǎng)度的效率直接反映到顯示紀(jì)錄中；合成孔徑雷達(dá)用一個(gè)小天線作為單個(gè)輻射單元，記錄每個(gè)反射信號(hào)。真實(shí)孔徑天線在一個(gè)位置上接收目標(biāo)的回波；合成孔徑天線是在不同位置上接收同一地物的回波信號(hào)。真實(shí)孔徑天線接收目標(biāo)回波后，好像物