2023/6/13一1第三章遙感成像原理與遙感成像特征3.1遙感平臺本節(jié)主要內容：

3.1.1氣象衛(wèi)星系列

3.1.2陸地衛(wèi)星系列

3.1.3海洋衛(wèi)星系列

3.1.4高空間分辯率衛(wèi)星系列

2023/6/13一2

3.1遙感平臺

遙感平臺（platform）是搭載傳感器的工具。根據(jù)運載工具的類型，可分為航天平臺、航空平臺和地面平臺。

航天遙感平臺目前發(fā)展最快，應用最廣。根據(jù)航天遙感平臺的服務內容，可以將其分為氣象衛(wèi)星系列、陸地衛(wèi)星系列和海洋衛(wèi)星系列。雖然不同的衛(wèi)星系列所獲得的遙感信息常常對應于不同的應用領域，但在進行監(jiān)測研究時，常常根據(jù)不同衛(wèi)星資料的特點，選擇多種平臺資料。2023/6/13一33.1.1

遙感平臺—氣象衛(wèi)星系列1.氣象衛(wèi)星概述(1)國外最早發(fā)展起來的環(huán)境衛(wèi)星。3個發(fā)展階段第一代：20世紀60年代

TIROS、ESSA、Nimbus、ATS2023/6/13一42023/6/13一5Tiros

ESSA

ATS

Nimbus

2023/6/13一6第二代：1970-1977年

ITOS-1、SMS、GOES、GMS、MeteosatITOS2023/6/13一7第三代：1978年以后

NOAA系列NOAA（2）我國情況

FY-1（1988年9月7日，太陽同步軌道）：我國第一顆環(huán)境遙感衛(wèi)星，主要任務是獲取全球的晝夜云圖資料及進行空間海洋水色遙感試驗。FY-1B（1990年9月3日）：用于天氣預報、提供植被指數(shù)、區(qū)分云雪、進行海洋水色觀測。FY-2（1997年6月10日，地球同步軌道）：主要功能是對地觀測，每小時獲取1次可見光、紅外與水汽云圖。

FY-1C（1999年？,太陽同步軌道）：獲取全球的晝夜云圖資料。2023/6/13一82023/6/13一9FY-1C氣象衛(wèi)星分布2023/6/13一112.氣象衛(wèi)星特點(1)軌道低軌：800km～1600km

太陽同步（極軌）高軌：36000km

地球同步（靜止）P482023/6/13一12

(2)短周期重復觀測

靜止氣象衛(wèi)星具有較高的重復周期（0．5小時1次）；極軌衛(wèi)星如NOAA等中等重復覆蓋周期，約0．5～1天／次。

總的來說，氣象衛(wèi)星時間分辨率較高，有助于對地面快速變化的動態(tài)監(jiān)測。

(3)成像面積大，有利于獲得宏觀同步信息，減少數(shù)據(jù)處理容量

氣象衛(wèi)星掃描寬度約2800km，只需2～3條軌道就可以覆蓋我國。相對于其他衛(wèi)星資料（如陸地衛(wèi)星）更加容易獲得完全同步、低云量或無云的影像。2023/6/13一13(4)資料來源連續(xù)、實時性強、成本低

氣象衛(wèi)星獲得的遙感資料包括：可見光和紅外云圖等圖像資料；云量、云分布。大氣垂直溫度、大氣水汽含量浪氧含量、云頂溫度、海面溫度等數(shù)據(jù)資料；太陽質子、Y射線和X射線的高空大氣物理參數(shù)等空間環(huán)境監(jiān)測資料；以及對于圖像資料和數(shù)據(jù)資料等加工處理后的派生資料。另外，由于氣象衛(wèi)星兼有通訊衛(wèi)星的作用，利用氣象衛(wèi)星上的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)（DCS）可以同時收集來自氣球、飛機、船舶、海上飄浮站、無人氣象站等的各種資料，并轉發(fā)給地面專門的資料收集和處理中心。3.氣象衛(wèi)星資料的應用領域(1)天氣分析和氣象預報：氣象衛(wèi)星云圖可以根據(jù)云的大小、亮度、邊界形狀、水平結構、紋理等識別各種云系的分布，推斷出鋒面、氣旋（水平范圍達數(shù)千千米）、臺風（水平范圍達數(shù)百到數(shù)千千米）、冰雹等的存在和位置，從而對這種大尺度和中尺度的天氣現(xiàn)象進行成功地定位、跟蹤及預報。2023/6/13一142023/6/13一15(2)氣候研究和氣候變遷的研究：根據(jù)近年研究表明，控制長期天氣過程和氣候變動的因素有太陽活動、下墊面變化，如二氧化碳增加，地表固體水的分布特別是兩極冰雪覆蓋量的變化，以及海洋與大氣的耦合環(huán)流中大氣與海洋的能量交換等。這些方面研究的資料通過氣象衛(wèi)星可以獲得。氣象衛(wèi)星可以直接獲得二氧化碳的含量數(shù)據(jù)，通過云圖的輻射信息的分析可以獲得冰雪覆蓋的信息。2023/6/13一16洪水監(jiān)測

FY—lC衛(wèi)星上的0.58—0.68μm、0.84一0.89μm和10.5一12.5μm通道合成圖可直觀地觀測到洪水及其變化情況，為抗洪救災發(fā)揮重要作用。

1999年汛期，國家衛(wèi)星氣象中心應用FY—1C衛(wèi)星資料對我國七大江河流域的水情進行嚴密監(jiān)測，先后根據(jù)FY—1C衛(wèi)星對安徽、浙江、江蘇、湖南、湖北等地區(qū)的衛(wèi)星遙感資料，制作了40多幅水情監(jiān)測專題圖像和監(jiān)測報告，及時向國務院、水利部報告，有效地避免了7月13日安徽境內宣州、蕪湖地區(qū)的大水災損失

1991年江淮大水發(fā)水前(beforeflood)（91.5.16）發(fā)水后(afterflood)(91.7.18)FLOOD1發(fā)水前(beforeflood)發(fā)水后(afterflood)1996年河北水災FLOOD2FLOOD3FLOOD4FLOOD5洞庭湖地區(qū)水情監(jiān)測FLOOD6洞庭湖地區(qū)水情監(jiān)測FLOOD7(3)資源環(huán)境其他領域：氣象衛(wèi)星上攜帶的傳感器不僅對大氣圈而且對地球表面進行探測，有時也對口地空間進行探測，因此氣象衛(wèi)星的用途是多方面的。在海洋學方面運用氣象衛(wèi)星有寬廣的領域。連續(xù)的氣象衛(wèi)星紅外云圖和可見光云圖，可以從波譜和溫度中區(qū)分出不同波譜、不同溫度的水團、水流位置、范圍、界線、運移情況并推算出其運移速度，從而了解水團、渦旋的分布、洋流的變動等。為確保航海安全提供保障。2023/6/13一25海冰監(jiān)測

FY—1C衛(wèi)星提供的海冰圖內容豐富、準確、及時，對保證海上安全及作業(yè)決策有重要參考價值。為在我國海域冬季海上安全作業(yè)提供了重要保障。海冰監(jiān)測SEAICE-1海冰監(jiān)測SEAICE-2海冰監(jiān)測SEAICE-3海冰監(jiān)測SEAICE-4海冰監(jiān)測SEAICE-5海冰監(jiān)測SEAICE-6監(jiān)測森林火災

3.55—3.93μm是FY—1C衛(wèi)星新增加的紅外通道，對溫度特別敏感，可以用于監(jiān)測森林火災，我國已多次成功地應用該紅外波段監(jiān)測森林火災，例如我國已經成功地應用該紅外通道監(jiān)測到大興安嶺森林火災就是一個典型的事例，具有巨大的社會和經濟效益。2000年5月應用FY—lC衛(wèi)星上的3.55—3.93μm波段成功地監(jiān)測到朝鮮半島上的森林火災和蒙古人民共和國的森林火災2000年6月18日8:49(北京時)大興安嶺林火監(jiān)測

風云一號氣象衛(wèi)星近日來連續(xù)觀測到我國東北大興安嶺林區(qū)有多處火點。在6月18日的云圖上,黑龍江省塔河縣的一處較大火點連續(xù)燃燒多日后仍存在,在6月19日上午的云圖上,塔河縣火場已基本看不到明火點,但其他地區(qū)仍有一些火點,其中在內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾盟額爾古納右旗的一處較大火點仍在持續(xù),位置為北緯52度40分,東經121度13分,約15個象元,火場上空有較大煙霧。

2000FIRE內蒙火情2000年5月3日至2000年5月10日2000年5月3日9:28(北京時)FIRE1內蒙火情2000年5月3日至2000年5月10日2000年5月4日9:18(北京時)FIRE2內蒙火情2000年5月3日至2000年5月10日2000年5月5日9:08(北京時)FIRE3內蒙火情2000年5月3日至2000年5月10日2000年5月6日9:00(北京時)FIRE4內蒙火情2000年5月3日至2000年5月10日2000年5月7日8:49(北京時)FIRE5內蒙火情2000年5月3日至2000年5月10日2000年5月10日8:08(北京時)FIRE6監(jiān)測沙塵暴在我國西北地區(qū)，由于大批森林和生態(tài)環(huán)境遭到人為破壞，加速了我國沙漠化的進程，造成在我國西北地區(qū)經常出現(xiàn)沙塵暴。沙塵暴是我國西北地區(qū)春季經常發(fā)生的災害性天氣,嚴重影響工農業(yè)生產和人民生活。2000年3月一4月底應用FY—lC衛(wèi)星資料成功地監(jiān)測到發(fā)生在我國西北地區(qū)多次及北京地區(qū)的8次沙塵暴。FY-1C沙塵暴監(jiān)測2000年3月17日上午FY317AMNOAA-14沙塵暴監(jiān)測2000年3月17日下午NA317PMNOAA-142000年3月17日下午沙塵暴細部影像NA317PMX

蒙古中國FY-1C沙塵暴監(jiān)測2000年3月18日上午FY318AMFY-1C華北浮塵影像2000年3月18日FY318AMX北京濟南NOAA-14沙塵暴監(jiān)測2000年3月18日下午NA318PMNOAA-14華北沙塵天氣影像2000年3月18日下午NA318PMX北京濟南FY-1C沙塵暴監(jiān)測2000年3月22日上午FY322AM（冷鋒云系）NOAA-14沙塵暴監(jiān)測2000年3月22日下午NA322PM（冷鋒過境起沙）FY-1C沙塵暴監(jiān)測2000年3月23日上午FY323AMNOAA-14沙塵暴監(jiān)測2000年3月23日下午NA323PMFY-1C沙塵暴監(jiān)測2000年3月27日上午FY327AMNOAA-14沙塵暴監(jiān)測2000年3月27日下午NA327PMFY-1C沙塵暴監(jiān)測2000年4月6日上午FY406AMFY406CHART高空浮塵東移衛(wèi)星監(jiān)測（FY-1C2000年4月7日）FY407AM北京等6個代表站1954—1998年沙塵暴的年際變化a北京，朱日和，和田b張掖，民勤，興海CHART-1

氣象衛(wèi)星云圖觀測海流十分有效，通過研究海面溫度分布狀況，利用NOAA衛(wèi)星的傳感器獲得的紅外云圖，經水汽訂正，可測量海面溫度，繪制大范圍的海面溫虔圖，精度可達1℃。根據(jù)海面溫度分布圖以及云圖，還可辨別海洋暖流和寒流交接處的“鋒面”位置和擺動情況，為確定漁場和可能出現(xiàn)的魚種提供信息，并實時發(fā)出魚情、海況預報。另外，氣象衛(wèi)星資料在環(huán)境監(jiān)測方面也發(fā)揮作用，如森林火災、塵暴、水污染等的監(jiān)測。通過氣象衛(wèi)星資料了解林火位置、范圍，估計損失的材積量，并根據(jù)火災區(qū)的風向、溫度、降水等條件來預報火勢的發(fā)展，以及對林火的煙塵擴散污染范圍進行預測。2023/6/13一59海洋水色研究

FY—lC衛(wèi)星上新增加了0.43一0.48μm水色通道，可用于探測低濃度葉綠素海洋水色(大洋水)。FY—1A，1B衛(wèi)星上僅有0.48—0.53μm、0.53—0.58μm通道分別用于探測中、高濃度葉綠素海洋水色。FY—1C衛(wèi)星上具有0.43一0.48μm、0.48—0.53μm、0.53一0.58μm三個海洋水色探測通道，可用于探測全球低、中、高濃度葉綠素海洋水色，這是我國氣象衛(wèi)星的特色。海洋水色通道可應用于探測海洋中沉積性懸浮物、浮游生物和葉綠素濃度。其中后兩項可用于推算海洋一級生產力。FY—1C衛(wèi)星資料可應用于海洋環(huán)境要素調查，例如海冰、泥沙及海岸線動態(tài)等變化；應用于海洋科學，例如近海海洋動力學、黑潮等；應用于海洋環(huán)境保護和管理，例如沿海污染、赤潮監(jiān)測等。例如風云FY—1C衛(wèi)星在軌運行后一年多時間內，己多次監(jiān)測到發(fā)生在我國東海海域內的赤潮海洋葉綠素衛(wèi)星監(jiān)測CHLOROPHYLL海面溫度測量

FY—lC衛(wèi)星上把FY—lA、FY—lB星10.5—12.5μm熱紅外通道分裂成為10.5一11.3μm、11.5—12.5μm二個熱紅外通道，提高了海面溫度測量精度。海面溫度在氣象和海洋領域中都是一個十分重要的參數(shù)，海溫是影響長期天氣過程的一個重要因子，大范圍的海溫異常不但有局地效應，而且會造成全球大氣環(huán)流的相應改變。通過海面溫度可確定海洋中的洋流和冷暖渦旋，可提高海洋運輸船只航速和節(jié)省燃料。根據(jù)海面溫度資料可確定漁場的位置，以縮短尋找魚群的時間和增加產量。1983年3月18日洋面溫度SST全球海溫圖GLOBAL-SST監(jiān)測冰雪長期以來，國際氣象界一直認為極地海冰和高原山地的積雪是全球氣象演變的一個重要因素。冬春季青藏高原的積雪直接影響我國東部地區(qū)夏季雨帶位置和雨量。因此，積雪的范圍、面積、滯留時間將影響工農業(yè)生產和人民生活。由于FY—1C衛(wèi)星上遙感儀器對地表特征具有高光譜分辨能力，應用星上0.48一0.53μm；0.53一0.58μm通道對陸地表面特征探測可給出大范圍積雪和高山冰雪的清晰圖像，為工農業(yè)、畜牧業(yè)及救災提供依據(jù)1988年7月10日1999年5月19日氣象衛(wèi)星的監(jiān)測表明我國西部常年積雪正在日益退化SNOW11999年10月--12月中國地區(qū)旬積雪分布SNOW22000年1月--3月中國地區(qū)旬積雪分布SNOW3氣象衛(wèi)星積雪監(jiān)測圖那曲地區(qū)巴青縣雪災粗評估積雪覆蓋率：93%受災面積：10209平方公里積雪覆蓋率：82%受災面積：8759平方公里1997年12月16日1997年12月25日SNOW4祁連山積雪監(jiān)測SNOW5天山積雪監(jiān)測SNOW63.1.2遙感平臺—陸地衛(wèi)星系列

是指地球資源衛(wèi)星，繼美國成功發(fā)射第一顆陸地衛(wèi)星之后，俄羅斯、法國、印度、中國等都發(fā)射了陸地衛(wèi)星。陸地衛(wèi)星在重復成像的基礎上，產生世界范圍的圖像，對地球科學的發(fā)展具有很大的推動，同時由于提供了數(shù)字化的多波段圖像數(shù)據(jù)，促進了數(shù)字化圖像處理技術的發(fā)展，擴大了陸地衛(wèi)星的應用廣度和深度。2023/6/13一731.主要的陸地衛(wèi)星系列LandsatSPOTCBERSEOSModis其它陸地衛(wèi)星2023/6/13一74（1）Landsat1972年7月23日發(fā)射了第一顆，已經發(fā)射了6顆，目前Landsa－5和Landsat—7仍在運轉工作。Landsat－7是1999年4月發(fā)射的，設計壽命是6年，也是NASA1972年開始實施的Lansat計劃中的最后一顆衛(wèi)星。它標志著大型、昂貴的Lansat系列地球觀測衛(wèi)星時代即將結束，下一步將發(fā)展較小、較便宜、研制周期較短的地球觀測衛(wèi)星。2023/6/13一752023/6/13一76MSS影像中國黑龍江1976.5.21LandsatLansat的軌道為太陽同步的近極地圓形軌道，保證北半球中緯度地區(qū)獲得中等太陽高度角的上午影像，且衛(wèi)星通過某一地點的地方時相同。每16至18天覆蓋地球一次（重復覆蓋周期），圖像的覆蓋范圍為185*185km（Landsat－7為185*170km）。Landsat上攜帶的傳感器所具有的空間分辨率在不斷提高，由80m提高到30m，Landsa－7的ETM又提高到15m。2023/6/13一772023/6/13一782023/6/13一79TM影像中國黑龍江東部1989.6.122023/6/13一802013年2月11號，NASA

成功發(fā)射了

Landsat8

衛(wèi)星，為走過了四十年輝煌歲月的

Landsat

計劃重新注入新鮮血液。LandSat-8上攜帶有兩個主要載荷：OLI和TIRS。2013年5月30號開始向全球提供免費下載（/）。OLI陸地成像儀包括9個波段，空間分辨率為30米，其中包括一個15米的全色波段，成像寬幅為185x185km。OLI包括了ETM+傳感器所有的波段，為了避免大氣吸收特征，OLI對波段進行了重新調整，比較大的調整是OLIBand5(0.845–0.885μm)，排除了0.825μm處水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范圍較窄，這種方式可以在全色圖像上更好區(qū)分植被和無植被特征；此外，還有兩個新增的波段：藍色波段

(band1;0.433–0.453μm)

主要應用海岸帶觀測，短波紅外波段(band9;1.360–1.390μm)

包括水汽強吸收特征可用于云檢測；近紅外band5和短波紅外band9與MODIS對應的波段接近。Landsat8數(shù)據(jù)和其他TM數(shù)據(jù)類似，發(fā)布的數(shù)據(jù)標示

L1T，做過地形數(shù)據(jù)參與的幾何校正，一般情況下可以直接使用而不需要做幾何校正。為了利用其豐富的波段光譜信息，我們需要進行大氣校正處理，也可以使用15米分辨率的全色波段提高多光譜數(shù)據(jù)的空間分辨率。（2）SPOT是地球觀察衛(wèi)星系統(tǒng)。是由瑞典、比利時等國家參加，由法國國家空間研究中心（CNES）設計制造的。1986年發(fā)射第一顆，到1998年已經發(fā)射了四顆。SPOT的軌道是太陽同步圓形近極地軌道，高度830km左右，衛(wèi)星的覆蓋周期是26天，重復感測能力一般3～5天，部分地區(qū)達到1天。2023/6/13一81SPOT傳感器為2臺高分辯率可見光掃描儀（HighResolutionVisiblesensor——HRV）

它能滿足資源調查、環(huán)境管理與監(jiān)測、農作物估產、地質與礦產勘探、土地利用、測制地圖及地圖更新等多方面的需求。2023/6/13一82SPOTHRV優(yōu)點：圖像空間分辨率高，可達10-20米。地面掃描寬度117公里（每臺60公里，兩臺間重疊3公里）。靈敏度高。在良好的光照條件下可探測出低于0.5%的地面反射變化。帶有可定向的反射鏡，使儀器具有偏離天頂點（傾斜）觀察的能力（傾角±27o），可獲得垂直與傾斜圖像，使重復周期從26天縮短到4-5天。具有立體觀測能力。2023/6/13一83SPOTHRV2023/6/13一84波段波長分辨率用途XS10.5-0.59綠色20米位于植被葉綠素光譜反射曲線最大值的波長附近，對植被識別有利，同時位于水體最小衰減值的長波一邊，能探測水的混濁度和10-20米的水深。XS20.61-0.68紅色20米位于葉綠素吸收帶，為可見光最佳波段，用于識別作物、裸露土壤和巖石表面狀況。XS30.79-0.89

近紅外20米能很好地穿透大氣，植被表現(xiàn)得特明亮，水體表現(xiàn)很暗。全色0.51-0.73微米10米

2023/6/13一852023/6/13一86Spot6

衛(wèi)星影像，1.5米分辨率，北京南站2023/6/13一87

Spot6，1.5米影像，武漢（3）CBERS1999年10月14日，我國第一顆地球資源遙感衛(wèi)星（又稱資源一號衛(wèi)星）在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。早在1985年，我國就研制了中國國土普查衛(wèi)星，這是一種短壽命、低軌道的返回式航天遙感衛(wèi)星，在當時，各用戶部門取得了不小的成果。但普查衛(wèi)星受氣候條件限制，長江以南地區(qū)因長期陰雨絕大部分相片不能使用，致使全國國土資源與環(huán)境普查工作未能達到預期目的。2023/6/13一88CBERS資源一號衛(wèi)星是繼國土普查衛(wèi)星之后，我國發(fā)射的第一顆地球資源衛(wèi)星。太陽同步近極地軌道，軌道高度778km衛(wèi)星的重訪周期是26天，設計壽命2年其攜帶的傳感器的最高空間分辨率是19.5m2023/6/13一89中巴地球資源衛(wèi)星CBERS2023/6/13一90傳感器CCD像機IR掃描儀波長范圍(微米）0.45~0.520.52~0.590.63~0.690.77~0.890.51~0.730.5~1.11.55~1.752.08~2.2510.4~12.5分辨率19.5米77.8米最小側視觀察周期1~2天1~2天與TM波長相同或相近熱紅外分辨率為156米CBERS第一次接收的圖像2023/6/13一91（4）其他陸地衛(wèi)星在過去的發(fā)展過程中，許多航天器都具有進行地球資源監(jiān)測的目的，屬于陸地衛(wèi)星系列。如美國1973年發(fā)射的天空實驗室（Skylab）、1978年發(fā)射的熱容量制圖衛(wèi)星（HCMM）、印度發(fā)射的地球資源衛(wèi)星和歐空局的空間實驗室等。2023/6/13一922.高空間分辨率陸地衛(wèi)星1999年9月美國

IKONOS-2（IKONO-1于

1999年4月發(fā)射失?。┑某晒Πl(fā)射使陸地衛(wèi)星系列中又增加了高空間分辨率的數(shù)據(jù)源。IKONOS使用線性陣列技術獲得4個波段的4m分辨率多光譜數(shù)據(jù)和一個波段的1m分辨率的全色數(shù)據(jù)。其波段分配為：多光譜波段1（藍色）0.45～0.53μm，波段2（綠色）0.52~0.61μm，波段3（紅色）0.64～0.72μm，波段4（近紅外）0.77～0.88μm。全色波段為

0.45～

0.90μm。2023/6/13一93數(shù)據(jù)的收集可達2048灰度級，記錄為11bit。由于衛(wèi)星設計為易于調整和操縱，幾秒鐘內就可以調整到指向新位置。這樣很容易根據(jù)用戶的需要取得新的數(shù)據(jù)。全景圖像可達11*11km2，實際圖像的大小可以根據(jù)用戶的要求拼接和調整。IKONOS的多光譜波段就是TM的前四個波段，IKONOS去掉了TM的后三個波段。顯然就光譜性質而言，不如TM了。但從空間分辨率來說，相比TM的30m，IKONOS大大提高了數(shù)據(jù)的空間分辨特性。4m彩色和1m全色可以和航空像片比美。2023/6/13一94不同空間分辨率遙感影像比較2023/6/13一95TM30米IKONOS4米正射全色航空0.6米樹、草房屋待播種農田（白色為高地）剛埋過地下排水管的低洼地2023/6/13一96IKNOS影像中國北京幾乎與IKONOS發(fā)射同時，也出現(xiàn)了載有高分辨率傳感器的快鳥（Quickbird）和軌道觀察3號（OrbView－3）等衛(wèi)星。其傳感器的光譜波段都與IKONOS相同，只是在圖像覆蓋尺度和傳感器傾斜角度上有些差別。2023/6/13一972023/6/13一98QuickBird影像北京故宮2002.11.2

國外商用衛(wèi)星影像，對地表的分辨率已經達到1.0-0.4米，正在向0.3米邁進。可以制作1:10000-1:5000，甚至1：2000的基礎地圖。航空影像也在向掃描、數(shù)字成像的方向發(fā)展。法國SPOT衛(wèi)星：SPOT-5，26天重復循環(huán)，5m分辨率的全色影像，內插成像2.5。IKONOS衛(wèi)星：美國太空影像公司1999，2.9天重復循環(huán)，第一個提供1米分辨率的商用衛(wèi)星遙感圖像，最大成圖比例尺可達1∶2,500QuickBird（快鳥）：美國Digitalglobe公司2001，商業(yè)衛(wèi)星中分辨率最高，全色波段分辨率為0.61米，最大成圖比例尺能達到1∶1,500－1∶2,000WorldView：Digitalglobe公司繼快鳥（Quickbird）之后的又一顆高分辨率商業(yè)衛(wèi)星，全波段0.5米,多光譜波段2米。GeoEye：美國地球之眼公司(GeoEye)，將于2008年4月發(fā)射一顆迄今技術最先進、分辨率最高的商業(yè)對地成像衛(wèi)星，0.41米全色分辨率和1.65米多譜段分辨率美國陸地衛(wèi)星LANDSAT；日本的高級陸地觀測衛(wèi)星ALOS；印度的IRS-P6；以色列的EROS0.41米的Geoeye0.5米的Worldview0.61米的美國QuicKbird衛(wèi)星影像1米的美國IKONOS衛(wèi)星影像2.5米的ALOS5.8米的法國Spot衛(wèi)星5米的印度IRS-P6衛(wèi)星影像15米的TM衛(wèi)星3.1.3遙感平臺—海洋衛(wèi)星系列海洋衛(wèi)星可提供海面溫度、海流運動、海水混濁度等信息。1978年6月26日美國發(fā)射了世界上第一顆海洋衛(wèi)星Seasat1。但因電源部分發(fā)生故障僅工作了105天（故又稱百日衛(wèi)星）。這顆實驗性衛(wèi)星壽命雖然很短，但是在遙感方面卻是成功的，開創(chuàng)了海洋遙感和微波遙感的新階段，為觀察海況，研究海面形態(tài)、海面溫度、風場、海冰、大氣含水量等開辟了新途徑。2023/6/13一1081.海洋遙感的特點(1)需要高空和空間的遙感平臺，以進行大面積同步覆蓋的觀測：由于海洋具有范圍廣、幅度大、變化快的特點，只有從高空和空間平臺上才能獲得大面積同步覆蓋的信息，進行海洋的研究。(2)以微波為主：微波可以在各種天氣條件下，透過云層獲取全天候、全天時的世界海洋信息，并且微波還可以較好地獲得海水溫度、鹽度和海面粗糙度等信息。2023/6/13一109(3)電磁波與激光、聲波的結合是擴大海洋遙感探測手段的一條新路：海洋遙感從可見光到紅外到微波雖都被利用，但仍局限在以海水表面為深度的薄層，而利用聲波可突破深度上的局限性，將遙感技術的應用范圍延伸到深海甚至海底。(4)需要海面實測資料的校正：海洋遙感要有其他海洋手段和海面實測資料作參考方能有效發(fā)揮作用。2023/6/13一1102.海洋衛(wèi)星簡介(1)Seasat1

發(fā)射于1978年，為近極地太陽同步近圓形軌道。衛(wèi)星能覆蓋全球95％的地區(qū)，即南北緯72o之間地區(qū)，一次掃描覆蓋海面寬度1900km。衛(wèi)星是裝載5種傳感器，其中4種是微波傳感器。(2)“雨云”7號衛(wèi)星（Nimbus-7）

1978年10月24日發(fā)射，為太陽同步極地軌道。雖為氣象衛(wèi)星，但在監(jiān)測大氣的同時帶有專測海洋信息的傳感器2023/6/13一1112023/6/13一112SeaSat-1

Nimbus-7(3)日本海洋觀測衛(wèi)星（MOS1）

1978年2月發(fā)射，為太陽同步軌道。其目的是獲取大陸架淺海的海洋數(shù)據(jù)，為生物資源開發(fā)、海洋環(huán)境保護提供海洋學方面的資料。(4)ERS（歐空局）

1991年發(fā)射ERS－1，1995年發(fā)射ERS－2成功。它們均使用全天候測量和成像的微波技術，提供全球重復性觀測數(shù)據(jù)。為太陽同步的極地軌道衛(wèi)星系統(tǒng)，觀測領域包括海況、洋面風。海洋循環(huán)及海洋冰層等。(5）加拿大雷達衛(wèi)星（RADARSAT）于1995年11月發(fā)射成功，它所攜帶的合成孔徑雷達是一臺功率很強的微波傳感器。主要用于資源管理、冰、海洋和環(huán)境監(jiān)測等。2023/6/13一113遙感成像原理攝影成像掃描成像微波遙感與成像2023/6/13一114傳感器2023/6/13一115傳感器分類2023/6/13一116傳感器組成2023/6/13一1173.2攝影成像

攝影是通過成像設備獲取物體影像的技術。傳統(tǒng)攝影依靠光學鏡頭及放置在焦平面的感光膠片來記錄物體影像。數(shù)字攝影則通過放置在焦平面的光敏元件，經光/電轉換，以數(shù)字信號來記錄物體的影像。

2023/6/13一118攝影成像攝影機

攝影機是成像遙感最常用的傳感器，可裝載在地面平臺、航空平臺以及航天平臺上，有分幅式和全景式攝影機之分。2023/6/13一119攝影成像攝影機—分幅式攝影機

一次曝光得到目標物一幅像片，鏡頭分常角（視場角50o～70o）、寬角（視場角70o～105o）和特寬角（視場角105o～135o），同平臺高度下，視場角愈大，地面覆蓋范圍愈大。焦距

f小于

100mm為短焦距，

100～200mm為中焦距，大于

200mm為長焦距。航空攝影相機的焦距在

150mm左右。航天攝影機的焦距需要大于300mm，甚至大于

1000mm。

2023/6/13一120分幅式攝影機成像示意圖攝影成像攝影機—全景攝影機

又稱掃描攝影機。依結構和工作方式可分為縫隙式攝影機和鏡頭轉動式攝影機。2023/6/13一121縫隙式攝影機又稱航帶攝影機，通過焦平面前方設置的與飛行方向垂直的狹縫快門獲取橫向的狹帶影像。2023/6/13一122攝影成像鏡頭轉動式全景攝影機有兩種工作方式，一種是轉動鏡頭的物鏡，狹縫設在物鏡筒的后端，隨著物鏡筒的轉動，在后方向弧形膠片上聚焦成像。2023/6/13一1232023/6/13一124攝影成像鏡頭轉動式全景攝影機的另一種是用棱鏡鏡頭轉動、連續(xù)卷片成像。2023/6/13一125攝影成像

全景攝影機焦距較長（可超過600mm），可在長23cm（航向），寬l28cm（橫向）的膠片上成像，主要用于軍事偵察。通常的遙感探測和制圖則大都采用分幅式攝影。2023/6/13一126攝影成像攝影機—多光譜攝影機

可同時直接獲取可見光和近紅外范圍內若干個分波段影像。有三種類型：多相機組合型、多鏡頭組合型和光束分離型。

2023/6/13一127多相機組合型:是將幾架相機同時組裝在一個外殼上，每架相機配置不同的濾光片和膠片，以獲取同一地物不同波段的影像攝影成像攝影機—多光譜攝影機多鏡頭組合型:是在同一架相機上裝置多個鏡頭，配以不同波長的濾光片，在一張大膠片上拍攝同一地物不同波長的影像。2023/6/13一128光束分離型:是用一個鏡頭，通過二向反射鏡或光柵分光，將不同波段在各焦平面上記錄影像。2023/6/13一129攝影成像攝影機—數(shù)碼攝影機

成像原理與一般攝影機同，結構也類似。所不同的是其記錄介質不是感光膠片，而是光敏電子器件。2023/6/13一130攝影像片的幾何特征

攝影機從飛行器上對地攝影時，根據(jù)攝影機主光軸與地面的關系，可分為垂直攝影和傾斜攝影。

垂直攝影

攝影機主光軸垂直于地面或偏離垂線在3o以內。取得的像片稱水平像片或垂直像片。航空攝影測量和制圖大都是這類像片。2023/6/13一131攝影像片的幾何特征傾斜攝影

攝影機主光軸偏離垂線大于3o，取得的像片稱傾斜像片。全景攝影成像時，鏡頭垂直飛行器下方航帶中心線時為垂直攝影，其余狀態(tài)下均為傾斜攝影。傾斜攝影時，主光軸偏離垂線角度愈大，影像畸變也愈大，給圖像糾正帶來困難，不利于制圖。但有時為了獲取較好的立體效果且對制圖要求不高，也采用傾斜攝影。2023/6/13一132攝影像片的幾何特征垂直攝影像片的幾何特征像片的投影：常用的大比例尺地形圖屬于垂直投影或近垂直投影，而攝影像片卻屬于中心投影。中心投影與垂直投影的區(qū)別（1）投影距離的影響（2）投影面傾斜的影響（3）地形起伏的影響2023/6/13一133垂直投影中心投影攝影像片的幾何特征（1）投影距離的影響：垂直投影圖像的縮小和放大與投影距離無關，并有統(tǒng)一的比例尺。中心投影則受投影距離（遙感平臺高度）影響，像片比例尺與平臺高度H和焦距f有關。（2）投影面傾斜的影響：當投影面傾斜時，垂直投影的影像僅表現(xiàn)為比例尺有所放大，像點相對位置保持不變。在中心投影的像片上比例關系有顯著的變化，各點的相對位置和形狀不再保持原來的樣子。2023/6/13一134攝影像片的幾何特征（3）地形起伏的影響垂直投影時，隨地面起伏變化，投影點之間的距離2023/6/13一135

與地面實際水平距離成比例縮小，相對位置不變。中心投影時，地面起伏越大，像片上投影點水平位置的位移量就越大，產生投影誤差。這種誤差有一定的規(guī)律。攝影像片的幾何特征中心投影的透視規(guī)律在中心投影的像片上，各種物體的形狀不同及其所處的位置不同，其變形的情況也各不相同。了解不同形狀物體在中心投影影像上的變形規(guī)律，對解譯和制圖是必要的。（1）地面物體是一個點，在中心投影上仍然是一個點。如果有幾個點同在一投影線上，它的影像便重疊成一個點。（2）與像面平行的直線，在中心投影上仍然是直線，與地面目標的形狀基本一致。例如地面上有兩條道路以某種角度相交，反映在中心投影像片上也以相應的角度相交。如果直線垂直于地面（如電線桿），其中心投影有兩種情況：一是當直線與像片垂直并通過投影中心（主光軸）時，該直線在像片上是一個點；二是直線的延長線不通過投影中心，這時直線的投影仍然是直線，但其長度和變形情況則取決于目標在像片中的位置。近像片中心，直線的長度被縮短，在像片邊緣，直線的長度被夸大。2023/6/13一136攝影像片的幾何特征中心投影的透視規(guī)律（3）平面上的曲線，在中心投影的像片上仍為曲線。（4）面狀物體的中心投影相當于各種線的投影的組合。水平面的投影仍為一平面。垂直面的投影依其所處的位置而變化，當位于投影中心時，投影所反映的是其頂部的形狀，呈一直線；在其他位置時，除其頂部投影為一直線外，其側面投影成不規(guī)則的梯形。2023/6/13一137攝影像片的幾何特征像片的比例尺即像片上兩點之間的距離與地面上相應兩點實際距離之比。圖中像片上的a、b兩點是地面上A、B兩點的投影。ab:AB即為像片的比例尺。H為攝影平臺的高度；f為攝影機的焦距。通常f可以在像片的邊緣或相應的影像資料中找到，H由攝影部門提供。2023/6/13一138比例尺=ab:AB=f:H2023/6/13一139在不知道航高時，滿足以下兩個條件之一，也可求得比例尺：

第一，已知某一地面目標的大小，可以通過量測其在像片上的影像而算出該像片的比例尺。例如，已知某河流的寬度為20m，在像片上量得的寬度為0.5m，則該像片的比例尺為第二，若具有攝影地區(qū)的地形圖，先在像片上和地形圖上找到兩個地物的對應點，如道路的叉口、田角、房角等，然后分別在像片上和地形圖上量得其長度。通過已知的地形圖的比例尺為l:50,000時，在地形圖上量得AB兩點的長度為3.5cm，即AB的實際長度為3,5x50000=175000cm＝1750m；像片上量得相應ab兩點的長度為7cm，則像片的比例尺為攝影像片的幾何特征像點位移

在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺變化外，還會引起平面上的點位在像片位置上的移動。其位移量就是中心投影與垂直投影在同一水平面上的“投影誤差”。2023/6/13一140r：像點到像主點的距離r攝影像片的幾何特征由可以看出：位移量與地形高差h成正比位移量與像主點的距離r成正比位移量與攝影高度（航高）H成反比2023/6/13一141攝影膠片的物理特性

攝影成像多以膠片為記錄載體（雖然也可以用磁帶記錄），因此，熟悉膠片的特性對于遙感攝影的信息分析十分重要。膠片的性能取決一系列的感光物理性質。感光特征曲線：橫坐標為曝光量的對數(shù)值，縱坐標為膠片的光學密度。光學密度D：指膠片經感光顯影后，影像表現(xiàn)出的深淺程度。以阻光率O的對數(shù)值來表示。阻光率是指投射光量與透射光量之比，即透光率的倒數(shù)。一般膠片的最高密度，在感光測定時，要求達到1.8以上，有的可達到2.2～2.4。2023/6/13一142攝影膠片的物理特性感光度：指膠片的感光速度。膠片感光度高，在光線較弱時也能方便攝影。因為同樣光照條件下，欲獲得同樣的攝影效果，感光度高的膠片所需時間較短，而感光度愈低，所需曝光時間愈長。光學密度：指膠片感光顯影后，影像表現(xiàn)出的深淺程度。反差：指膠片的明亮部分與陰暗部分的密度差。膠片黑白分明稱高反差，明暗差別不明顯稱低反差。反差系數(shù):指拍攝后負片影像與景物亮度差之比，即特征曲線上的斜率。斜率等于1時，膠片的影像反差與景物亮度差相等，感光材料的光學密度能正確地反映地物的亮度差別。通常，航空攝影要求膠片反差系數(shù)＞1，目的是提高影像的反差以取得較好的目視效果，便于地物的識別。但反差系數(shù)過大影像的黑白雖然分明，但損失了許多中間層次和信息。而反差過小，又會使影像模糊不清。因此，適當?shù)剡x擇反差系數(shù)對控制影像質量是非常重要的。

2023/6/13一143攝影膠片的物理特性灰霧度：未經感光的膠片，顯影后仍產生輕微的密度，呈淺灰色，故稱灰霧。這是由于鹵化銀性能不穩(wěn)定，雖未經感光，仍被還原為金屬銀，附著于膠片之上。這種灰霧如不超過一定的范圍＜0.2，對攝影的影響不大。否則，將會影響影像的層次和清晰度，使影像模糊不清，缺乏立體感。寬容度：指膠片表達被攝物體亮度間距的能力。寬容度大的膠片曝光伸縮（適應）的范圍大。遙感攝影希望用寬容度大的膠片，以便即使曝光稍為不當，仍能較好地反映被攝物體的亮度范圍。解像力：通常稱為感光膠片的分辨力。解像力越高，景物的細部表達得越清晰。解像力的大小取決于涂布在膠片上感光乳劑銀鹽粒子的大小，銀粒越小分辨率越高。

2023/6/13一144遙感攝影膠片的類型

黑白攝影膠片色盲片：只能吸收短波段，對大于0.5微米的電磁波完全不感光。正色片：感光范圍可從藍光擴大到綠光區(qū)。分色片：感光范圍擴大到0.6微米。對綠黃光可區(qū)分且較敏感。全色片：能感受全部可見光。但在綠光部分感光度稍有降低。

彩色片天然彩色片：能較真實地還原出被攝物體的自然色彩，又稱真彩色。紅外彩色片：紅外敏感區(qū)的顏色被賦予假彩色，因此是假彩色片。航片注記1)Agrayscalestepwedge;2)notepad;3)altimeter4)fiducialmarks;5)clock;6)lensconeserialnumber;7)focallengthinmm;8)framenumber;9)missiondata;10)Navigationdata(invisible)框標壓平線壓平線：像片四邊井

字形直線叫壓平線，其彎曲度說明攝影時感光膠片未壓平而產

生的影像變形情況。.彩紅外攝影，紹興，19983.3掃描成像

3.3.1光機掃描成像

3.3.2固體自掃描成像

3.3.3高光譜成像光譜掃描2023/6/13一150由于受膠片感光范圍的限制，攝影象片一般僅能記錄波長在1．1um以內的電磁波輻射能量。另外由于在航天遙感時采用攝影型相機的衛(wèi)星所帶的膠片有限，這類遙感衛(wèi)星工作壽命也較短。而掃描方式的傳感器的探測范田可以從可見光區(qū)至整個紅外區(qū)，并且它采用專門的光敏或熱敏探測器把收集到的地物電磁波能量變成電信號記錄下來、然后可通過無線電頻道向地面發(fā)送，從而實現(xiàn)遙感信息的實時傳輸。2023/6/13一1513.3掃描成像2023/6/13一152

依靠探測元件和掃描鏡對目標物以瞬間視場為單位進行的逐點、逐行取樣，以得到目標地物電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。探測波段：紫外、可見光、紅外和微波波段。成像方式：光/機掃描成像、固體自掃描成像、高光譜成像光譜掃描。3.3.1光/機掃描成像光學／機械掃描成像系統(tǒng)，一般在掃描儀的前方安裝光學鏡頭，依靠機械傳動裝置使鏡頭擺動，形成對目標地物的逐點逐行掃描。探測元件需要根據(jù)目標地物和大氣透過程度來確定。進行不同的波段的探測，需采用不同的掃描探測元件。如紅外敏感元件，可探測人眼不可見的目標地物的紅外輻射。2023/6/13一153地物的紅外輻射光學掃描系統(tǒng)分光器控制器同步控制系統(tǒng)氖燈成象光學掃描系統(tǒng)致冷磁盤記錄發(fā)送膠片光信號電信號D/AA/D光機掃描的結構圖

掃描成像一、光/機掃描成像概念：依靠機械傳動裝置使光學鏡頭擺動，形成對目標地物逐點逐行掃描。探測元件把接收到的電磁波能量能轉換成電信號，在磁介質上記錄或再經電/光轉換成為光能量，在設置于焦平面的膠片上形成影像瞬時視場角：掃描鏡在一瞬時時間可以視為靜止狀態(tài)，此時，接受到的目標物的電磁波輻射，限制在一個很小的角度之內，這個角度稱為瞬時視場角。即掃描儀的空間分辨率?？傄晥鼋牵簰呙鑾У牡孛鎸挾确Q總視場。從遙感平臺到地面掃描帶外側所構成的夾角，叫總視場角。

照相技術的弱點：乳膠片感光技術本身存在著致命的弱點，它所傳感的輻射波段僅限于可見光及其附近；其次，照相一次成型，圖象存儲、傳輸和處理都不方便。工作原理：掃描鏡在機械驅動下，隨遙感平臺的前進運動而擺動，依次對地面進行掃描，地面物體的輻射波束經掃描鏡反射，并經透鏡聚焦和分光分別將不同波長的波段分開，再聚焦到感受不同波長的探測元件上。幾種光機掃描儀紅外掃描儀：接受地物的紅外輻射能量，并把它傳給探測元件。多光譜掃描儀（MSS)：與紅外掃描儀基本類似，其不同之處是，外加一個分光系統(tǒng)，把來自地物的電磁波信號，分成若干個不同的波段，同時用多個探測器同步記錄相應波段的信息。而紅外掃描儀只在紅外波段工作。專題制圖儀TM：專題制圖儀TM的成像原理與MSS一致，與MSS相比，空間分辨率由80米提高到30米；探測波段由4個增加到7個。特點：利用光電探測器解決了各種波長輻射的成像方法。輸出的電學圖象數(shù)據(jù)，存儲、傳輸和處理方面十分方便。但裝置龐雜，高速運動使其可靠性差；在成像機理上，存在著目標輻射能量利用率低的致命弱點。光機掃描的幾何特征取決于它的瞬時視場角和總視場角。瞬時視場角(2θ)：掃描鏡在一瞬時時間可以視為靜止狀態(tài)，此時，接受到的目標地物的電磁波輻射，限制在一個很小的角度之內，這個角度稱為瞬時觀場角，即掃描儀的空間分辨率?？傄晥鼋?2Φ)：掃描帶的地面寬度稱總視場(L)。從遙感平臺到地面掃描帶外側所構成的夾角，叫總視場角，也叫總掃描角。

進行掃描成像時，總視場角不宜過大，否則圖像邊緣的畸變太大。通常在航空遙感中，總視場角取70o～120o。由于掃描儀的掃描角是固定的，因此遙感平臺的高度越大，所對應的地面總視場也就愈大。2023/6/13一157H為遙感平臺高度光機掃描儀可分為單波段和多波段兩種。多波段掃描儀的工作波段范圍很寬，從近紫外、可見光至遠紅外都有。掃描鏡在機械驅動下，隨遙感平臺（飛機、衛(wèi)星）的前進運動而擺動，依次對地面進行掃描，地面物體的輻射波束經掃描反射鏡反射，并經透鏡聚焦和分光分別將不同波長的波段分開，再聚焦到感受不同波長的探測元件上。2023/6/13一1582023/6/13一1592023/6/13一160掃描原理2023/6/13一161掃描軌跡3.3.2固體自掃描成像是一種用固定的探測元件，通過遙感平臺的運動對目標地物進行掃描的成像方式。目前常用的探測元件是電荷耦合器件CCD，具有自掃描、感受波譜范圍寬、畸變小、體積小、重量輕、系統(tǒng)噪聲低、動耗小、壽命長、可靠性高等一系列優(yōu)點，并可做成集成度非常高的組合件。2023/6/13一1622023/6/13一163CCD工作原理現(xiàn)在，愈來愈多的掃描儀采用CCD元件線陣和面陣，以代替光／機掃描系統(tǒng)。在CCD元件掃描儀中設置波譜分光器件和不同的CCD元件，可使掃描儀既能進行單波段掃描也能進行多波段掃描。2023/6/13一1643.3.3高光譜成像光譜掃描通常的多波段掃描儀將可見光和紅外波段分割成幾個到十幾個波段。對遙感而言，在一定波長范圍內，被分割的波段數(shù)愈多，即波譜取樣點愈多，愈接近于連續(xù)波譜曲線，因此可以使得掃描儀在取得目標地物圖像的同時也能獲取該地物的光譜組成。這種既能成像又能獲取目標光譜曲線的“譜像合一”的技術，稱為成像光譜技術。按該原理制成的掃描儀稱為成像光譜儀。

2023/6/13一165高光譜成像光譜儀是遙感進展中的新技術，其圖像是由多達數(shù)百個波段的非常窄的連續(xù)的光譜波段組成，光譜波段覆蓋了可見光，近紅外，中紅外和熱紅外區(qū)域全部光譜帶。光譜儀成像時多采用掃描式或推帚式，可以收集200或200以上波段的數(shù)據(jù)。使得圖像中的每一像元均得到連續(xù)的反射率曲線，而不像其他一般傳統(tǒng)的成像光譜儀在波段之間存在間隔。2023/6/13一166兩種基本類型的

高光譜成像光譜儀工作原理基本屬于光學／機械式掃描。這種陣列成像光譜儀要產生200多個連續(xù)光譜波段。經過光學色散裝置分色后，不同波段的輻射照射到CCD線陣列的各個元件上。因而來自地面瞬時視場的輻射強度被分色記錄下來，其光譜2023/6/13一167

通道數(shù)與線陣列元件數(shù)相同。這種掃描式的高光譜成像儀主要用于航空遙感探測，較慢的飛行速度使空間分辨率的提高成為可能。推帚式面陣列成像光譜儀。為二維面陣列，一維是線性陣列，另一維作光譜儀。圖像一行一行地記錄數(shù)據(jù)，不再移動元件。成像裝置在橫向上測量一行中的每個像元所有波段的輻射強度，有多少波段就有多少個探測元件。2023/6/13一168

由于像元的攝像時間長，系統(tǒng)的靈敏度和空間分辨率的提高可以實現(xiàn)。高光譜分辨率遙感(HyperspectralRemoteSensing)指利用很多很窄的電磁波波段從目標物獲取有關數(shù)據(jù)。常規(guī)遙感（亦稱寬波段遙感）：波段寬、不連續(xù)、不完全覆蓋整個可見光至紅光（0.4-2.5um）光譜范圍。與常規(guī)寬波段遙感的區(qū)別美國陸地衛(wèi)星五號（LANDSAT5，TM)波段波譜范圍nm波段寬度nm1450–520702520–600803630–690604760–90014051550–1750200610400–12500210072080–2350270美國陸地衛(wèi)星七號

(LANDSAT-7)，ETM+波段波譜范圍nm波段寬度nm1450-515652525-605853630-690604775-90012551550-1750200610400-12500210072090-23502608520-900380SPOT5波段波譜范圍nm波段寬度nm123456490-690430-470490-610610-680780-8901580-17502004012070110170波段波譜范圍nm波段寬度nm1234450-520520-600630-690760-900708060140QuickBirdMODIS:36個波段波段波譜范圍nm波段寬度nm8910111213141518405-420438-448483-493526-536546-556662-672673-683743-753931-941151010101010101010機載MIVIS（MultispectralInfraredandVisibleImagingSpectrometer)成像光譜儀102個光譜波段可見光20個波段，波長范圍：430-830nm近紅外8個波段，波長范圍：1150-1550nm中紅外64個波段，波長范圍：1985-2479nm熱紅外10個波段，波長范圍8210-12700nm成像光譜儀（數(shù)十至上百個波段，連續(xù)的光譜曲線）成像光譜儀：既能對目標成像又可以測量目標物波譜特性的光學探測器。其特點是光譜分辨率高、波段連續(xù)性強。

陸地衛(wèi)星TM和AVIRIS在可見光—近紅外(400-900nm)光譜范圍內的空間和光譜分辨率視覺化效果圖圖示。TM波段相對較寬且光譜不連續(xù)，而AVIRIS代表幾乎連續(xù)的光譜抽樣。x，y軸代表平面空間，一個網格代表1個像元，λ軸代表波長或波段。一個TM波段內只記錄一個數(shù)據(jù)點，而用航空可見光／紅外光成像光譜儀(AVIRIS)記錄這一波段范圍的光譜信息需用10個以上數(shù)據(jù)點。數(shù)據(jù)量的增加，導致信息量數(shù)十倍以至數(shù)百倍地增加。使其足夠的光譜分辨率（波段寬度一般小于10nm）能夠區(qū)分那些具有診斷性光譜特征的地表物質。實驗室礦物光譜說明礦物光譜的診斷性吸收、反射特征光譜沿縱向已被錯位以避免重疊。TM波段7亦標在圖上。

光譜分辨率對水鋁礦反射光譜的影響高光譜遙感顯著特點：可在電磁波譜的紫外、可見光、近紅外和中紅外區(qū)域，獲取許多非常窄且光譜連續(xù)的數(shù)據(jù)。3.4微波遙感與成像

在電磁波譜中，波長在1mm～1m的波段范圍稱微波。該范圍內又可再分為毫米波、厘米波和分米波。在微波技術上，還可將厘米波分成更窄的波段范圍，并用特定的字母表示

微波遙感是指通過微波傳感器獲取從目標地物發(fā)射或反射的微波輻射，經過判讀處理來識別地物的技術。

2023/6/13一183譜帶名稱波長范圍/cmKa0.75~1.13K1.13~1.67Ku1.67~2.42X2.42~3.75C3.75~7.5S7.5~15L15~30P30~1003.4.1微波遙感的特點1.能全天候、全天時工作

可見光遙感只能在白天工作，紅外遙感雖可克服夜障，但不能穿透云霧。因此，當?shù)乇肀辉茖诱谏w時，無論是可見光遙感還是紅外遙感均無能為力。地球表面有40％～60％的地區(qū)常年被云層覆蓋，平均日照時間不足一半，尤其是海洋上更是如此。按瑞利散射原理，散射的強度與λ-4成正比。由于微波的波長比紅外波要長得多，因而散射要小得多，所以與紅外波相比，在大氣中衰減較少，對云層、雨區(qū)的穿透能力較強，基本上不受煙、云、雨、霧的限制。2023/6/13一1842.對某些地物具有特殊的波譜特征許多地物間，微波輻射能力差別較大，因而可以較容易地分辨出可見光和紅外遙感所不能區(qū)別的某些目標物的特性。例如，在微波波段中，水的比輻射率為0.4，而冰的比輻射率為0.99，在常溫下兩者的亮度溫度相差100K，很容易區(qū)別，而在紅外波段，水的比輻射率為0.96，冰的比輻射率為0.92，兩者相差甚微，不易區(qū)別。2023/6/13一1853.對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力該特性可用來探測隱藏在林下的地形、地質構造、軍事目標，以及埋藏于地下的工程、礦藏、地下水等。2023/6/13一1864.對海洋遙感具有特殊意義微波對海水特別敏感，其波長很適合于海面動態(tài)情況（海面風、海浪等）的觀測。5.分辨率較低，但特性明顯微波傳感器的分辨率一般都比較低，這是因為其波長較長，衍射現(xiàn)象顯著的緣故。要提高分辨率必須加大天線尺寸。其次，觀測精度和取樣速度往往不能協(xié)調。欲保證精度就需要有較長的積分時間，取樣速度就要降低，通常是以犧牲精度來提高取樣速度的。此外，地球表面的地物溫度大多在200～300K，峰值波都落在紅外波段，因此紅外波段的輻射量要比微波大幾個數(shù)量級。然而，由于微波的特殊物理性質，使紅外測量精度遠不及微波，也要差幾個數(shù)量級。因此，總的說來，紅外和微波遙感各有優(yōu)缺點。2023/6/13一1873.4.2微波遙感方式與傳感器

微波遙感分有源（主動）和無源（被動）兩大類。主動微波遙感:是指通過向目標地物發(fā)射微波并接收其后向散射信號來實現(xiàn)對地觀測的遙感方式。主要傳感器是雷達。此外，還有微波高度計和微波散射計。1.雷達（Radar，RadioDirectionAndRange）意為無線電測距和定位。其工作波段大都在微波范圍，少數(shù)也利用其他波段，例如利用紅外波段工作的紅外雷達，還有利用激光器作發(fā)射波源的激光雷達。按照雷達的工作方式可分為成像雷達和非成像雷達。成像雷達中又可分為真實孔徑側視雷達和合成孔徑側視雷達。2023/6/13一1882023/6/13一189雷達是由發(fā)射機通過天線在很短時間內，向目標地物發(fā)射一束很窄的大功率電磁波脈沖，然后用同一天線接收目標地物反射的回波信號而進行顯示的一種傳感器。不同物體，回波信號的振幅、位相不同，故接收處理后，可測出目標地物的方向、距離等數(shù)據(jù)。2023/6/13一190地物對微波的反射能力取決于本身的性質和形狀。不同地物的微波反射特性不同，這是利用雷達成像和判別不同地物的基礎。2023/6/13一191美國白宮微波遙感影像2.側視雷達（SideLookingRadar）其天線不是安裝在遙感平臺的正下方，而是與遙感平臺的運動方向形成角度，朝向一側或兩側傾斜安裝，向側下方發(fā)射微波，接收回波信號。波束向側下方發(fā)射可使不同地形顯示出更大的差別，使雷達圖像更具有立體感。2023/6/13一1922023/6/13一193機載側視雷達的工作原理側視雷達的分辨力可分為距離分辨力和方位分辨力。距離分辨力(垂直于飛行方向）2023/6/13一194A、B距離及C、D距離均為20米為脈沖寬度C為波速俯角越大，距離分辨力低。(又稱射向、橫向或側向分辨率)(range)方位分辨力（平行于飛行方向）Pa

：雷達發(fā)射的微波向四面八方輻射，呈花瓣狀，稱波瓣，但以一個方向為主，稱為主瓣，其他方向輻射能小，形成副瓣，其中β角稱波瓣角。要使雷達的方向性精確，就要盡量增大主瓣功率和減少波瓣角。波瓣角與雷達發(fā)射的微波波長λ成正比與雷達的天線孔徑D成反比：β=λ/DPa=(λ/D)RR為距目標地物的距離。2023/6/13