理学遥感成像原理与遥感成像特征.pptx
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1、1瞬时视场角:扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态,此时,接受到的目标物的电磁波辐射,限制在一个很小的角度之内,这个角度称为瞬时视场角。即扫描仪的空间分辨率。总视场角:扫描带的地面宽度称总视场。从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角,叫总视场角。总视场(FOV)是遥感器能够受光的范围,决定成像宽度。瞬时视场角(IFOV)决定了每个像元的视场。一般说来,瞬间视场角对应的地面分辨单元是一个正方形,该正方形是瞬间视场角对应的地表面积。严格说来,光机扫描中瞬间视场角对应的每个像元是个矩形。光机扫描成像时每一条扫描带都有一个投影中心,一幅图象由多条扫描带构成,因此遥感影像为多中心投影。每条扫描带上影像的几
2、何特征服从中心投影规律,在航向上影像服从垂直投影规律。第1页/共48页23.3 扫描成像光光/机扫描成像机扫描成像探测元件响应波长/工作温度/K光电倍增管硅光二极管锗光二极管锑化铟(InSb)碲镉汞(HgCdTe)硫化铅(PbS)锗掺汞(Ge:Hg)0.4-0.750.53-1.091.12-1.732.1-4.753-58-142-68-13.577室温77室温77第2页/共48页33.3 扫描成像光光/机扫描成像机扫描成像A:扫描镜B:探测元件C:IFOV瞬时视场角D:地面分辨率E:总视场角(10-200航天)F:扫描带宽第3页/共48页4几种光机扫描一仪1、红外扫描仪:接受地物的红外辐射
3、能量,并把它传给探测元件。2、多光谱扫描仪(MSS):与红外扫描仪基本类似,其不同之处是,外加一个分光系统,把来自地物的电磁波信号,分成若干个不同的波段,同时用多个探测器同步记录相应波段的信息。而红外扫描仪只在红外波段工作。3、专题制图仪TM:专题制图仪TM的成像原理与MSS一致,与MSS相比,空间分辨率由80米提高到30米;探测波段由4个增加到7个。特点:利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据,存储、传输和处理方面十分方便。但装置庞杂,高速运动使其可靠性差;在成像机理上,存在着目标辐射能量利用率低的致命弱点。第4页/共48页53.3 扫描成像光光/机扫描成像机扫描成像
4、实例(实例(MSS)MSS MSS 具具有有4 4个个光光谱谱通通道道。Landsat Landsat 1-51-5均均用用了了MSSMSS,其其中中除除Landsat 3Landsat 3采用采用5 5个波段外,其余均用个波段外,其余均用可见光可见光可见光可见光-近红外近红外近红外近红外4 4个波段。个波段。(1 1)MSS4MSS4:0.50.50.60.6微米,微米,为蓝绿波段为蓝绿波段(2 2)MSS5MSS5:0.60.60.70.7微米,为橙红波段微米,为橙红波段(3 3)MSS6MSS6:0.70.70.80.8微米,为红、近红外波段微米,为红、近红外波段(4 4)MSS7MSS
5、7:0.80.81.11.1微米,为近红外波段微米,为近红外波段第5页/共48页63.3 扫描成像光光/机扫描成像机扫描成像实例(实例(MSS)MSS-4MSS-5第6页/共48页73.3 扫描成像光光/机扫描成像机扫描成像实例(实例(MSS)MSS-6MSS-7第7页/共48页83.3 扫描成像光光/机扫描成像机扫描成像实例(实例(MSS)MSSBand4=BlueMSSBand5=GreenMSSBand7=Red第8页/共48页93.3 扫描成像固体自扫描成像(推帚式扫描仪)固体自扫描成像(推帚式扫描仪)1、固体自扫描是用固定的探测元件,通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式
6、。2、电子藕合器件CCD:是一种用电荷量表示信号大小,用耦合方式传输信号的探测元件。具有感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、灵敏度高、动耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点。3、扫描方式上具有刷式扫描成像特点。探测元件数目越多,体积越小,分辨率就越高。电子藕合器件CCD逐步替代光学机械扫描系统。第9页/共48页103.3 扫描成像高光谱成像光谱扫描(成像光谱仪)高光谱成像光谱扫描(成像光谱仪)成像光谱仪是遥感领域中的新型遥感器,它把可见光、红外波谱分割成几十个到几百个波段,每个波段都可以取得目标图像,同时对多个目标图像进行同名地物点取样,取样点的波谱特征值随着波段数愈多愈接近于连
7、续波谱曲线。这种既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的技术称为成像光谱技术,按该原理制成的遥感器称为成像光谱仪。高光谱成像仪是遥感进展的新技术,其图象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成,光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式和推帚式,可以收集200或200以上波段的收据数据。使图象中的每一像元均得到连续的反射率曲线,而不像其他一般传统的成像谱光仪在波段之间存在间隔。主要应用于高光谱航空遥感,在航天遥感领域高光谱也开始应用第10页/共48页11总总 结结摄影成像扫描成像波谱范围光谱分辨率多光谱获取方式数据记录方式投影方式可见光+近红外
8、相对低多个镜头胶片、数字中心投影可见光+近红外+热红外相对高单镜头,分光数字多中心投影第11页/共48页123.4 微波遥感与成像微波遥感与成像微波波段划分微波波段划分第12页/共48页133.4 微波遥感与成像微波遥感与成像微波遥感的特点:1、能全天候、全天时工作2、对某些地物具有特殊的波谱特征:在微波波段,水的比辐射率为0.4,冰的比辐射率为0.99;而在红外波段,水的比辐射率为0.96,冰的比辐射率为0.92。3、对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力。4、对海洋遥感具有特殊意义:适合于海面动态情况(海面风、海浪等)的观测 5、分辨率较低,但特性明显。第13页/共48页143.4 微波遥
9、感与成像微波遥感与成像微波遥感方式:主动和被动第14页/共48页153.4 微波遥感与成像微波遥感与成像微波遥感传感器分类主动方式被动方式1、雷达(侧视雷达):成像2、微波高度计:不成像3、微波散射计:不成像1、微波辐射计:成像2、微波散射计:不成像第15页/共48页163.4 微波遥感与成像微波遥感与成像微波遥感传感器分类微波散射计:测量地物的散射或反射特性微波散射计:测量地物的散射或反射特性微波高度计:测量目标物与遥感平台间的距离,从而准确得知地表高度变化,微波高度计:测量目标物与遥感平台间的距离,从而准确得知地表高度变化,海浪的高度等参数。海浪的高度等参数。根据发射波和接收波间的时间差,
10、测出距离。根据发射波和接收波间的时间差,测出距离。第16页/共48页173.4 微波遥感与成像微波遥感与成像微波遥感传感器分类微波辐射计微波辐射计微波辐射计主要用于探测地面各点的微波辐射计主要用于探测地面各点的亮度温度亮度温度并生成亮度温度图像。由并生成亮度温度图像。由于地面物体都具有发射微波的能力于地面物体都具有发射微波的能力,其发射强度与自身的亮度温度有关。通其发射强度与自身的亮度温度有关。通过过扫描接收这些信号并换算成对应的亮度温度图扫描接收这些信号并换算成对应的亮度温度图,对地面物体状况的探测很对地面物体状况的探测很有意义。有意义。亮度温度是指辐射出与被测物体相等的辐射能量的黑体的温度
11、。第17页/共48页183.4 微波遥感与成像微波遥感与成像微波遥感传感器分类侧视雷达侧视雷达侧视雷达是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面侧视雷达是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面,发射发射一个窄的波束一个窄的波束,覆盖地面上这一侧面的一个条带覆盖地面上这一侧面的一个条带,然后接收在这一条带上地物然后接收在这一条带上地物的反射波的反射波,从而形成一个图像带。随着飞行器前进从而形成一个图像带。随着飞行器前进,不断地发射这种脉冲波束不断地发射这种脉冲波束,又不断地接收回波又不断地接收回波,从而形成一幅一幅的雷达图像。从而形成一幅一幅的雷达图像。雷达成像的基本条件:雷达
12、发射的波束照在目标不同部位时,要有时雷达成像的基本条件:雷达发射的波束照在目标不同部位时,要有时间先后差异,这样从目标反射的回波也同时出现时间差,才有可能区间先后差异,这样从目标反射的回波也同时出现时间差,才有可能区分目标的不同部位。分目标的不同部位。第18页/共48页19合成孔径雷达合成孔径雷达合成孔径雷达与侧视雷达类似合成孔径雷达与侧视雷达类似,也是在飞机或卫星平台上由传感也是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面发射信号。所不同的是将发射和接收天线器向与飞行方向垂直的侧面发射信号。所不同的是将发射和接收天线分成许多小单元分成许多小单元,每一单元发射和接收信号的时刻不同。由于天线
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