CH4_遙感2k30713上課講義

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CH4_遙感2k30713-第四章遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用第一節(jié)基本概念與基礎(chǔ)知識(shí)一、遙感的基本概念（一）遙感的定義遙感是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的對(duì)地觀測(cè)綜合性技術(shù)，通常有廣義和狹義的理解。廣義理解，遙感泛指一切無(wú)接觸的遠(yuǎn)距離探測(cè)，包括對(duì)電磁場(chǎng)、力場(chǎng)、機(jī)械波（聲波、地震波）等的探測(cè)。狹義的理解，遙感是應(yīng)用探測(cè)儀器，不與探測(cè)目標(biāo)相接觸，從遠(yuǎn)處把目標(biāo)的電磁波特性記錄下來(lái)，通過(guò)分析，揭示出物體特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測(cè)技術(shù)。遙感不同于遙測(cè)和遙控。遙測(cè)是指對(duì)被測(cè)物體某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)和性質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量的技

2、術(shù)，分接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量。遙控是指遠(yuǎn)距離控制目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過(guò)程的技術(shù)。遙感，特別是空間遙感過(guò)程的完成往往需要綜合運(yùn)用遙測(cè)和遙控技術(shù)，如衛(wèi)星遙感，必須對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行參數(shù)的遙測(cè)和衛(wèi)星工作狀態(tài)的控制等。（二）遙感的基本特點(diǎn)1大面積的同步觀測(cè)在地球上，進(jìn)行資源和環(huán)境調(diào)查時(shí)，大面積同步觀測(cè)所取得的數(shù)據(jù)是最寶貴的。依靠傳統(tǒng)的地面調(diào)查，實(shí)施起來(lái)非常困難，工作量很大。而遙感觀測(cè)則可以為此提供最佳的獲取信息方式，并且不受地形阻隔等限制。遙感平臺(tái)越高，視角越寬廣，可以同步探測(cè)到的地面范圍就越大，容易發(fā)現(xiàn)地球上一些重要目標(biāo)物空間分布的宏觀規(guī)律，而有些宏觀規(guī)律，依靠地面觀測(cè)是難以發(fā)現(xiàn)或必須經(jīng)長(zhǎng)期大面積調(diào)查才能發(fā)現(xiàn)的。

3、如一幀美國(guó)的陸地衛(wèi)星Landsat圖象，覆蓋面積為34225km2（185km185km），在56min內(nèi)即可掃描完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)地的大面積同步觀測(cè)；一幀地球同步氣象衛(wèi)星圖象可覆蓋13的地球表面，實(shí)現(xiàn)更宏觀的同步觀測(cè)。2時(shí)效性遙感探測(cè)，尤其是空間遙感探測(cè)，可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)探測(cè)，發(fā)現(xiàn)地球上許多事物的動(dòng)態(tài)變化。這對(duì)于研究地球上不同周期的動(dòng)態(tài)變化非常重要。不同高度的遙感平臺(tái)其重復(fù)觀測(cè)的周期不同，地球同步軌道衛(wèi)星可以每半個(gè)小時(shí)對(duì)地觀測(cè)一次（如FY-2氣象衛(wèi)星）；太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星（如NOAA氣象衛(wèi)星和FY衛(wèi)氣象衛(wèi)星）可以每天2次對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行觀測(cè)。這兩種衛(wèi)星可以探測(cè)地球表面及大氣在一天或幾小

4、時(shí)之內(nèi)的短周期變化。地球資源衛(wèi)星（如美國(guó)的Landsat、法國(guó)的SPOT和中國(guó)與巴西合作的CBERS）則分別以16天、26天或45天對(duì)同一地區(qū)重復(fù)觀測(cè)一次，以獲得一個(gè)重訪周期內(nèi)的某些事物動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)。而傳統(tǒng)的地面調(diào)查則須大量的人力、物力，用幾年甚至幾十年時(shí)間才能獲得地球上大范圍地區(qū)動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)。因此，遙感調(diào)查大大提高了觀測(cè)的時(shí)效性。3數(shù)據(jù)的綜合性和可比性遙感獲得的地物電磁波特性數(shù)據(jù)綜合地反映了地球上許多自然、人文信息。紅外遙感晝夜均可探測(cè)，微波遙感可全天時(shí)全天候探測(cè)，人們可以從中有選擇地提取所需的信息。地球資源衛(wèi)星Landsat和CBERS等所獲得的地物電磁波特性均可以比較綜合地反映地質(zhì)、

5、地貌、土壤、植被、水文等特征，因此具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。由于遙感的探測(cè)波段、成像方式、成像時(shí)間、數(shù)據(jù)記錄等均可按要求設(shè)計(jì)，使其獲得的數(shù)據(jù)具有同一性或相似性。同時(shí)考慮到新的傳感器和信息記錄都可向下兼容，所以，數(shù)據(jù)具有可比性。與傳統(tǒng)地面調(diào)查和考察比較，遙感數(shù)據(jù)可以較大程度地排除人為干擾。4經(jīng)濟(jì)性遙感的費(fèi)用投入與所獲取的效益，與傳統(tǒng)的方法相比，可以大大地節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。有人估計(jì)，美國(guó)陸地衛(wèi)星的經(jīng)濟(jì)投入與取得的效益比為180甚至更大。（三）遙感系統(tǒng)與遙感分類1遙感系統(tǒng)根據(jù)遙感的定義，遙感系統(tǒng)包括：被測(cè)目標(biāo)的信息特征、信息的獲取、信息的傳輸與記錄、信息的處理和信息

6、的應(yīng)用五大部分（見(jiàn)圖4-1）。任何目標(biāo)物都具有發(fā)射、反射和吸收電磁波的性質(zhì)，這是遙感的信息源。目標(biāo)物與電磁波的相互作用，構(gòu)成了目標(biāo)物的電磁波特性，它是遙感探測(cè)的依據(jù)。接收、記錄目標(biāo)物電磁波特征的儀器，稱為傳感器或遙感器。如掃描儀、雷達(dá)、攝影機(jī)、攝像機(jī)、輻射計(jì)等。裝載傳感器的平臺(tái)稱遙感平臺(tái)，主要有地面平臺(tái)（如遙感車、手提平臺(tái)、地面觀測(cè)臺(tái)等）、空中平臺(tái)（如飛機(jī)、氣球、其他航空器等）、空間平臺(tái)（如火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、航天飛機(jī)等）。傳感器接收到目標(biāo)地物的電磁波信息，記錄在數(shù)字磁介質(zhì)或膠片上。膠片是由人或回收艙送至地面回收，而數(shù)字磁介質(zhì)上記錄的信息則可通過(guò)衛(wèi)星上的微波天線傳輸給地面的衛(wèi)

7、星接收站。地面站接收到遙感衛(wèi)星發(fā)送來(lái)的數(shù)字信息，記錄在高密度的磁介質(zhì)上，并進(jìn)行一系列的處理，如信息恢復(fù)、輻射校正、衛(wèi)星姿態(tài)校正、投影變換等，再轉(zhuǎn)換為用戶可使用的通用數(shù)據(jù)格式，或轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)（記錄在膠片上），才能被用戶使用。地面站或用戶還可根據(jù)需要進(jìn)行精校正處理和專題信息處理、分類等。遙感獲取信息的目的是應(yīng)用。這項(xiàng)工作由各專業(yè)人員按不同的應(yīng)用目的進(jìn)行。在應(yīng)用過(guò)程中，也需要大量的信息處理和分析，如不同遙感信息的融合及遙感與非遙感信息的復(fù)合等?？傊b感技術(shù)是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)，它涉及到航空、航天、光電、物理、計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)以及諸多的應(yīng)用領(lǐng)域，它的發(fā)展與這些學(xué)科緊密相關(guān)。圖4-1遙感系統(tǒng)的組成2遙

8、感的類型遙感的分類方法很多，按遙感平臺(tái)、傳感器、工作方式和應(yīng)用領(lǐng)域等進(jìn)行分類。（1）按遙感平臺(tái)地面遙感：傳感器設(shè)置在地面平臺(tái)上，如車載、船載、手提、固定或活動(dòng)高架平臺(tái)等。航空遙感：傳感器設(shè)置于航空器上，主要是飛機(jī)、氣球等。航天遙感：傳感器設(shè)置于環(huán)地球的航天器上，如人造地球衛(wèi)星、航天飛機(jī)、空間站、火箭等。航宇遙感：傳感器設(shè)置于星際飛船上，指對(duì)地月系統(tǒng)外的目標(biāo)的探測(cè)。（2）按傳感器的探測(cè)波動(dòng)紫外遙感：探測(cè)波段在0.050.38之間?？梢?jiàn)光遙感：探測(cè)波段在0.380.76之間。紅外遙感：探測(cè)波段在0.761000之間。微波遙感：探測(cè)波段在lmm10m之間。多波段遙感：指探測(cè)波段在可見(jiàn)光波段和紅外波段

9、范圍內(nèi)，再分成若干窄波段來(lái)探測(cè)目標(biāo)。（3）按工作方式主動(dòng)遙感和被動(dòng)遙感：主動(dòng)遙感由探測(cè)器主動(dòng)發(fā)射一定電磁波能量并接收目標(biāo)的后向散射信號(hào)；被動(dòng)遙感的傳感器不向目標(biāo)發(fā)射電磁波，僅被動(dòng)接收目標(biāo)物的自身發(fā)射和對(duì)自然輻射源的反射能量。成像遙感與非成像遙感：前者傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號(hào)可轉(zhuǎn)換成數(shù)字或模擬的圖象；后者傳感器接收的目標(biāo)電磁輻射信號(hào)不能形成圖象。（4）按遙感的應(yīng)用領(lǐng)域從大的研究領(lǐng)域可分為外層空間遙感、大氣層遙感、陸地遙感、海洋遙感等。從具體應(yīng)用領(lǐng)域可分為資源遙感、環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、漁業(yè)遙感、地質(zhì)遙感、氣象遙感、水文遙感、城市遙感、工程遙感、災(zāi)害遙感、軍事遙感等，還可以劃分為更細(xì)的

10、研究對(duì)象進(jìn)行各種專題應(yīng)用。（四）遙感發(fā)展的基本狀況1957年10月4日，蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星的發(fā)射成功，標(biāo)志著人類從空間觀測(cè)地球和探索宇宙奧秘進(jìn)入了新的紀(jì)元。1959年9月美國(guó)發(fā)射的“先驅(qū)者2號(hào)”探測(cè)器拍攝了地球云圖，同年10月蘇聯(lián)的“月球3號(hào)”航天器拍攝了月球背面的照片。真正從航天器上對(duì)地球進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，是從1960年美國(guó)發(fā)射TIROSl（TelevisionInfraredObservationSatellite）和NOAA1（NationalOceanicandAtmosphericAdministration）太陽(yáng)同步氣象衛(wèi)星開始的。從此，航天遙感取得了重大進(jìn)展。同時(shí)，航空遙感仍繼續(xù)

11、發(fā)展。這一時(shí)期遙感的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：遙感平臺(tái)方面：除航空遙感已成業(yè)務(wù)化外，航天平臺(tái)也已成系列，20世紀(jì)已有5000余顆人造衛(wèi)星升空。有飛出太陽(yáng)系的“旅行者”1號(hào)、2號(hào)等宇航平臺(tái)；也有以空間軌道衛(wèi)星為主的航天平臺(tái)，包括載人空間站、空間實(shí)驗(yàn)室、返回式衛(wèi)星，還有往返于空間與地面之間的航天飛機(jī)。在空間軌道衛(wèi)星中，有地球同步衛(wèi)星、太陽(yáng)同步衛(wèi)星，還有一些低軌和高軌衛(wèi)星；有綜合目標(biāo)的較大型衛(wèi)星，也有專題目標(biāo)明確的小衛(wèi)星群。不同高度、不同用途的衛(wèi)星構(gòu)成了對(duì)地球和宇宙空間的多度角、多周期觀測(cè)。傳感器方面：探測(cè)的波段范圍不斷延伸，波段的分割愈來(lái)愈精細(xì)，從單一譜段向多譜段發(fā)展。成像光譜技術(shù)的出現(xiàn)把感測(cè)波

12、段從數(shù)百個(gè)推向上千個(gè)，探測(cè)目標(biāo)的電磁波特性更全面地反映出目標(biāo)物的性質(zhì)，它使本來(lái)在寬波段遙感中不可探測(cè)的物質(zhì)被探測(cè)出來(lái)。成像雷達(dá)所獲取的信息也向多頻率、多角度、多極化、多分辨率的方向發(fā)展。激光測(cè)距與遙感成像的結(jié)合使得三維實(shí)時(shí)成像成為可能；各種傳感器空間分辨率的提高，特別是像IKONOS這樣米級(jí)高空間分辨率航天圖象的出現(xiàn)，使航天遙感與航空遙感的界線變得模糊；數(shù)字成像技術(shù)的發(fā)展，打破了傳統(tǒng)攝影與掃描成像的界線。此外，多種探測(cè)技術(shù)的集成日趨成熟，如雷達(dá)、多光譜成像與激光測(cè)高、GPS（GlobalPositionSystem，地球定位系統(tǒng)）的集成可以同時(shí)取得經(jīng)緯度坐標(biāo)和地面高程數(shù)據(jù)，用于實(shí)時(shí)測(cè)圖，并且隨

13、著遙感技術(shù)的發(fā)展，集成度將更高。遙感信息處理方面：在攝影成像、膠片記錄的年代，光學(xué)處理和光電子學(xué)影像處理起著主導(dǎo)的作用。隨著數(shù)字成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)的迅速發(fā)展。眾多的傳感器和日益增長(zhǎng)的大量探測(cè)數(shù)據(jù)使得信息處理更為重要。光存貯器的發(fā)展，使“信息爆炸”問(wèn)題有所緩解。大容量、高速度的計(jì)算機(jī)與功能強(qiáng)大的專業(yè)圖象處理軟件的結(jié)合成為主流，PCI、ERDAS、ENVI、ER-MAPPER和IDRISI等商品化軟件已為廣大用戶所熟知。這些軟件本身也在不斷完善以適應(yīng)遙感技術(shù)的發(fā)展，如可以讀取多種數(shù)據(jù)格式，設(shè)置專門模塊處理雷達(dá)圖象，具有三維顯示、貫穿飛行等功能，并與多種GIS（GeographicInfo

14、rmationSystem地理信息系統(tǒng)）軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)兼容。在信息提取、模式識(shí)別等方面也不斷引入相鄰學(xué)科的信息處理方法，豐富了遙感圖象處理內(nèi)容，如分形理論、小波變換、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，逐步融入人的知識(shí)，使信息處理更趨智能化；為適應(yīng)高分辨率遙感圖象和雷達(dá)圖象處理的要求，除了用光譜分類方面改善圖象處理方法之外，結(jié)構(gòu)信息的處理和多源遙感數(shù)據(jù)及遙感與非遙感數(shù)據(jù)的融合也得到重視和發(fā)展?？傊?，遙感信息的處理，在全數(shù)字化、可視化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面有了很大的發(fā)展。但是，目前遙感的信息處理還不能充分滿足廣大用戶的需求，日益豐富的遙感信息（光譜的、空間結(jié)構(gòu)的）還沒(méi)有被充分發(fā)掘和處理。有人估計(jì)，空間遙感獲取的圖象

15、數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理的還不足5%。所以，今后遙感信息的處理將是制約遙感發(fā)展的關(guān)鍵之一。遙感應(yīng)用方面：經(jīng)過(guò)近30多年的發(fā)展，遙感技術(shù)已廣泛滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)進(jìn)步、環(huán)境改善和國(guó)防建設(shè)起到重大作用。在外層空間探測(cè)方面，從軌道衛(wèi)星和宇宙飛船的傳感器上所能獲取的信息是地面觀測(cè)所不能取得的?？臻g遙感對(duì)地觀測(cè)得到的全球變化信息，已被證明具有不可替代性。由遙感觀測(cè)到的全球氣候變化、厄爾尼諾現(xiàn)象及影響、全球沙漠化、綠波（指植被）推移、海洋冰山漂流等的動(dòng)態(tài)變化現(xiàn)象已經(jīng)引起人們廣泛的重視；在海洋漁業(yè)、海上交通、海洋生態(tài)等方面的研究中，遙感都已成為重要角色。礦產(chǎn)資源、土地資源、森林資源、草

16、場(chǎng)資源、野生動(dòng)物資源、水資源的調(diào)查和農(nóng)作物的估產(chǎn)都不能缺少遙感手段；遙感在解決各種環(huán)境變化，如城市化、沙漠化、土地退化、鹽漬化、環(huán)境污染等問(wèn)題有其獨(dú)特的作用。此外，在災(zāi)害監(jiān)測(cè)，如水災(zāi)、火災(zāi)、震災(zāi)、多種氣象災(zāi)害和農(nóng)作物病蟲害的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)與災(zāi)情評(píng)估等方面，遙感都發(fā)揮了巨大的作用。在各種工程建設(shè)中，不同尺度、不同類型的遙感都在不同層次上發(fā)揮了作用，如大型水利工程、港口工程、核電站、路網(wǎng)、機(jī)場(chǎng)建設(shè)、城市規(guī)劃等都從遙感圖象取得重要的數(shù)據(jù)。必須指出的是，近十多年來(lái)國(guó)際上幾次重大的軍事行動(dòng)，都綜合地運(yùn)用了遙感技術(shù)所獲取重要的信息。隨著遙感應(yīng)用向廣度和深度發(fā)展，遙感探測(cè)更趨于實(shí)用化、商業(yè)化和國(guó)際化。二、遙感基

17、礎(chǔ)知識(shí)遙感技術(shù)是建立在物體電磁波輻射理論基礎(chǔ)上的，不同物體具有各自的電磁輻射特性。遙感的物理基礎(chǔ)涉及面廣，但是對(duì)水土保持工作者來(lái)說(shuō)，主要是應(yīng)用遙感技術(shù)所獲取的圖象或磁帶進(jìn)行判讀和識(shí)別。因此，這里只介紹有關(guān)遙感資料應(yīng)用中所涉及到的主要物理基礎(chǔ)知識(shí)。（一）電磁波與電磁波譜1電磁波及其特性波是振動(dòng)在空間的傳播。光波、熱輻射、微波、無(wú)線電波等都是由振源發(fā)出的電磁振蕩在空間的傳播，這些波叫做電磁波。電磁波是通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間相互聯(lián)系傳播的。這種電磁能量的傳遞過(guò)程（包括輻射、吸收、反射和透射等）稱為電磁輻射。電磁波是物質(zhì)存在的一種形式，它是以場(chǎng)的形式表現(xiàn)出來(lái)的。因此，電磁波即使在真空中也能傳播。波動(dòng)的基本

18、形式有橫波和縱波兩種。橫波是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向相垂直的波，電磁波是橫波?？v波是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向相同的波，例如聲波。波動(dòng)的基本特點(diǎn)是時(shí)、空周期性。時(shí)、空周期性可以由波動(dòng)方程的波函數(shù)來(lái)表示，如圖4-2所示。圖4-2波函數(shù)圖解以上介紹了電磁輻射以波動(dòng)的形式在空間傳播。因此，電磁波具有波動(dòng)的特性（如干涉、衍射、偏振和色散等現(xiàn)象）。同時(shí)，電磁波還具有粒子（量子）性。電磁輻射的粒子性，是指電磁波是由密集的光子微粒組成的，電磁輻射實(shí)質(zhì)上是光子微粒流的有規(guī)律運(yùn)動(dòng)，波是光子微粒流的宏觀統(tǒng)計(jì)平均狀態(tài)，而粒子是波的微觀量子化。電磁輻射在傳播過(guò)程中，主要表現(xiàn)為波動(dòng)性；當(dāng)電磁輻射與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要表現(xiàn)為粒

19、子性，這就是所謂電磁波的波粒二象性。遙感傳感器所探測(cè)到的是目標(biāo)物在單位時(shí)間輻射（反射或發(fā)射）的能量，由于電磁輻射的粒子性，所以某時(shí)刻到達(dá)傳感器的電磁輻射能量才具有統(tǒng)計(jì)性。電磁波的波長(zhǎng)不同，其波動(dòng)性和粒子性所表現(xiàn)的程度也不同，一般來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)愈短，輻射的粒子特性愈明顯，波長(zhǎng)愈長(zhǎng)，輻射波動(dòng)特性愈明顯。遙感技術(shù)正是利用電磁波波粒二象性這兩方面特性，達(dá)到探測(cè)目標(biāo)物電磁輻射信息的。2電磁波譜實(shí)驗(yàn)證明，無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、射線等都是電磁波，只是波源不同，波長(zhǎng)（或頻率）也各不同。將各種電磁波在真空中的波長(zhǎng)（或頻率）按其長(zhǎng)短，依次排列制成的圖表（圖4-3）叫做電磁波譜。圖4-3電磁波譜遙感常

20、用的各光譜波段的主要特性如下；紫外線：波長(zhǎng)范圍為0.010.4。太陽(yáng)輻射含有紫外線。通過(guò)大氣層時(shí)，波長(zhǎng)小于0.3的紫外線幾乎都被吸收，只有0.30.4波長(zhǎng)的紫外線部分能穿過(guò)大氣層到達(dá)地面，且能量很少。紫外波段在遙感中應(yīng)用比其它波段晚，目前主要用于探測(cè)碳酸鹽巖分布?？梢?jiàn)光：可見(jiàn)光在電磁波譜中，只占一個(gè)狹窄的區(qū)間，波長(zhǎng)范圍0.40.76，它由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫色光組成。人眼對(duì)可見(jiàn)光可直接感覺(jué)，不僅對(duì)可見(jiàn)光的全色光，而且對(duì)不同波段的單色光，也都具有這種能力，所以可見(jiàn)光作為鑒別物質(zhì)特征的主要波段。在遙感技術(shù)中，常用光學(xué)攝影方式接收和記錄地物對(duì)可見(jiàn)光的反射特征；也可將可見(jiàn)光分成若干個(gè)波段同一瞬間

21、對(duì)同一景物、同步攝影獲得不同波段的像片；亦可采用掃描方式接收和記錄地物對(duì)可見(jiàn)光的反射特征?？梢?jiàn)光是遙感中最常用的波段。紅外線：紅外線波長(zhǎng)范圍為0.761000。為了實(shí)際應(yīng)用方便，又將其劃分為近紅外（0.763.0），中紅外（3.06.0），遠(yuǎn)紅外（6.015.0）和超遠(yuǎn)紅外（151000）。近紅外在性質(zhì)上與可見(jiàn)光相似。由于它主要是地表面反射太陽(yáng)的紅外輻射，因此又稱為反射紅外。在遙感技術(shù)中，采用攝影方式和掃描方式接收和記錄地物對(duì)太陽(yáng)輻射的紅外反射。在攝影時(shí)，由于受到感光材料靈敏度的限制，目前只能感測(cè)0.761.3波長(zhǎng)范圍。近紅外波段在遙感技術(shù)中也是常用波段。中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外是產(chǎn)生熱感的原

22、因，所以又稱為熱紅外。自然界中任何物體，當(dāng)溫度高于絕對(duì)溫度零度（-273.15）時(shí)，均能向外輻射紅外線。物體在常溫范圍內(nèi)發(fā)射紅外線的波長(zhǎng)多在340之間，而15以上的超遠(yuǎn)紅外線易被大氣和水分子吸收，所以在遙感技術(shù)中主要利用315波段，更多的是利用35和814波段。紅外遙感是采用熱感應(yīng)方式探測(cè)地物本身的輻射（如熱污染、火山、森林火災(zāi)等），所以工作時(shí)不僅白天可以進(jìn)行，夜間也可以進(jìn)行，能進(jìn)行全天時(shí)遙感。微波：微波的波長(zhǎng)范圍lmmlm。微波又可分為：毫米波、厘米波和分米波。微波輻射和紅外輻射兩者都具有熱輻射性質(zhì)。由于微波的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光、紅外線要長(zhǎng)，能穿透云霧，不受天氣影響，所以能進(jìn)行全天候全天時(shí)的遙感探

23、測(cè)。微波遙感可以采用主動(dòng)或被動(dòng)方式成像。另外，微波對(duì)某些物質(zhì)具有一定的穿透能力，能直接透過(guò)植被、冰雪、土壤等表層覆蓋物，因此微波在遙感技術(shù)中是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ倪b感波段。（二）電磁輻射源自然界中一切物體在發(fā)射電磁波的同時(shí)，也被其它物體發(fā)射電磁波所輻射。遙感的輻射源可分自然電磁輻射源和人工電磁輻射源兩類，它們之間沒(méi)有什么原則區(qū)別。就象電磁波譜一樣，從高頻率到低頻率是連續(xù)的。物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射也是連續(xù)的。1自然輻射源（1）太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射是地球上生物、大氣運(yùn)動(dòng)的能源，也是被動(dòng)式遙感系統(tǒng)中重要的自然輻射源。太陽(yáng)表面溫度約有6000K，內(nèi)部溫度則更高。圖4-4為地球表面所測(cè)的太陽(yáng)光譜輻射強(qiáng)度曲線，其中

24、上部那條連續(xù)曲線是地球大氣層以上粗略的太陽(yáng)輻射光譜曲線，它與溫度為5900K的理想黑體所產(chǎn)生的光譜曲線相似（如圖4-4中虛線所示）。在遙感理論計(jì)算中就利用這種黑體來(lái)模擬太陽(yáng)輻射光譜。太陽(yáng)輻射主要是由太陽(yáng)大氣輻射所構(gòu)成，太陽(yáng)輻射在射出太陽(yáng)大氣后，已有部分的太陽(yáng)輻射能為太陽(yáng)大氣（主要是氫和氮）所吸收，使太陽(yáng)輻射能量受到一部分損失。太陽(yáng)輻射以電磁波的形式，通過(guò)宇宙空間到達(dá)地球表面（約1.5108km），全程時(shí)間約500s。地球擋在太陽(yáng)輻射的路徑上，以半個(gè)球面承受太陽(yáng)輻射。在地球表面上，各部分承受太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度是不相等的。當(dāng)?shù)厍蛱幱谌盏仄骄嚯x時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)投射到位于地球大氣上界，且垂直于太陽(yáng)光射線的

25、單位面積上的太陽(yáng)輻射能為1385士7Wm2，此數(shù)值稱為太陽(yáng)常數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，垂直于太陽(yáng)輻射線的地球單位面積上所接受到的輻射能量與太陽(yáng)至地球距離的平方成反比。太陽(yáng)常數(shù)不是恒定不變的，一年內(nèi)約有7%的變動(dòng)。太陽(yáng)輻射先通過(guò)大氣圈，然后到達(dá)地面。由于大氣對(duì)太陽(yáng)輻射有一定的吸收、散射和反射，所以投射到地表面上的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度有很大衰減（圖4-4）。圖4-4太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)潔凈大氣前后的光譜輻照度（2）地球的電磁輻射地球輻射可分為兩個(gè)部分：短波（0.32.5）和長(zhǎng)波（6以上）部分。地球表面平均溫度27（絕對(duì)溫度300K），地球輻射峰值波長(zhǎng)為9.66。在910之間，地球輻射屬于遠(yuǎn)紅外波段。圖4-4為太陽(yáng)與地球輻射的電

26、磁波譜。圖中可見(jiàn)，右邊上方平滑曲線代表黑體輻射300K時(shí)的能量分布曲線，下方不規(guī)則曲線代表地球表面的實(shí)測(cè)輻射能量分布曲線，上方黑體輻射曲線包羅了地球表面輻射能量分布曲線。圖4-5左邊為太陽(yáng)輻射波譜曲線該曲線與地球輻射的波譜曲線在波長(zhǎng)5上方處相交。2人工輻射源（1）微波輻射源在微波遙感中常用的波段為0.830cm。由于微波波長(zhǎng)比可見(jiàn)光、紅外線波長(zhǎng)要長(zhǎng)。在應(yīng)用上微波遙感具有以下一系列特點(diǎn)：具有全天候全天時(shí)探測(cè)能力：雷達(dá)是主動(dòng)式傳感器，它不依靠太陽(yáng)輻射，因此能晝夜獲得同等質(zhì)量的影像。由于微波波長(zhǎng)長(zhǎng)，受大氣干擾小，一般厚云層（除特別惡劣氣候條件外）微波都可以透過(guò)，故可全天候進(jìn)行探測(cè)，這是可見(jiàn)光與紅外遙

27、感所不能相比的。微波對(duì)某些物質(zhì)具有一定的穿透能力。微波能直接透過(guò)植被覆蓋，對(duì)于冰、雪和土壤等表層覆蓋物也有一定的穿透能力。某些物質(zhì)的光譜在微波波段有較大的差異。在可見(jiàn)光與紅外遙感中不易區(qū)分的一些物體，在微波遙感中則容易區(qū)別。圖4-5太陽(yáng)與地表輻射的電磁波譜（2）激光輻射源目前研究成功的激光器種類很多。按照工作物質(zhì)的類型可分為：氣體激光器、液體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器和化學(xué)激光器等；按激光輸出方式可分為：連續(xù)輸出激光器和脈沖輸出激光器。激光器發(fā)射光譜的波長(zhǎng)范圍較寬，短波波長(zhǎng)可至0.24以下，長(zhǎng)波波長(zhǎng)可至1000，輸出功率低的僅幾微瓦，高的可達(dá)幾兆兆瓦以上。激光在遙感技術(shù)中逐漸得到應(yīng)用，其

28、中應(yīng)用較廣的為激光雷達(dá)。激光雷達(dá)使用脈沖激光器，它可精確測(cè)定衛(wèi)星的位置、高度、速度等，也可測(cè)量地形、繪制地圖、記錄海面波浪情況，還可利用物體的散射性及熒光、吸收等性能監(jiān)測(cè)污染和勘查資源。在遙感圖象處理中，采用激光輸出器和激光存儲(chǔ)器，可大大提高圖象處理的速度和精度。（三）地物的光譜特性地物的光譜特性是遙感技術(shù)的重要理論依據(jù)，因?yàn)樗葹閭鞲衅鞴ぷ鞑ǘ蔚倪x擇提供依據(jù)，又是遙感數(shù)據(jù)正確分析和判讀的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也作為利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字圖象處理和分類時(shí)的參考標(biāo)準(zhǔn)。自然界任何地物都具有其自身的電磁輻射規(guī)律，如具有反射、吸收外來(lái)的紫外線、可見(jiàn)光、紅外線和微波的某些特性；它們又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的特性

29、，少數(shù)地物還具有透射電磁波的特性。電磁波輻射到任何一個(gè)物體上均會(huì)產(chǎn)生三個(gè)分量，即反射、吸收和透射。三分量之和等于入射電磁波的總能量，但三分量各占多少則取決于物體的性質(zhì)。衡量物體的反射、吸收和透射能力通常采用反射率、吸收率及透射率。反射率：它反映物體對(duì)外來(lái)電磁波的反射能力，定義指物體反射電磁波的能量與入射電磁波的總能量之比。=反射能量入射總能量=2*GB3透射率：它反映物體對(duì)外來(lái)電磁波的透射能力，定義為物體透射電磁波的能量與入射總能量之比。透射能量入射總能量吸收率：它反映物體對(duì)外來(lái)電磁波的吸收能力，定義為物體吸收電磁波的能量與入射總能量之比。吸收能量入射總能量物體反射、透射和吸收電磁波輻射的能量

30、之和等于電磁波的總能量，反射率、吸收率及透射率之和為1。1地物反射電磁波的特性物體反射電磁波的性能通常用“反射率”或者“亮度系數(shù)”表示，而物體對(duì)電磁波的反射又可分為“鏡面反射”和“漫反射”兩種形式（圖4-6）。圖4-6反射類型（1）反射率和亮度系數(shù)地物反射率的大小與入射光的波長(zhǎng)、入射角的大小以及地物表面顏色和粗糙度等有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，反射入射光能力強(qiáng)的地物，反射率大，傳感器記錄的亮度值就大，在相片上呈現(xiàn)的色調(diào)就淺；反之則深。這些色調(diào)的差異是目視解譯的重要標(biāo)志。亮度系數(shù)是指在相同光照條件下，物體的亮度值與標(biāo)準(zhǔn)反射面（常為硫酸鋇板）的亮度值的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。（2）鏡面反射與漫反射物體表面是光滑

31、的還是粗糙的，取決于入射電磁波的波長(zhǎng)與物體表面粗糙度之比，即物體表面的粗糙度（h）是入射電磁波波長(zhǎng)的函數(shù)，并且遵循“瑞利準(zhǔn)則”：式中是入射角。因此，對(duì)于物體而言，當(dāng)入射波長(zhǎng)滿足此方程時(shí)，物體表面為鏡面，否則為漫反射面。（3）物體的微波散射與其它電磁波的散射作用一樣，對(duì)于微波來(lái)說(shuō)物體表面的性質(zhì)，常用表面的垂直起伏高度或者表面粗糙度表示，這時(shí)，光滑表面和中等粗糙表面之間的理論邊界為：中等粗糙表面與粗糙表面之間的理論邊界為：式中：h為表面粗糙度；為雷達(dá)波長(zhǎng)；為天線俯角。根據(jù)這些關(guān)系，就可對(duì)雷達(dá)成像和雷達(dá)圖象進(jìn)行具體分析了。（4）地物的反射光譜曲線地物的反射率隨入射波長(zhǎng)變化的規(guī)律，叫做反射光譜。按地物

32、反射率與波長(zhǎng)之間關(guān)系繪制曲線圖（橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)值，縱坐標(biāo)為反射率）稱為地物反射光譜曲線，主要地物的反射光譜曲線如圖4-7所示。圖4-7主要地物的反射光譜曲線從所給的地物反射光譜曲線可以看出：=1*GB3不同地物對(duì)太陽(yáng)的電磁輻射具有不同的波譜反射曲線，若測(cè)定了該地區(qū)內(nèi)各種地物的波譜反射曲線，就有可能應(yīng)用這些波譜曲線數(shù)據(jù)從遙感圖象上識(shí)別該地區(qū)內(nèi)的地物。=2*GB3同一類地物例如植被，它們的波譜曲線雖然形狀相似，但在某些光譜段內(nèi)它們的光譜反射率差別較大，利用這些差異，就有可能判別一些同類不同種的地物。同一種地物的波譜曲線，由于測(cè)試的時(shí)間、季節(jié)以及作物長(zhǎng)勢(shì)、濕度等各種因素的影響，也會(huì)產(chǎn)生較大的差異，因此

33、在測(cè)量各種地物的波譜特性時(shí)，地面測(cè)量與空中遙感要在同一地區(qū)、同一時(shí)期內(nèi)進(jìn)行。（5）影響地物反射率變化的因素地物的光譜反射率與入射電磁波在各波段處的輻射通量及相應(yīng)的發(fā)射通量有關(guān)，也就是與入射通量和地物本身性質(zhì)有關(guān)。而很多因素會(huì)引起入射通量及地物性質(zhì)的變化，如太陽(yáng)位置、傳感器位置、地理位置、地形、季節(jié)、氣候變化、地面濕度變化、地物本身的變異、大氣狀況等。2地物的發(fā)射光譜特性根據(jù)近代物理學(xué)的基本理論，任何物質(zhì)的溫度大于絕對(duì)零度時(shí)組成物質(zhì)的原子、分子等微粒都在不停地做熱運(yùn)動(dòng)，都有向周圍空間輻射紅外線和微波的能力。通常地物發(fā)射電磁輻射的能力是以發(fā)射率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。地物的發(fā)射率以黑體輻射為基準(zhǔn)。物體不斷輻

34、射具有能量和光譜分布的電磁波，而這種能量又依物體的反射率和溫度而變化。由于這種輻射依賴于溫度，因而叫做熱輻射。由于熱輻射根據(jù)構(gòu)成物體的物質(zhì)及條件不同而變化。所以確定了以黑體（blackbody）為基準(zhǔn)的熱輻射的定量法則（見(jiàn)圖4-8）。圖4-8不同溫度的黑體輻射黑體是指入射的全部電磁波被完全吸收，既無(wú)反射也沒(méi)有透射的物體。根據(jù)基爾霍夫的輻射定律（Kirchhoffslawofradiation），處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)的物體所發(fā)射的能量與吸收的能量之比與物體本身無(wú)關(guān)，僅與波長(zhǎng)和溫度有關(guān)，所以，黑體是在一定溫度下，比其他任何物體的輻射能量都要大的物體，也叫完全輻射體。黑體輻射（blackbodyrad

35、iation）是指黑體的熱輻射，它是在一切方向上都均等的輻射。其輻射亮度是溫度和波長(zhǎng)的函數(shù)，用普朗克的輻射定律（Plankslawofradiation）表示。以窄波段為對(duì)象的輻射溫度計(jì)就是利用了這一定律。3地物的透射特性有些地物（如水和冰），具有透射一定波長(zhǎng)的電磁波能力，通常把這些地物叫做透明地物。地物的透射能力一般用透射率表示。透射率就是入射光透射過(guò)地物的能量與入射總能量的百分比。地物的透射率隨著電磁波的波長(zhǎng)和地物的性質(zhì)的不同而變化。例如水體對(duì)0.450.56的藍(lán)綠光具有一定的透射能力，較渾濁水體的透射深度為12m，一般水體的透射深度可達(dá)1020m。又如，波長(zhǎng)大于lmm的微波對(duì)冰體具有透射

36、能力。一般情況下，絕大多數(shù)地物對(duì)可見(jiàn)光都沒(méi)有透射能力。紅外線只對(duì)具有半導(dǎo)體特征的地物，才有一定的透射能力。微波對(duì)地物具有明顯的透射能力，這種透射能力主要由入射波的波長(zhǎng)而定。因此，在遙感技術(shù)中，可以根據(jù)它們的特性，選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽?lái)探測(cè)水下、冰下某些地物的信息。第二節(jié)目前常用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)（一）美國(guó)LandsatTM數(shù)據(jù)LANDSAT系列衛(wèi)星是由美國(guó)國(guó)家航空和航天局（NASA）發(fā)射的，它是目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的載有光學(xué)傳感器的民用對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星。目前，該系列的5號(hào)和7號(hào)衛(wèi)星正在運(yùn)行，6號(hào)衛(wèi)星因發(fā)射失敗而丟失。LANDSAT-5衛(wèi)星于1984年4月發(fā)射上天，最初的設(shè)計(jì)壽命為5年。目前雖然有部分星上

37、儀器由于時(shí)間的原因已出現(xiàn)性能下降的現(xiàn)象，但衛(wèi)星的總體情況尚屬良好，所獲取的數(shù)據(jù)仍被廣泛地應(yīng)用。LANDSAT-5衛(wèi)星軌道的基本情況如下：太陽(yáng)同步軌道運(yùn)行周期：98.9分鐘軌道的高度：705km軌道傾角：98.224小時(shí)繞地球:15圈下行經(jīng)過(guò)赤道的時(shí)間：當(dāng)?shù)貢r(shí)間上午10：0015分鐘掃描帶寬度:185Km重訪周期：16天衛(wèi)星繞行:233圈LANDSAT-5衛(wèi)星的主要傳感器名為TM（ThematicMapper，專題制圖儀），是具有7個(gè)波段的左右掃描式光學(xué)成像儀器（見(jiàn)表4-1）。TM的成像寬度為185km，標(biāo)準(zhǔn)景為185km185km。除第6波段以外，其余6個(gè)波段分辯率均為30m。TM數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是

38、覆蓋面大、信息量豐富，成圖比例尺為110萬(wàn)到115萬(wàn)，能夠滿足國(guó)家級(jí)和省級(jí)宏觀監(jiān)測(cè)的要求。表4-1TM傳感器技術(shù)指標(biāo)波段號(hào)波段頻譜范圍m分辨率mB1藍(lán)、綠0.450.5230B2綠0.52-0.6030B3紅0.63-0.6930B4近紅外0.76-0.9030B5短波紅外1.551.7530B6熱紅外10.4012.5120B7短波紅外2.08-2.3530（二）美國(guó)LandsatETM數(shù)據(jù)LANDSAT-7衛(wèi)星于1999年4月發(fā)射上天。為保證LANDSAT系列衛(wèi)星特性的一致性，LADSAT-7衛(wèi)星軌道和重訪周期與5號(hào)星完全相同。LANDSAT-7衛(wèi)星的主要傳感器名為ETM+（Enhance

39、dThematicMapperPlus），是具8個(gè)波段的左右掃描式光學(xué)成像儀器（見(jiàn)表4-2）。ETM+的成像寬度為185km。由表4-1、表4-2可見(jiàn)，LANDSAT-7與5號(hào)星相比最大的變化在于以下兩點(diǎn)：增加了分辨率為15m的全色波段；波段6的分辨率提高到60m，其成圖比例尺為15萬(wàn)到110萬(wàn)，能夠滿足國(guó)家級(jí)和省級(jí)監(jiān)測(cè)的要求。表4-2ETM+傳感器技術(shù)指標(biāo)波段號(hào)類型波譜范圍m地面分辨率mB1藍(lán)、綠0.450-0.51530B2綠0.525-0.60530B3紅0.630-0.6930B4近紅外0.775-0.9030B5短波紅外1.550-1.7530B6熱紅外10.40-12.560B7短

40、波紅外2.090-2.3530B8全色0.520-0.9015（三）法國(guó)SPOT數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)SPOT1、2和4號(hào)衛(wèi)星的編程控制，比較容易接收到需要的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)有單波段全色和3個(gè)波段的多光譜兩類（見(jiàn)表4-3），其分辨率分別為10m和20m；對(duì)建設(shè)用地反映比較敏感；成圖比例尺為13萬(wàn)到15萬(wàn)。每景數(shù)據(jù)覆蓋范圍為60km60km。SPOT與TM數(shù)據(jù)是目前遙感監(jiān)測(cè)常用的數(shù)據(jù)，兩者的融合是遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)過(guò)程中常用的組合方式，有助于非遙感專業(yè)人員的識(shí)圖。法國(guó)SPOT-4衛(wèi)星軌道參數(shù)：軌道高度：832Km軌道傾角：98.721軌道周期：101.469分/圈重復(fù)周期：369圈/26天降交點(diǎn)時(shí)間：上午10：30分

41、掃描帶寬度：60Km兩側(cè)側(cè)視：+/-27o掃描帶寬：950Km表4-3法國(guó)SPOT衛(wèi)星傳感器技術(shù)指標(biāo)波段號(hào)類型波譜范圍m地面分辨率mB1綠0.500.5920B2紅0.610.6820B3近紅外0.780.8920全色0.780.8915（四）印度IRS數(shù)據(jù)IRS系列衛(wèi)星是印度“國(guó)家自然資源管理系統(tǒng)”（NationalNaturalResourceManagementSystem）的組成部分。自1988年3月以來(lái)，共有7顆IRS系列的衛(wèi)星（1A、1B、1E、P2、1C、P3、1D）相繼升空。其中，IRS系列中應(yīng)用最廣的是IRS-1C衛(wèi)星。IRS-IC衛(wèi)星軌道的基本情況如下：太陽(yáng)同步軌道軌道的高

42、度817km下行經(jīng)過(guò)赤道時(shí)間：當(dāng)?shù)貢r(shí)間上10305分鐘軌道周期：24天IRS-1C具有三個(gè)光學(xué)傳感器：PAN、LISS-3和WiFS。IRS數(shù)據(jù)每景覆蓋范圍是70km70km。該數(shù)據(jù)只有1個(gè)波段，分辨率為5.8m，成圖比例尺是12.5萬(wàn)。（五）美國(guó)IKONOS數(shù)據(jù)1999年9月，IKONS衛(wèi)星發(fā)射成功。IKONOS在希臘語(yǔ)中是“圖象”的意思。IKONOS衛(wèi)星帶給對(duì)地觀測(cè)最大的意義在于它高分辨率的圖象，這種最高可達(dá)1m分辨率的圖象為民用航天遙感事業(yè)的發(fā)展開創(chuàng)了一個(gè)新的領(lǐng)域。IKONOS衛(wèi)星軌道的基本情況如下：太陽(yáng)同步軌道軌道高度：680km軌道傾角：98.2下行經(jīng)過(guò)赤道的時(shí)間：當(dāng)?shù)貢r(shí)間上午103

43、01400IKONOS數(shù)據(jù)每景覆蓋范圍是11km11km，有3個(gè)多光譜和1個(gè)全色波段（見(jiàn)表4-4），分辨率分別是4m和1m。數(shù)據(jù)分辨率高，成圖比例尺可達(dá)15000，能夠滿足微觀監(jiān)測(cè)要求。表4-4IKONOS衛(wèi)星傳感器技術(shù)指標(biāo)波段號(hào)類型波譜范圍m地面分辨率mB1藍(lán)0.45-0534B2綠0.52-0.614B3紅0.64-0.724B4近紅外0.77-0.884全色0.45-0.901（六）加拿大RadarSat數(shù)據(jù)RADARSAT-1衛(wèi)星是由加拿大航天局（CSA）于1995年發(fā)射的。它是目前世界范圍內(nèi)性能最先進(jìn)、應(yīng)用最廣泛的載有SAR傳感器的民用對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星。由于采用了商業(yè)化運(yùn)行的模式和數(shù)據(jù)政

44、策，RADARSATSAR數(shù)據(jù)是目前最為可靠的星載SAR數(shù)據(jù)的來(lái)源。RADARSAT-1衛(wèi)星軌道的基本情況如下：太陽(yáng)同步軌道軌道高度：796km軌道傾角：98.6采用獨(dú)特的晨昏（Dawn-Dusk）軌道，避免和其它地球資源衛(wèi)星過(guò)境時(shí)間的沖突。軌道周期24天RADARSAT-1衛(wèi)星的主要傳感器是具有多模式、多波束特點(diǎn)的SAR，它的一般特性如下：頻率為5.3GHz（波長(zhǎng)為C波段）極化方式HH右側(cè)視成像寬度50500km。圖象分辨率約8m100m（七）QuickBird(快鳥)數(shù)據(jù)QuickBird衛(wèi)星是2001年10月18日在美國(guó)發(fā)射成功的目前世界上商業(yè)衛(wèi)星中分辨率最高、性能較優(yōu)的一顆衛(wèi)星。它在空

45、間分辨率（0.61米），多光譜成像（1個(gè)全色通道、4個(gè)多光譜通道）成像擺角等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足更專業(yè)、更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的遙感用戶?？禅B衛(wèi)星軌道的基本情況如下：星下點(diǎn)成像：沿軌/橫軌跡方向（+/-25度）立體成像：沿軌/橫軌跡方向輻照寬度：以星下點(diǎn)軌跡為中心，左右各272Km成像模式：?jiǎn)尉?6.5Km16.5Km,條帶16.5Km165Km軌道高度：450Km傾角：98重訪周期：16天表4-5快鳥衛(wèi)星傳感器技術(shù)指標(biāo)波段號(hào)類型波譜范圍m地面分辨率mB1藍(lán)0.450-5202.44B2綠0.520-0.602.44B3紅0.630-0.6902.44B4近紅外0.760-0.9002.44全

46、色0.40-0.900.61（八）CBERS-1中巴資源衛(wèi)星CBERS-1中巴資源衛(wèi)星由中國(guó)與巴西于1999年10月14日合作發(fā)射，是我國(guó)的第一顆數(shù)字傳輸型資源衛(wèi)星。星上搭載了CCD傳感器、IRMSS紅外掃描儀、廣角成像儀，由于提供了從20米256米分辨率的11個(gè)波段不同幅寬的遙感數(shù)據(jù)（見(jiàn)表4-6），成為資源衛(wèi)星系列中有特色的一員。CBERS-1中巴資源衛(wèi)星軌道的基本情況如下：軌道高度：778Km傾角:98.5重復(fù)周期：26天平均降交點(diǎn)地方時(shí)為上午10：30相鄰軌道間隔時(shí)間為4天掃描帶寬度:185Km表4-6CBERS-1中巴資源衛(wèi)星傳感器技術(shù)指標(biāo)紅外多光譜掃描儀：CCD相機(jī)：廣角成像儀：波段

47、數(shù)：4波譜范圍：B6：0.501.10(um)B7：1.551.75(um)B8：2.082.35(um)B9：10.412.5(um)覆蓋寬度：119.50Km空間分辨率：B6B8：77.8米B9：156米波段數(shù)：5波譜范圍：B1：0.450.52(um)B2：0.520.59(um)B3：0.630.69(um)B4：0.770.89(um)B5：0.510.73(um)覆蓋寬度：113Km空間分辨率：19.5米(天底點(diǎn))側(cè)視能力：-32士32波段數(shù)：2波譜范圍：B10：0.630.69(um)B11：0.770.89(um)覆蓋寬度：890Km空間分辨率：256米（九）航空遙感數(shù)據(jù)航空遙

48、感數(shù)據(jù)有多種類型，根據(jù)任務(wù)的不同選用不同類型的數(shù)據(jù)。共同的特點(diǎn)是成像比例尺大，影像信息豐富，對(duì)地物的判斷比較容易，比衛(wèi)片的判讀更直觀。常用的航空影像數(shù)據(jù)分為膠片式和數(shù)字（數(shù)碼）式兩類。處理過(guò)程也有光學(xué)和數(shù)字兩種，前者是用光學(xué)鏡頭放大印象、藥水沖洗等，膠影瞬間在每張膠片四周留下標(biāo)記，以利于成像幾何關(guān)系解算。后者主要是在計(jì)算機(jī)中處理。常見(jiàn)的幾種航空遙感數(shù)據(jù)類型如下：（1）黑白膠片主要在可見(jiàn)光范圍內(nèi)成像，反映地物反射可見(jiàn)太陽(yáng)光的明暗關(guān)系。主要特點(diǎn)是清晰度高，幾何分辨能力強(qiáng)，成本相對(duì)較低。（2）真彩色膠片主要在可見(jiàn)光范圍成像，反映地物的顏色同人眼觀察效果一致。主要特點(diǎn)是視覺(jué)效果良好，直觀逼真，容易理解

49、，適于城市規(guī)劃等用途。（3）彩色紅外膠片成像光譜范圍除部分可見(jiàn)光（綠光和紅光）以外，還包含人眼無(wú)法感知的近紅外光，攝影時(shí)需要在鏡頭前加黃色濾光鏡，濾掉藍(lán)光。植被在近紅外光部分有強(qiáng)反射，是其顯著特征，像片上多以紅色表示紅外光，因而植物表現(xiàn)為紅色。主要特點(diǎn)是假彩色效果，色彩艷麗，反差大，對(duì)地表覆蓋類型敏感，適合于土壤侵蝕、地質(zhì)礦產(chǎn)、水污染監(jiān)測(cè)、軍事偵察等多種專業(yè)用途。為了方便不具備專業(yè)判讀知識(shí)的人員使用，可通過(guò)交換紅外、紅、綠波段的辦法生產(chǎn)模擬真彩色像片。（4）真彩色數(shù)碼近年來(lái)新興的數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)在航空攝影中取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，通過(guò)線陣或面陣CCD（ChargeCoupledDevice，電磁耦合器）對(duì)

50、地掃描成像，直接形成數(shù)字圖象，可以方便計(jì)算機(jī)后處理，保證信息量不衰減。主要特點(diǎn)是沒(méi)有復(fù)雜、笨重、高耗的膠片傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，相機(jī)可以做到非常輕便，能夠裝到小型飛機(jī)上使用，適合與小范圍機(jī)動(dòng)靈活的航空攝影任務(wù)，在城市規(guī)劃、資源調(diào)查等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，是今后發(fā)展的方向。第三節(jié)常見(jiàn)遙感處理軟件一、PCI（一）PCI基本概況PCI是加拿大PCI公司的產(chǎn)品，可進(jìn)行遙感圖象的處理，也可應(yīng)用于地球物理數(shù)據(jù)圖象、醫(yī)學(xué)圖象、雷達(dá)數(shù)據(jù)圖象、光學(xué)圖象的處理，并能夠進(jìn)行分析、制圖等工作。它的應(yīng)用領(lǐng)域包括石油天然氣勘探、礦產(chǎn)資源勘探、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、土地資源調(diào)查評(píng)估與管理、自然災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、測(cè)繪、環(huán)保、城市規(guī)劃、鐵路交通、大規(guī)模管道

51、工程設(shè)計(jì)、沙漠治理、工程建設(shè)、氣象預(yù)報(bào)、醫(yī)學(xué)等。PCI（V6.0）擁有最齊全的功能模塊，包括：常規(guī)處理模塊、幾何校正、大氣校正、多光譜分析、高光譜分析、攝影測(cè)量、雷達(dá)成像系統(tǒng)、雷達(dá)分析、極化雷達(dá)分析、干涉雷達(dá)分析、地形地貌分析、矢量應(yīng)用、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析、區(qū)域分析、GIS聯(lián)接、正射影像圖生成及DEM（DigitalEvolutionModel，數(shù)字高程模型）提取、三維圖象生成、豐富的可供二次開發(fā)調(diào)用的函數(shù)庫(kù)、制圖、數(shù)據(jù)輸人輸出等四百多個(gè)軟件包，組成了圖象處理軟件中非常全面和完美的系統(tǒng)。（二）PCI主要特點(diǎn)1編程性強(qiáng)，擴(kuò)展靈活PCI開發(fā)較早，它給用戶的開發(fā)工具是一個(gè)函數(shù)庫(kù)，用戶需要用C、Fortra

52、n等第三代語(yǔ)言來(lái)開發(fā)應(yīng)用程序，同時(shí)利用函數(shù)庫(kù)中提供的接口函數(shù)來(lái)與軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成，用戶必須對(duì)軟件的底層結(jié)構(gòu)有比較深人的了解。2輸入輸出功能及文件管理PCI以PCIDSK數(shù)據(jù)庫(kù)的格式存儲(chǔ)所有相關(guān)的信息。PCIDSK源自加拿大遙感中心數(shù)據(jù)的UNIDSK數(shù)據(jù)庫(kù)格式，在這種格式下所有的圖象數(shù)據(jù)和所有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在同一個(gè)文件中。并且PCI在某種程度上對(duì)遙感處理軟件中的各種信息進(jìn)行了一定程度的集成，即文件管理由面向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蚩臻g信息。PCI支持的文件格式較多。3圖象的顯示與控制PCI的顯示結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的顯示方式即面向像元，圖象的放大以像元為單位。多幅圖象的鑲嵌必須要求像元大小一致，否則需手工重采樣到

53、同一大小。4圖象校正處理PCI提供了完整的校正處理，包括輻射校正、幾何精校正和正射校正。PCI提供了一個(gè)單獨(dú)的軟件包GCPWORKS，來(lái)實(shí)現(xiàn)包括鑲嵌改變?cè)趦?nèi)的幾何校正。PCI提供了相應(yīng)的流程幫助用戶一步一步完成所需的功能。5圖象增強(qiáng)處理PCI提供的對(duì)比度增強(qiáng)是在圖象顯示及控制部分實(shí)現(xiàn)的，提供了快速自動(dòng)拉伸和交互式功能。PCI實(shí)現(xiàn)了與對(duì)比度增強(qiáng)類似的濾波處理，處理后的結(jié)果直接顯示，而且濾波的效果可以預(yù)覽。但PCI對(duì)于空間域增強(qiáng)處理的弱點(diǎn)是：若想永久保存濾波后的處理結(jié)果，必須重新存儲(chǔ)一個(gè)文件，而且濾波的方法必須自己記錄。PCI也可以實(shí)現(xiàn)任意多波段處理功能的組合，但是必須保存很多中間結(jié)果。6分類分類

54、是遙感圖象處理中非常重要的一部分，它是指將遙感數(shù)字圖象中的像元?dú)w類到幾種地物類型中，從而提取出有用的專題信息為最終用戶所使用。非監(jiān)督分類中最常用的是迭代自組織的數(shù)據(jù)分析算法，即ISODATA算法。除此之外，PCI還提供了K均值聚類、NarendraGoldberg聚類算法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器、模糊邏輯分類器和句法分類器。7矢量，GIS及制圖PCI支持兩種類型的矢量元素，點(diǎn)和線段，實(shí)現(xiàn)了矢量層的編輯功能。PCI在實(shí)現(xiàn)輔助信息與原圖象的覆蓋疊加方面是以像元為基本單位。在制圖方面，PCI支持的打印機(jī)種類較少，但是考慮打印機(jī)的特性較好，將打印機(jī)分為位圖和連續(xù)色調(diào)打印機(jī)。8DEM處理PCI提供了豐富的DE

55、M數(shù)據(jù)獲取手段，地形參數(shù)分析，三維透視圖的參數(shù)控制，三維漫游觀察能力。9高光譜分析PCI提供了比較多的光譜庫(kù)以及豐富的定量分析工具。10SAR處理對(duì)于單波段，單極化SAR圖象的處理有三個(gè)步驟：信號(hào)處理，圖象處理和應(yīng)用信息提取。PCI在機(jī)載、星載雷達(dá)數(shù)據(jù)的幾何校正、天線方向圖校正、濾波、紋理分析等處理方面的質(zhì)量非常好。二、ERDAS（一）ERDAS基本概況ERDAS是美國(guó)亞特蘭大ERDAS（EarthResourceDataAnalysisSystem）公司集遙感和GIS于一身的軟件包。ERDAS軟件分為三層，最里面的是DOS操作系統(tǒng)，中間的為ERDAS自身管理程序，最外層為ERDAS人機(jī)界面，

56、ERDAS的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了高度的模塊化，主要模塊有核心模塊、圖象處理模塊、地形分析模塊、數(shù)字化模塊、掃描儀模塊、柵格模塊、硬拷貝模塊、磁帶機(jī)模塊，其中圖象處理模塊又包括增強(qiáng)模塊、預(yù)分類模塊、分類模塊、分類后處理模塊、輻射度糾正模塊、幾何糾正模塊。（二）ERDAS主要特點(diǎn)1顯示雙屏幕操作，菜單清晰易讀，用戶界面良好除了一些特殊情況外，人機(jī)對(duì)話幾乎都含有缺省值，這樣便于操作，操作的過(guò)程也就成了學(xué)習(xí)提高的過(guò)程。2包含多種數(shù)據(jù)接口如與世界著名的GIS軟件ARC/INFO、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCAD、大眾數(shù)據(jù)庫(kù)Dbase及Minitab、SAS各種統(tǒng)計(jì)軟件等有著良好的接口。這樣，ERDAS的數(shù)據(jù)文件就

57、能與其它軟件進(jìn)行交流與共享，擴(kuò)大了ERDAS的應(yīng)用面。3別具特色的柵格地理信息系統(tǒng)具有GIS專題的迭加、復(fù)合、搜索、分析等諸多功能，方便易用。4包含圖象處理領(lǐng)域內(nèi)諸多最新的算法軟件版本不斷更新，更適應(yīng)于各種各樣的新應(yīng)用。5圖象文件分兩種LAN文件和GIS文件，便于管理、分析。三、ENVI（一）ENVI基本概況ENVI（TheENvionmentForVisualizingImages）是由美國(guó)BetterSolutionsConsultingLimitedLiabilityCompany開發(fā)的一套功能齊全的遙感圖象處理系統(tǒng)，是處理分析并顯示多光譜數(shù)據(jù)、高光譜數(shù)據(jù)和雷達(dá)數(shù)據(jù)的高級(jí)工具。ENVI是

58、完全由IDL（InteractiveDataLanguage）寫成。ENVI的許多特性與IDL語(yǔ)言的特性緊密相關(guān)。IDL是一個(gè)用于交互式數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化的完整計(jì)算環(huán)境，將大量數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)分析和圖形顯示技術(shù)與功能強(qiáng)大的面向數(shù)組的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言結(jié)合在一起。各種處理功能均通過(guò)菜單調(diào)用，參數(shù)的選擇一般通過(guò)對(duì)話框?qū)崿F(xiàn)。由于IDL的開放性，用戶可以很容易的進(jìn)行二次開發(fā)，方便靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)。圖象處理是基于波段的，當(dāng)多個(gè)文件被同時(shí)打開時(shí)，用戶可以選擇不同文件中的多個(gè)波段同時(shí)進(jìn)行處理，直觀且功能強(qiáng)大。ENVI將圖象處理功能分為交互式功能（顯示控制與分析）和通用功能（其它圖象處理）。ENVI的主菜單和交互式菜單已經(jīng)

59、標(biāo)準(zhǔn)化，直觀方便，符合用戶習(xí)慣。ENVI包含所有基本的遙感影像處理功能，如：校正、定標(biāo)、波段運(yùn)算、分類、對(duì)比增強(qiáng)、濾波、變換、邊緣檢測(cè)及制圖輸出功能，從3.2版本起還可以加注漢字。ENVI具有對(duì)遙感影像進(jìn)行配準(zhǔn)和正射校正的功能，可以給影像添加地圖投影，并與各種GIS數(shù)據(jù)套合。對(duì)于要處理的圖象波段數(shù)沒(méi)有限制，可以處理最先進(jìn)的衛(wèi)星格式，如Landsat7、SPOT、RADARSA、NOAA、EROS和TERRA，并準(zhǔn)備接受未來(lái)所有傳感器的信息。ENVI的矢量工具可以進(jìn)行屏幕數(shù)字化，柵格和矢量疊合，建立新的矢量層，編輯點(diǎn)、線、多邊形數(shù)據(jù)，進(jìn)行緩沖區(qū)分析，創(chuàng)建并編輯屬性進(jìn)行相關(guān)矢量層的屬性查詢，能夠進(jìn)

60、行地物目標(biāo)識(shí)別。ENVI擁有世界上最先進(jìn)的高光譜和多光譜分析工具，用戶可以識(shí)別出圖象中純度最高的像元，通過(guò)與已知波譜庫(kù)的比較確定未知波譜的組分。用戶不但可以使用ENVI自帶的波譜庫(kù)，也可以自定義波譜庫(kù)，甚至可以組合使用線性波譜分離和匹配濾波技術(shù)進(jìn)行亞像元分解，以消除匹配誤差，獲得更精確的結(jié)果。用ENVI完整的集成式雷達(dá)分析工具可以快速處理雷達(dá)數(shù)據(jù)。（二）ENVI主要特點(diǎn)1豐富的數(shù)據(jù)輸入輸出格式ENVI數(shù)據(jù)的輸入輸出格式包括通用數(shù)據(jù)格式、矢量格式、遙感數(shù)據(jù)格式、其他遙感軟件格式和其他數(shù)據(jù)格式。2交互式分析（1）感興趣區(qū)（ROI，RegionofIntersting）ENVI可以交互定義ROI，允