第三章遙感成像原理及遙感圖像特征

1、第三章遙感成像原理及遙感圖像特征第一頁，共76頁。 本章主要內(nèi)容： 遙感成像原理、遙感圖像特征，包括攝影成像、掃描成像、微波成像等機理及圖像特征。3.1 遙感平臺3.2 攝影成像與掃描成像3.3 微波遙感與成像*3.4 遙感圖像的特征第二頁，共76頁。 3.1 遙感平臺 3.1.1 遙感平臺的種類 3.1.2 衛(wèi)星的軌道參數(shù) 3.1.3 陸地衛(wèi)星軌道特點 3.1.4 遙感衛(wèi)星系列第三頁，共76頁。遙感平臺（platform）是搭載傳感器的工具。根據(jù)運載工具的類型劃分：航天平臺150km以上， 衛(wèi)星、宇宙飛船。航空平臺百米至十余千米，低、中、高空飛機以及飛船、氣球等。地面平臺050m， 車、船、

2、塔等。3.1.1 遙感平臺第四頁，共76頁。第五頁，共76頁。 衛(wèi)星在空間運行，遵循天體運動的開普勒三定律。一、開普勒第一定律 星體繞地球（或者太陽）運動的軌道是一個橢圓，地球（太陽）位于橢圓的一個焦點上。 軌道離地最近的點稱近地點，反之為遠地點。3.1.2 衛(wèi)星的軌道參數(shù)第六頁，共76頁。開普勒定律（1）遠日點ca太陽b近日點地球軌道第七頁，共76頁。二、開普勒第二定律 從地心或者太陽中心到星體的連線（星體向徑），在單位時間掃過的面積相等（面積速度守恒）。 衛(wèi)星在離地近的地方經(jīng)過時的速度要快些，在離地遠的地方運行的速度要慢些。第八頁，共76頁。開普勒定律（2）a遠地點近地點Minor axi

3、sMajor axisvpvaRpra第九頁，共76頁。三、開普勒第三定律行星的公轉(zhuǎn)周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。衛(wèi)星繞地球的運行周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。 T2/（R+H）3=CT：運行周期；R：地球半徑；H：離地高度；C：開普勒常數(shù)第十頁，共76頁。四、衛(wèi)星的軌道參數(shù)赤道坐標系赤道坐標系是取赤道面為基準面，以地球自轉(zhuǎn)軸、以及從地心指向春分點的直線為坐標軸所構(gòu)成的坐標系。雖然由于地軸的運動，該坐標系相對于恒星其位置是變動的，但是，對于軌道壽命有限的衛(wèi)星運動來說，影響很小。開普勒的軌道參數(shù)第十一頁，共76頁。五、開普勒的6個參數(shù)（1）軌道傾角 軌道平面與地球赤道平面

4、的夾角。具體計算是在衛(wèi)星軌道升高時由赤道平面反時針旋轉(zhuǎn)到軌道平面的夾角。當0i90時，衛(wèi)星運動方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致，因此叫“正方向衛(wèi)星”；當90i180時，叫“反方向衛(wèi)星”，即衛(wèi)星運動與地球自轉(zhuǎn)方向相反；當i=90時，衛(wèi)星繞過兩極運行，叫“極軌”或“兩極”衛(wèi)星；當i=0或180時，衛(wèi)星繞赤道上空運行，叫“赤道衛(wèi)星”。第十二頁，共76頁。（2）升交點赤經(jīng)（h） 衛(wèi)星由南向北運行時經(jīng)過赤道平面的那一點，叫“升交點” ；該點離春分點的經(jīng)度值就是升交點赤經(jīng)。 軌道傾角和升交點赤經(jīng)共同決定衛(wèi)星軌道平面的空間位置。（3）近地點幅角（g） 地心與升交點連線和地心與近地點連線之間的夾角。由于入軌后其升交點和

5、近地點是相對穩(wěn)定的，所以近地點幅角通常是不變的，它可以決定軌道在軌道平面內(nèi)的方位。第十三頁，共76頁。（4）橢圓半長軸（A） 近地點和遠地點連線的一半，它標志衛(wèi)星軌道的大小。 它確定了衛(wèi)星距地面的高度，按照衛(wèi)星高度的不同又將衛(wèi)星分為低軌衛(wèi)星（150300公里）、中軌衛(wèi)星（約1000公里左右）和高軌衛(wèi)星（36000公里處）。（5）橢圓偏心率（e） 橢圓軌道兩個焦點間距離之半與半長軸的比值，用以表示軌道的形狀。（6）衛(wèi)星過近地點時刻（T） 以近地點為基準表示軌道面內(nèi)衛(wèi)星位置的量。第十四頁，共76頁。六、其它常用遙感衛(wèi)星參數(shù)衛(wèi)星高度：衛(wèi)星距離地面的高程。運行周期：衛(wèi)星繞地球一圈所需的時間。重復周期：

6、衛(wèi)星從某地上空開始運行，經(jīng)過若干時間的運行后，回到該地上空時所需的天數(shù)。降交點時刻：衛(wèi)星經(jīng)過降交點時的地方太陽時的平均值。掃描寬度：傳感器所觀測的地面帶的橫向?qū)挾取５谑屙?，?6頁。近圓形軌道近極地軌道太陽同步軌道可重復軌道3.1.3 衛(wèi)星軌道及特點人造衛(wèi)星的運動軌道取決于衛(wèi)星的任務要求，區(qū)分為低軌道、中高軌道、地球同步軌道、地球靜止軌道、太陽同步軌道，大橢圓軌道和極軌道。人造衛(wèi)星繞地球飛行的速度快，低軌道和中高軌道衛(wèi)星一天可繞地球飛行幾圈到十幾圈，不受領土、領空和地理條件限制，視野廣闊。能迅速與地面進行信息交換、包括地面信息的轉(zhuǎn)發(fā)，也可獲取地球的大量遙感信息，一張地球資源衛(wèi)星圖片所遙感的面

7、積可達幾萬平方千米。 第十六頁，共76頁。衛(wèi)星的軌道平面與赤道平面的夾角一般是不會變的, 但會繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。軌道平面繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向與地球公轉(zhuǎn)的方向相同，旋轉(zhuǎn)的角速度等于地球公轉(zhuǎn)的平均角速度, 即0.9856度/日或360度/年, 這樣的軌道稱為太陽同步軌道。衛(wèi)星軌道傾角很大，繞過極地地區(qū)，也稱極軌衛(wèi)星。在太陽同步軌道上，衛(wèi)星于同一緯度的地點，每天在同一地方時同一方向通過。一、太陽同步軌道 （ sun-synchronous satellite orbit ） 衛(wèi)星的軌道面以與地球的公轉(zhuǎn)方向相同方向而同時旋轉(zhuǎn)的近圓形軌道。第十七頁，共76頁。太陽同步衛(wèi)星，軌道近似穿越極地，通過地球上

8、同一點上空的時間一致。赤道第十八頁，共76頁。在無數(shù)條同步軌道中,有一條圓形軌道,它的軌道平面與地球赤道平面重合,在這個軌道上的所有衛(wèi)星,從地面上看都像是懸在赤道上空靜止不動,這樣的衛(wèi)星稱為地球靜止軌道衛(wèi)星,簡稱靜止衛(wèi)星, 這條軌道就稱為地球靜止衛(wèi)星軌道, 簡稱靜止衛(wèi)星軌道, 高度大約是35800公里。人們通常簡稱的同步軌道衛(wèi)星一般指的是靜止衛(wèi)星。能夠長時間觀測特定地區(qū)，衛(wèi)星高度高，能將大范圍的區(qū)域同時收入視野，應用于氣象和通訊領域。二、地球靜止衛(wèi)星軌道（Geosynchronous satellite orbit ）衛(wèi)星運行周期與地球自轉(zhuǎn)周期(23小時56分4秒)相同的軌道稱為地球同步衛(wèi)星軌

9、道（簡稱同步軌道）。第十九頁，共76頁。地球同步衛(wèi)星，相對靜止在赤道某一點上空。第二十頁，共76頁。氣象衛(wèi)星是作為聯(lián)合國世界氣象組織的全球氣象監(jiān)測（WWW）計劃的內(nèi)容而發(fā)射的衛(wèi)星。是用5個地球靜止軌道衛(wèi)星和2個太陽同步極地軌道衛(wèi)星對全球的氣象同時進行觀測，它們是GMS(日本)、GOES一E（美國）GOES一W（美國）、METEOSAT（歐空局）、COMS（俄羅斯）及衛(wèi)星NOAA（美國）、Meteop（俄羅斯），前5個以約70度的間隔配置在赤道上空，后兩個在不同的極地軌道上。氣象衛(wèi)星不僅進行氣象觀測，還具有數(shù)據(jù)收集平臺DCP 功能。它可以收集來自地面或海上觀測站的信息，在觀測的同時，向地面轉(zhuǎn)送S

10、一VISSR信號，進行統(tǒng)計處理的直方圖、云量、海水表面、風分布等的數(shù)據(jù)組也被保存下來。一、 氣象衛(wèi)星3.1.4 遙感衛(wèi)星系列第二十一頁，共76頁。美國NOAA極軌衛(wèi)星從1970年12月第一顆發(fā)射以來，近40年連續(xù)發(fā)射了18顆，最新的NOAA-19也將在2009年上半年發(fā)射升空。NOAA衛(wèi)星共經(jīng)歷了5代，目前使用較多的為第五代NOAA衛(wèi)星，包括NOAA-15NOAA-18。NOAA-18衛(wèi)星：發(fā)射時間2005年5月11號，正式運行日期2005年6月26日，軌道高度：854公里，軌道傾角：未知，軌道周期：102分。第二十二頁，共76頁。第二十三頁，共76頁。風云一號氣象衛(wèi)星是中國研制的第一代太陽同

11、步軌道氣象衛(wèi)星。風云一號氣象衛(wèi)星共4顆，是中國的極軌氣象衛(wèi)星系列，共發(fā)射了3顆，即FY-1A，1B，1C。風云一號A和風云一號B衛(wèi)星分別在1988年9月7日和1990年9月3日發(fā)射升空。風云一號C衛(wèi)星在性能上作的較大改進，被列入世界氣象業(yè)務應用衛(wèi)星的序列，風云一號D衛(wèi)星于2005年5月15日發(fā)射升空。風云二號系列靜止氣象衛(wèi)星是我國第一代靜止氣象衛(wèi)星，計劃發(fā)射5顆，即風云二號A/B/C/D/E，兩顆試驗星（風云二號A/B），三顆業(yè)務星（風云二號C/D/E）。其中風云二號A星于1997年6月10日發(fā)射成功，風云二號B星于2000年6月25日發(fā)射成功，風云二號C星和D星已分別于2004年10月19日

12、和2006年12月8日年發(fā)射。E-風云二號氣象衛(wèi)星于2009年發(fā)射。 第二十四頁，共76頁。風云一號C衛(wèi)星軌道參數(shù)軌道特征：太陽同步軌道 軌道高度：863km 軌道傾角：98.79 軌道偏心率：0.00188 軌道回歸周期：10.61天 軌道降交點地方時：834（19990704） 第二十五頁，共76頁。第二十六頁，共76頁。Landsat是美國于1972年在世界上第1次發(fā)射的真正的地球觀測衛(wèi)星，由于它的出色的觀測能力推動了衛(wèi)星遙感的飛躍發(fā)展。是太陽同步軌道衛(wèi)星 。 星上搭載多光譜掃描儀（MSS）和專題掃描儀（TM）兩種遙感器。 Landsat -1用于國內(nèi)和國外的大范圍研究，驗證研究數(shù)據(jù)對探

13、測、繪制、測量和評定地球資源和環(huán)境條件的實際應用。Landsat -2具有更大的能力，能白天和夜晚測量來自陸地和水面的輻射。有效載荷基本上與Landsat -1相同。Landsat -3用于繼續(xù)研究和發(fā)展中分辨力多光譜遙感系統(tǒng)。 TM是4號星以后搭載的。6號星以后僅搭載ETM，并予定追加IFOV為15的全色波段。Landsat-7是Landsat計劃中的最后一顆衛(wèi)星。這顆衛(wèi)星的發(fā)射，標志著一個時代即大型、昂貴的Landsat系列地球觀測衛(wèi)星時代行將結(jié)束。1、Landsat衛(wèi)星二、陸地衛(wèi)星第二十七頁，共76頁。第二十八頁，共76頁。衛(wèi)星編號1234、5高度（KM）920920920705軌道面傾

14、角（度）99.90699.21099.11798.220旋轉(zhuǎn)周期（MIN）10310310398.9日繞圈數(shù)14141414.5回歸周期（天）18181816覆蓋全球圈數(shù)251251251233降交點時刻（太陽地方時）8：509：089：319：45掃描帶寬度（KM）185185185185降交點西退（KM）2875287528752752相鄰降交點距離（KM）159.38159.38159.38172LANDSAT主要軌道參數(shù)：第二十九頁，共76頁。儀器波段 （m）IFOV(m)（瞬間視場角）動態(tài)范圍（bits）RBVmRBVpMSSTMETM+1. 0.475-0.575 (blue)2.

15、0.580-0.680 (red)3. 0.689-0.830 (near IR) 0.505-0.750 (PAN)4. 0.5-0.6 (green)5. 0.6-0.7 (red)6. 0.7-0.8 (near IR)7. 0.8-1.1 (near IR)8. 10.4-12.6 (thermal)1. 0.45-0.52 (blue)2. 0.52-0.60 (green)3. 0.63-0.69 (red)4. 0.76-0.90 (near IR)5. 1.55-1.75 (SWIR)7. 2.08-2.35 (SW IR)6. 10.4-12.5 (thermal IR)波段

16、同TM，加一個全色波段（panchromatic）79*7979*7979*7979*7979*7979*7979*79240*24030*3030*3030*3030*3030*3030*30120*120第6波段為60*60，全色波段為15*15，其余同TM，666688888888LANDSAT系列衛(wèi)星成像儀器特征第三十頁，共76頁。LANDSAT-7 （原稱為地球資源技術(shù)衛(wèi)星）是LANDSAT -6的改進型。其特點是具有同NASA的跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的橫向中繼站，還擁有數(shù)據(jù)流中的海事星全球定位系統(tǒng)信息，能提供圖像定位信息。該衛(wèi)星還裝有寬帶高容量磁帶記錄儀以及增強主題測繪儀以適度改進LA

17、NDSAT -6。近極近環(huán)形太陽同步軌道 軌道高度：705千米傾角:98.22運行周期：98.9分鐘24小時繞地球:15圈 穿越赤道時間:上午10點掃描帶寬度:185千米 重復周期:16天,衛(wèi)星繞行:233圈軌道參數(shù)LANDSAT-7第三十一頁，共76頁。2、SPOT衛(wèi)星 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 SPOT 5 SPOT 4 衛(wèi)星運行服務中斷發(fā)射日或重新開始服務日 SPOT 1 SPOT 2SPOT 3 SPOT對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)是由法國空間研究中心研制開發(fā)，比利時、瑞

18、典等國參與.它搭載兩臺高分辨率遙感器HRV，具有通過斜視進行立體觀測等優(yōu)點。第三十二頁，共76頁。軌道參數(shù)： 采用高度為830km，軌道傾角98.7度的太陽同步準回歸軌道，通過赤道時刻為地方時上午10:30?；貧w天數(shù)為26天，但由于采用傾斜觀測，所以實質(zhì)上可以對同一地區(qū)用45天的間隔進行觀測。第三十三頁，共76頁。Spot 5第三十四頁，共76頁。3、中巴資源衛(wèi)星中巴地球資源衛(wèi)星于1999年10月14日由長征四號乙火箭送上太空。并于2000年3月2日在軌交付使用。衛(wèi)星運行距地面778千米的近極地太陽同步軌道上，每天繞地143圈，26天可將全球觀測一遍。星上載有分辯率為20米的5波段CCD相機、

19、分辯率為78米的4波段紅外多光譜掃描儀和分辯率為256米的2波段廣角成像儀以及空間環(huán)境監(jiān)測儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。CBERS 1衛(wèi)星用于監(jiān)測國土資源的變化；評估森林儲量、農(nóng)作物長勢和產(chǎn)量；監(jiān)測災害及評估災害損失；勘探地下資源，監(jiān)督資源的合理開發(fā)；監(jiān)測空間環(huán)境，為空間科研提供資源等。為新一輪國土資源大調(diào)查提供長期穩(wěn)定的空間信息資源。我國已經(jīng)啟動的1999-2010年的新一輪國土資源大調(diào)查工作，這是一項跨世紀的宏偉工程，將為國家加強土地資源、礦產(chǎn)資源和海洋資源的規(guī)劃、管理、保護和合理利用，促進國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和社會全面進步提供決策依據(jù)。第三十五頁，共76頁。CBERS-1 參數(shù)第三十六頁，共76頁。4

20、、IKONOS(伊科諾斯)衛(wèi)星IKONOS(伊科諾斯)衛(wèi)星于1999年9月24日發(fā)射成功，是世界上第一顆提供高分辨率衛(wèi)星影像的商業(yè)遙感衛(wèi)星。IKONOS衛(wèi)星的成功發(fā)射不僅實現(xiàn)了提供高清晰度且分辨率達1米的衛(wèi)星影像，而且開拓了一個新的更快捷,更經(jīng)濟獲得最新基礎地理信息的途徑，更是創(chuàng)立了嶄新的商業(yè)化衛(wèi)星影像的標準。 第三十七頁，共76頁。發(fā)射日期 1999 年 9 月 24 日 發(fā)射平臺 雅典娜2號發(fā)射地點 美國加利福尼亞范登堡空軍基地 衛(wèi)星制造商 LOCKHEED MARTIN 傳輸及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)制造商 RAYTHEON光學系統(tǒng)制造商 KODAK軌道高度 681 公里軌道傾角 98.1 度 軌道

21、運行速度 6.5 - 11.2 千米 / 秒 影像采集時間 每日上午 10:00- 11:00 重訪頻率 1 米 分辨率數(shù)據(jù):2.9 天 1.5 米 分辨率數(shù)據(jù):1.5 天 軌道周期 98 分鐘 軌道類型 太陽同步 重量 817 千克第三十八頁，共76頁。5、QuickBird衛(wèi)星QuickBird指的是美國的快鳥遙感衛(wèi)星。 QuickBird衛(wèi)星于2001年10月由美國DigitalGlobe公司發(fā)射，是目前世界上最先提供亞米級分辨率的商業(yè)衛(wèi)星，具有引領行業(yè)的地理定位精度，海量星上存儲，單景影像比同時期其他的商業(yè)高分辨率衛(wèi)星高出210倍。而且QuickBird衛(wèi)星系統(tǒng)每年能采集七千五百萬平方

22、公里的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，存檔數(shù)據(jù)以很高的速度遞增。在中國境內(nèi)每天至少有2至3個過境軌道，有存檔數(shù)據(jù)約500萬平方公里。QuickBird衛(wèi)星參數(shù) 軌道高度：450km 傾角：98度（太陽同步） 重訪周期：16天第三十九頁，共76頁。6、EO衛(wèi)星地球觀測衛(wèi)星-1（EO-1）是NASA新千年計劃（NMP）的第一顆對地觀測衛(wèi)星，也是面向21 世紀為接替Landsat7 而研制的新型地球觀測衛(wèi)星，目的是為了對衛(wèi)星本體和新遙感器的技術(shù)進行驗證。該衛(wèi)星于2000年11月21日成功發(fā)射。EO-1 上搭載了3 種傳感器，即高光譜成像光譜儀Hyperion，高級陸地成像儀ALI（Advanced Land Imag

23、er）和大氣校正儀AC（Atmosp heric Corrector）。 第四十頁，共76頁。第四十一頁，共76頁。三、海洋衛(wèi)星 “海洋衛(wèi)星”的主要任務是鑒定利用微波遙感器從空間觀測海洋及其有關(guān)海洋動力學現(xiàn)象的有效性。 1、Seasat衛(wèi)星1978年6月美國發(fā)射的“海洋衛(wèi)星”1號，工作105天后，由于衛(wèi)星上電源系統(tǒng)發(fā)生短路而失靈。衛(wèi)星在軌道(高度776800公里，傾角 108，周期100.63分鐘)上與運載火箭末級“阿金納”號連在一起，重約 2.3噸。衛(wèi)星上有5種主要的科學儀器。一臺L波段合成孔徑雷達(SAR）雷達高度計 (ALT) 微波散射計系統(tǒng)(SASS) 掃描式多信道微波輻射計(SMMR

24、) 可見光和紅外掃描輻射計 (VIR)。第四十二頁，共76頁。2、Radarsat 衛(wèi)星RADARSAT-2是一顆搭載C波段傳感器的高分辨率商用雷達衛(wèi)星，由加拿大太空署與MDA公司合作，于2007年12月14日在哈薩克斯坦拜科努爾基地發(fā)射升空。衛(wèi)星設計壽命7年而預計使用壽命可達12年。第四十三頁，共76頁。 3.2 攝影成像與掃描成像 攝影是通過成像設備獲取物體影像的技術(shù)。傳統(tǒng)攝影是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)字攝影是通過放置在焦平面的光敏元件，經(jīng)光/電轉(zhuǎn)換，以數(shù)字信號來記錄物體的影像。依據(jù)探測波段，有近紫外攝影、可見光攝影、紅外攝影和多光譜攝影等。3.2.1 攝影機

25、3.2.2 攝影像片的幾何特性3.2.3 攝影膠片的物理特性第四十四頁，共76頁。攝影機是成像遙感最常用的傳感器，可裝載在地面平臺、航空平臺及航天平臺上，有分幅式和全景式攝影機之分。3.2.1 攝影機攝影機分幅式攝影機全景攝影機(掃描攝影機)多光譜攝影機數(shù)碼攝影機縫隙式攝影機(推掃式)鏡頭轉(zhuǎn)動式攝影機(揮掃式)多相機組合型多鏡頭組合型光束分離型第四十五頁，共76頁。1、分幅式攝影機這種傳感器的成像原理是在某一個攝影瞬間獲得一張完整的像片（18厘米18厘米或23厘米23厘米幅面），一張像片上的所有像點共用一個攝影中心和同一個像片面，即所謂中心投影，就是平面上各點的投影光線均通過一個固定點（投影中

26、心或透視中心），投射到一平面（投影平面）上形成的透視關(guān)系。第四十六頁，共76頁。第四十七頁，共76頁。（1）縫隙式攝影機又稱推掃式攝影機或航帶攝影機。在飛機或衛(wèi)星上，攝影瞬間所獲取的影象，是與航線方向垂直且與縫隙等寬的一條線影象。當飛機或衛(wèi)星向前飛行時，攝影機焦平面上與飛行方向成垂直的狹縫中的影象也連續(xù)變化。當攝影機內(nèi)的膠片不斷卷動，且其速度與地面在縫隙中的影象移動速度相同，則能得到連續(xù)的航帶攝影像片。膠片卷動速度V與飛行速度v和相對航高H有關(guān)，以獲得清晰的影象 V=v*f/H，f為焦距。2、全景式攝影機第四十八頁，共76頁。第四十九頁，共76頁。（2）鏡頭轉(zhuǎn)動式攝影機在物鏡的焦面上平行于飛行

27、方向設置一條狹縫，并隨物鏡作垂直于航線方向掃描，得到一幅掃描成像的圖象。物鏡擺動的幅面很大，能將航線兩邊的地平線內(nèi)的影象都攝入底片。但由于相機的像距保持不變，而物距隨掃描角的增大而增大，因此出現(xiàn)兩邊比例尺逐漸縮小的現(xiàn)象，整個影像產(chǎn)生所謂全景畸變。再加上掃描的同時，飛機向前運動，以及掃描擺動的非線性等因素，使影像的畸變更為復雜。第五十頁，共76頁。第五十一頁，共76頁。3、多光譜攝影機對同一地區(qū)，在同一瞬間攝取多個波段影象的攝影機。可充分利用地物在不同光譜區(qū)有不同的反射特征，來增多獲取目標的信息量，以提高識別地物能力。有三種基本類型：多攝影機型多光譜攝影機多鏡頭型多光譜攝影機光束分離型多光譜攝影

28、機第五十二頁，共76頁。a、多相機組合型；b 、多鏡頭組合型； c 、光束分離型多光譜攝影機第五十三頁，共76頁。4、數(shù)碼攝影機成像原理與一般攝影機同，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Charge Coupled Device的縮寫）第五十四頁，共76頁。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(guān)系，可以分為垂直攝影和傾斜攝影。3.2.2 攝影像片的幾何特征1、垂直攝影攝影機主光軸垂直于地面或偏離垂線在3以內(nèi)。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。垂直攝影第五十五頁，共76頁。2、傾斜攝影攝影機主光軸

29、偏離垂線大于3。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越大，影像畸變也越大，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。傾斜攝影第五十六頁，共76頁。3、像片的幾何特征（1）像片的投影 中心投影與垂直投影的區(qū)別 中心投影的透視規(guī)律（2）像片的比例尺（3）像點位移第五十七頁，共76頁。（1）像片的投影垂直投影：物體影像是通過互相平行的光線投影到與光線垂直平面上的。相片比較尺處處一致投影距離無關(guān)中心投影：物體通過物鏡中心投射到承影面上 常用的大比例尺地形圖屬于垂直投影或近垂直

30、投影，而攝影像片屬于中心投影。第五十八頁，共76頁。正像和負像第五十九頁，共76頁。中心投影與垂直投影的區(qū)別投影距離的影響垂直投影比例尺和投影距離無關(guān)中心投影焦距固定，航高改變，其比例尺也隨之改變H1H2f垂直投影中心投影中心投影：投影距離不同或焦距不同則像片的比例尺也不同。垂直投影：投影距離不同與像片比例尺無關(guān)。（不存在焦距）第六十頁，共76頁。投影面傾斜的影響傾斜水平ABCabc比例尺f/HHf傾斜中心投影：投影面的傾斜造成同一個像片不同部位比例尺的差異。垂直投影：只表現(xiàn)為比例尺有所放大。第六十一頁，共76頁。地形起伏對垂直投影無影響對中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同BACabcA

31、CABCabcCA地形起伏的影響中心投影：地形起伏造成像點位移。垂直投影：不存在像點位移。若地形高于基準面,像點向離開像主點方向位移;若地形低于基準面,像點向像主點方向位移第六十二頁，共76頁。中心投影的透視規(guī)律地面物體上一點，在中心投影上還是一個點，同一投影線上的點重合。與像面平行的直線，在中心投影上仍然是直線，兩條相交直線的交角投影后不變。與像面垂直的直線，投影的后的形狀，取決于其中像片中的位置。平面上的曲線，在中心投影的像片上仍為曲線。面狀物體，中心投影影像也隨位置而變化。第六十三頁，共76頁。（2） 像片的比例尺即 像片上兩點之間距離與地面上兩點實際距離之比。H為攝影平臺的高度（航高）

32、f為攝影機的焦距通常f在像片的邊緣或相應的影像資料（遙感攝影的報告、設計書）中找到，H由攝影部門提供。第六十四頁，共76頁。計算比例尺方法知道f和HH未知：通過求某個地物的長與其影像長之比利用地形圖，求兩點實際距離與影像距離之比已知某河流的寬度為20M，在像片上量得的寬度為0.5cm，則該像片的比例尺為：已知的地形圖比例尺為1：50000，在地形圖上量得AB兩點的長度為3.5cm，像片上量得相應ab兩點的長度為7cm，則像片的比例尺為：第六十五頁，共76頁。（3） 像點位移在中心投影上，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，這種現(xiàn)象稱為像點位移其位移量就是中心投影與垂直在同一水平面上的投影誤差。第六十六頁，共76頁。位移量公式推導第六十七頁，共76頁。由式可以看出：位移量與地形高度差h成正比，即高差越大，引起的的像點位移量也越大位移量與像點到像主點的距離r成正