傳感器及成像特點(diǎn)

關(guān)于傳感器及成像特點(diǎn)3.1傳感器的基本組成及工作原理

包括：收集系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)。1、收集系統(tǒng)--透鏡(鏡頭)反射鏡

功能—接收電磁波并將其聚焦成像探測(cè)系統(tǒng)第2頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、探測(cè)系統(tǒng)--光電探測(cè)器--光電轉(zhuǎn)換功能：對(duì)電磁輻射敏感、能將輻射能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的探測(cè)器探測(cè)元件:光子探測(cè)器（量子探測(cè)器）

特點(diǎn)：每種器件具有確定的波譜響應(yīng)范圍；如：感光膠片0.3~1.3μmCCD0.4~1.1μm

碲鎘汞(Hg0.8Cd0.2Te)

鍺摻汞(Ge:Hg)

響應(yīng)速度快；靈敏度高8~14μm｝

第3頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)功能：電光轉(zhuǎn)換--將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理的光信號(hào)除感光膠片直接吸收光能，發(fā)生光化學(xué)作用形成潛影，經(jīng)顯影、定影等化學(xué)處理獲得影像外，其它探測(cè)元件輸出的都是電信號(hào)。

轉(zhuǎn)換裝置:氖燈管或顯像管--它們的亮度隨電信號(hào)的強(qiáng)弱而變化，產(chǎn)生變化的光點(diǎn)通過(guò)光機(jī)掃描儀成像在膠片上，或經(jīng)電子掃描在顯示器上輸出（顯示）光學(xué)影像。第4頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、記錄系統(tǒng)

功能:將探測(cè)系統(tǒng)或信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出的電磁波信息（光信號(hào)）記錄、存儲(chǔ)到遙感信息載體，以影像或數(shù)字形式輸出。

遙感信息載體：指記錄、存儲(chǔ)成像遙感器輸出信號(hào)的介質(zhì)。

模擬形式--感光膠片、磁帶

數(shù)字形式--磁帶、磁盤、光盤……

第5頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天攝影方式--感光膠片被景物電磁能激活而產(chǎn)生景物的潛影(指肉眼看不到但客觀又存在的潛伏影像)掃描方式--探測(cè)器對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行掃描，逐點(diǎn)（行、面）以數(shù)字形式在磁帶上記錄景物模擬信號(hào)，這種記錄是一種經(jīng)電光轉(zhuǎn)換而能形成直觀影像的潛影。

記錄系統(tǒng)（續(xù)1）第6頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑴.感光材料:

凡經(jīng)曝光后發(fā)生光化學(xué)作用,經(jīng)過(guò)一定的化學(xué)或物理方法處理后,能夠形成固定影像的各種材料的總稱。攝影過(guò)程中記錄光學(xué)影像的媒介和攝影影像的載體感光片—膠片膠卷(透明)像紙(不透明)記錄系統(tǒng)（續(xù)2）第7頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

基本結(jié)構(gòu)

乳劑層

感光劑粘和劑增感劑補(bǔ)加劑

支持體片基紙基

輔助層

結(jié)合層保護(hù)層背面層

記錄系統(tǒng)（續(xù)3）第8頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

感光乳劑:鹵化銀微晶體(及加入的光譜增感劑、成色劑)和明膠溶液的懸濁液

感光劑--鹵化銀AgX:AgBrAgClAgI

遇光后發(fā)生化學(xué)變化形成潛影,經(jīng)顯影處理后,已感光的銀鹽粒子還原成黑色銀粒。注:本身只感波長(zhǎng)小于0.5μm的藍(lán)、紫、紫外光記錄系統(tǒng)（續(xù)4）第9頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

感色性---感光片對(duì)光譜中不同波長(zhǎng)光線敏感的程度和范圍由乳劑中加入的光譜增感劑的性質(zhì)決定①.盲片色只含AgBr和少量AgI未加光譜增感劑

0.34~0.5μm②.正色片在色盲乳劑中加入正（綠）色增感劑

0.34~0.58μm(在0.5~0.52μm處略有下降)③.全色片在色盲乳劑中加入多種光譜增感劑

0.34~0.72μm(對(duì)0.5~0.52μm的綠光感光度稍低)記錄系統(tǒng)（續(xù)5）第10頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天盲色片(未增感)全色片正色片紅外片

④.黑白紅外片

乳劑中加入紅外增感劑,感光范圍擴(kuò)大到0.9~1.3μm

記錄系統(tǒng)（續(xù)6）第11頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

黑白全色片

黑白紅外片記錄系統(tǒng)（續(xù)7）第12頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

⑤.彩色片

乳劑由鹵化銀、光譜增感劑和成色劑組成

天然彩色片

紅外彩色片

記錄系統(tǒng)（續(xù)8）第13頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天記錄系統(tǒng)（續(xù)9）光電轉(zhuǎn)換電光轉(zhuǎn)換⑵.磁帶--遙感信息的暫時(shí)性記錄介質(zhì)是具有磁表面的柔軟帶狀記錄介質(zhì)①.模擬磁帶第14頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天②.數(shù)字磁帶探測(cè)系統(tǒng)輸出的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，對(duì)電壓曲線分段讀數(shù)（取樣、量化）并以二進(jìn)制數(shù)碼表示，記錄這種數(shù)據(jù)的磁帶稱數(shù)字磁帶。

HDDT(HighDensityDigitalTape)CCT(ComputerCompatibleTape)記錄系統(tǒng)（續(xù)10）第15頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天描述遙感器的特性參數(shù)1、空間分辨率2、波譜分辨率3、輻射分辨率4、時(shí)間分辨率BGRNIRJan15Feb1510m10m第16頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、空間分辨率義含種兩

表示按地物幾何特征(尺寸和形狀)和空間分布,即在形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)上識(shí)別目標(biāo)的能力。

⑴.遙感器的技術(shù)鑒別能力即能把兩相鄰目標(biāo)作為兩個(gè)清晰實(shí)體記錄下來(lái)的兩目標(biāo)間的最小距離⑵.遙感器觀察地面特征所需要的有效探測(cè)和分析的分辨率第17頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天空間分辨率（續(xù)）低分辨率高分辨率中分辨率不同空間分辨率遙感圖像第18頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、光譜分辨率指遙感器在接收目標(biāo)輻射的波譜時(shí)，能分辨的最小波長(zhǎng)間隔，即遙感器的工作波段數(shù)目、波長(zhǎng)及波長(zhǎng)間隔(波帶寬度)

。第19頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

光譜分辨率高--意味著：⑴.區(qū)分具有微小波譜特征差異地物的能力強(qiáng)；⑵.數(shù)據(jù)量大，傳輸、處理難度大；⑶.各波段間數(shù)據(jù)的相關(guān)性大。應(yīng)服從應(yīng)用目的--結(jié)合地物特征波譜選擇能提供最大信息量的最佳波段和多波段組合2、光譜分辨率（續(xù)）第20頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、輻射分辨率（輻射靈敏度）

遙感器測(cè)量的是地物的波譜輻射度

輻射分辨率指遙感器探測(cè)元件在接收波譜輻射信號(hào)時(shí)，能分辨的最小輻射度差。即把遙感器輸出信號(hào)的總范圍，從黑到白，分解成大量剛好能辨別的灰度等級(jí)反映地物在波譜輻射度或反射率上的微細(xì)差異輻射分辨率高--識(shí)別兩同等空間分辨率目標(biāo)的能力強(qiáng)第21頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、時(shí)間分辨率

遙感器成像間隔的性能指標(biāo)∵遙感器須對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)（變化）進(jìn)行連續(xù)均勻、不間斷地探測(cè)

為分析、識(shí)別目標(biāo)所必須具有的最小時(shí)間間隔，稱時(shí)間分辨率注意：對(duì)同一目標(biāo)遙感器重復(fù)成像的周期、覆蓋周期、重訪周期第22頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、遙感器的類型及成像原理按信息記錄形式：非成像遙感器--側(cè)重時(shí)間、光譜分辨率

成像遙感器--強(qiáng)調(diào)空間分辨率攝影方式掃描方式按輻射源：被動(dòng)式（自然）主動(dòng)式（人工）第23頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、遙感器的類型及成像原理1、攝影方式傳感器2、掃描方式傳感器機(jī)載紅外掃描儀的成像原理多光譜掃描儀成像原理（MMS、TM、TM+）3、推掃式傳感器成像原理（HRV）4、成像光譜儀5、雷達(dá)成像原理第24頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.攝影方式遙感器各類攝影機(jī)2.掃描方式遙感器⑴.電子掃描遙感器⑵.光機(jī)掃描遙感器⑶.固體自掃描遙感器⑷.天線掃描遙感器⑸.成像波(光)譜儀第25頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.1攝影方式遙感器指經(jīng)過(guò)透鏡(組)，按幾何光學(xué)的原理聚焦構(gòu)像，用感光材料，通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)直接感測(cè)和記錄目標(biāo)物反射的可見(jiàn)光和攝影紅外波段電磁輻射能，在膠片或像紙上形成目標(biāo)物固化影像的遙感器第26頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(diǎn)：空間分辨率高成本低易操作信息量大缺點(diǎn)：局限性大

0.3~1.3μm影像畸變較嚴(yán)重成像受氣侯、光照和大氣效應(yīng)的限制須回收膠片影像形成周期長(zhǎng)無(wú)法實(shí)時(shí)觀測(cè)2.1攝影方式遙感器（續(xù)1）第27頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天各類攝影機(jī)--按結(jié)構(gòu)及膠片曝光方式分類2.1攝影方式遙感器（續(xù)2）第28頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天29

航攝儀2.1攝影方式遙感器（續(xù)3）第29頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.1攝影方式遙感器（續(xù)4）第30頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天BGRIR第31頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天攝影方式遙感器（續(xù)6）第32頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2掃描方式遙感器優(yōu)點(diǎn)：

可對(duì)全部五個(gè)大氣窗口的電磁輻射進(jìn)行探測(cè)可進(jìn)行多波段、超多波段遙感--波譜分辨率高輸出電信號(hào)，可用磁帶記錄，可實(shí)時(shí)傳輸所獲是輻射量的定量數(shù)據(jù),便于校正和圖像處理缺點(diǎn)：

空間分辨率相對(duì)較低

第33頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

⑴.電子掃描遙感器--RBV--映像面掃描由掃描電子束逐次掃描經(jīng)透鏡在焦平面上形成的光像而成像2.2掃描方式遙感器（續(xù)1）第34頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天光機(jī)掃描遙感器借助平臺(tái)沿航向運(yùn)動(dòng)和本身光學(xué)機(jī)械垂直航向的橫向掃描，共同完成地面覆蓋，獲得條帶形地面影像2.2掃描方式遙感器（續(xù)2）第35頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天IFOVInstantaneousfieldofview--瞬時(shí)視場(chǎng)

空間分辨率地面分辨率2.2掃描方式遙感器（續(xù)3）第36頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天熱紅外掃描儀組成：光學(xué)--機(jī)械掃描熱紅外探測(cè)掃描成像過(guò)程掃描線的銜接問(wèn)題分辨率的問(wèn)題熱紅外圖像特征第37頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

掃描線的銜接(單像元排列）

飛行速度W=α/t(掃描一次的時(shí)間)當(dāng)Wt=α?xí)r,不會(huì)出現(xiàn)掃描空隙和重復(fù)因wt=α=βH,w/H=β/t為常數(shù)第38頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天第39頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

空間分辨率

瞬間視場(chǎng)β=d/f

空間分辨率α0=βH=dH/f

dαHβ星下點(diǎn)時(shí)第40頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

αθ=βHθ=βHsecθ=α0secθ

αθ’=αθsecθ=α0sec2θ平行航線方向垂直航線方向第41頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天航空像片熱紅外描像片第42頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天某機(jī)場(chǎng)晚間熱圖像第43頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

午后13:00成像

凌晨4:00成像第44頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天MSS多光譜掃描儀（Multi-spectralScanner）

點(diǎn)掃描成像第45頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

（1）掃描儀的結(jié)構(gòu)√掃描反射鏡

擺動(dòng)頻率-----13.62HZ

總觀測(cè)視場(chǎng)角-----11.56°

√反射鏡組由主反射鏡和次反射鏡組成

第46頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天第47頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天√成像板

24+2個(gè)玻璃纖維元

MSS4-7空間分辨力為79m×79m

MSS8分辨力為240m×240m

32456飛行方向1掃描方向0.5-0.6μm0.7-0.8μm0.6-0.7μm0.8-1.1μm10.4-12.6μm波段45678

第48頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天探測(cè)器

將輻射能轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出

MSS4，5，6采用18個(gè)光電倍增管

MSS7使用六個(gè)硅光電二極管

MSS8采用2個(gè)汞鎘碲熱敏感探測(cè)器 √輸出

數(shù)字影像(2340行×2340列)

采樣后影像分辨率為57M×79M第49頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

?從左至右,垂直飛行方向逐點(diǎn)掃描,得到一條相應(yīng)于地面的圖像線

?衛(wèi)星向前運(yùn)動(dòng)，第二次掃描得到第二條掃描線

成像過(guò)程第50頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

掃描一次 掃描總視場(chǎng)：11.56°

地面寬度：185km

六條掃描線圖像的地面范圍:474mX185km

掃描線銜接（6個(gè)感應(yīng)元排一列）因掃描周期為73.42ms

衛(wèi)星速度（地速）6.5km/s 79m×6=474m=73.42ms×6.5km/s

在掃描一次的時(shí)間里衛(wèi)星往前正好移動(dòng)474m，掃描線恰好銜接第51頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天185.3KM寬

飛行方向123456123456主動(dòng)掃描

回掃

474MMSS掃描成像過(guò)程第52頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天MSS影像特征

存在全景變形,空間分辨率為79m

Landsat1-3有五個(gè)波段

MSS4(綠)、MSS5(紅)、MSS6(紅外)、

MSS7(紅外)、MSS8(熱紅外)幾何特征波譜特征第53頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.2.3.2掃描方式遙感器（續(xù)5）

TM(專題制圖儀)(ThematicMapper)

組成:

機(jī)械掃描分光第54頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

探測(cè)器

探測(cè)器共有100個(gè),分七個(gè)波段呈錯(cuò)開(kāi)排列

TM1～5及TM7的探測(cè)器有16個(gè),每個(gè)的瞬時(shí)視場(chǎng)在地面上為30×30㎡ TM6的探測(cè)器有4個(gè),每個(gè)的瞬時(shí)視場(chǎng)在地面上為120×120㎡

第55頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天第56頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

半個(gè)掃描周期，即單向掃描所用的時(shí)間為71.46ms，衛(wèi)星正好飛過(guò)地面480m，下半個(gè)掃描周期獲取的16條圖像線正好與上半個(gè)掃描周期的圖像線銜接第57頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天TM特點(diǎn)

1、TM中增加一個(gè)掃描改正器,使掃描行垂直于飛行軌道(MSS掃描不垂直于飛行軌道）;

2、

往返雙向都對(duì)地面掃描（MSS僅單向掃描）；

3、地面分辨率由79米到30米；

4、波段由5個(gè)增加到7個(gè)；

5、有熱紅外通道TM6。第58頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天ETM特點(diǎn)

1、增加了全色波段，分辨率為15米;

2、

采用雙增益技術(shù)使熱紅外波段的分辨率提高到60米；

3、改進(jìn)后太陽(yáng)定標(biāo)器使衛(wèi)星的輻射定標(biāo)誤差小于5%。第59頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

以CCD為探測(cè)元件的固體自掃描成像遙感器2.3固體自掃描遙感器第60頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天CCD--ChargeCouplingDevice

電荷耦合器件是一塊有許多小的光電二極管構(gòu)成的固態(tài)電子元件--其中的每個(gè)CCD單元都能感受光線的強(qiáng)弱--并將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其相應(yīng)強(qiáng)弱的微小電流--連續(xù)量的電模擬信號(hào)

2.3固體自掃描遙感器（續(xù)1）第61頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

電子掃描裝置接收由CCD傳輸來(lái)的電信號(hào)取樣、量化將這種強(qiáng)弱不斷變化的連續(xù)電流轉(zhuǎn)變?yōu)橐贿B串的以電脈沖表示的二進(jìn)制數(shù)字[A/D轉(zhuǎn)換]

數(shù)字存儲(chǔ)器2.3固體自掃描遙感器（續(xù)2）第62頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天CCD的工作原理:CCD是一種用電荷量表示信號(hào)強(qiáng)弱,用耦合方式傳遞信號(hào)的全固體化半導(dǎo)體表面器件固體器件--其受激電荷靠電子或空穴運(yùn)載在固體內(nèi)移動(dòng)由于硅(Si)具有探測(cè)0.4~1.1μm可見(jiàn)光及近紅外波的能力--CCD一般由硅制成MOS(Matal-Oxide-Silicon金屬-氧化物-硅)結(jié)構(gòu)電容作為光敏感元2.3固體自掃描遙感器（續(xù)3）第63頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天CCD三種主要功能:

光電轉(zhuǎn)換--入射輻射在MOS電容(CCD元)上產(chǎn)生與光亮度成正比的電荷

電荷積累--當(dāng)電壓加到CCD電極上時(shí)—在硅層形成電位勢(shì)阱--電荷在勢(shì)阱內(nèi)積累

電荷轉(zhuǎn)移--加高壓形成深勢(shì)阱,加低壓形成的勢(shì)阱淺--電荷可進(jìn)行轉(zhuǎn)移--實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸固體自掃描遙感器第64頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天線列(陣)CCD:

CCD光敏元的排列方向與平臺(tái)的飛行方向垂直,由線列CCD自身完成一維掃描,靠平臺(tái)運(yùn)動(dòng)完成另一維掃描,形成條帶狀二維影像。

地面分辨率取決于CCD元的大小

2.3固體自掃描遙感器（續(xù)4）第65頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天線列CCD光敏元的數(shù)目等于行掃方向上的像元數(shù)如HRV多波段3000個(gè)全色波段6000個(gè)

各光敏元同時(shí)露光，每個(gè)光敏元積累的與目標(biāo)物輻射強(qiáng)度成正比的電荷量通過(guò)耦合方式轉(zhuǎn)移輸出，而不同于其它探測(cè)器輸出的是電壓信號(hào)。2.3固體自掃描遙感器（續(xù)5）第66頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天推掃式掃描儀（Push--Broom)

SPOT衛(wèi)星HRV：HighResolutionVisibleSensor--高分辨率可見(jiàn)光遙感器

固體自掃描遙感器（續(xù)6）第67頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天面陣CCD

矩陣式排列的CCD元可象膠片一樣同時(shí)曝光

--記錄整幅畫(huà)面固體自掃描遙感器（續(xù)7）第68頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天固體自掃描成像遙感器特點(diǎn)：

①.一改光機(jī)掃描的逐點(diǎn)掃描為逐行掃描、逐面掃描--革除了機(jī)械部件,簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),避免了因振動(dòng)引起的噪聲；②.光敏元同時(shí)曝光--延長(zhǎng)了信號(hào)駐留時(shí)間,提高了遙感器的靈敏度；③.波譜響應(yīng)范圍寬--硅光敏元可探測(cè)0.4~1.1μm;④.無(wú)畸變、體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)可靠性強(qiáng)。

使成像遙感器的結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性變革2.3固體自掃描遙感器（續(xù)8）第69頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天地面帶寬60kmSPOT衛(wèi)星平臺(tái)上安裝了兩臺(tái)HRV儀器，每臺(tái)視場(chǎng)都為60KM，兩者之間有3KM的重疊，總視場(chǎng)為117KM。相鄰軌道間在赤道處約為108KM，垂直地面觀測(cè)時(shí)，相鄰軌道的影像約有9KM的重疊。共觀測(cè)369圈（26天）實(shí)現(xiàn)對(duì)全球北緯81.3度和南緯81.3度之間的地表全覆蓋。SPOT成像特點(diǎn)第70頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天SPOT成像特點(diǎn)

以“推掃”方式獲取沿軌道的連續(xù)圖像條帶多光譜型的HRV

地面上總的視場(chǎng)寬度為60km

三個(gè)譜段,每個(gè)波段探測(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

波段1（0.50---0.59）波段2（0.61---0.68）波段3（0.79---0.89）全色的HRV

波段范圍0.51—0.73μm,6000個(gè)CCD元件組成一行每個(gè)像元地面的大小為10m×10m

第71頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天反射鏡左右傾斜最大為27度，有立體觀測(cè)能力鄰軌立體第72頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

SPOT4

1）全色波段0.51-0.73μm改為波段(0.61-0.68μm)2）增加了一個(gè)SWIR（ShortWaveInfrared，短波紅外）波段。第73頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3成像波(光)譜儀(高光譜分辨率遙感)成像波(光)譜儀是一種兼具高空間分辨率和高波譜分辨率、譜像合一的新型超多波段掃描成像遙感器第74頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天成像波(光)譜儀(高光譜分辨率遙感)（續(xù)1）成像形式：1、線陣掃描

2、面陣推掃第75頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天成像波(光)譜儀(高光譜分辨率遙感)（續(xù)2）成像光譜儀技術(shù)要求：1、收集光系統(tǒng)要求：盡量使用反射式光學(xué)系統(tǒng)，且要求具有去球面像差、像散差、以及畸變像差的非球面補(bǔ)償?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)；（幾何和輻射畸變?。?、分光系統(tǒng)要求：使用由狹縫、平行光管、棱鏡以及繞射光柵組成的分光系統(tǒng)；（分光準(zhǔn)確、輻射誤差?。?、探測(cè)器要求：高靈敏度的成千上萬(wàn)個(gè)線陣或面陣且可以感受可見(jiàn)光和紅外波區(qū)探測(cè)器；（高空間、光譜分辨率）4、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)：具有高速數(shù)據(jù)量化、記錄和傳輸技術(shù)。（記錄及時(shí)準(zhǔn)確）第76頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.4天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))成像雷達(dá)----主要指工作在微波波段（0.8~100cm）有源主動(dòng)、天線側(cè)向掃描、能產(chǎn)生高分辨率影像的成像雷達(dá)。第77頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天RRg成像雷達(dá)是指用雷達(dá)一點(diǎn)一點(diǎn)地測(cè)量來(lái)自地球的回波信號(hào)，并以模擬形式記錄成圖像或以數(shù)字形式記錄在磁帶上的雷達(dá)系統(tǒng)它必須相對(duì)于地面（探測(cè)目標(biāo)）運(yùn)動(dòng)，即必須搭載在飛機(jī)、衛(wèi)星或航天飛機(jī)上天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))（續(xù)1）第78頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天RA-SLR

--RealApertureSide-lookingRadar真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)（非相干雷達(dá)）SA-SLR

--Synthetic

ApertureSide-lookingRadar

合成孔徑側(cè)視雷達(dá)天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))第79頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天后向散射回波裝在平臺(tái)一側(cè)或兩側(cè)的水平孔徑天線，將發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的高功率微波短脈沖，側(cè)向發(fā)射出去，以窄的扇形波束掃過(guò)地面一條窄帶。微波遇目標(biāo)后發(fā)生反射和散射，其中沿發(fā)射方向返回的部分—稱后向散射回波

天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))第80頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天RRgXYZ斜距(R):天線至目標(biāo)的徑向距離

地面距離(Rg):從航跡(地面軌跡)到目標(biāo)的水平距離被雷達(dá)微波掃過(guò)的窄帶地面上，至天線距離不同的目標(biāo)(X、Y、Z)，其回波按返回雷達(dá)接收機(jī)的時(shí)間先后,在與目標(biāo)的斜距或地面距離成比例的位置,強(qiáng)度由陰極射線管按比例轉(zhuǎn)化成光信號(hào),再通過(guò)透鏡在膠片上記錄成一條影像線天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))第81頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天每發(fā)射一個(gè)脈沖形成一條影像線,而與平臺(tái)運(yùn)行速度同步移動(dòng)的膠片完成航向地面覆蓋,形成連續(xù)條帶狀雷達(dá)影像

對(duì)回波信號(hào)逐個(gè)處理影像灰度--后向散射回波強(qiáng)度

回波信號(hào)也可記錄在磁帶上天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))第82頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天地面分辨率:指在距離向或方位向分辨有相同反射特性兩個(gè)鄰近目標(biāo)間距的能力

--同時(shí)出現(xiàn)在影像上兩個(gè)能夠區(qū)分的目標(biāo)間的最小距離

方位向分辨率(Ra)--航向方向

距離向分辨率(Rr)--垂直航向方向

兩者互不相關(guān)天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))第83頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

定向線性天線陣--增大天線孔徑等效于一個(gè)大天線的線性天線陣,能夠形成窄的波束波束窄--方向性好--方位向分辨率高

SAR--Synthetic

ApertureRadar

合成孔徑雷達(dá)天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))第84頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天1真實(shí)孔徑雷達(dá)

（1）工作原理

地面各點(diǎn)到飛機(jī)的距離不同，接收機(jī)接收到許多信號(hào)，以它們到飛機(jī)距離的遠(yuǎn)近，先后依序記錄 信號(hào)的強(qiáng)度與輻照帶內(nèi)各種地物的特性、形狀和坡向等有關(guān)。第85頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天第86頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)的分辨力

在脈沖發(fā)射的方向上，能分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離

斜距分辨率Rd=(τc)/2

地距分辨率Rr=(τcsecφ)/2

φR

Rr

Rd距離分辨力第87頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

地距分辨率Rr=(τcsecφ)/2越遠(yuǎn)的地物越能分清垂直航線方向第88頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

地距分辨率Rr=(τcsecφ)/2

傳感器設(shè)計(jì)時(shí)，要提高距離分辨率，應(yīng)如何做?第89頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

相鄰的兩束脈沖之間，能分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離

Rβ=βR=λR/Dβ天線D

Rβ1

Rβ2

R1R2方位分辨力第90頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天波瓣角與方位分辨率

*波瓣角在意義上與光學(xué)上的最小分辨角相近。第91頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天方位分辨力

越近的地物越能分清平行航線方向第92頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

傳感器設(shè)計(jì)時(shí)，要提高方位分辨率，應(yīng)如何做?Rβ=βR=λR/D第93頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天合成波束寬度合成孔徑側(cè)視雷達(dá)（SAR）模擬線性天線陣，應(yīng)用多普勒效應(yīng)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，用一個(gè)小天線合成一個(gè)大孔徑(天線)使方位分辨率提高幾十至幾百倍實(shí)現(xiàn)在軌道高度獲取距離向和方位向分辨率都很高的雷達(dá)圖像天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))第94頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天合成孔徑雷達(dá)SAR

（1）原理用一個(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)當(dāng)移動(dòng)一段距離LS后，存貯的信號(hào)和實(shí)際天線陣列諸單元所接收的信號(hào)非常相似

第95頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天第96頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天第97頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天第98頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天RADAR圖像的產(chǎn)生第99頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2合成孔徑雷達(dá)的分辨力

方位分辨力為Rs=λR/Ls

Ls=Rβ=λR/D

Rs=D

雙程相移Rs=D/2

方位分辨力只與實(shí)際使用的天線孔徑有關(guān)

第100頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天是不是天線越短越好？為什么？

Rs=D/2

第101頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3側(cè)視雷達(dá)圖像的特征

√垂直飛行方向的比例尺由小變大

1/mc>1/mb>1/ma越遠(yuǎn)影像比例尺越大

(1)幾何特征

第102頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

地面上AB線段投影到影像上為ab,比例尺為：

第103頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特征

飛行方向第104頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

√

造成山體前傾

朝向傳感器的山坡影像被壓縮，而背向傳感器的山坡被拉長(zhǎng)，還會(huì)出現(xiàn)不同地物點(diǎn)重影現(xiàn)象。

第105頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天前傾第106頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天斜距投影的特點(diǎn)

雷達(dá)陰影側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特征

第107頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天肇慶地區(qū)機(jī)載SAR影像第108頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

高差產(chǎn)生的投影差亦與中心投影影像投影差位移的方向相反

第109頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天斜距投影的特點(diǎn)

反立體圖像

側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特征

第110頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

√與入射角有關(guān)

朝向飛機(jī)方向的坡面---反射強(qiáng)烈---很亮

朝天頂方向---弱些---較亮

背向飛機(jī)方向---反射很弱(沒(méi)回波)---很暗

(2)側(cè)視雷達(dá)圖像的色調(diào)特征

第111頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

√

與地面粗糙程度有關(guān)

地面地物微小起伏小于雷達(dá)波波長(zhǎng)

---鏡面漫反射---很暗

地面微小起伏大于或等于發(fā)射波長(zhǎng)

---漫反射---較亮

“角隅反射”---反射波強(qiáng)度更大---很亮

第112頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

√與地物的電特性有關(guān)

物體復(fù)合介電常數(shù)高

---反射雷達(dá)波強(qiáng)---亮第113頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天有較強(qiáng)的穿透能力

它能穿透云層、樹(shù)木和水,得到下面的地表信息 另一方面微波在物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生體散射，因此能將地下的一些狀況反映出來(lái)(3)側(cè)視雷達(dá)圖像的其他特征第114頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天Cosmo-SkyMed高分辨率雷達(dá)圖像

第115頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）將SAR兩次或者多次觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉處理，利用相位信息提取地面高程信息，這就是目前的熱點(diǎn)——INSAR；

德國(guó)已經(jīng)建成的機(jī)載SAR系統(tǒng)(AeS－1，2，3),，其空間分辨率從0.5米到5米，用InSAr生成的DEM高程精度為0.25m到2m。

第116頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

相干雷達(dá)（INSAR）

INSAR就是利用SAR在平行軌道上對(duì)同一地區(qū)獲取兩幅（或兩幅以上）的單視復(fù)數(shù)影像來(lái)形成干涉，進(jìn)而得到該地區(qū)的三維地表信息。

第117頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

該方法充分利用了雷達(dá)回波信號(hào)所攜帶的相位信息，獲得同一區(qū)域的重復(fù)觀測(cè)數(shù)據(jù)（復(fù)數(shù)影像對(duì)），綜合起來(lái)形成干涉，得到相應(yīng)的相位差，結(jié)合觀測(cè)平臺(tái)的軌道參數(shù)等提取高程信息。例如：ERS-1/2/ENVISAT組合第118頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天亮度圖象相位圖象相干雷達(dá)（INSAR）

第119頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天雷達(dá)圖像信號(hào)：亮度+相位

復(fù)雷達(dá)圖像：

亮度圖像相位圖像相干雷達(dá)（INSAR）

第120頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天相干雷達(dá)（INSAR）

第121頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天中科院電子所1982第122頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第123頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3遙感地面接收站監(jiān)控衛(wèi)星運(yùn)行，接收遙感和遙測(cè)數(shù)據(jù)及對(duì)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和貯存的地面設(shè)施

任務(wù)：接收、處理、存檔、分發(fā)各種遙感數(shù)據(jù)北京站接收半徑--2400Km第124頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站根據(jù)鄧小平同志1979年訪美期間所簽中美科技合作備忘錄建立,于1986年建成并投入正式運(yùn)行。3.3遙感地面接收站（續(xù)1）第125頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

中國(guó)科學(xué)院中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站主樓中國(guó)資源衛(wèi)星接收系統(tǒng)，由中科院密云地面接收站，廣州、烏魯木齊資源衛(wèi)星地面接收站和數(shù)據(jù)處理中心組成。數(shù)據(jù)處理中心，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)分發(fā)和用戶服務(wù)、以及運(yùn)行管理等分系統(tǒng)。

3.3遙感地面接收站（續(xù)2）第126頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.3遙感地面接收站（續(xù)3）第127頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.4遙感信息的傳輸

3.4.1直接回放遙感信息向地面?zhèn)鬏敺绞剑?/p>

直接回放--易行、保密、不能實(shí)時(shí)傳輸

1.遙感平臺(tái)返回地面,直接回收遙感器輸出的磁帶或膠片--飛機(jī)、氣球、航天飛機(jī)

2.按地面指令,遙感平臺(tái)的再入艙與儀器艙分離,再入艙單獨(dú)返回地面,從再入艙內(nèi)取出磁帶或膠片,儀器艙在運(yùn)行軌道上自行殞毀(國(guó)土資源衛(wèi)星)第128頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.4.1直接回放（續(xù)）第129頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸視頻數(shù)據(jù)傳輸--是將目標(biāo)物信息用無(wú)線電發(fā)往地面接收站探測(cè)器輸出的視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)通訊設(shè)備，以S、X或Ku波段的微波視頻信道向地面發(fā)送

1.實(shí)時(shí)(近實(shí)時(shí))傳輸在地面站視野內(nèi)或經(jīng)數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星(TDRS)(美國(guó))國(guó)內(nèi)通信衛(wèi)星(DMSAT)在地面站視距作用范圍以外區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)傳輸?shù)?30頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天加拿大地面站①②③④⑤⑥視頻數(shù)據(jù)近實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星(TDRS)國(guó)內(nèi)通信衛(wèi)星(DMSAT)高度35000km戈達(dá)德空間飛行中心地面站DOMSATTDRSEROS數(shù)據(jù)中心地面站跟蹤與數(shù)據(jù)中繼地面站W(wǎng)hite3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸（續(xù)1）第131頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.非實(shí)時(shí)傳輸在地面站視距范圍外,先將數(shù)據(jù)暫時(shí)記錄在平臺(tái)上的視頻磁帶機(jī)（WBVTR）上,待平臺(tái)飛越地面站上空時(shí)在向地面站傳送3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸（續(xù)2）第132頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

遙感影像:

由遙感器對(duì)地球表面攝影或掃描獲得的影像遙感圖像:

遙感影像經(jīng)過(guò)處理或再編碼后產(chǎn)生的與原物相似的形象

光學(xué)攝影成像的二維連續(xù)的圖像

----像片(Photograph)

掃描成像的一維連續(xù)一維離散或二維離散的圖像----圖像

(Image)3.5遙感圖像的特性（續(xù)1）第133頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天SIR-A圖像合成孔徑成像雷達(dá)圖像(微波)天線掃描HRV圖像固體自掃描圖像(可見(jiàn)光~近紅外)固體自掃描超多波段掃描圖像(可見(jiàn)光~近紅外)多波段掃描圖像(紫外~遠(yuǎn)紅外)熱紅外圖像MSS、TM圖像成像波譜儀圖像紅外掃描圖像(中、遠(yuǎn)紅外)光機(jī)掃描RBV圖像電視攝像圖像(可見(jiàn)光)電子掃描掃描圖像全景像片(可見(jiàn)光~近紅外)多波段像片(紫外~近紅外)紫外像片(紫外)彩色紅外像片(部分可見(jiàn)光+近紅外)黑白紅外像片(部分可見(jiàn)光+近紅外)非常規(guī)攝影天然彩色像片(可見(jiàn)光)航空像片航天像片黑白全色像片(可見(jiàn)光)常規(guī)攝影光學(xué)攝影像片實(shí)例圖像名稱及工作波段成像方式按成像遙感器成像方式和工作波長(zhǎng)的遙感圖像分類表3.5遙感圖像的特性（續(xù)2）第134頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天

從波譜學(xué)方面,根據(jù)遙感器探測(cè)記錄的波譜特性差異識(shí)別地物和現(xiàn)象,是遙感應(yīng)用的基本出發(fā)點(diǎn)影像灰度或色彩差異遙感圖像上波譜特性差異其響應(yīng)(感測(cè))波段內(nèi)電磁輻射能量大小的反映。（波譜分辨率輻射分辨率）3.5.1遙感圖像的基本屬性

3.5.1.1波譜特性第135頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天SpectralResolution3.5.1.1波譜特性（續(xù)1）第136頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天黑白全色像片天然彩色像片

反映地物對(duì)可見(jiàn)光的反射能量黑白紅外像片彩色紅外像片

反映地物在部分可見(jiàn)光和攝影紅外波的反射能量3.5.1.1波譜特性（續(xù)2）第137頁(yè),共154頁(yè)，2024年2月25日，星期天德州熱紅外圖像

反映地物在熱紅外波段的熱輻射能量(輻射溫度)

成像雷達(dá)圖像

反映地物對(duì)人工發(fā)射微波后向散射回波的強(qiáng)度

多波段