傳感器及成像特點

1、關(guān)于傳感器及成像特點第1頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3. 1傳感器的基本組成及工作原理 包括：收集系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、信號轉(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系統(tǒng)第2頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 2、探測系統(tǒng)-光電探測器-光電轉(zhuǎn)換 功能：對電磁輻射敏感、能將輻射能轉(zhuǎn)換成電信號的探測器探測元件:光子探測器（量子探測器） 特點：每種器件具有確定的波譜響應(yīng)范圍； 如：感光膠片0.31.3m CCD 0.41.1m 碲鎘汞(Hg0.8Cd0.2Te) 鍺摻汞(Ge:Hg) 響應(yīng)速度快；靈敏度高814m 第3頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3、信

2、號轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 功能：電光轉(zhuǎn)換-將電信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理的光信號 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，其它探測元件輸出的都是電信號。 轉(zhuǎn)換裝置:氖燈管或顯像管-它們的亮度隨電信號的強弱而變化，產(chǎn)生變化的光點通過光機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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 4、記錄系統(tǒng) 功能:將探測系統(tǒng)或信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出的電磁波信息（光信號）記錄、存儲到遙感信息載體，以影像或數(shù)字形式輸出。 遙感信息載體：指記錄、存儲成像遙感器輸出信號的介質(zhì)。 模擬形式-感光膠片、磁帶 數(shù)字形式-磁帶、磁盤、光盤 第5

3、頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一攝影方式-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-探測器對場景進(jìn)行掃描，逐點（行、面）以數(shù)字形式在磁帶上記錄景物模擬信號，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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 .感光材料: 凡經(jīng)曝光后發(fā)生光化學(xué)作用,經(jīng)過一定的化學(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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 基本結(jié)構(gòu) 乳劑層 感光劑 粘和劑 增感劑

4、 補加劑 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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 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: AgBr AgCl AgI 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:本身只感波長小于0.5m 的藍(lán)、紫、紫外光記錄系統(tǒng)（續(xù)4）第9頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 感色性-感光片對光譜中不同波長光線敏 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 .盲片色 只含AgBr和少量AgI 未加光譜增感劑 0.340.5m .正色片 在色盲乳劑中加

5、入正（綠）色增感劑 0.340.58m(在0.50.52m處略有下降) .全色片 在色盲乳劑中加入多種光譜增感劑 0.340.72m(對0.50.52m的綠光感光度稍低) 記錄系統(tǒng)（續(xù)5）第10頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一盲色片(未增感)全色片正色片紅外片 .黑白紅外片 乳劑中加入紅外增感劑,感光范圍擴大到0.91.3m 記錄系統(tǒng)（續(xù)6）第11頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 黑白全色片 黑白紅外片記錄系統(tǒng)（續(xù)7）第12頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 .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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一記錄系統(tǒng)（續(xù)

6、9）光電轉(zhuǎn)換電光轉(zhuǎn)換 .磁帶-遙感信息的暫時性記錄介質(zhì)是具有磁表面的柔軟帶狀記錄介質(zhì) .模擬磁帶第14頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 .數(shù)字磁帶 探測系統(tǒng)輸出的電壓信號，經(jīng)過模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，對電壓曲線分段讀數(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 (High Density Digital Tape) CCT (Computer Compatible Tape)記錄系統(tǒng)（續(xù)10）第15頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一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、時間分辨率BGRNIRJan15Feb 1510 m10 m第16頁

7、，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一1、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)上識別目標(biāo)的能力。 . 遙感器的技術(shù)鑒別能力即能把兩相鄰目標(biāo)作為兩個清晰實體記錄下來的兩目標(biāo)間的最小距離. 遙感器觀察地面特征所需要的有效探測和分析的分辨率第17頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一空間分辨率（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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一2、光譜分辨率指遙感器在接收目標(biāo)輻射的波譜時，能分辨的最小波長間隔，即遙感器的工作波段數(shù)目、波長及波長間隔(波帶寬度) 。第19頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 光譜分辨率高-意味著： .區(qū)分具有

8、微小波譜特征差異地物的能力強； .數(shù)據(jù)量大，傳輸、處理難度大； .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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3、輻射分辨率（輻射靈敏度） 遙感器測量的是地物的波譜輻射度 輻射分辨率指遙感器探測元件在接收波譜輻射信號時，能分辨的最小輻射度差。即把遙感器輸出信號的總范圍， 從黑到白，分解成大量剛好能辨別的灰度等級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-識別兩同等空間分辨率目標(biāo)的能力強第21頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一4、時間分辨率 遙感器成像間隔的性能指標(biāo) 遙

9、感器須對目標(biāo)的運動（變化）進(jìn)行連續(xù)均勻、不間斷地探測 為分析、識別目標(biāo)所必須具有的最小時間間隔，稱時間分辨率 注意：對同一目標(biāo)遙感器重復(fù)成像的周期、 覆蓋周期 、重訪周期第22頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一2、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)重時間、光譜分辨率 成像遙感器-強調(diào)空間分辨率 攝影方式 掃描方式按輻射源：被動式（自然） 主動式（人工）第23頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一2、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

10、達(dá)成像原理第24頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一1. 攝影方式遙感器 各類攝影機2. 掃描方式遙感器 .電子掃描遙感器 .光機掃描遙感器 .固體自掃描遙感器 .天線掃描遙感器 .成像波(光)譜儀第25頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一2.1攝影方式遙感器指經(jīng)過透鏡(組)，按幾何光學(xué)的原理聚焦構(gòu)像，用感光材料，通過光化學(xué)反應(yīng)直接感測和記錄目標(biāo)物反射的可見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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一優(yōu)點：空間分辨率高 成本低 易操作 信息量大缺點：局限性大 0.31.3m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

11、期長無法實時觀測2.1攝影方式遙感器（續(xù)1）第27頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一各類攝影機-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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一29 航攝儀2.1 攝影方式遙感器（續(xù)3）第29頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一2.1 攝影方式遙感器（續(xù)4）第30頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一BGRIR第31頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一攝影方式遙感器（續(xù)6）第32頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一2.2掃描方式遙感器優(yōu)點：可對全部五個大氣窗口的電磁輻射進(jìn)行探測可進(jìn)行多波段、超多波段遙感-波譜分辨率高輸出電信號，可用磁帶記錄，可實時傳輸所獲是輻射量的定量

12、數(shù)據(jù),便于校正和圖像處理 缺點：空間分辨率相對較低 第33頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 .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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一光機掃描遙感器 借助平臺沿航向運動和本身光學(xué)機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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一IFOV Instantaneous field of view -瞬時視場 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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一熱紅外掃描儀

13、組成： 光學(xué)-機械掃描 熱紅外探測掃描成像過程掃描線的銜接問題分辨率的問題熱紅外圖像特征第37頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 掃描線的銜接 (單像元排列） 飛行速度 W=/t (掃描一次的時間) 當(dāng) Wt=時,不會出現(xiàn)掃描空隙和重復(fù) 因 wt= =H, w/H=/t 為常數(shù)第38頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一第39頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 空間分辨率 瞬間視場 =d/f 空間分辨率 0= H= dH/f dH星下點時第40頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 =H =H sec=0sec =sec=0sec2平行航線方向垂直航線方向第41頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一航空像片 熱紅外

14、描像片第42頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一某機場晚間熱圖像第43頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 午后13:00成像 凌晨4:00成像第44頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一MSS多光譜掃描儀（Multi-spectral Scanner） 點掃描成像第45頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 （1）掃描儀的結(jié)構(gòu) 掃描反射鏡 擺動頻率-13.62HZ 總觀測視場角-11.56 反射鏡組 由主反射鏡和次反射鏡組成 第46頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一第47頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一成像板24+2個玻璃纖維元MSS 4-7 空間分辨力為 79m79m MSS 8 分辨力為 240m240m32

15、456飛行方向1掃描方向0.5-0.6m0.7-0.8m0.6-0.7m0.8-1.1m10.4-12.6m波段 4 5 6 7 8 第48頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一探測器 將輻射能轉(zhuǎn)變成電信號輸出 MSS 4，5，6 采用18個光電倍增管 MSS 7 使用六個硅光電二極管 MSS 8 采用2個汞鎘碲熱敏感探測器 輸出 數(shù)字影像 (2340行2340列) 采樣后影像分辨率為 57M79M第49頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 從左至右,垂直飛行方向逐點掃描,得到一條相應(yīng)于地面的圖像線 衛(wèi)星向前運動，第二次掃描得到第二條掃描線 成像過程第50頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 掃描一次 掃描

16、總視場：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 在掃描一次的時間里衛(wèi)星往前正好移動474m，掃描線恰好銜接第51頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一185.3KM寬 飛行方向123456123456主 動 掃 描 回 掃 474MMSS 掃描成像過程第52頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 MSS影像特征 存在全景變形,空間分辨率為79m Landsat1-3有五個波段MSS4(綠)、MSS5(紅)、MSS6 (

17、紅外)、MSS7 (紅外)、MSS8(熱紅外)幾何特征波譜特征第53頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3.2.3.2掃描方式遙感器（續(xù)5） TM(專題制圖儀)(Thematic Mapper) 組成: 機械掃描 分光第54頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 探測器 探測器共有100個,分七個波段呈錯開排列 TM15及TM7的探測器 有16個,每個的瞬時視場在地面上為3030 TM6的探測器有4個,每個的瞬時視場在地面上為120120第55頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一第56頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 半個掃描周期，即單向掃描所用的時間為71.46ms，衛(wèi)星正好飛過地面480m，下半個掃描周

18、期獲取的16條圖像線正好與上半個掃描周期的圖像線銜接第57頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一TM 特點 1、TM中增加一個掃描改正器,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個增加到7個； 5、有熱紅外通道TM6 。第58頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一ETM 特點 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)后太陽定標(biāo)器使衛(wèi)星的輻射定標(biāo)誤差小于5%。第59頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 以CCD為探測元件的固體自掃描成像遙感

19、器2.3固體自掃描遙感器第60頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一CCD-Charge Coupling Device 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CCD單元都能感受光線的強弱-并將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其相應(yīng)強弱的微小電流-連續(xù)量的電模擬信號 2.3固體自掃描遙感器（續(xù)1）第61頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 電子掃描裝置 接收由CCD傳輸來的電信號取樣、量化 將這種強弱不斷變化的連續(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)字存儲器2.3固體自掃描遙感器（續(xù)2）第62頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一CCD 的工作原理: CCD是一種用電荷量表示

20、信號強弱,用耦合方式傳遞信號的全固體化半導(dǎo)體表面器件 固體器件-其受激電荷靠電子或空穴運載在固體內(nèi)移動 由于硅(Si)具有探測0.41.1m可見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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一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電極上時在硅層形成電位勢阱-電荷在勢阱內(nèi)積累電荷轉(zhuǎn)移-加高壓形成深勢阱, 加低壓形成的勢阱淺-電荷可進(jìn)行轉(zhuǎn)移-實現(xiàn)信號傳輸固體自掃描遙感器第64頁，

21、講稿共154張，創(chuàng)作于星期一線列(陣)CCD:CCD光敏元的排列方向與平臺的飛行方向垂直, 由線列CCD自身完成一維掃描,靠平臺運動完成另一維掃描,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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一線列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 全色波段6000個各光敏元同時露光，每個光敏元積累的與目標(biāo)物輻射強度成正比的電荷量通過耦合方式轉(zhuǎn)移輸出，而不同于其它探測器輸出的是電壓信號。2.3固體自掃描遙感器（續(xù)5）第66頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一推掃式掃描儀（Push-Broom) SPOT衛(wèi)星

22、HRV：High Resolution Visible Sensor -高分辨率可見光遙感器 固體自掃描遙感器（續(xù)6）第67頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一面陣CCD 矩陣式排列的CCD元可象膠片一樣同時曝光 -記錄整幅畫面固體自掃描遙感器（續(xù)7）第68頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一固體自掃描成像遙感器特點： .一改光機掃描的逐點掃描為逐行掃描、逐面掃描-革除了機械部件,簡化了結(jié)構(gòu),避免了因振動引起的噪聲； .光敏元同時曝光-延長了信號駐留時間,提高了遙感器的靈敏度； .波譜響應(yīng)范圍寬-硅光敏元可探測0.41.1m; .無畸變、體積小、功耗低、壽命長可靠性強。 使成像遙感器的結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性

23、變革 2.3 固體自掃描遙感器（續(xù)8）第69頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一地面帶寬60kmSPOT衛(wèi)星平臺上安裝了兩臺HRV儀器，每臺視場都為60KM，兩者之間有3KM的重疊，總視場為117KM。相鄰軌道間在赤道處約為108KM，垂直地面觀測時，相鄰軌道的影像約有9KM的重疊。共觀測369圈（26天）實現(xiàn)對全球北緯81.3度和南緯81.3度之間的地表全覆蓋。SPOT成像特點第70頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一SPOT成像特點 以“推掃”方式獲取沿軌道的連續(xù)圖像條帶 多光譜型的HRV 地面上總的視場寬度為60km 三個譜段,每個波段探測器組由3000個CCD元件組成 每個元件形成的像元，相對

24、地面上為20m20m 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0.510.73m, 6000個CCD元件組成一行 每個像元地面的大小為10m10m 第71頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一反射鏡左右傾斜最大為27度，有立體觀測能力鄰軌立體第72頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 SPOT4 1）全色波段0.51-0.73m改為波段(0.61-0.68m) 2）增加了一個SWIR（Short Wave Infrared，短波紅外）波段。第73頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3.3 成像波(光)譜儀(高光譜分辨率遙感)成像波(光)

25、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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一成像波(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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一成像波(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?。?、探測器要求：高靈敏度的成千上萬個線陣或面陣且可以感受可見光和紅外波

26、區(qū)探測器；（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)。（記錄及時準(zhǔn)確）第76頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3.4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（0.8100cm） 有源主動、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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一RRg成像雷達(dá) 是指用雷達(dá)一點一點地測量來自地球的回波信號，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)它必須相對于地面（探測目標(biāo)）運動，即必須搭載在飛機、衛(wèi)星或航天飛機上 天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))（續(xù)1）第78頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一RA-SLR-Re

27、al Aperture Side-looking Radar真實孔徑側(cè)視雷達(dá)（非相干雷達(dá)） SA-SLR-Synthetic Aperture Side-looking Radar 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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一后向散射回波裝在平臺一側(cè)或兩側(cè)的水平孔徑天線，將發(fā)射機產(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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一RRgX Y Z斜距(R):天線至目標(biāo)的徑向距離 地面距離(Rg):從航跡

28、(地面軌跡)到目標(biāo)的水平距離 被雷達(dá)微波掃過的窄帶地面上，至天線距離不同的目標(biāo)(X、Y、Z)，其回波按返回雷達(dá)接收機的時間先后,在與目標(biāo)的斜距或地面距離成比例的位置, 強度由陰極射線管按比例轉(zhuǎn)化成光信號,再通過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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一每發(fā)射一個脈沖形成一條影像線,而與平臺運行速度同步移動的膠片完成航向地面覆蓋,形成連續(xù)條帶狀雷達(dá)影像對回波信號逐個處理影像灰度-后向散射回波強度回波信號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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一地面分辨率:指在距離向或方位向分辨有相同反射特性兩個鄰近

29、目標(biāo)間距的能力 -同時出現(xiàn)在影像上兩個能夠區(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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一定向線性天線陣-增大天線孔徑等效于一個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 Aperture Radar 合成孔徑雷達(dá)天線掃描成像遙感器(成像雷達(dá))第84頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 1 真實孔徑雷達(dá) （1）工作原理 地面各點到飛機的距離不同，接收機接收到許多 信 號，以它們到飛機距離的遠(yuǎn)近，先后依序記錄 信號的強度與輻照

30、帶內(nèi)各種地物的特性、形狀和坡向等有關(guān)。第85頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一第86頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一（2） 真實孔徑側(cè)視雷達(dá)的分辨力 在脈沖發(fā)射的方向上，能分辨兩個目標(biāo)的最小距離 斜距分辨率 Rd=(c )/2 地距分辨率 Rr=(c sec)/2 R Rr Rd距離分辨力第87頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 地距分辨率 Rr=(c sec)/2越遠(yuǎn)的地物越能分清垂直航線方向第88頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 地距分辨率 Rr=(c sec)/2 傳感器設(shè)計時，要提高距離分辨率，應(yīng)如何做?第89頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 相鄰的兩束脈沖之間，能分辨兩個目標(biāo)的最小距離

31、R=R =R/D 天線D R1 R2 R1 R2方位分辨力第90頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一方位分辨力 越近的地物越能分清平行航線方向第92頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 傳感器設(shè)計時，要提高方位分辨率，應(yīng)如何做? R=R =R/D第93頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一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)，用一個小天線合成一個大孔徑 (天線)使方位分辨率提高幾十至幾百倍實現(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

32、像雷達(dá))第94頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一合成孔徑雷達(dá)SAR （1） 原理 用一個小天線作為單 個輻射單元 將此單元沿一直線不斷移動 當(dāng)移動一段距離LS后，存貯的信號和實際天線陣列諸單元所接收的信號非常相似 第95頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一第96頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一第97頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一第98頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一RADAR 圖像的產(chǎn)生第99頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 2 合成孔徑雷達(dá)的分辨力 方位分辨力為 Rs=R/ Ls Ls= R =R/D Rs=D 雙程相移 Rs=D/2方位分辨力只與實際使用的天線孔徑有關(guān) 第100頁，講稿共154

33、張，創(chuàng)作于星期一是不是天線越短越好？為什么？ Rs=D/2第101頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 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/mc1/mb1/ma越遠(yuǎn)影像比例尺越大 (1)幾何特征 第102頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 地面上AB線段投影到影像上為ab,比例尺為： 第103頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特征 飛行方向第104頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 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，還會出現(xiàn)不同地物點重影現(xiàn)象。 第105頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一前傾第106頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一斜

34、距投影的特點 雷達(dá)陰影側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特征 第107頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一肇慶地區(qū)機載SAR影像第108頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一斜距投影的特點 反立體圖像 側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特征 第110頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 與入射角有關(guān) 朝向飛機方向的坡面-反射強烈-很亮 朝天頂方向-弱些-較亮 背向飛機方向-反射很弱(沒回波)-很暗 (2) 側(cè)視雷達(dá)圖像的色調(diào)特征 第111頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 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 -鏡面漫反射-很暗 地

35、面微小起伏大于或等于發(fā)射波長 -漫反射-較亮 “角隅反射”-反射波強度更大-很亮第112頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 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-亮第113頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一有較強的穿透能力 它能穿透云層、樹木和水,得到下面的地表信息另一方面微波在物體內(nèi)會產(chǎn)生體散射，因此能將地下的一些狀況反映出來(3) 側(cè)視雷達(dá)圖像的其他特征第114頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一Cosmo-SkyMed高分辨率雷達(dá)圖像 第115頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一（2）將SAR兩次或者多次觀測的數(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INSA

36、R；德國已經(jīng)建成的機載SAR系統(tǒng)(AeS1，2，3),，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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 相干雷達(dá)（INSAR） INSAR就是利用SAR在平行軌道上對同一地區(qū)獲取兩幅（或兩幅以上）的單視復(fù)數(shù)影像來形成干涉，進(jìn)而得到該地區(qū)的三維地表信息。 第117頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 該方法充分利用了雷達(dá)回波信號所攜帶的相位信息，獲得同一區(qū)域的重復(fù)觀測數(shù)據(jù)（復(fù)數(shù)影像對），綜合起來形成干涉，得到相應(yīng)的相位差，結(jié)合觀測平臺的軌道參數(shù)等提取高程信息。 例如：ERS-1/2/ ENVISAT組合第118頁，講稿共1

37、54張，創(chuàng)作于星期一亮度圖象相位圖象相干雷達(dá)（INSAR） 第119頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一雷達(dá)圖像信號：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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一相干雷達(dá)（INSAR） 第121頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一中科院電子所 1982第122頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一第123頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3.3遙感地面接收站監(jiān)控衛(wèi)星運行，接收遙感和遙測數(shù)據(jù)及對信息進(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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一中國遙感衛(wèi)星地

38、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行。3.3遙感地面接收站（續(xù)1）第125頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 中國科學(xué)院中國遙感衛(wèi)星地面站主樓 中國資源衛(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)、以及運行管理等分系統(tǒng)。 3.3遙感地面接收站（續(xù)2）第126頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3.3遙感地面接收站（續(xù)3）第127頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3.4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?直接回放-易行、保密、不能

39、實時傳輸 1.遙感平臺返回地面,直接回收遙感器輸出的磁帶或膠片-飛機、氣球、航天飛機 2.按地面指令,遙感平臺的再入艙與儀器艙分離,再入艙單獨返回地面,從再入艙內(nèi)取出磁帶或膠片,儀器艙在運行軌道上自行殞毀 (國土資源衛(wèi)星) 第128頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3.4.1直接回放（續(xù)）第129頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸視頻數(shù)據(jù)傳輸-是將目標(biāo)物信息用無線電發(fā)往地面接收站 探測器輸出的視頻數(shù)據(jù)，通過通訊設(shè)備，以S、X或Ku波段的微波視頻信道向地面發(fā)送1.實時(近實時)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)國內(nèi)通信衛(wèi)星(DMSAT)在地面站視距作用范圍

40、以外區(qū)域進(jìn)行實時或近實時傳輸?shù)?30頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一加拿大地面站視頻數(shù)據(jù)近實時傳輸數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星(TDRS) 國內(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 h it e3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸（續(xù)1）第131頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一2.非實時傳輸在地面站視距范圍外,先將數(shù)據(jù)暫時記錄在平臺上的視頻磁帶機（WBVTR）上,待平臺飛越地面站上空時在向地面站傳送3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸（續(xù)2）第132頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一 遙感影像: 由遙感器對地球表面攝影或掃描獲得的影像 遙感圖

41、像: 遙感影像經(jīng)過處理或再編碼后產(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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一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 (可見光近紅外)固體自掃描超多波段掃描圖像 (可見光近紅外)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)光機掃描RBV圖像電視攝像圖像 (可見光)電子掃描掃描 圖像全景像片 ( 可見光近紅外)多波段像片 ( 紫

42、外近紅外)紫外像片 ( 紫外)彩色紅外像片(部分可見光+近紅外)黑白紅外像片(部分可見光+近紅外)非常規(guī)攝影天然彩色像片 ( 可見光)航空像片 航天像片黑白全色像片 ( 可見光)常規(guī)攝影光學(xué)攝影 像片實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的遙感圖像分類表3.5 遙感圖像的特性（續(xù)2）第134頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一從波譜學(xué)方面,根據(jù)遙感器探測記錄的波譜特性差異識別地物和現(xiàn)象,是遙感應(yīng)用的基本出發(fā)點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)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

43、頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一Spectral Resolution3.5.1.1 波譜特性（續(xù)1）第136頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一黑白全色像片天然彩色像片 反映地物對可見光的反射能量 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，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一德州熱紅外圖像 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 反映地物對人工發(fā)射微波后向散射回波的強度 多波段、超多波段圖像 其灰度是其各自響應(yīng)波段輻射能量大小的反映3.5.1.1 波譜特性（續(xù)3）第138頁，講稿共154張，創(chuàng)作于星期一是從形態(tài)學(xué)方面識別地物、測繪地圖、建立解譯標(biāo)志、圖像幾何校正及增強處理的重