03第三章遙感圖像特征

1、第六節(jié) 其他國(guó)家遙感衛(wèi)星簡(jiǎn)介一、印度地球資源遙感衛(wèi)星及圖像簡(jiǎn)介遙感衛(wèi)星系列Bhaskara1 1979年Bhaskara2 1981年IRS1A 1988年 3月17日IRS1B 1991年 8月29日IRS1C 1996年12月28日IRS1D 1997年9月29日 此外，還發(fā)射有IRSP2、IRSP3、IRSP4-主要用海洋水色、海洋生物、海洋地形、風(fēng)速和波高等海洋環(huán)境遙感。印度地球資源遙感衛(wèi)星IRS1DIRS1C主要軌道參數(shù)印度衛(wèi)星圖像 圣彼得堡 分辨率5米印度衛(wèi)星圖像 圣彼得堡 分辨率20米舊金山地區(qū)印度衛(wèi)星遙感圖像 分辨率20米加利富尼亞地區(qū)的印度衛(wèi)星遙感圖像 分辨率20米喜馬拉雅山

2、附近的印度衛(wèi)星遙感圖像 分辨率20米印度IRS衛(wèi)星圖像(分辨率5m)印度IRS衛(wèi)星圖像(分辨率5m) 印度空間研究組織將發(fā)射至少30顆地球觀測(cè)衛(wèi)星，包括資源衛(wèi)星、海洋觀測(cè)衛(wèi)星和大氣層觀測(cè)衛(wèi)星等（2010 年）。以加強(qiáng)航天技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中的應(yīng)用。 2011年初，印度空間研究組織將發(fā)射新研制的 “資源衛(wèi)星2號(hào)”，以替換舊的“資源衛(wèi)星1號(hào)”。“資源衛(wèi)星2號(hào)”可以獲得70公里長(zhǎng)的地帶的多譜段數(shù)據(jù)。此外，該組織還計(jì)劃明年發(fā)射新研制的遙感衛(wèi)星“制圖衛(wèi)星3號(hào)”，其最高分辨率可達(dá)30厘米。資源衛(wèi)星1號(hào)資源衛(wèi)星2號(hào)二、俄羅斯遙感衛(wèi)星簡(jiǎn)介RESRS1 2006年6月15日俄羅斯從哈薩克斯坦拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升

3、空的一顆“資源-dk1”地球探測(cè)衛(wèi)星，最大分辨率在1米以內(nèi)?！百Y源-dk1”地球探測(cè)衛(wèi)星不僅為國(guó)防部服務(wù)，搜集各種軍事情報(bào)，還廣泛用于民用和商業(yè)目的，拍攝各種圖片，繪制詳盡的民用地圖，監(jiān)測(cè)地球環(huán)境和生態(tài)變化，監(jiān)視土地、森林、水資源利用和地質(zhì)變化情況，地震預(yù)測(cè)，也可保障緊急情況下的戰(zhàn)役信息傳輸。二、俄羅斯遙感衛(wèi)星簡(jiǎn)介俄羅斯資源-f系列衛(wèi)星 是以東方號(hào)為基礎(chǔ)的照像偵察衛(wèi)星，兼做資源探測(cè)。它是膠卷回收型衛(wèi)星，軌道高度在180km400km之間，傾角6282.6，已成功飛行數(shù)百次，其圖像80年代末開始進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。星上相機(jī)有kate-200，kfa-1000，mk-4等，能提供5m8m的高分辨率圖像。

4、 資源-o系列衛(wèi)星 是傳輸型遙感衛(wèi)星，類似于美國(guó)“陸地衛(wèi)星”，軌道高度650km太陽(yáng)同步軌道，傾角98。遙感器：高分辨率電掃描多光譜掃描儀(msu-e)，工作在0.5m0.9m的3個(gè)譜段，分辨率33m45m，幅寬45km(兩套裝置可達(dá)80km)；圓錐掃描中分辨率多光譜掃描儀，有在0.5m1.1m內(nèi)的4個(gè)譜段和一個(gè)熱紅外譜段(10.4m12.6m)，分辨率170m/600m(熱紅外)，幅寬360km。 遙感衛(wèi)星鉆石-1(almaz-1) 衛(wèi)星重18t，裝有合成孔徑雷達(dá)(sar)，s波段sar分辨率15m30m，幅寬2172km。其軌道高度285km315km，傾角73，數(shù)據(jù)率122.8mbit/

5、s，設(shè)計(jì)壽命3年。新型的almaz-1b于1998年發(fā)射，它裝有s波段和l波段兩臺(tái)sar：sar-10和sar-70。sar-10有兩種工作模式，采用高分辨率模式可達(dá)5m7m分辨率(幅寬25km50km)，采用中分辨率模式?達(dá)15m40m分辨率(幅寬60km150km)。sar-70的工作頻率為0.43ghz，分辨率15m60m，幅寬100km150km。另外，almaz-1b還裝有光學(xué)立體成像儀等其它設(shè)備。俄羅斯某地火災(zāi)的遙感圖象RESRS1 三、日本地球資源衛(wèi)星簡(jiǎn)介（JERS）日本地球資源衛(wèi)星圖像（JERS）衛(wèi)星參數(shù)：太陽(yáng)同步軌道赤道上空高度：568.023公里軌道傾角：97.662o 周

6、期：96.146分鐘軌道重復(fù)周期：44天經(jīng)過(guò)降交點(diǎn)的當(dāng)?shù)貢r(shí)間：10：30-11：00空間分辨率：方位方向18米、距離方向18米幅寬：75公里日本JERS-1衛(wèi)星JERS-1日本宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)于1992年發(fā)射。用于國(guó)土調(diào)查、農(nóng)林漁業(yè)、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)。星上傳感器SAR。 日本陸地觀測(cè)衛(wèi)星（ALOS)簡(jiǎn)介日本陸地觀測(cè)衛(wèi)星參數(shù)Advanced Land Observing Satellite （ALOS)發(fā)射時(shí)間2006年1月24日 軌道高度700km太陽(yáng)同步軌道重量4000kg三個(gè)遙感器：立體成像儀（PRISM） 高性能可見(jiàn)光近紅外輻射儀2型（AVNIR-2 ） 合成孔徑成像雷達(dá)（PALSAR

7、）立體成像儀（PRISM）波段 0.52 - 0.77m 光學(xué)成像方式 3種（向下、向前、向后）前后側(cè)視比（F/B） 1.0（前視;Forward/后視;Backward)信號(hào)噪音比 70 地上分辨率 2.5m 像幅寬度35km三個(gè)方向觀測(cè)角度 約1.5度PRISM主要參數(shù)立體成像儀（PRISM）觀測(cè)的日本富士山立體成像儀（PRISM）觀測(cè)的日本靜岡縣清水港高性能可見(jiàn)光近紅外輻射儀2型（AVNIR-2 ）波段 Band1 : 0.42 - 0.50m Band2 : 0.52 - 0.60m Band3 : 0.61 - 0.69m Band4 : 0.76 - 0.89m 信噪比 200 地

8、面分辨率 10m（星下點(diǎn)）像幅寬度 70km（星下點(diǎn)）最大側(cè)視角度 約44度 AVNIR-2主要參數(shù)高性能可見(jiàn)光近紅外輻射儀2型（AVNIR-2 ）觀測(cè)的日本種子島合成孔徑成像雷達(dá)（PALSAR ）觀測(cè)方式 高分辨率 廣域周段 L-band(1.27GHz) 偏振 HH,VV,HH&HV,VV&VH HH,VV 地面分辨率 10m 100m 像幅寬度 70km 250-350km 觀測(cè)伏角 10-51度 PALSAR主要參數(shù)合成孔徑成像雷達(dá)（PALSAR ）觀測(cè)的日本富士山、伊豆半島合成孔徑成像雷達(dá)（PALSAR ）觀測(cè)的日本靜岡市周邊2007年7月19日PALSAR圖像利用ALOS 衛(wèi)星合成

9、孔徑成像雷達(dá)（PALSAR ）監(jiān)測(cè)地震引起的地表變形。 2007年7月16日日本本州新滹市附近發(fā)生6.8級(jí)地震，地震使該區(qū)地表發(fā)生隆起和下陷變形。 利用震前（ 2007年1月16日）和震后（2007年7月19日） PALSAR數(shù)據(jù)資料定量監(jiān)測(cè)地殼變形變化情況。 2007年1月16日和7月19日PALSAR 兩次的數(shù)據(jù)資料微分處理結(jié)果顯示，由于地表變形出現(xiàn)的干涉色環(huán)。震中東部每個(gè)環(huán)帶由外向內(nèi)依次是藍(lán)、綠、黃、紅（相當(dāng)于11.8cm），大約有2.5個(gè)環(huán)帶，這說(shuō)明中心最大隆起近30cm;震中南部每個(gè)環(huán)帶由外向內(nèi)依次是藍(lán)、紅、黃、綠，有1個(gè)環(huán)帶，說(shuō)明該區(qū)最大下陷了11.8cm;+5.9+11.8-5.

10、9-11.8-17.7-23.6-29.5四、加拿大地球遙感衛(wèi)星簡(jiǎn)介RADARSAT-1RADARSAT衛(wèi)星是加拿大于95年11月4日發(fā)射的，它具有7種模式、25種波束，不同入射角，因而具有多種分辨率、不同幅寬和多種信息特征。適用于全球環(huán)境和土地利用、自然資源監(jiān)測(cè)等。衛(wèi)星參數(shù)： 太陽(yáng)同步軌道軌道高度：796公里傾角：98.6o 運(yùn)行周期：100.7分鐘重復(fù)周期：24天 每天軌道數(shù)：14衛(wèi)星過(guò)境的當(dāng)?shù)貢r(shí)間約為早6點(diǎn)、晚6點(diǎn)。重量：2750kg ERS衛(wèi)星ERS-1 ERS-2 歐空局分別于1991年和1995年發(fā)射。攜帶有多種有效載荷，包括側(cè)視合成孔徑雷達(dá)（SAR）和風(fēng)向散射計(jì)等裝置，由于ERS

11、-1、2采用了先進(jìn)的微波遙感技術(shù)來(lái)獲取全天候與全天時(shí)的圖象，比起傳統(tǒng)的光學(xué)遙感圖象有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。衛(wèi)星參數(shù)： 橢圓形太陽(yáng)同步軌道軌道高度：780公里軌道傾角：98.52飛行周期：100.465分鐘每天運(yùn)行軌道數(shù)：14 -1/3降交點(diǎn)的當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)：10：30空間分辨率：方位方向30米距離方向 10 years回訪時(shí)間（周期） Less than 3 days軌道高度681 km成像時(shí)間（地方時(shí)） 10:30 a.m.GeoEye-1 0.41m分辨率圖像IKONOS 1m分辨率圖像將來(lái)的小衛(wèi)星將來(lái)的小衛(wèi)星小衛(wèi)星有多??？第七節(jié) 熱紅外和成像雷達(dá)遙感T輻 = 1/4 T實(shí) 輻射溫度大真實(shí)溫度高圖像上

12、淺色調(diào)（暖色調(diào)、暖信息） 輻射溫度低真實(shí)溫度低圖像上深色調(diào)（冷色調(diào)、冷信息）地物的熱學(xué)性質(zhì)熱傳導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率、比熱、熱慣量一、熱紅外遙感熱紅外遙感波段：814微米，波譜帶較寬，波譜分辨率較低，區(qū)分地物形態(tài)能力較低。熱紅外圖像色調(diào)深淺，反映地物在熱紅外波段輻射能量的大小，取決于地物的發(fā)射率和真實(shí)溫度 比熱熱慣量大比熱、熱慣量對(duì)地物熱輻射強(qiáng)度的影響溫度升高較慢幅度變化較小溫度降低較慢幅度變化較小 比熱熱慣量小溫度升高較快幅度變化較大溫度降低較快幅度變化較大巖石、土壤（典型） 0 4 8 12 16 20 0 小時(shí)輻射溫度午夜 中午 午夜 日出時(shí) 日落時(shí)植被積水典型地物的周日輻射溫度曲線白云巖灰 巖

13、花崗巖輻射溫度12 18 0 6 12 小時(shí)402010 030中午 午夜 中午熱慣量白云巖灰?guī)r花崗巖白云巖、灰?guī)r、花崗巖周日溫度曲線白天天然彩色圖像夜間熱紅外圖像熱輻射弱熱輻射強(qiáng)北京市城區(qū)熱島分布圖應(yīng)用LandsatTM、ETM+和SPOTpan數(shù)據(jù)綜合分析，從L5號(hào)TM和L7號(hào)ETM+中提取出第6波段的熱紅外信息黑天熱紅外圖像白天熱紅外圖像河流河流公路建組物巖石美國(guó)某軍用機(jī)場(chǎng)熱紅外圖像那里是正在發(fā)動(dòng)的、降落時(shí)間較長(zhǎng)的、剛剛飛走的、飛走時(shí)間較長(zhǎng)的飛機(jī)或機(jī)位？二、微波遙感（一）微波概念微波波長(zhǎng)范圍：1mm 1m根據(jù)波長(zhǎng)可劃分為：毫米波 1m m 10mm 厘米波 1cm 10cm 分米波 10

14、cm 100cm 米 波 1m 根據(jù)微波能量和物理特征微波還可劃分為：KaKKuXCSLP波長(zhǎng)：0.1 0.75 1.13 1.67 2.42 3.75 7.5 15 30 100 (cm)毫米波厘米波分米波（二）微波遙感 微波遙感 通過(guò)遙感儀器接收地物發(fā)或反射的微波信號(hào)，識(shí)別、分析地物，提取所需信息的技術(shù)方法。 微波遙感分為主動(dòng)和被動(dòng)方式： 被動(dòng)方式是利用微波輻射計(jì)接收地物自身的微波 輻射，不成像。 主動(dòng)方式是由傳感器發(fā)微波波束，再接收地物反 射回來(lái)的微波信號(hào)。 微波遙感常采用主動(dòng)方式，通過(guò)成像雷達(dá)獲得的圖像 雷達(dá)圖像（三）微波遙感的優(yōu)勢(shì) 1.微波能穿 透云霧、雨 雪，具有全 天候的工作 能

15、力100608040202468（cm）波長(zhǎng)百分透射率（單程）%水云冰云2.微波對(duì)松散的沙土有一定的穿透能力，波長(zhǎng)越長(zhǎng)， 穿透能力越強(qiáng)；地物濕度越小，穿透越深。1001.0100.10.010.10.20.30.4穿透深度(m)土壤濕度(grams cm-2)1.3GHz4.0GHz10.0GHz沙土沃土粘土3.微波能提供不同與可見(jiàn)光和紅外遙感所能提供的某些信息。 微波高度計(jì)和合成孔徑雷達(dá)具有測(cè)量距離的能力，可以測(cè)定大地水準(zhǔn)面。 由于海洋表面對(duì)微波的散射作用，可利用微波探測(cè)海面風(fēng)力場(chǎng)，有利于提取海面的動(dòng)態(tài)信息。101978 Seasat (Lhh)CCRS, Canada1984SIR-B (

16、Lhh)1981SIR-A (Lhh)SIR-C/XSAR(L,C Quad pol, Xvv)2000SRTM,InSARC Wide SwathX Narrow, Hi ResNASA, USANASDA, JapanESA, European1991ERS-1Cvv1996ERS-2Cvv1992JERS-1Lhh2002 ASARENVISAT-1C, Multi Pol2006RADARSAT-2C, Multi Pol1996RADARSAT-1Chh2006ALOS-PALSARL, Multi Pol1994世界上主要雷達(dá)遙感衛(wèi)星（四）微波遙感成像系統(tǒng) 1.成像微波傳感器 （1

17、）側(cè)視雷達(dá)成像過(guò)程接受器地平面天線陰極射線管磁帶陰極射線管XYZZYXR可分辨范圍軟片圖像密度時(shí)間掃描路線飛行地面軌跡XYZ測(cè)繪路線（2）雷達(dá)圖像地面分辨率是指在距離方向上或方位方向上能分辨有相同反射特征兩個(gè)相鄰目標(biāo)物間距離的能力?；蛲瑫r(shí)出現(xiàn)在影像上兩個(gè)能夠區(qū)分的目標(biāo)物間的最小距離。距離向分辨率（Rr）垂直航向方向上的分辨率。方位向分辨率（Ra）航向方向上的分辨率。 t1t2RR= (t2-t1)c/2=tc/2R 天線距目標(biāo)物的距離c 電磁波傳播速度 A B=C D=20m/2/2121 2脈沖寬度 C D距離方向Rr1Rr2Rr1 Rr2距離向分辨率（Rr）垂直航向方向上的分辨率。 距離向

18、分辨率與微波電磁脈沖寬度 （10-6s微秒）有關(guān)，在理論上等于脈沖寬度的一半（/2）。兩目標(biāo)物間距離R = c/2。 距離向分辨率：Rr = R /cos=c/2cos1=50，=0.1時(shí)，距離分辨率Rr1=23m，AB兩點(diǎn)間距離20m，不能分辨。 2=35，=0.1時(shí)，距離分辨率Rr2=18m， CD兩點(diǎn)間距離20m，可以分辨。 A BAB距離向分辨率與天線目標(biāo)之間距離無(wú)關(guān) （與飛機(jī)高度無(wú)關(guān)）XYXY121 2距離向分辨率與雷達(dá)波束俯角關(guān)系密切被照射的地面范圍ADCB波束寬近距離遠(yuǎn)距離方位方向RaA B兩點(diǎn)不在同一波束內(nèi)可分辨，C D兩點(diǎn)在同一波束內(nèi)不能分辨。A B = C D方位向分辨率

19、Ra=R / DR 斜距 波長(zhǎng) D 天線長(zhǎng)R方位分辨率Ra（m）天線孔徑D（m）發(fā)射波長(zhǎng)（cm）斜 距R（km）1051550555100051500100501500150043200320003200真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)的方位分辨率與天線孔徑、波長(zhǎng)、距離的關(guān)系合成孔徑側(cè)視雷達(dá)成像原理D LABC航跡飛行方向Rs D/2（雙程相移）Ra 方位向分辨率 Ra=R / D L = RaRs =（ R）/L= /（/D）R=D例如：真實(shí)孔徑雷達(dá)：D=8m ，=4cm，R=4km 時(shí)，方位分辨率Ra=20m 合成孔徑雷達(dá)： D=8m ，=4cm，R=4km 時(shí)，方位分辨率Rs=8m （五）成像雷達(dá)圖像特

20、征簡(jiǎn)介1.成像雷達(dá)圖像的空間特性（1） 近距離壓縮H A B CA1B1C1斜距斜距圖像近距離遠(yuǎn)距離中距離地面距離地距圖像A2 B2 C2A = B = CA1 B1 C1A2 = B2 = C2（2）透視收縮 雷達(dá)圖像的透視收縮雷達(dá)波輻照到地面斜坡的時(shí)間長(zhǎng)短，決定了斜坡在雷達(dá)圖像上的長(zhǎng)短。所有面對(duì)雷達(dá)的斜坡，其雷達(dá)圖像長(zhǎng)度都比實(shí)際長(zhǎng)度短。雷達(dá)圖像的透視收縮，實(shí)際上是雷達(dá)波能量集中的表現(xiàn)。RR1R2R3LRLR1R2 R3R1R2R3R1 = R2 = R3R斜坡在斜距圖像上的長(zhǎng)度RLR1R2 R3RR1R2R3L（3）雷達(dá)圖像的疊置坡度很大的山峰，在大俯角照射情況下，山峰頂部比底部離天線近，

21、頂部先于底部成像，會(huì)產(chǎn)生目標(biāo)物倒置的視覺(jué)效果。（4）雷達(dá)圖像的陰影雷達(dá)波照射不到的盲區(qū)無(wú)反射回波，在圖像的相應(yīng)位置形成黑色陰影。陰影的大小與雷達(dá)波束的俯角和地物具天線的遠(yuǎn)近有關(guān)。ABC A B C A、B、C陰影的斜距長(zhǎng)度 2.成像雷達(dá)圖像色調(diào)的影響因素（1）成像雷達(dá)的波長(zhǎng)波長(zhǎng)短，圖像分辨率高，穿透能力差；波長(zhǎng)長(zhǎng)，有穿透能力，圖像分辨率較差。常用X波段（=3cm）L波段（=23.5cm）。（2）成像雷達(dá)的俯照角和地物表面粗糙度粗糙表面平滑表面回波強(qiáng)度雷達(dá)府照角90 60 45 3090 60 45 30平滑表面90 60 45 30粗糙表面垂直極化（V）入射面電場(chǎng)方向入射面電場(chǎng)方向水平極化（H

22、）成像雷達(dá)極化方式（3）HH發(fā)射與接受均為水平極化 VV發(fā)射與接受均為垂直極化 HV發(fā)射水平極化，接受垂直極化VH發(fā)射垂直極化，接受水平極化同極化方式交叉極化方式成像雷達(dá)極化組合方式 極化方式不同，同一地物可產(chǎn)生不同強(qiáng)度的回波，雷達(dá)圖像上色調(diào)就有不同。 大多數(shù)地物對(duì)水平極化能產(chǎn)生較強(qiáng)的回波，資源遙感成像雷達(dá)多是水平同極化（HH）方式，能產(chǎn)生較強(qiáng)的回波信號(hào)。同一目標(biāo)在不同極化方式下的后向散射回波是不同的HH HV（4）地物的復(fù)介電常數(shù) 復(fù)介電常數(shù)是描述物體表面電性的復(fù)數(shù)常數(shù)。復(fù)介電常數(shù)大的物體具有較強(qiáng)的自由電子，這些自由電子在微波的作用下可發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，使物體表面產(chǎn)生與探測(cè)波段同頻率的交流電波

23、，使地物獲得向周圍空間再輻射的能力。因而復(fù)介電常數(shù)大的物體反射雷達(dá)回波強(qiáng)，影像色調(diào)淺，反之則深。 一般固態(tài)物質(zhì)的介電常數(shù)小于10，水的介電常數(shù)高達(dá)6080。地物中含水量較多時(shí)，介電常數(shù)增大，成為良好的微波散射體，雷達(dá)圖像上呈現(xiàn)淺色調(diào)。 巖石中含鐵量較多時(shí)，介電常數(shù)較大，比周圍低介電常數(shù)的巖石有較強(qiáng)的雷達(dá)回波。（5）角反射器效應(yīng) 垂直于雷達(dá)照射方向的線性地物山脊水壩鐵路回波強(qiáng)度強(qiáng)回波陰影區(qū)無(wú)回波土地中等回波農(nóng)田較強(qiáng)回波金屬橋強(qiáng)回波濕地較強(qiáng)回波水體鏡面反射無(wú)回波近距離水體鏡面反射強(qiáng)回波曬印出來(lái)的掃描線近距離遠(yuǎn)距離101978 Seasat (Lhh)CCRS, Canada1984SIR-B (L

24、hh)1981SIR-A (Lhh)SIR-C/XSAR(L,C Quad pol, Xvv)2000SRTM,InSARC Wide SwathX Narrow, Hi ResNASA, USANASDA, JapanESA, European1991ERS-1Cvv1996ERS-2Cvv1992JERS-1Lhh2002 ASARENVISAT-1C, Multi Pol2006RADARSAT-2C, Multi Pol1996RADARSAT-1Chh2006ALOS-PALSARL, Multi Pol1994世界上主要雷達(dá)遙感衛(wèi)星航空雷達(dá)圖像航天雷達(dá)圖像兩側(cè)是多波段圖像，中間是雷達(dá)圖像，相互比較中小比例地形圖制作土地利用狀況調(diào)查 主要包括城市測(cè)繪和土地覆蓋測(cè)繪。測(cè)繪方面應(yīng)用 海洋環(huán)流特征測(cè)圖 及波浪普導(dǎo)出 海洋環(huán)流特征包括內(nèi)波、表面洋流邊界、旋渦、涌流等，SAR是唯一可以提供這些方面的非常細(xì)微的信息的數(shù)據(jù)源。 波浪普信息可用于海浪預(yù)報(bào)以利航海人員的工作，需要近實(shí)時(shí)的預(yù)測(cè)。海岸帶和海洋方面應(yīng)用海岸帶和海洋方面應(yīng)用油漏