遙感概論重點(diǎn)

講稿2009~2010學(xué)年第一學(xué)期第一章遙感概述§1.1遙感概念遙感(remotesensing)的定義：在遠(yuǎn)離被測物體或現(xiàn)象的位置上，使用一定的儀器設(shè)備，接收、記錄物體或現(xiàn)象反射或發(fā)射的電磁波信息，經(jīng)過對(duì)信息的傳輸、加工處理及分析與解譯，對(duì)物體及現(xiàn)象的性質(zhì)及其變化進(jìn)行探測和識(shí)別的理論與技術(shù)。光譜特性(spectralcharacteristics)：地球上每一物質(zhì)作為其固有的性質(zhì)都會(huì)反射、吸收、透射及輻射電磁波，物體的這種對(duì)電磁波固有的波長特性叫做光譜特性?！?.2遙感技術(shù)系統(tǒng)遙感技術(shù)系統(tǒng)：是一個(gè)從地面到空中，乃至空間，從信息收集、存儲(chǔ)、處理到判讀分析和應(yīng)用的完整技術(shù)體系。一、 遙感過程：是指遙感信息的獲取、傳輸、處理及其判讀分析和應(yīng)用的全過程。二、 傳感器及遙感平臺(tái)傳感器(remotesensor)：接收從目標(biāo)中反射或輻射來的電磁波的裝置。如：照相機(jī)，掃描儀等。遙感平臺(tái)(remoteplatform)：指搭載傳感器的載體。如：地面三角架、遙感車、氣球、航空飛機(jī)、航天飛機(jī)、人造地球衛(wèi)星等。三、 遙感探測的特點(diǎn)宏觀觀測，大范圍獲取數(shù)據(jù)資料動(dòng)態(tài)監(jiān)測，快速更新監(jiān)控范圍數(shù)據(jù)技術(shù)手段多樣，可獲取海量信息應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，經(jīng)濟(jì)效益高四、 遙感分類1、 按遙感平臺(tái)分地面遙感：傳感器設(shè)置在地面平臺(tái)上航空遙感：傳感器設(shè)置在航空器上航天遙感：傳感器設(shè)置在環(huán)地球的航天器上航宇遙感：傳感器設(shè)置在星際飛船上2、 按傳感器的探測波段分紫外遙感：探測波段0.05?0.38um可見光遙感：探測波段0.38?0.76um紅外遙感：探測波段0.76?1000um微波遙感：探測波段1mm?10m多波段遙感：在可見光波段和紅外波段的范圍內(nèi)，在分成若干窄波段來探測3、 按傳感器的工作原理分主動(dòng)遙感：探測器主動(dòng)發(fā)射一定電磁波能量被動(dòng)遙感：探測器不向目標(biāo)發(fā)射電磁波4、 按遙感資料的獲取方式分成像遙感：目標(biāo)電磁輻射信號(hào)能轉(zhuǎn)換成圖象非成像遙感：目標(biāo)電磁輻射信號(hào)不能形成圖象5、 按波段寬度及波譜的連續(xù)性分高光譜遙感(hyperspectralremotesensing)：是利用很多狹窄的電磁波波段(波段寬度通常小于10nm)產(chǎn)生光譜類型的圖像數(shù)據(jù)。常規(guī)遙感(寬波段遙感)：波段寬度一般大于100nm，且波段在波譜上不連續(xù)。6、按遙感的應(yīng)用領(lǐng)域分從大的研究領(lǐng)域可分為：外層空間遙感，大氣層遙感，陸地遙感，海洋遙感。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、城市遙感、工程遙感、災(zāi)害遙感、軍事遙感?！?.3遙感技術(shù)的簡史與發(fā)展（了解，不考）美國海軍研究局的EvelynLPruitt（艾佛林?普魯伊特）于I960年首次提出“RemoteSensing"—詞，1962年在美國密歇根大學(xué)召開的第一次國際環(huán)境遙感討論會(huì)上，這一名詞被正式通過，普遍采用至今，從此標(biāo)志著遙感這門新學(xué)科的形成。一、 遙感發(fā)展的三個(gè)階段：-萌芽階段（常規(guī)航空遙感階段）-航空遙感階段-航天遙感階段二、 我國遙感發(fā)展概況三、 當(dāng)前遙感發(fā)展主要特點(diǎn)與展望多國發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成高分辨率小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速雷達(dá)衛(wèi)星遙感日益受到青睞＞星載主動(dòng)式遙感的發(fā)展，是探測手段更趨多樣化。高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發(fā)展的核心內(nèi)容。＞高光光譜分辨率傳感器是指既能對(duì)目標(biāo)物成像有可以測量目標(biāo)物波譜特性的光學(xué)傳感器。遙感應(yīng)用不斷深化地理信息系統(tǒng)的發(fā)展與支持是遙感發(fā)展的又一進(jìn)展和動(dòng)向。＞GIS的概念＞遙感手段獲得的豐富信息GIS的科學(xué)管理＞遙感應(yīng)用有賴于GIS提供多種信息源進(jìn)行信息復(fù)合及其綜合分析。＞因此，GIS是遙感的進(jìn)一步發(fā)展和延伸，成為遙感發(fā)展的一個(gè)新動(dòng)向。§1.4、遙感在地理學(xué)中的作用和意義（了解）一、 遙感已成為地理研究的重要信息源地理學(xué)研究的傳統(tǒng)方法：地圖及其特點(diǎn)遙感信息的準(zhǔn)確性、客觀性遙感信息的實(shí)時(shí)性與及時(shí)性遙感信息的周期性：動(dòng)態(tài)研究遙感信息的多樣性：多波段信息；圖像信息與數(shù)字化信息；二維平面信息與三維空間信息；從而使獲得的信息形成多層次、多方式、多側(cè)面全方位，拓寬了地理學(xué)研究的深度和廣度。二、 遙感已成為地理研究的重要手段和方法遙感方法改變了地理研究的工作模式遙感方法為地理分析提供了基礎(chǔ)，也為地理分析從定性到定量，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)創(chuàng)造了條件。遙感與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合，為地理研究提供了廣闊的發(fā)展前景。三、遙感的應(yīng)用1、 遙感在資源調(diào)查方面的應(yīng)用2、 遙感在環(huán)境監(jiān)測評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用3、 在區(qū)域分析及建設(shè)規(guī)劃方面的應(yīng)用4、 遙感在全球性宏觀研究中的應(yīng)用5、 遙感在其它方面的應(yīng)用第二章遙感電磁輻射基礎(chǔ)§2.1概述、一、電磁波與電磁波的傳輸特性1、電磁波與電磁波譜1） 波：振動(dòng)的傳播稱為波。2） 電磁波（電磁輻射）：電磁振源產(chǎn)生的電磁振蕩在空間的傳播。3） 電磁波譜：將各種電磁波在真空中的波長（或頻率）按其長短，依次排列制成的圖表稱為電磁波譜。4） 電磁波的性質(zhì)：波長與頻率成反比；兩者的乘積為光速；電磁波傳播到氣體、固體、液體介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生反射、折射、透射、吸收等現(xiàn)象。2、遙感技術(shù)使用的電磁波分類名稱和波長（入）范圍：名稱波長范圍紫外線100A----0.38um可見光0.38----0.76um近紅外0．76 3.0um中紅外3．0 8.0um熱紅外8．0 15.0um遠(yuǎn)紅外15 1000um微波1 1000mm無線電波二、電磁輻射與黑體輻射>1000mm(1m)輻射源：任何物體都是輻射源。不僅能夠吸收其他物體對(duì)它的輻射，也能夠向外（發(fā)出）輻射。輻射能量（W）：電磁輻射的能量，單位：J（焦耳）。輻射通量（①）：單位時(shí)間內(nèi)通過某一面積的輻射能量,單位:W（瓦）。輻照度（I）：被輻射的物體表面單位面積上的輻射通量。輻射出射度（M）：輻射源物體表面單位面積上的輻射通量，單位：W/m2。輻射通量密度、輻射亮度絕對(duì)黑體：如果一個(gè)物體對(duì)于任何波長的電磁輻射都全部吸收，則這個(gè)物體是絕對(duì)黑體。光譜吸收系數(shù)（吸收率）：a（入，T）光譜反射系數(shù)（反射率）：P（入，T）絕對(duì)黑體：a（入，T）=1 ；P（入，T）=0黑體輻射規(guī)律：（1） 黑體的輻射（發(fā)射）能量——輻射出射度（M）是波長入和溫度T的函數(shù)；某一波長下黑體的輻射出射度M入是指在某一單位波長間隔（入?A入）的輻射出射度。在紫外、可見光和紅外波段M入與入5成反比；在微波波段，M入與入2成反比與T成正比。（2） 黑體的總輻射出射度M：黑體對(duì)所有波長的（發(fā)射）輻射能量的總和。在這種情況下M?M（T）。即： M*T4表明總輻射出射度M與溫度T的關(guān)系是：隨著溫度的升高，M的值急劇增大；不同溫度下的M值在波長一能量曲線圖中，展現(xiàn)為一系列互不相交的曲線（族）（3）黑體輻射出射度M入的最大值所對(duì)應(yīng)的波長入max與黑體自身溫度T的關(guān)系：入max與T成反比。即：黑體溫度越高，其總輻射出射度M的曲線的峰值就越向短波方向偏移。（太陽的入max=0.47口m；地球入max=9.0口m）8、實(shí)際物體的輻射發(fā)射率￡（比輻射率）的概念：物體（地物）的輻射出射度與同溫度下黑體的輻射出射度之比。物體的發(fā)射率等于該物體的吸收率：a入=￡入一般情況下，物體的發(fā)射率：0V￡入VI物體的發(fā)射率是溫度和波長的函數(shù)。物體的發(fā)射率與身的性質(zhì)、物理狀況（如粗糙度、顏色等）有關(guān)；物體的表面溫度受自身的比熱、熱慣量、熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散率等影響較大。黑體的￡入=￡=1;灰體的￡入=￡=常數(shù)V1；選擇性輻射體的￡入＜1,且隨波長而變。 （P21,表2.3；P22,F2.10）9、 太陽輻射太陽常數(shù)：在不受大氣影響的情況下,距太陽一個(gè)天文單位（通常指日地平均距離，約1.496X108公里）內(nèi)，垂直于太陽輻射方向上，單位面積單位時(shí)間內(nèi)黑體接受到的太陽輻射能量。其數(shù)量為：1.360X103瓦/平方米。太陽輻射（太陽光譜）的主要特征（1） 太陽輻射到達(dá)大氣層頂時(shí)與60000K黑體的輻射能特征基本相同:輻射能的強(qiáng)度特征、輻射能隨波長的分布特征。（2） 太陽輻射穿過大氣層到達(dá)地面后，被大氣反射、散射和吸收強(qiáng)度有所減少，而且存在多個(gè)03、CO2、H2O的吸收帶。（3） 在0.3?0.47口m范圍內(nèi)，隨波長的增加太陽輻射能急劇增長，在0.47口m左右達(dá)到極大值；隨波長的繼續(xù)增大，太陽輻射能逐漸減少，在中紅外波段，太陽輻射能已相當(dāng)微弱。（4） 在0.6um附近有一個(gè)03的吸收帶；在0.7、0.9、1.1um附近有三個(gè)水汽的吸收帶、在1.4和1.9um附近太陽輻射能完全被吸收；CO2的強(qiáng)吸收帶在2.7和4.3um附近。（5） 到達(dá)地面的太陽輻射能43.5%集中在可見光波段38.6%集中在近紅外波段。10、 大氣吸收、大氣散射與大氣窗口大氣層次與成分（自行閱讀）大氣對(duì)太陽輻射的吸收作用瑞利散射：當(dāng)大氣中粒子的直徑比波長小得多時(shí)發(fā)生的散射；主要由大氣中的原子和分子引起。散射強(qiáng)度與波長的四次方成反比，I8入-4。 天為什么是藍(lán)的？日出日落時(shí)天空是橙紅色？米氏散射：當(dāng)大氣中粒子的直徑與波長相當(dāng)時(shí)發(fā)生的散射；主要由大氣中的煙塵、小水滴和氣溶膠引起。散射強(qiáng)度與波長的二次方成反比，I8入-2。米氏散射在光線前進(jìn)方向比向后方的散射更強(qiáng)。非選擇性散射：當(dāng)大氣中粒子的直徑比波長大得多時(shí)發(fā)生的散射；散射強(qiáng)度與波長無關(guān)。 云霧中水滴粒子的直徑與可見光相比；云為什么是白色的？散射作用與波長的關(guān)系：瑞利散射主要發(fā)生在紫外、可見光和近紅外波段；米氏散射發(fā)生在近紫外~紅外波段，但在紅外波段米氏散射的影響超過瑞利散射；在微波波段，由于微波波長遠(yuǎn)大于云層中水滴的直徑，因而屬于瑞利散射類型；此時(shí)，散射強(qiáng)度與波長的四次方成反比，散射強(qiáng)度相對(duì)很弱，透射能力很強(qiáng)，故微波具有穿透云霧的能力。大氣的折射與反射：大氣的折射率與大氣密度有關(guān)，密度越大折射率越大。因而，電磁波（太陽輻射）在大氣中的傳播軌跡是一條曲線。大氣反射主要發(fā)生在云層頂部，并與云量密切相關(guān)。大氣窗口：將電磁波通過大氣層時(shí)較少被反射、吸收或散射的、透過率較高的波段稱為大氣窗口。大氣窗口的光譜段主要有：0.3-1.3um~1.8um和2.0~3.5um~5.5um8~14um0.8~2.5cm7、 地球電磁輻射的基本特征8、 地球表面的熱輻射特征溫度為300K的黑體，其電磁輻射的波長范圍是：2.5~50um。地球表面的發(fā)射輻射能量集中于近紅外波段和熱紅外波段；在熱紅外波段，地球的發(fā)射輻射能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于太陽的電磁輻射能量，通常稱地球的發(fā)射輻射為熱輻射?！畹厍虮砻娴臒彷椛洌芰浚┡c自身的發(fā)射率、波長、溫度有關(guān)： M（入，T）=￡（入，T）XM0（入，T）發(fā)射光譜曲線：某種地物的發(fā)射率隨波長變化曲線。觀察圖2.22可以發(fā)現(xiàn)：隨著二氧化硅含量的減少（酸性---基性）巖石發(fā)射率的最小值向長波方向偏移。由于地表溫度的日變化，熱紅外遙感應(yīng)在一天中的何時(shí)進(jìn)行？§2.3地物的反射輻射2.3.1地物反射光譜特性反射率與鏡面反射、漫反射（朗伯面）、實(shí)際物體反射（方向反射）對(duì)于地球表面而言，入射輻射能量（入射輻照度）由太陽的直接輻射和經(jīng)大氣散射后又漫入射到地面的能量組成。在晴朗、干燥的天氣下，后者可以忽略不計(jì)。地物反射光譜曲線：地物反射率隨波長入的變化曲線。四種典型地物 雪、小麥、沙漠、濕地在可見~近紅外波段的反射光譜特征。植物、土壤、水體、巖石的反射光譜特征地物反射光譜的實(shí)驗(yàn)室測量和野外測量2.3.2、 地物的透射光譜1、 可見光波段：透明地物2、 紅外波段：半導(dǎo)體3、 微波2.3.3、 人工輻射源（1） 微波輻射源全天時(shí)、全天候的探測能力對(duì)干燥、松散的物質(zhì)有一定的穿透能力（2） 激光輻射源§2.4地物波譜特征的測量（了解，不考）地物反射波譜測量理論：雙向反射分布函數(shù)（BRDF）對(duì)于地物表面dA,設(shè)入射時(shí)輻照度為dli（di,Gi）,在dr和Or方向上，由dIi產(chǎn)生的反射亮度為dLr,隨著入射方向和反射方向的不同，產(chǎn)生一個(gè)函數(shù)fr,稱雙向反射分布函數(shù)，簡稱BRDF，表示為：dL（^0,ee）

f= r iir——r-r dI（e,0）iii對(duì)于給定的入射角和反射角，這一函數(shù)值表示在給定方向上每單位立體角內(nèi)的反射率。fr還是波長的函數(shù)。BRDF完全描述了反射空間分布特性的規(guī)律。但是由于BRDF函數(shù)值本身是兩個(gè)無窮小量的比，且實(shí)際想要測量dIi也十分困難，因此實(shí)際測量中很少采用。地物反射波譜測量理論：雙向反射比因子R（BRF）這一函數(shù)比較容易測量，其定義是，在給定的立體角錐體所限制的方向內(nèi)，在一定輻照度和觀測條件下，目標(biāo)的反射輻射通量與處于同一輻照度和觀測條件下的標(biāo)準(zhǔn)參考面的反射輻射通量之比。而這一標(biāo)準(zhǔn)參考面即為前面講過的朗伯反射面。R=目標(biāo)的反射輻射通量標(biāo)準(zhǔn)參考面的反射輻射通量地物光譜測量方法：樣品的實(shí)驗(yàn)室測量實(shí)驗(yàn)室測量常用分光光度計(jì)，儀器由微機(jī)控制，測量數(shù)據(jù)也直接傳給計(jì)算機(jī)。分光光度計(jì)的測量條件是一定方向的光照射，半球接收，因此獲得的反射率與野外測定有區(qū)別。室內(nèi)測量時(shí)要有嚴(yán)格的樣品采集和處理過程。例如，植被樣品要有代表性，采集后迅速冷藏保鮮，并在12h內(nèi)送實(shí)驗(yàn)室測定；土壤和巖礦應(yīng)按專業(yè)要求并制備成粉或塊。由于實(shí)驗(yàn)室的測量條件高，應(yīng)用不夠廣泛。地物光譜測量方法：野外測量1） 垂直測量：為使所有數(shù)據(jù)能與航空、航天傳感器所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，一般情況下測量儀器均用垂直向下測量的方法，以便與多數(shù)傳感器采集數(shù)據(jù)的方向一致。由于實(shí)地情況非常復(fù)雜，測量時(shí)常將周圍環(huán)境的變化忽略，認(rèn)為實(shí)際目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)板的測量值之比就是反射率之比。垂直測量所用標(biāo)準(zhǔn)板通常用硫酸鋇或氧化鎂制成，在反射天頂角W45o時(shí)，接近朗伯體，并且經(jīng)過計(jì)量部門標(biāo)定，其反射率為已知值。因沒有考慮入射角度變化時(shí)造成的反射輻射值的變化（對(duì)實(shí)際地物在一定程度上取近似朗伯體），其測量值也有一定的適用范圍2） 非垂直測量：在野外更精確的測量是測量不同角度的方向反射比因子，考慮到輻射到地物的光線由來自太陽的直射光（近似定向入射）和天空的散射光（近似半球入射），因此方向反射比因子取兩者的加權(quán)和。非垂直測量步驟?自然光照射時(shí)測量一次為I值；?用擋板遮住太陽光使陰影蓋過標(biāo)準(zhǔn)板，再測一次為ID；自然條件下選擇太陽方向和觀測角在同一地面位置分別迅速測量標(biāo)準(zhǔn)板的輻射值和地物的輻射值，計(jì)算野外測量出的方向反射比因子RS；用黑擋板遮住太陽直射光，在只有天空漫入射光時(shí)分別迅速測量標(biāo)準(zhǔn)板和地物的輻射值，計(jì)算比值得到漫入射的半球一一定向反射比系數(shù)RD；由公式計(jì)算出直射光照射下雙向反射比因子R。第二章遙感平臺(tái)及運(yùn)行特點(diǎn)§2.1.遙感平臺(tái)的種類1．地面平臺(tái)：三角架、遙感塔、遙感車和遙感船等與地面接觸的平臺(tái)稱為地面平臺(tái)或近地面平臺(tái)。它通過地物光譜儀或傳感器來對(duì)地面進(jìn)行近距離遙感，測定各種地物的波譜特性及影像的實(shí)驗(yàn)研究。＞三角架：0.75-2.0米；對(duì)測定各種地物的波譜特性和進(jìn)行地面攝影。＞遙感塔：固定地面平臺(tái)；用于測定固定目標(biāo)和進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測；高度在6米左右。＞遙感車、船：高度的變化；測定地物波譜特性、取得地面圖像；遙感船除了從空中對(duì)水面進(jìn)行遙感外，可以對(duì)海底進(jìn)行遙感。2．航空平臺(tái)：包括飛機(jī)和氣球。飛機(jī)按高度可以分為低空平臺(tái)、中空平臺(tái)和高空平臺(tái)。＞低空平臺(tái)：2000米以內(nèi)，對(duì)流層下層中。＞中空平臺(tái)：2000-6000米，對(duì)流層中層。A咼空平臺(tái)：12000米左右的對(duì)流層以上。＞氣球：低空氣球：凡是發(fā)放到對(duì)流層中去的氣球稱為低空氣球；高空氣球：凡是發(fā)放到平流層中去的氣球稱為高空氣球?？缮仙?2-40公里的高空。填補(bǔ)了高空飛機(jī)升不到，低軌衛(wèi)星降不到的空中平臺(tái)的空白。3．航天平臺(tái)：包括衛(wèi)星、火箭、航天飛機(jī)、宇宙飛船?！?.2.衛(wèi)星軌道及運(yùn)行特點(diǎn)軌道參數(shù)：用于表示遙感衛(wèi)星軌道特征的數(shù)值組。1、 軌道形狀：固定的橢圓軌道繞地球周期性的運(yùn)行。軌道高度：衛(wèi)星離地面的平均距離。2、 軌道參數(shù)（開普勒的六個(gè)參數(shù)）?升交點(diǎn)赤經(jīng)Q：是赤道軌道的升交點(diǎn)與春分點(diǎn)之間的角距。?近地點(diǎn)角距3：衛(wèi)星軌道的近地點(diǎn)與升交點(diǎn)之間的角距。?軌道傾角i：衛(wèi)星軌道面與地球赤道面之間的兩面角。即升交點(diǎn)一側(cè)的軌道面至赤道面的夾角。衛(wèi)星軌道長半軸a：衛(wèi)星軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)到橢圓軌道中心的距離。衛(wèi)星軌道偏心率（扁率）e：e=c/a?衛(wèi)星過近地點(diǎn)時(shí)刻如以近地點(diǎn)為基準(zhǔn)表示軌道面內(nèi)衛(wèi)星位置的量。2.2.2衛(wèi)星坐標(biāo)的測定和解算1、星歷表法解算衛(wèi)星坐標(biāo)2、用全球定位系統(tǒng)（GPS）測定衛(wèi)星坐標(biāo)2.2.3衛(wèi)星姿態(tài)角＞滾動(dòng)（3）：繞X軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角。＞俯仰（?）：繞y軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角。＞偏航（K）：繞z軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角?！?.3陸地衛(wèi)星及軌道特征一、Landsat系列陸地衛(wèi)星Landsat,1972年發(fā)射第一顆，已連續(xù)31年為人類提供陸地衛(wèi)星圖像，共發(fā)射了7顆，產(chǎn)品主要有MSS,TM,ETM，屬于中高度、長壽命的衛(wèi)星。2．陸地衛(wèi)星的運(yùn)行特點(diǎn)：（1）近極地、近圓形的軌道；（2） 軌道高度為700?900km；（3） 運(yùn)行周期為99?103min/圈；（4）軌道與太陽同步。在陸地衛(wèi)星1?3號(hào)上裝載的傳感器有反束光導(dǎo)管攝像機(jī)（RBV）及多光譜掃描儀（MSS）。在陸地衛(wèi)星4、5號(hào)上，除裝載多光譜掃描儀（MSS）外，還裝載有專題制圖儀（TM）；在陸地衛(wèi)星7號(hào)，安裝了增強(qiáng)型的專題制圖儀（ETM+）1）MSS多光譜掃描儀多光譜掃描儀是把來自地面上地物的電磁波輻射（反射或發(fā)射）分成幾個(gè)不同的光譜段，同時(shí)掃描成像的一種傳感器，在陸地衛(wèi)星1?5號(hào)上均裝有這種傳感器。它是由掃描反射鏡、校準(zhǔn)器、聚光系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)快門、成像板、光學(xué)纖維、濾光器和探測器等所組成。MSS各個(gè)波段：4、 0.5-0.6（綠色）：對(duì)水體有一定透射能力，清潔水體中透射深度可達(dá)10-20m，可判讀淺水地形和近海海水泥沙。可探測健康綠色植被反射率。5、 0.6-0.7（紅色）：用于城市研究，對(duì)道路、大型建筑工地、砂礫場和采礦區(qū)反映明顯?？捎糜诘刭|(zhì)研究。用于水中泥沙含量研究。進(jìn)行植被分類。6、 0.7-0.8（近紅外）：區(qū)分健康與病蟲害植被。水陸分界。土壤含水量研究。7、 0.8-1.1（近紅外）：測定生物量和監(jiān)測作物長勢。水陸分界。地質(zhì)研究。2） TM專題制圖儀陸地衛(wèi)星4、5號(hào)上的TM（ThematicMapper）是一個(gè)高級(jí)的多光譜掃描型的地球資源傳感器，與多光譜掃描儀MSS的性能相比，它具有更高的空間分辨率，更好的頻譜選擇性，更好的幾何保真度，更高的輻射準(zhǔn)確度和分辨率。TM中增加了一個(gè)掃描行改正器，目的之一是使掃描行垂直于飛行軌道（MSS掃描行不垂直于飛行軌道）。其二是使往返雙向都對(duì)地面進(jìn)行掃描，收集圖像數(shù)據(jù)（MSS僅僅從西向東掃描式單向收集圖像數(shù)據(jù)，從東往西回掃時(shí)，關(guān)閉望遠(yuǎn)鏡與地物之間的光路）。TM各個(gè)波段：（1） 、0.45-0.52（藍(lán)色）：對(duì)水體有透射能力，可區(qū)分土壤和植被。（2） 、0.52-0.6（綠色）：同MSS-4。（3） 、0.63-0.69（紅色）：同MSS-5。（4） 、0.76-0.9（近紅外）：同MSS-6。（5） 、1.55-1.75（短波紅外）：同MSS-7。（6） 、10.4-12.5（熱紅外）：探測地球表面不同物質(zhì)的自身熱輻射，可用于熱輻射制圖、巖石識(shí)別和地質(zhì)探礦等。（7） 、2.08-2.35（短波紅外）：探測高溫輻射源，如監(jiān)測森林火災(zāi)、火山活動(dòng)等。3） ETM+增強(qiáng)型專題制圖儀陸地衛(wèi)星7號(hào)安裝的是增強(qiáng)型專題制圖儀,它是在TM傳感器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)波長為0?5?0.9um的全色波段，稱為pan波段，其瞬間視場為13mX15m，其他7個(gè)波段的波長范圍：如表2-2所示，瞬時(shí)視場與TM相同。只是熱紅外波段的探測器陣列從4個(gè)增加到8個(gè)，從而提高了地面分辨率。二、SPOT對(duì)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(shí)、瑞典等國參與。中等高度（832km）圓形、近極地、太陽同步、可重復(fù)軌道。白天自北向南（略偏西）航行，夜晚自南向北（略偏西）航行。主要成像系統(tǒng):高分辨率可見光掃描儀（HRV,HRG）,VEGETATIONHRS。1、HRV結(jié)構(gòu)和成像原理探測元件為4根平行的CCD線列，每根探測一個(gè)波段，每線含3000（HRV1?3）或6000（PAN波段）個(gè)CCD元件。SPOT的HRV波譜段光譜段光譜特性分辨率0?50~0?59um綠20m0.61~0?68um紅20m0?79~0?89um近紅外20m0?51~0?73um綠一紅全波段10m三、 IKONOS數(shù)據(jù)1、 具有太陽同步軌道，傾角為98.1°。設(shè)計(jì)高度681km（赤道上），軌道周期為98.3min,下降角在上午10:30，重復(fù)周期1?3do2、 攜帶一個(gè)全色1m分辨率傳感器和一個(gè)四波段4m分辨率的多光譜傳感器。3、 傳感器由三個(gè)CCD陣列構(gòu)成三線陣推掃成像系統(tǒng)。四、 高分辨率商業(yè)衛(wèi)星QucikbirdQuickbird-2衛(wèi)星的全色波段地面分辨率為0?61m,目前是世界上分辨率最高的遙感數(shù)據(jù)，幅寬16?5km。多光譜波段地面分辨率為2?44m。衛(wèi)星軌道高度450km,傾角98°，衛(wèi)星重訪周期1?6d（與緯度有關(guān)）。可應(yīng)用于制圖、城市詳細(xì)規(guī)劃、環(huán)境管理、農(nóng)業(yè)評(píng)估。五、 CBERS數(shù)據(jù)特點(diǎn)1、 數(shù)據(jù)來源：中巴地球資源衛(wèi)星。2、 太陽同步極地軌道。CBERS具有三臺(tái)成像傳感器：高分辨率CCD像機(jī)（CCD）、紅外多譜段掃描儀（IR-MSS）、廣角成像儀（WFI）o七、 海洋衛(wèi)星主要用于海洋溫度場，海流的位置、界線、流向、流速，海浪的周期、速度、波高，水團(tuán)的溫度、鹽度、顏色、葉綠素含量，海冰的類型、密集度、數(shù)量、范圍以及水下信息、海洋環(huán)境、海洋凈化等方面的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。主要的海洋衛(wèi)星簡介美國的海洋衛(wèi)星（SEASAT）:1978年發(fā)射；近極地太陽同步軌道；掃描覆蓋海洋的寬度1900km；五種傳感器，以微波為主。?日本的海洋觀測衛(wèi)星系列（MOS-1）:獲取大陸架淺海的海洋數(shù)據(jù)。歐洲海洋衛(wèi)星系列（ERS）：主要用于海洋學(xué)、海冰學(xué)、海洋污染監(jiān)測等領(lǐng)域。加拿大的雷達(dá)衛(wèi)星（RADARSAT）:加、美、德、英共同設(shè)計(jì)，1995年發(fā)射。八、 氣象衛(wèi)星是廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域的一種衛(wèi)星，是太空中的自動(dòng)化高級(jí)氣象站。它能連續(xù)、快速、大面積地探測全球大氣變化情況。第三章遙感傳感器與成像原理一、 傳感器的定義和功能傳感器是收集、探測、記錄地物電磁波輻射信息的工具。是遙感技術(shù)系統(tǒng)的核心。它的性能決定遙感的能力，即傳感器對(duì)電磁波段的響應(yīng)能力、傳感器的空間分辨率及圖像的幾何特征、傳感器獲取地物信息量的大小和可靠程度。二、 傳感器的組成：一般由信息收集、探測系統(tǒng)、信息處理和信息輸出4部分組成。收集器：收集來自地物目標(biāo)鏡、天線。探測器：將收集的輻射能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能或電能。處理器：將探測后的化學(xué)能或電能等信號(hào)進(jìn)行處理。輸出器：將獲取的數(shù)據(jù)輸出。三、傳感器的分類按數(shù)據(jù)記錄方式分為：成像方式傳感器：非成像方式傳感器：記錄的是地物的一些物理參數(shù)。按工作的波段分為：可見光傳感器、紅外傳感器和微波傳感器根據(jù)傳感器的工作方式分為：主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式：人工輻射源向目標(biāo)物發(fā)射輻射能量，然后接收目標(biāo)物反射回來的能量，如雷達(dá)。被動(dòng)式:接收地物反射的太陽輻射或地物本身的熱輻射能量，如攝影機(jī)、多光譜掃描儀(MSS、TM、ETM、HRV)。五、傳感器的性能表現(xiàn)在多方面，其中最具實(shí)用意義的指標(biāo)是傳感器的分辨率。分辨率是遙感技術(shù)及其應(yīng)用中的一個(gè)重要概念，也是衡量遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量特征的一個(gè)重要指標(biāo)。它包括：空間分辨率、光譜分辨率、溫度分辨率和時(shí)間分辨率?？臻g分辨率(Spatialresolution)指遙感圖像像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時(shí)視場或地面物體能分辨的最小單元。是用來表征影像分辨地面目標(biāo)能力的指標(biāo)。通常用像元大小、像解率或視場角來表示。像元(pixel)：是指將地面信息離散化而形成的格網(wǎng)單元，單位為米。像解率(photograghicresolution)：是一單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等的平行細(xì)線的條數(shù)來表示，單位為線/毫米或線對(duì)/毫米。視場角(fieldofview,FOV):是指傳感器的張角即瞬時(shí)視域，又稱為傳感器的角分辨率。對(duì)于現(xiàn)代的光電傳感器圖像，空間分辨率通常用地面分辨率和影像分辨率來表示。>地面分辨率:影像能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元(像元)所代表的地面實(shí)際尺寸的大小。>影像分辨率:地面分辨率在不同比例尺的具體影像上的反映，會(huì)隨影像比例尺的變化而變化。光譜分辨率(SpectralResolution)光譜分辨率是指傳感器在接受目標(biāo)輻射的波譜時(shí)能分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率愈高。傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值。一般來說，傳感器的波段數(shù)越多，波段寬度越窄，地面物體的信息越容易區(qū)分和識(shí)別，針對(duì)性越強(qiáng)。時(shí)間分辨率(TemporalResolution)時(shí)間分辨率指對(duì)同一地點(diǎn)進(jìn)行釆樣的時(shí)間間隔，即釆樣的時(shí)間頻率，也稱重訪周期。溫度分辨率(temperatureResolution)溫度分辨率是指熱紅外傳感器分辨地表熱輻射(溫度)最小差異的能力。攝影型傳感器，如航空攝影機(jī)：是空中對(duì)地面拍攝像片的儀器，它通過光學(xué)系統(tǒng)采用膠片或磁帶記錄地物的反射光譜能量。記錄的波長范圍以可見光?近紅外為主。照相技術(shù)的弱點(diǎn)：乳膠片感光技術(shù)本身存在著致命的弱點(diǎn)，它所傳感的輻射波段僅限于可見光及其附近；其次，照相一次成型，圖象存儲(chǔ)、傳輸和處理都不方便。光電成像類傳感器是將收集到的電磁波能量，通過儀器內(nèi)的光敏或熱敏元件（探測器）轉(zhuǎn)變成電能后再記錄下來。其優(yōu)點(diǎn)：（1）擴(kuò)大了探測的波段范圍；（2）便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸，航天遙感探測多用這類傳感器§3.1 掃描成像類傳感器掃描成像類傳感器是依靠探測元件和掃描鏡對(duì)物體以瞬時(shí)視場為單位進(jìn)行逐點(diǎn)、逐行取樣，獲取目標(biāo)電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。其探測波段包括紫外、可見光、紅外和微波波段。?兩種主要形式：對(duì)物面掃描的成像儀：特點(diǎn)是對(duì)地面直接掃描成像。一、紅外掃描儀：1．紅外掃描儀是對(duì)被測的目標(biāo)物自身的紅外輻射進(jìn)行掃描成像或顯示的一種儀器。它是把目標(biāo)的熱輻射變成探測器的一種電信號(hào)，然后用磁帶記錄這些信號(hào)并通過陰極射線管回收?qǐng)D像的一種掃描儀。2．工作原理：利用光學(xué)系統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)和飛行器向前飛行的兩個(gè)方向相互垂直的運(yùn)動(dòng)，形成對(duì)地物目標(biāo)的二維掃描，逐點(diǎn)將不同目標(biāo)物的紅外輻射功率會(huì)聚到能將其能量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器件 紅外探測器上。電信號(hào)通過放大處理后記錄下來，記錄的方式在顯像管上顯示或經(jīng)電光轉(zhuǎn)換器件把電信號(hào)在普通全色膠片上成像，亦可記錄在模擬磁帶上。3．全景畸變：由于地面分辨率隨掃描角發(fā)生變化，而使紅外掃描影像產(chǎn)生畸變。形成原因：像距保持不變，總在焦面上，而物距隨探測角e發(fā)生變化而致。溫度分辨率：與探測器的響應(yīng)率R和傳感器系統(tǒng)內(nèi)噪聲N有直接關(guān)系。解決：紅外系統(tǒng)的噪聲等效溫度限制在0.1~0.5K之間，而系統(tǒng)的溫度分辨率一般為等效噪聲溫度的2~6倍。5．熱紅外像片的色調(diào)特征：色調(diào)的深淺與地物的溫度、發(fā)射能力密切相關(guān)。二、 多光譜掃描儀（MultispectralScanner,MSS）：1．結(jié)構(gòu)：它是由掃描反射鏡、校準(zhǔn)器、聚光系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)快門、成像板、光學(xué)纖維、濾光器和探測器等所組成。在陸地衛(wèi)星1?5號(hào)上均裝有這種傳感器。2．工作原理：多光譜掃描儀主要由兩個(gè)部分組成：機(jī)械掃描裝置和分光裝置。它是由掃描鏡收集地面目標(biāo)的電輻射，通過聚光系統(tǒng)把收集到的電磁輻射會(huì)聚成光束，然后通過分光裝置分成不同波長的電磁波，它們分別被一組探測器中的不同探測器所接收，經(jīng)過信號(hào)放大，然后記錄在磁帶上，或通過電光轉(zhuǎn)換后記錄在膠片上。與紅外掃描儀基本類似，其不同之處是，外加一個(gè)分光系統(tǒng)，把來自地物的電磁波信號(hào)，分成若干個(gè)不同的波段，同時(shí)用多個(gè)探測器同步記錄相應(yīng)波段的信息。而紅外掃描儀只在紅外波段工作。掃描過程:當(dāng)衛(wèi)星在向陽面從北向南飛行時(shí),MSS以星下點(diǎn)為中心自西向東在地面上掃描185km,此時(shí)為有效掃描，可得到地面185kmX475km的一個(gè)窄條的信息；接著MSS進(jìn)行自東向西的回掃，此時(shí)為無效掃描，不獲取信息。這樣衛(wèi)星在向陽面自北向南飛行時(shí)，共獲得以星下點(diǎn)軌跡為中軸、東西寬185km，南北長約20000km的一個(gè)地面長帶的信息。三、 專題制圖儀（ThematicMapper，TM）：第二代多光譜段光學(xué)一機(jī)械掃描儀專題制圖儀TM是一個(gè)高級(jí)的多光譜掃描型的地球資源傳感器，成像原理與MSS一致，與MSS相比，空間分辨率由80米提高到30米；探測波段由4個(gè)增加到7個(gè)。與多光譜掃描儀MSS的性能相比，它具有更高的空間分辨率，更好的頻譜選擇性，更好的幾何保真度，更高的輻射準(zhǔn)確度和分辨率。陸地衛(wèi)星4、5號(hào)上的TM采取雙向掃描，正掃和回掃都有效，提高了掃描效率，縮短了停頓時(shí)間，提高了檢測器的接收靈敏度。TM中增加了一個(gè)掃描行改正器，目的之一是使掃描行垂直于飛行軌道（MSS掃描行不垂直于飛行軌道）。其二是使往返雙向都對(duì)地面進(jìn)行掃描，收集圖像數(shù)據(jù)（MSS僅僅從西向東掃描式單向收集圖像數(shù)據(jù)，從東往西回掃時(shí)，關(guān)閉望遠(yuǎn)鏡與地物之間的光路）。四、ETM+增強(qiáng)型專題制圖儀（EnhancedThematicMapperPlus）陸地衛(wèi)星7號(hào)安裝的是增強(qiáng)型專題制圖儀,它是在TM傳感器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)波長為0.5?0.9um的全色波段，稱為pan波段，其瞬間視場為13mX15m，其他7個(gè)波段的波長范圍，瞬時(shí)視場與TM相同。只是熱紅外波段的探測器陣列從4個(gè)增加到8個(gè)，從而提高了地面分辨率到60m。對(duì)像面掃描的成像儀：瞬間在像面上先形成一條線圖像，甚至是一幅二維影像，然后對(duì)影像進(jìn)行掃描成像。1．固體自掃描是用固定的探測元件，通過遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)對(duì)目標(biāo)地物進(jìn)行掃描的一種成像方式。電子藕合器件CCD：是一種由硅等半導(dǎo)體材料制成的固體器件，受光或電激發(fā)產(chǎn)生的電荷靠電子或空穴運(yùn)載，在固體內(nèi)移動(dòng)，達(dá)到一路以產(chǎn)生輸出信號(hào)。CCD是一種用電荷量表示信號(hào)大小，用耦合方式傳輸信號(hào)的探測元件。具有感受波譜范圍寬、畸變小、體積小、重量輕、系統(tǒng)噪聲低、靈敏度高、動(dòng)耗小、壽命長、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。掃描方式上具有刷式掃描成像特點(diǎn)。探測元件數(shù)目越多，體積越小，分辨率就越高。電子藕合器件CCD逐步替代光學(xué)機(jī)械掃描系統(tǒng)CCD線陣列傳感器：將若干個(gè)CCD元器件排成一行。CCD面陣列傳感器：將若干個(gè)CCD元器件排列在一個(gè)矩形區(qū)域中。每個(gè)CCD元器件對(duì)應(yīng)于一個(gè)像元。目前，長線陣、大面陣CCD傳感器已經(jīng)問世，長線陣可達(dá)12000個(gè)像素，長為96mm；大面陣可達(dá)5120X5120個(gè)像素，像幅為61.4mmX61.4mm。每個(gè)像素的地面分辨率可達(dá)到2~3m，甚至lm以上。HRV線陣列推帚式掃描儀探測元件為4根平行的CCD線列，每根探測一個(gè)波段，每線含3000（HRV1?3）或6000（PAN波段）個(gè)CCD元件。HRV圖像特點(diǎn)：1） 、垂直圖像每幅為近于正方形的菱形，各邊對(duì)應(yīng)地面長度為60km；傾斜圖像橫向?qū)挾葘?duì)應(yīng)于地面舷向?qū)挾?0~80km。2） 、在正常情況下以垂直觀測圖像覆蓋全球，在有某些特殊要求時(shí)，也可以調(diào)整瞄準(zhǔn)軸而獲得一些傾斜觀測圖像。3） 、相鄰軌道垂直圖像間的旁向重疊，在赤道上是4.3km左右，越向兩極走，這種重疊越大；在垂直觀測時(shí)，兩臺(tái)HRV的圖像之間重疊3km，固定不變。4） 、SPOT處在不同軌道上時(shí)，可對(duì)同一地區(qū)從不同角度觀測成像，得到立體像對(duì)，這有利于攝影測量、地學(xué)及水文等方面的研究。5） 、地面幾何分辨率較高，多譜段為20m，全色為10m（均指在天底點(diǎn)附近）。成像光譜儀：1.既能成像又能獲取目標(biāo)光譜曲線的“譜像合一”的技術(shù)，稱為成像光譜技術(shù)。按該原理制成的掃描儀，即在獲取大量地物目標(biāo)窄波段連續(xù)光譜圖像的同時(shí)，獲得每個(gè)像元幾乎連續(xù)的光譜數(shù)據(jù)，因而稱為成像光譜儀。2、 特點(diǎn)：高光譜成像儀是遙感進(jìn)展的新技術(shù)，其圖象是多達(dá)數(shù)百個(gè)波段的非常窄的連續(xù)的光譜波段組成，光譜波段覆蓋了可見光、近紅外、中紅外和熱紅外區(qū)域全部光譜帶。光譜儀成像時(shí)多采用掃描式和推帚式，可以收集200或200以上波段的收據(jù)數(shù)據(jù)。使圖象中的每一像元均得到連續(xù)的反射率曲線，而不像其他一般傳統(tǒng)的成像譜光儀在波段之間存在間隔。兩種類型：（1） 面陣列探測器加推掃式掃描儀的成像光譜儀：利用線陣列探測器進(jìn)行掃描，利用色散元件將收集到的光譜信息分散成若干個(gè)波段后，分別成像于面陣列的不同行。這種儀器利用色散元件和面陣列探測器完成光譜掃描,利用線陣列探測器及其沿軌道方向的運(yùn)動(dòng)完成空間掃描?？臻g分辨率高。（2） 用線陣列探測器加光機(jī)掃描儀的成像光譜儀：利用點(diǎn)探測器收集光譜信息，經(jīng)色散元件后分成不同的波段，分別成像于線陣列探測器的不同元件上，通過點(diǎn)掃描鏡在垂直于軌道方向的面內(nèi)擺動(dòng)以及沿軌道方向的運(yùn)動(dòng)完成空間掃描，而利用線探測器完成光譜掃描?！?.2雷達(dá)成像儀遙感技術(shù)是一門新興的多學(xué)科交叉的綜合性科學(xué)技術(shù)，是空間技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它是在一定距離以外感受、探測和識(shí)別所需要研究的對(duì)象。微波遙感是遙感技術(shù)的重要分支之一,它是以地球?yàn)檠芯繉?duì)象，通過電磁波傳感器，收集地面目標(biāo)輻射或反射的電磁波，獲得其特征信息,經(jīng)過接收記錄、數(shù)據(jù)傳輸和加工處理，變成人們可以直接識(shí)別的信號(hào)或圖像，從而揭示被測目標(biāo)的性質(zhì)和變化規(guī)律。一、 概述微波：波長在1mm~1m的波段的電磁波。微波遙感是指通過微波傳感器獲取從目標(biāo)地物發(fā)射或反射的微波輻射，經(jīng)過判讀處理來識(shí)別地物的技術(shù)。微波遙感的主要波段：X：2.42?3.75cm；C：3.75?7.5cm；L：15?30cm二、 微波遙感的一般過程地面目標(biāo)的電磁輻射通過周圍環(huán)境（如大氣）進(jìn)入遙感器后，遙感器將目標(biāo)的特征信息加以接收、記錄和處理后，再以無線電方式送給信息處理系統(tǒng)；信息處理系統(tǒng)將遙感信息進(jìn)行加工處理，變成人們能夠識(shí)別和分析的信號(hào)或圖像。微波遙感之所以能夠根據(jù)收集到的電磁輻射信息識(shí)別地面目標(biāo)和現(xiàn)象，是基于電磁波與物質(zhì)的相互作用 切物質(zhì)由于其種類（性質(zhì)、形狀、結(jié)構(gòu)等）和環(huán)境條件的不同，它就具有完全不同的電磁輻射特性。當(dāng)電磁波與物體（不論是固體、液體、氣體還是等離子體）相遇時(shí)，會(huì)發(fā)生各種相互作用，并滿足動(dòng)量和能量守恒定律。在物質(zhì)表面發(fā)生的相互作用稱為面效應(yīng)，電磁波透入物體表面以下一定距離發(fā)生的相互作用稱為體效應(yīng)，相互作用的結(jié)果會(huì)使入射波的振幅、方向、頻率、相位和極化等發(fā)生變化，從而產(chǎn)生各種有用的特征信息，以此便能識(shí)別不同的物體。三、 微波遙感的特點(diǎn)（1） 穿透能力強(qiáng)，全天候、全天時(shí)的信息獲取能力，（2） 對(duì)某些地物的特殊識(shí)別能力，如水和冰（微波波段發(fā)射率的差異），具有特殊的波譜特征（3）對(duì)冰、雪、森林、土壤（尤其對(duì)干燥、松散物質(zhì)）有一定的穿透能力（4） 適宜對(duì)海面動(dòng)態(tài)情況（海面風(fēng)、海浪）進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)海洋遙感具有特別意義（5） 分辨率較低，但特性明顯四、 分類主動(dòng)微波遙感和被動(dòng)微波遙感1） 主動(dòng)微波遙感是指通過向目標(biāo)地物發(fā)射微波并接受其后向輻射信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)地觀測的遙感方式。主要傳感器為雷達(dá)，此外還有微波高度計(jì)和微波散射計(jì)。2） 被動(dòng)微波遙感是指通過傳感器，接受來自目標(biāo)地物發(fā)射的微波，而達(dá)到探測目的的遙感方式。被動(dòng)接受目標(biāo)地物微波輻射的傳感器為微波輻射計(jì)，被動(dòng)探測目標(biāo)地物微波散射特性的傳感器為微波散射計(jì)。成像傳感器和非成像傳感器1）成像傳感器共同特征是獲得在地面掃描所得到的帶有地物信息的電磁波信號(hào)并形成圖像。主要傳感器有主動(dòng)遙感如雷達(dá)，被動(dòng)遙感如微波輻射計(jì)。2)非成像傳感器：一般都屬于主動(dòng)式遙感系統(tǒng)。通過發(fā)射裝置發(fā)射雷達(dá)信號(hào)，再通過接收回波信號(hào)測定參數(shù)。這種設(shè)備不以成像為目的。如微波散射計(jì)，雷達(dá)高度計(jì)。其中：.微波輻射計(jì)：主要用來探測地面各點(diǎn)的亮度溫度并生成亮度溫度圖像。由于地面物體都具有發(fā)射微波的能力，其發(fā)射強(qiáng)度與自身的亮度溫度有關(guān)。通過掃描接收這些信號(hào)并換算成對(duì)應(yīng)的亮度溫度圖，對(duì)地面物體狀況的探測很有意義。我們知道，任何溫度高于絕對(duì)零度的物體，都會(huì)有熱輻射，熱輻射的波長范圍從1um到1m左右，而熱輻射的頻率主要取決于物體的溫度和比輻射率。比輻射率表示物質(zhì)通過輻射釋放熱量的難易程度，兩個(gè)在同樣環(huán)境中溫度相同的物體，具有較高比輻射率的物體將更強(qiáng)烈地輻射出熱射線。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，在微波波段，各種物質(zhì)的比輻射率相差很大，這種差別為識(shí)別物體提供了有用的信息。如油脂的比輻射率比海水高得多，在同樣的溫度下，油脂對(duì)微波輻射計(jì)的輻射能量比海水大很多，因此在海面上有油脂污染時(shí)，若將微波輻射計(jì)測得的信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖片，就會(huì)看到淺色的油污漂浮在深色的海面上。這就是微波輻射計(jì)的遙感原理。.微波散射計(jì)：主要用來測量地物的散射或反射特性。通過變換發(fā)射雷達(dá)波束的入射角或變換極化特征以及變換波長，研究在不同條件下對(duì)目標(biāo)物散射特性的影響。.雷達(dá)高度計(jì)：測量目標(biāo)物與遙感平臺(tái)的距離，從而可以準(zhǔn)確得知地表高度的變化，海浪的高度參數(shù)。原理主要是根據(jù)發(fā)射波和接收波之間的時(shí)間差，測出距離。雷達(dá)(RADAR)是微波的最早應(yīng)用之一°RADAR—詞是英文無線電探測與測距(RadioDetectionAndRanging)的縮寫。3.2.1真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)1.側(cè)視雷達(dá)系統(tǒng)SLR(Side-LookingRadarsystem):側(cè)視雷達(dá)的天線不是安裝在遙感平臺(tái)的正下方，而是與遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向形成角度，朝向一側(cè)或兩側(cè)傾斜安裝，向側(cè)下方發(fā)射微波，接收回波信號(hào)(包括振幅、位相、極化等)的。這樣，側(cè)向發(fā)射范圍可以設(shè)計(jì)的寬一些。有的機(jī)載側(cè)視雷達(dá)各可探測100km，同時(shí)，波束向側(cè)下方發(fā)射可使不同地形顯示出更大的差別，使雷達(dá)圖像更具有立體感。以實(shí)際孔徑天線進(jìn)行工作的側(cè)視雷達(dá)，稱為真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)。要提高這種雷達(dá)的方位分辨力，只有加大天線孔徑、縮短探測距離和工作波長。但實(shí)現(xiàn)這些要求在技術(shù)上有一定困難。2.機(jī)載側(cè)視雷達(dá)SLAR機(jī)載側(cè)視雷達(dá)是將一個(gè)長的水平孔徑天線裝在飛機(jī)的一側(cè)或兩側(cè)，天線將微波能量集中成一個(gè)窄的扇形波束并在地面形成窄帶，如圖所示。天線將脈沖微波能量相繼照射到窄帶上各點(diǎn)，不同距離目標(biāo)反射回來的回波在接收機(jī)中按時(shí)間先后分開，一個(gè)同步的強(qiáng)度調(diào)制光點(diǎn)在攝影膠片或顯示器上橫掃一條線，以便在與目標(biāo)的地面距離成比例的地方記錄目標(biāo)的回波，當(dāng)各條回波記錄好后,再發(fā)另一個(gè)脈沖進(jìn)行另一次掃描，從而產(chǎn)生條帶狀的雷達(dá)圖像。3?距離分辨率與方位分辨率雷達(dá)圖像的分辨率就是在圖像上一個(gè)像元大小對(duì)應(yīng)于水平地面的大小。由于一個(gè)像元的長和寬對(duì)應(yīng)的地面長度和寬度距離常常不相等，因此將