遙感圖像處理 第三章 遙感成像原理與遙感圖像特征

第三章

遙感成像原理與遙感圖像特征

成像照相成像：可見光，識(shí)別地物遙感成像：獲取包括紫外、可見光、紅外、微波、中長(zhǎng)波更為寬廣的電磁波段信息；識(shí)別地物及獲取一些隱性的信息，如植物含水量，海水含沙量，植被病蟲害信息等等。傳感器照相裝置傳感器遙感系統(tǒng)1)空間信息采集系統(tǒng)〔后面講〕2)地面接受和預(yù)處理系統(tǒng)3)地面實(shí)況調(diào)查系統(tǒng)4)信息分析應(yīng)用系統(tǒng)A遙感平臺(tái)B傳感器1.1地面接收和預(yù)處理系統(tǒng)航天遙感獲取的遙感信息通過無線電的形式進(jìn)行實(shí)時(shí)或者非實(shí)時(shí)地發(fā)送并被地面接收站接受和進(jìn)行預(yù)處理〔前處理、粗處理〕。預(yù)處理主要作用：針對(duì)噪音和誤差進(jìn)行輻射糾正和初步的幾何糾正、圖象分幅等，提供用戶信息產(chǎn)品〔光學(xué)圖象，即像片和CCT磁帶、光盤〕…注:計(jì)算機(jī)兼容磁帶指符合計(jì)算機(jī)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字磁帶,簡(jiǎn)稱CCT磁帶1.2地面實(shí)況調(diào)查系統(tǒng)1)遙感信息獲取之前：地物波譜測(cè)定2)遙感信息獲取同時(shí)：其它相關(guān)資料〔區(qū)域環(huán)境和氣象〕的采集。設(shè)計(jì)遙感器和分析應(yīng)用遙感信息的依據(jù)遙感信息校正和應(yīng)用的輔助信息:地形、專題屬性信息1.3信息分析應(yīng)用系統(tǒng)課程的重點(diǎn)氣象衛(wèi)星為例說明氣象衛(wèi)星圖象產(chǎn)品氣象衛(wèi)星應(yīng)用-臺(tái)風(fēng)云圖2遙感平臺(tái)2.1遙感平臺(tái)的分類2.2簡(jiǎn)介航空和地面遙感平臺(tái)2.3航天遙感平臺(tái)——衛(wèi)星〔詳細(xì)〕衛(wèi)星平臺(tái)因覆蓋面積大，重復(fù)監(jiān)測(cè)周期短，工作本錢低等優(yōu)點(diǎn)而成為目前開展最快，應(yīng)用最廣的遙感平臺(tái)。2.1遙感平臺(tái)的分類空間運(yùn)載工具空中運(yùn)載工具地面運(yùn)載工具飛機(jī)氣球遙感用汽車遙感用艇船衛(wèi)星宇宙飛船航天飛機(jī)遙感平臺(tái)〔航天遙感〕〔航空遙感〕各種遙感平臺(tái)的相對(duì)高度2.2.1地面遙感汽車三角架、遙感吊車：5米－50米遙感塔：30米－400米滑翔機(jī)，遙控飛機(jī)：50米－500米氣球：500米－800米用途：地物波譜測(cè)量，近距離攝影測(cè)量等。2.2地面遙感平臺(tái)和航空遙感平臺(tái)2.2.2遙感飛機(jī)低空：航空攝影測(cè)量<2000米攝影測(cè)量、地面調(diào)查中空：2000米－2萬米軍事偵察和資源環(huán)境調(diào)查高空：2萬－3萬米，無人飛機(jī)，軍事偵察和資源環(huán)境調(diào)查U-2

R無人戰(zhàn)略偵察機(jī)

2.3.1軌道形狀和高度2.3.2軌道傾角2.3.3衛(wèi)星姿態(tài)和坐標(biāo)2.3.4太陽〔或地球〕同步2.3.5運(yùn)行周期2.3航天平臺(tái)——衛(wèi)星2.3.1軌道形狀和高度1)軌道形狀固定的橢圓軌道繞地球周期性的運(yùn)行。焦距c長(zhǎng)半軸a短半軸b偏心率e=c/a2)軌道高度軌道高度:衛(wèi)星離地面的平均距離。低軌衛(wèi)星：150—300KM，高分辨率圖像，壽命1～3周，

舉例:多數(shù)是軍事衛(wèi)星中軌衛(wèi)星：300～1500KM，壽命1年以上，

舉例:陸地衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星高軌衛(wèi)星：35800KM,壽命很長(zhǎng)，

舉例：通信衛(wèi)星;GPS衛(wèi)星：22000KM衛(wèi)星2.3.2軌道傾角定義：衛(wèi)星軌道平面與赤道面之間的夾角。升交點(diǎn)：北上降交點(diǎn)：南下度量：衛(wèi)星經(jīng)過升交點(diǎn)方向的軌道面，順時(shí)針轉(zhuǎn)到赤道面的夾角。極軌衛(wèi)星和近極軌衛(wèi)星軌道傾角＝90度軌道傾角接近90度極軌衛(wèi)星近極軌衛(wèi)星軌道傾角越大，覆蓋地球外表的面積越大，一般的，資源衛(wèi)星都是近極軌衛(wèi)星。2.3.3衛(wèi)星姿態(tài)和坐標(biāo)衛(wèi)星軌道在地心坐標(biāo)系中是不變的，衛(wèi)星沿固定軌道運(yùn)行，是時(shí)間的函數(shù)。地心坐標(biāo)系三軸定義：X軸：地心至春分點(diǎn)Y軸：赤道面內(nèi)垂直與X軸Z軸：垂至于XY平面三軸定向和姿態(tài)控制要保持衛(wèi)星姿態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，控制3軸，3角度，共6個(gè)自由度。X衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向Y赤道面內(nèi)垂直X軸Z垂直地球滾動(dòng)ω

俯仰φ偏航κω滾動(dòng)φ俯仰κ偏航2.3.4太陽同步光照角β:衛(wèi)星軌道面至太陽至地心連線間的夾角。太陽同步：光照角不隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)而改變。太陽同步與遙感衛(wèi)星與太陽同步，光照角保持不變化衛(wèi)星軌道上每一點(diǎn)的平均太陽時(shí)保持不變〔衛(wèi)星每天通過不同的緯度,具有相同的地方太陽時(shí)〕保證了太陽輻射量的大致相同，遙感資料處理帶來方便LANDSAT-4/5：每天經(jīng)過赤道都是9：45AM,北京：是10：00AM左右2.3.5衛(wèi)星運(yùn)行周期和覆蓋周期衛(wèi)星繞地球運(yùn)行一周所需要的時(shí)間，稱為衛(wèi)星周期〔T〕。1)衛(wèi)星運(yùn)行周期2)衛(wèi)星覆蓋周期衛(wèi)星覆蓋全球一次的天數(shù)。對(duì)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)更重要。LANDSAT16SPOT26NOVA122.4航天遙感平臺(tái)航天遙感按照用途分為三大系列：氣象衛(wèi)星系列〔FY－1、FY－2、NOAA〕陸地衛(wèi)星系列〔CBERS、Landsat、SPOT〕海洋衛(wèi)星系列〔Seasat、ERS、RADARSAT〕20世紀(jì)60年代開展了第一代氣象衛(wèi)星1970～1977年開展了第二代氣象衛(wèi)星1978年以后氣象衛(wèi)星進(jìn)入第三個(gè)開展階段氣象衛(wèi)星系列1960年4月美國(guó)發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星泰羅斯-1(Tiros-1)。隨后，前蘇聯(lián)也相繼發(fā)射了自己的氣象衛(wèi)星。從此，氣象學(xué)的開展進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代，氣象衛(wèi)星的研究和應(yīng)用蓬勃開展。目前，在軌道上運(yùn)行的大多數(shù)氣象衛(wèi)星是由美國(guó)和俄羅斯發(fā)射的，其中很大一局部為極地軌道衛(wèi)星，簡(jiǎn)稱極軌衛(wèi)星。Tiros-11970～1977年開展了第二代氣象衛(wèi)星ITOS－1〔ImprovedTIROSOperationalSystem〕，是TIROS業(yè)務(wù)衛(wèi)星的改進(jìn)型，相當(dāng)于TIROS第三代，后進(jìn)一步開展為諾瓦〔NOAA〕業(yè)務(wù)衛(wèi)星；SMS〔SynchronousMeteorologicalSatellite〕即地球同步氣象衛(wèi)星；GOES〔GeostationaryOperationalEnvironmentalSatellite〕即靜止業(yè)務(wù)環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星。靜止業(yè)務(wù)環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星在赤道的某一經(jīng)度、約36000公里高度上，它環(huán)繞地球一周約需24小時(shí)，幾乎與地球自轉(zhuǎn)同步。從地球上看好象衛(wèi)星是相對(duì)靜止的，故又稱為地球靜止衛(wèi)星；前蘇聯(lián)的“流星〞Ⅱ型氣象衛(wèi)星〔MeteopⅡ〕;日本的對(duì)地觀測(cè)靜止氣象衛(wèi)星〔GMS〕；歐洲空間局的Meteosat等1978年以后氣象衛(wèi)星進(jìn)入第三個(gè)開展階段以NOAA系列衛(wèi)星為代表，每顆衛(wèi)星的壽命在兩年左右，采用近極地太陽同步近圓形軌道，雙星系統(tǒng)，軌道高度分別是870米和833米。

1966年美國(guó)發(fā)射第一顆業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星艾薩(ESSA)，主要提供可見光云圖。

1970年、1978年美國(guó)又相繼發(fā)射諾阿(NOAA〕和泰羅斯－N系列業(yè)務(wù)氣象衛(wèi)星。這些衛(wèi)星都屬于極軌氣象衛(wèi)星。NOAA1974年，美國(guó)成功地研制了第一顆靜止業(yè)務(wù)環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星(GOES)。目前，日本GMS系列靜止氣象衛(wèi)星、俄羅斯的GOMES衛(wèi)星、歐盟

METEOSAT-3

衛(wèi)星、印度的INSAT以及美國(guó)的兩顆靜止衛(wèi)星(GOES-E和GOES-W)共6顆衛(wèi)星組成地球靜止氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)網(wǎng)。它們分別位于全球赤道東經(jīng)140

度、東經(jīng)76

度、西經(jīng)75度、東經(jīng)74度、西經(jīng)75度、西經(jīng)135度上空。這些衛(wèi)星位于赤道上空約36000公里高，每半小時(shí)向地球發(fā)送一次圖片。另外，還有三顆極軌衛(wèi)星(2顆美國(guó)NOAA衛(wèi)星，1顆俄羅斯METEOR衛(wèi)星)，這些衛(wèi)星每天實(shí)時(shí)監(jiān)視大氣天氣系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和變化。思考：極軌衛(wèi)星和地球靜止衛(wèi)星的區(qū)別？極地氣象衛(wèi)星和近極地氣象衛(wèi)星〔低軌〕軌道傾角＝90°，極地衛(wèi)星；軌道傾角≈90°，近極地衛(wèi)星；均是低軌衛(wèi)星，軌道高度為800～1600km，南北向繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)東西寬約2800km的帶狀地域進(jìn)行觀測(cè)。由于與太陽同步，使衛(wèi)星每天在固定的時(shí)間〔地方時(shí)〕經(jīng)過每一個(gè)地點(diǎn)的上空，使資料獲得時(shí)具有相同的照明條件。地球同步氣象衛(wèi)星〔靜止氣象衛(wèi)星；高軌〕軌道高度36000km左右，繞地球一周需24小時(shí)，衛(wèi)星公轉(zhuǎn)角速度和地球自轉(zhuǎn)角速度相等，相對(duì)于地球似乎固定于高空某一點(diǎn)。地球同步氣象衛(wèi)星能觀測(cè)1／4地球面積，由3～4顆衛(wèi)星形成空間監(jiān)測(cè)網(wǎng)，對(duì)全球中低緯地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)某一固定地區(qū)，每隔20～30min獲取一次資料。我國(guó)氣象衛(wèi)星——中國(guó)風(fēng)云1號(hào)衛(wèi)星太陽同步軌道主要功能是用于天氣預(yù)報(bào)、氣候研究、提供植被指數(shù)、區(qū)分云和雪、進(jìn)行海洋水色觀測(cè)及環(huán)境監(jiān)測(cè)。

中國(guó)風(fēng)云2號(hào)衛(wèi)星東方紅1號(hào)氣象衛(wèi)星的特點(diǎn)短周期重復(fù)觀測(cè):靜止氣象衛(wèi)星具有較高的重復(fù)周期〔0.5小時(shí)1次〕，極軌衛(wèi)星如NOAA等具有中等重復(fù)覆蓋周期，約0.5～1天／次。成像面積大，獲取宏觀同步信息:氣象衛(wèi)星掃描寬度約2800km，只需2～3條軌道就可以覆蓋我國(guó)。相對(duì)于其他衛(wèi)星資料〔如陸地衛(wèi)星〕更加容易獲得完全同步、低云量或無云的影像。資料來源連續(xù)，實(shí)時(shí)性，本錢低氣象衛(wèi)星的應(yīng)用領(lǐng)域天氣分析和氣象預(yù)報(bào)氣候研究和氣候變遷海洋領(lǐng)域的應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)2.4.2陸地衛(wèi)星系列〔地球資源衛(wèi)星〕Landsat陸地衛(wèi)星系列美國(guó)，1972年7月23日發(fā)射了第一顆地球資源衛(wèi)星，1975年改名為陸地衛(wèi)星，至今已經(jīng)發(fā)射了7顆衛(wèi)星〔Landsat－6發(fā)射失敗〕，陸地衛(wèi)星屬于中高度〔350～1500km〕極軌衛(wèi)星并與太陽同步。陸地衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)

MSSLandsat4

TMLandsat7Landsat－7衛(wèi)星的發(fā)射，標(biāo)志著美國(guó)國(guó)家宇航局〔NASA〕從1972年開始實(shí)施的大型、昂貴的Landsat系列地球觀測(cè)衛(wèi)星時(shí)代的結(jié)束，NASA的下一步發(fā)生方案是開展廉價(jià)、研制周期較短的小型地球觀測(cè)衛(wèi)星。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＋〕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(cè)器等所組成。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〕。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傳感器的根底上增加了一個(gè)波長(zhǎng)為0.5～0.9μm的全色波段，稱為pan波段，其瞬間視場(chǎng)為13m×15m，其他7個(gè)波段的波長(zhǎng)范圍：如表2-2所示，瞬時(shí)視場(chǎng)與TM相同。只是熱紅外波段的探測(cè)器陣列從4個(gè)增加到8個(gè)，從而提高了地面分辨率。美國(guó)陸地衛(wèi)星概況衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間遙感器譜段（μm）空間分辨率（m）備注Landsat-1Landsat-21972年1975年RBVMSS0.48～0.580.58～0.680.70～0.830.5～0.60.6～0.70.7～0.80.8～1.180808079797979Landsat-31978年RBVMSS同Landsat-20.5～0.60.6～0.70.7～0.80.8～1.110.4～12.68079797979240熱紅外譜段未能工作Landsat-4Landsat-51982年1984年MSSTM同Landsat-20.45～0.520.52～0.600.63～0.690.76～0.901.55～1.752.08～2.3510.4～12.579303030303030120Landsat-6Landsat-71993年1999年ETM-panETMETM+0.50～0.900.45～0.520.52～0.600.63～0.690.76～0.901.55～1.752.09～2.3510.4～12.51530303030303060（ETM為120）Landsat-6未進(jìn)入軌道陸地衛(wèi)星圖像信息特征及用途一覽表

圖像類型波段波長(zhǎng)范圍(um)分辨率(m)輻射量化級(jí)光譜信息識(shí)別特征及實(shí)用范圍TM10.45－0.5228.5256屬可見光藍(lán)光波段，能反映巖石中鐵離子疊加吸收光譜，為褐鐵礦、鐵帽特征識(shí)別譜帶，但因大氣影響圖像分辨率較差。20.52—0.6028.5256屬可見光綠光波段，對(duì)水體有一定的穿透能力，可用于水下地形、環(huán)境污染、植被識(shí)別，但受大氣影響圖像質(zhì)量相對(duì)較差。30.63—0.6928.5256屬可見光紅光波段，對(duì)巖石地層、構(gòu)造、植被等有較好顯示40.76—0.9028.5256屬近紅外波段，為植被葉綠素強(qiáng)反射譜帶，反映植被種類，第四系含水量差異。實(shí)用于巖性區(qū)分，構(gòu)造隱伏地質(zhì)體識(shí)別，地貌細(xì)節(jié)顯示較清楚。51.55—1.7528.5256屬近紅外波段，為水分子強(qiáng)吸收帶，適用于調(diào)查地物含水量、植被類型區(qū)分；地質(zhì)構(gòu)造、隱伏斷裂識(shí)別及冰川、雪識(shí)別等。610.45—12.5120256屬遠(yuǎn)紅外波段，也為地物熱輻射波段，圖像特征取決于地物表面溫度及熱紅外發(fā)射率，可用于地?zé)嶂茍D，熱異常探測(cè)，水與植被熱強(qiáng)確定。72.08—2.3528.5256屬反射紅外波段，為烴類物質(zhì)、蝕變巖類和含羥基蝕變礦物吸收譜帶，用于區(qū)分熱蝕變巖類、含油氣信息識(shí)別、巖性和地質(zhì)構(gòu)造解譯。ETM+80.50－0.9015256信息量豐富，空間分辨率高，與多光譜波段影像融合，制作高空間分辨率和光譜分辨率的影像LandsatHistory1,July23,1972;2,January22,1975,3,March5,1978;4,July16,1982,5,March1,19846,launchedlater,failedtooperate;7,April15,1999.目前Landsat－5和Landsat－7還在運(yùn)行美國(guó)陸地衛(wèi)星有關(guān)參數(shù)衛(wèi)星編號(hào)1（2、3）4（5）7軌道高度（km）軌道傾角（°）運(yùn)行周期（分／圈）降交點(diǎn)時(shí)間覆蓋周期掃描寬度（km）在赤道上軌道間距（km）遠(yuǎn)地點(diǎn)918近地點(diǎn)90599.125103.267(14圈/天)18天（約251圈）185195705（平均）99.2298.9（14.5圈／天）9：45a.m.16天（233圈）185170705.3近極點(diǎn)98.916天（233圈）185171.5飛越赤道上空時(shí)間9∶429∶4510∶15陸地衛(wèi)星的軌道SPOT法國(guó)在1986年2月22日發(fā)射了第一顆SPOT衛(wèi)星，1990年1月、1993年9月和1998年3月又分別發(fā)射了SPOT－2、SPOT—3和SPOT—4。SPOT—1衛(wèi)星攜帶了兩臺(tái)相同的高分辨率可見光傳感器〔HRV〕，每一HRV由一個(gè)全色波段和三個(gè)分色波段組成SPOT衛(wèi)星各波段對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍及空間分辨率

法國(guó)2001年發(fā)射SPOT—5。SPOT—5為第二代衛(wèi)星，它同第一代衛(wèi)星相比，有兩項(xiàng)重大改進(jìn)：一是全色圖像和多光譜圖像的分辨率分別提高到5m和10m；二是立體成像方式由原來的不同圈軌道上左右傾斜成像改為在同一圈軌道上前后傾斜成像。中巴地球資源衛(wèi)星〔CBERS〕

－中國(guó)資源一號(hào)衛(wèi)星1999年10月14日，我國(guó)第一顆地球資源遙感衛(wèi)星在太原發(fā)射中心成功發(fā)射。其軌道是太陽同步近極地軌道，軌道高度778m，衛(wèi)星的重訪周期是26天，設(shè)計(jì)壽命2年。其攜帶的傳感器的最高空間分辨率是19.5米。IKONOS－2〔美國(guó)，1999年9月〕波段名稱波段范圍空間分辨率多光譜波段藍(lán)色0.45～0.534綠色0.52～0.614紅色0.64～0.724紅外0.77～0.884全色波段全色0.45～0.901衛(wèi)星Quickbid-2遙感器類型CCD波段/μm全色0.445～0.90多光譜0.45～0.520.52～0.600.63～0.690.76～0.90地面分辨率全色多光譜0.612.44刈幅／km星下點(diǎn)30°傾角16.5×16.5165量化等級(jí)／bit11星上存儲(chǔ)／Gbit128軌道測(cè)量設(shè)備GPS自主定位精度／m水平高程23重訪周期/d1～3.5（0.61m時(shí)，不同緯度下）立體成像方式異軌立體像對(duì)長(zhǎng)江三角洲北京天安門地區(qū)天安門金

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塔2.4.3海洋遙感衛(wèi)星系列為什么要單獨(dú)研究海洋衛(wèi)星?海洋信號(hào)比陸地信號(hào)更難探測(cè),一般要小2~3個(gè)數(shù)量級(jí)；海洋屬于動(dòng)態(tài)環(huán)境；所以普通的陸地衛(wèi)星對(duì)海洋的觀測(cè)能力很差，需要單獨(dú)研究。開展簡(jiǎn)史探索試驗(yàn)〔1970～1978年〕，這一階段主要載人飛船搭載試驗(yàn)和利用氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星探測(cè)海洋試驗(yàn)研究階段〔1978～1985年〕,該階段美國(guó)發(fā)射1顆海洋衛(wèi)星〔SeaSat-A〕和1顆雨云衛(wèi)星〔NUMBUS-7〕,該星上載海岸帶水色掃描儀〔CZCS〕。這兩顆皆屬于實(shí)驗(yàn)研究性質(zhì)應(yīng)用研究階段〔1985～〕，在這一階段世界上發(fā)射了多顆海洋衛(wèi)星。如海洋地形衛(wèi)星Geosat、Geo-1、Topex/Poseidon,海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星ERS-1&ERS-2、Radarsat,海洋水色衛(wèi)星〔SeaStarROCSAT、KOMPSAT〕。除此以外、還在別的衛(wèi)星上搭載海洋探測(cè)器。主要傳感器類型海色傳感器：葉綠素濃度、懸移質(zhì)濃度、海洋初級(jí)生產(chǎn)力、及其它海洋光學(xué)參數(shù)；紅外傳感器：主要是測(cè)量海表溫度；微波高度計(jì)：平均海平面高度、大地水準(zhǔn)面、有效波高、海面風(fēng)場(chǎng)〔10m〕、表層流、重力異常、降雨指數(shù)等；微波散射計(jì)：海面風(fēng)場(chǎng)〔10m〕;合成孔徑雷達(dá)：波浪、渦旋、內(nèi)波、淺海地形、海面污染；微波輻射計(jì)：海溫、海面風(fēng)速、降雨。海洋衛(wèi)星研究現(xiàn)狀GOES-9紅外光圖像 北半球的臺(tái)風(fēng)鯨魚，拍攝時(shí)間─2003年4月16日下午1時(shí)32分，圖中顯示有一臺(tái)風(fēng)(中心的風(fēng)眼清晰可見)，氣旋是逆時(shí)針方向。南半球的臺(tái)風(fēng)佐伊，拍攝時(shí)間─2002年12月28日上午10時(shí)32分，氣旋是順時(shí)針方向。載有SAR的衛(wèi)星富士山地區(qū)的SAR圖像ADEOSAdvancedEarthObservationSatellite1996年發(fā)射，主要進(jìn)行全球變暖，臭氧層、熱帶雨林破壞，氣候異常，為下一代地球觀測(cè)系統(tǒng)鋪路。裝備有海洋水色儀，高級(jí)可見光－近紅外輻射計(jì)等。3成像原理攝影成像掃描成像微波成像3.1攝影成像歷史悠久、較為完善、使用廣泛。信息量大、分辨率高受到感光劑的限制，感光范圍0.29－1.10微米，而且只能在晴朗的白天工作。一般遙感中應(yīng)用最多的是航空攝影機(jī)和多光譜攝影機(jī)。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(zhǎng)范圍以可見光~近紅外為主。多光譜攝影機(jī)：同時(shí)獲取可見光和近紅外范圍內(nèi)假設(shè)干個(gè)分波段影像。航空攝影機(jī)航空攝影機(jī)3.2掃描成像

是依靠探測(cè)元件和掃描鏡對(duì)物體以瞬時(shí)視場(chǎng)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(cè)波段包括紫外、可見光、紅外和微波波段。成像方式光機(jī)掃描成像固體自掃描成像高光譜成像光譜掃描光機(jī)掃描成像用光學(xué)系統(tǒng)接收來自目標(biāo)地物的輻射，并分成幾個(gè)不同的光譜段，使用探測(cè)儀器把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，同時(shí)發(fā)射信號(hào)回地面，如MSS、TM等。分為單波段掃描成像和多波譜掃描成像。固體自掃描成像用平行排列的CCD探測(cè)桿收集地面輻射信息，每根探測(cè)桿由3000/6000個(gè)CCD元件呈一字排列，負(fù)責(zé)收集某一波段的地面輻射信息，是推帚式掃描成像。3.2.3高光譜成像光譜掃描3.3微波遙感與成像分類主動(dòng)式〔有源〕：是指通過向目標(biāo)地物發(fā)射微波并接收其后向散射信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)地觀測(cè)遙感方式。主要傳感器有雷達(dá)、微波高度計(jì)和微波散射計(jì)等。被動(dòng)式〔無源〕：是指通過傳感器，接收來自目標(biāo)地物發(fā)射的微波〔輻射的或散射的〕，來實(shí)現(xiàn)對(duì)地物的觀測(cè)。被動(dòng)接收目標(biāo)地物微波輻射的傳感器為微波輻射計(jì)，被動(dòng)探測(cè)目標(biāo)地物微波散射特性的傳感器為微波散射計(jì)，這兩種傳感器均不成像。主動(dòng)式微波遙感雷達(dá)：RadioDirectionAndRange(Radar)，意為無線電測(cè)距和定位。按照工作方式可分為：雷達(dá)成像雷達(dá)非成像雷達(dá)真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)合成孔徑側(cè)視雷達(dá)雷達(dá)的工作原理：由發(fā)射機(jī)通過天線在很短時(shí)間內(nèi)，向目標(biāo)地物發(fā)射一束很窄的大功率電磁波脈沖，然后用同一天線接收目標(biāo)地物反射的回波信號(hào)而進(jìn)行顯示。不同物體，回波信號(hào)的振幅、位相不同，故接收處理后，可測(cè)出目標(biāo)的物的方向、距離等數(shù)據(jù)。側(cè)視雷達(dá)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(cè)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異，使雷達(dá)圖像更具有立體感。機(jī)載側(cè)視雷達(dá)工作原理真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)合成孔徑側(cè)視雷達(dá)SyntheticApertureRadar,簡(jiǎn)稱SAR合成孔徑側(cè)視雷達(dá)是利用遙感平臺(tái)的前進(jìn)運(yùn)動(dòng),將一個(gè)小孔徑的天線安裝在平臺(tái)的側(cè)方,以代替大孔徑的天線,提高方位分辨力的雷達(dá)。要用小孔徑雷達(dá)天線代替大孔徑雷達(dá)天線，在地面上，通常采用假設(shè)干小孔徑天線組成陣列，即把一系列彼此相連、性能相同的天線，等距離地布設(shè)在一條直線上，利用它們接收窄脈沖信號(hào)〔目標(biāo)地物后向散射的相位、振幅等〕，以獲得較高的方位分辨力。天線陣列的基線愈長(zhǎng)，方向性愈好。合成孔徑側(cè)視雷達(dá)工作時(shí)，遙感平臺(tái)在勻速前進(jìn)運(yùn)動(dòng)中，以一定的時(shí)間間隔發(fā)射一個(gè)脈沖信號(hào)，天線在不同位置上接收回波信號(hào)，并記錄和儲(chǔ)存下來，將這些在不同位置上接收的信號(hào)合成處理，得到與真實(shí)天線接收同一目標(biāo)回波信號(hào)相同的結(jié)果。這樣，就是一個(gè)小孔徑天線，起到了大孔徑天線的同樣作用。舉例比較：得到的是相干影象，不是地面的實(shí)際記錄，必須