第三章遙感傳感器作業(yè)

1、 第三章 遙感傳感器 C方向 2012301610010 盧昕一、名詞解釋 1.遙感傳感器：是測量和記錄被探測物體的電磁波特性的工具，是遙感技術(shù)系統(tǒng)的重要組成部分，是獲取遙感數(shù)據(jù)的關(guān)鍵設(shè)備。 由收集器， 探測器， 處理器，輸出器組成。2.探測器：將收集的輻射能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能或者電能的設(shè)備。具體的元器件如感光膠片、光電管等。3.推掃式成像儀： 瞬間在像面上先形成一條線圖像，甚至是一幅二維影像，然后對影像進(jìn)行掃描成像的成像儀。 4.成像光譜儀：以多路、連續(xù)并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信息的儀器，通過將傳統(tǒng)的空間成像技術(shù)與地物光譜技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)對同一地區(qū)同時(shí)獲取幾十個(gè)到幾百個(gè)波段的地

2、物反射光譜圖像。5.瞬時(shí)視場：傳感器成像瞬間形成的單個(gè)像元的視場，決定地面分辨率。6.MSS：Multispectral Scanner 多光譜掃描儀。成像板上排列有24+2個(gè)玻璃纖維單元，按波段排列成四列，每列有6個(gè)纖維單元，每個(gè)探測器的視場為86rad，每個(gè)像元的地面分辨率為79mx79m，掃描一次每個(gè)波段獲得6條掃描線圖像，其地面范圍474m*185km。7.TM ：是相對MSS的改進(jìn)，其中增加了一個(gè)掃描改正器，使掃描行垂直于飛行軌道，并使往返雙向都對地面掃描。一個(gè)高級的多波段掃描儀共有探測器100個(gè)，分7個(gè)波段，一次掃描成像為地面的480m*185km。8.HRV :是一種線陣列推掃式

3、掃描儀。儀器中有一個(gè)平面反射鏡，將地面輻射來的電磁波反射到反射鏡組，然后聚焦在CCD線陣列元件上，CCD的輸出端以一路時(shí)序視頻信號輸出。由于使用線陣列的CCD元件作探測器，在瞬間能同時(shí)得到垂直航線的一條圖像線，不需要用擺動的掃描鏡，以“推掃”方式獲取沿軌道的連續(xù)圖像條帶。9.SAR :合成孔徑雷達(dá),是利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對運(yùn)動把尺寸較小的真實(shí)天線孔徑用數(shù)據(jù)處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達(dá)。10.INSAR:相干雷達(dá)。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。 11.CCD :電荷耦合器件，是一種由硅等半導(dǎo)體材料制成的

4、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，達(dá)到一路時(shí)序輸出信號。12.真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá):真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)的天線裝在飛機(jī)的側(cè)面，發(fā)射機(jī)向側(cè)向面內(nèi)發(fā)射一束窄脈沖，地物反射的微波脈沖，由天線收集后，被接收機(jī)接受。回波信號經(jīng)電子處理器的處理，在陰極射線管上形成一條相應(yīng)于輻照帶內(nèi)各種地物反射特性的圖像線，記錄在膠片上。飛機(jī)向前飛行時(shí)對一條一條輻照帶連續(xù)掃描，在陰極射線管處的膠片與飛機(jī)速度 同步轉(zhuǎn)動，就得到沿飛機(jī)航線側(cè)面的由回波信號強(qiáng)度表示的條帶圖像。13.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，這種畸變通常稱為全景畸變，也就是整幅圖像都發(fā)生了畸變。14.

5、合成孔徑側(cè)視雷達(dá):是用一個(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， 在移動中選擇若干個(gè)位置，在每個(gè)位置上發(fā)射一個(gè)信號 接受相應(yīng)發(fā)射位置的回波信號儲存記錄下來。存儲時(shí)必須同時(shí)保存接受信號的幅度和相位。當(dāng)輻射單元移動一段距離后存儲的信號和實(shí)際天線陣列諸單元所接受的信號非常相似。 15.距離分辨率: 是在脈沖發(fā)射的方向上能分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離，它與脈沖寬度有關(guān)。16.方位分辨率:是在雷達(dá)飛行方向上能分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離，它與波瓣角有關(guān)。17.多中心投影:用以表示具有多個(gè)投影中心的遙感圖像的幾何特性的一種投影方式。18.斜距投影 :側(cè)視雷達(dá)圖像在垂直飛行方向的像點(diǎn)位置是以飛機(jī)的目標(biāo)的斜距

6、來確定的，這種投影方式稱為斜距投影.二、簡答題 1. 目前遙感中使用的傳感器可分為哪幾種？遙感傳感器包括哪幾部分？答： 1)目前遙感中使用的傳感器可分為2種：a.掃描成像類傳感器：包括紅外掃描儀、MSS 多光譜掃描儀、TM 專題制圖儀、ETM+增強(qiáng)型專題制圖儀、HRV 線陣列推掃式掃描儀、成像光譜儀；b.雷達(dá)成像儀：包括真實(shí)孔徑雷達(dá)、SAR、以及 INSAR 等。2）遙感傳感器分為收集器、探測器、處理器和輸出器四部分。2. 實(shí)現(xiàn)掃描線銜接應(yīng)滿足的條件是什么？ 答：假定旋轉(zhuǎn)棱鏡掃描一次的時(shí)間為t，一個(gè)探測器的地面分辨率為a，若要實(shí)現(xiàn)掃描線銜接，即既不重疊又沒有空隙，則飛機(jī)的地速滿足 W=a/t

7、，其中a=H，則W/H=/t,傳感器的瞬時(shí)視場和掃描周期t都為常數(shù)，只要保證衛(wèi)星飛行速度和航高之比為一個(gè)常數(shù)，就能使掃描線正確銜接不出現(xiàn)條紋圖像。3. 敘述側(cè)視雷達(dá)圖像的影像特征。 答：1） 垂直飛行方向的比例尺由小變大；2） 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，與中心投影相反，還會出現(xiàn)不同地物點(diǎn)重影現(xiàn)象。3） 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，位移量也不相同；4） 雷達(dá)立體圖像的構(gòu)像特點(diǎn)。 從不同攝站對同一地區(qū)獲取的雷達(dá)圖像能構(gòu)成立體影像。同側(cè)立體像對形成的是反立體圖像。4. 物面掃描的成像儀為何會產(chǎn)生全景畸變？ 答：因?yàn)閽呙鑳x的像距保持不

8、變，總在焦面上，而物距隨著掃描角會發(fā)生變化，這樣就導(dǎo)致一個(gè)像元對應(yīng)于地面地物的實(shí)際距離發(fā)生變化，即地面分辨率發(fā)生變化，產(chǎn)生全景畸變。5. SPOT 衛(wèi)星上的 HRV推掃式掃描儀、TM專題制圖儀、MSS多光譜掃描儀有何不同？ 答：HRV 推掃式掃描儀是對像面掃描的成像儀，其上有CCD線陣列元件，可一次得到垂直于航線的一條圖像線，無需擺動掃描鏡，是以推掃的方式獲取沿軌道的連續(xù)圖像條帶；MSS 和 TM 都是對物面掃描的成像儀，MSS掃描儀上每個(gè)波段有6個(gè)相同大小的探測單元同時(shí)通過掃描的方式成像。TM 是對MSS的改進(jìn)，增加了一個(gè)掃描改正器， 它使掃描行垂直于飛行軌道（MSS掃描不垂直于飛行軌道），

9、另外使往返雙向都對地面掃描。TM 比MSS具有更高的空間分辨率和更好的頻譜選擇性和幾何保真度，具有更高的輻射準(zhǔn)確度和分辨率。 6. 側(cè)視雷達(dá)影像的分辨力、比例尺、投影性質(zhì)和投影差與中心投影航空或航天像片影像有何不同？ 答： 側(cè)視雷達(dá)影像的分辨率分為距離分辨率和方位分辨率兩種，分別是在脈沖發(fā)射方向上和雷達(dá)飛行方向上能分辨的最小距離，而中心投影航空像片影像就只有一種地面分辨率。 側(cè)視雷達(dá)影像在垂直飛行方向的比列尺由小變大，而中心投影比例尺是不發(fā)生變化的，整幅圖像的比例尺一樣。 雷達(dá)影像上的山體會前傾，朝向傳感器的山坡影像被壓縮，背向的山坡被拉伸，這點(diǎn)和中心投影剛好相反，而且雷達(dá)影像還會出現(xiàn)重影現(xiàn)象

10、，而中心投影則不會出現(xiàn)，對于同側(cè)獲取的雷達(dá)影像構(gòu)成的立體對是一個(gè)反立體，中心投影構(gòu)成的是正立體。 投影差方面?zhèn)纫暲走_(dá)因高差產(chǎn)生的投影差正好和中心投影投影差方向相反，位移量也不同，這也是造成雷達(dá)影像構(gòu)成反立體的原因。三、能力訓(xùn)練題 1、搜索網(wǎng)站資源，至少選擇5種高分辨率測繪衛(wèi)星或者資源衛(wèi)星，針對這些衛(wèi)星的典型應(yīng)用或者主要特點(diǎn)，下載多種樣例影像，并利用數(shù)字圖像處理軟件，裁剪樣本影像，并針對這些樣例影像的圖像特征和主要應(yīng)用，進(jìn)行分析比較。要求提交電子文檔，并發(fā)送給助教。答： 1）QuickBird 衛(wèi)星特點(diǎn)及應(yīng)用： QucikBird 最高分辨率可達(dá)到 0.61m,可用于制作 1：2000 比例尺的

11、地形圖。QucikBird 衛(wèi)星提供全色，多光譜數(shù)據(jù)，三波段融合彩色數(shù)據(jù)，全色及多光譜捆綁數(shù)據(jù)，四波段融合彩色數(shù)據(jù)。QuickBird高分辨率的圖像特點(diǎn)為測繪制圖提供了史無前例的從國家到城市的準(zhǔn)確有效生產(chǎn)地圖的機(jī)會。其樣品影像如下：（0.6m 多光譜樣品圖）（Quickbird 全色波段樣品圖）2） WorldView-2 衛(wèi)星特點(diǎn)及應(yīng)用： 更靈活的運(yùn)轉(zhuǎn)，更高容量，更快回訪，更精確的拍攝多波段、高清晰影像，新的彩色波段分析。做為全球僅有的8波段商業(yè)衛(wèi)星，其制作影像地圖的細(xì)節(jié)更加清晰?？蓮V泛應(yīng)用于大比例尺測圖。其樣品圖像如下：（0.5m 多光譜樣品圖）（0.5m 全色波段）3） IKONOS 衛(wèi)

12、星特點(diǎn)及應(yīng)用： IKONOS 是可采集 1米分辨率全色和4米分辨率多光譜影像的商業(yè)衛(wèi)星， 同時(shí)全色和多光譜影像可融合成1米分辨率的彩色影像。時(shí)至今日 IKONOS 已采集超過2.5億平方公里涉及每個(gè)大洲的影像，許多影像被中央和地方政府廣泛用于國家防御，軍隊(duì)制圖，海空運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。從681千米高度的軌道上，IKONOS 的重訪周期為3天，并且可從衛(wèi)星直接向全球12地面站地傳輸數(shù)據(jù)。 IKONOS 衛(wèi)星的成功發(fā)射不僅實(shí)現(xiàn)了提供高清晰度且分辨率達(dá)1米的衛(wèi)星影像，而且開拓了一個(gè)新的更快捷,更經(jīng)濟(jì)獲得最新基礎(chǔ)地理信息的途徑，更是創(chuàng)立了嶄新的商業(yè)化衛(wèi)星影像的標(biāo)準(zhǔn)。其樣品圖像為：（1m多光譜圖像）（Ikonos 全色波段影像） 4） GeoEye-1 衛(wèi)星特點(diǎn)及應(yīng)用：真正的半米衛(wèi)星，全色分辨率達(dá)到 0.41m,多光譜分辨率 1.65m,定位精度達(dá)到3m,有大規(guī)模測圖能力，重訪周期短，制圖精度高，最大成圖比例達(dá)到 1：2000。其樣品圖像為：（0.5m 多光譜樣品影像）(Geoeye-1 多種圖像及其對比，以倫敦碗的形成為例)5） Alos 衛(wèi)星特點(diǎn)及應(yīng)用：Alos衛(wèi)星是日本發(fā)射的對地觀測衛(wèi)星，有三個(gè)星載傳感器，全色遙感立體測繪儀（PRISM），主要用于數(shù)字高程測繪；先進(jìn)的可見光與近紅外輻射計(jì)-2（AVNIR-2）, 用于精確陸地觀測；相控陣型L波段合成孔徑雷達(dá)（PALSAR），用于全天候?qū)Φ赜^測