第04章 遙感圖像的成像原理

1、遙感概論遙感概論四、遙感圖像的成像原理四、遙感圖像的成像原理4.1、傳感器的分類、傳感器的分類4.2、光學攝影機類型傳感器的成像原理、光學攝影機類型傳感器的成像原理4.3、光電成像傳感器的成像原理、光電成像傳感器的成像原理4.4、成像光譜儀原理簡介、成像光譜儀原理簡介4.5、合成孔徑側視雷達原理簡介、合成孔徑側視雷達原理簡介隨著空間技術、航天技術、無線電電子技術、光學隨著空間技術、航天技術、無線電電子技術、光學技術、計算機技術及其它相關科學的迅速發(fā)展，遙技術、計算機技術及其它相關科學的迅速發(fā)展，遙感傳感器從第一代的航空攝影機，第二代的多光譜感傳感器從第一代的航空攝影機，第二代的多光譜攝影機、掃

2、描儀，很快發(fā)展到第三代的固體掃描儀攝影機、掃描儀，很快發(fā)展到第三代的固體掃描儀（Charge Coupled DeviceCharge Coupled Device，CCD）。）。進入進入90年代以后，高分辨率年代以后，高分辨率CCD傳感器的出現(xiàn)，使傳感器的出現(xiàn)，使遙感圖像的空間分辨率由遙感圖像的空間分辨率由Landsat-MSS的的80m提高提高到目前的到目前的23m，甚至甚至1m以上；以上；4.1 4.1 傳感器的分類傳感器的分類高光譜分辨率成像儀的出現(xiàn)，使多光譜遙感圖像高光譜分辨率成像儀的出現(xiàn)，使多光譜遙感圖像的光譜分辨率可達到的光譜分辨率可達到5 10nm；加拿大雷達衛(wèi)星（加拿大雷達衛(wèi)

3、星（RADARSAT）的成功發(fā)射以及的成功發(fā)射以及美國的地球觀察雷達系統(tǒng)美國的地球觀察雷達系統(tǒng)EOS-SAR的研制標志著的研制標志著雷達圖像的空間分辨率大大提高。雷達圖像的空間分辨率大大提高。所有這些說明，遙感圖像應用于地圖的測繪和所有這些說明，遙感圖像應用于地圖的測繪和GIS基礎信息的獲取已成為可能?；A信息的獲取已成為可能。4.1 4.1 傳感器的分類傳感器的分類遙感技術常用的傳感器：遙感技術常用的傳感器： 航空攝影機航空攝影機（航攝儀）（航攝儀） 全景攝影機全景攝影機 多光譜攝影機多光譜攝影機 多光譜掃描儀多光譜掃描儀(Multi-Spectral Scanner，MSS) 專題制圖儀專

4、題制圖儀（Thematic Mapper, TM） 反束光導攝像管反束光導攝像管（RBV） HRV（High Resolution Visible range instruments）掃描儀掃描儀 合成孔徑側視雷達合成孔徑側視雷達（Side-Looking Airborne Radar，SLAR）4.1 4.1 傳感器的分類傳感器的分類4.1 4.1 傳感器的分類傳感器的分類圖圖 遙感器的分類情況遙感器的分類情況主動式主動式側視雷達側視雷達全景雷達全景雷達真實孔徑雷達真實孔徑雷達合成孔徑雷達合成孔徑雷達被動式被動式光電成像類型光電成像類型攝像機攝像機電荷耦合器件電荷耦合器件CCD掃描儀掃描儀光

5、學攝影類型光學攝影類型多光譜攝影機多光譜攝影機全景攝影機全景攝影機縫隙攝影機縫隙攝影機框幅攝影機框幅攝影機成像遙感器成像遙感器成像光譜儀成像光譜儀面陣成像光譜儀面陣成像光譜儀線陣成像光譜儀線陣成像光譜儀4.2 4.2 光學攝影機類型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理光學攝影類型傳感器主要包括：光學攝影類型傳感器主要包括：框幅攝影機、縫隙攝影機、全框幅攝影機、縫隙攝影機、全景攝影機景攝影機和和多光譜攝影機多光譜攝影機四種四種類型。類型。共同特點：共同特點：由物鏡收集電磁波，由物鏡收集電磁波，并聚焦到感光膠片上，通過感并聚焦到感光膠片上，通過感光材料的探測與記錄，在感光光材料的探測與記

6、錄，在感光膠片上留下目標的潛像，然后膠片上留下目標的潛像，然后經(jīng)過攝影處理，得到可見的影經(jīng)過攝影處理，得到可見的影像。像。分幅式攝影機成像示意圖光學攝影機類型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理框幅式攝影機傳感器成像原理框幅式攝影機傳感器成像原理是在某一個攝影瞬間獲得是在某一個攝影瞬間獲得一張完整的像片（一張完整的像片（18cm18cm或或23cm23cm幅面）。幅面）。一張像片上的所有像點共用同一個攝影中心和同一個像片面，亦一張像片上的所有像點共用同一個攝影中心和同一個像片面，亦即共用一組外方位元素。因此，像點和物點之間可以用航測像片即共用一組外方位元素。因此，像點和物點之間可以用

7、航測像片解析的共線方程來描述。解析的共線方程來描述。一、框幅式攝影機一、框幅式攝影機光學攝影機類型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理縫隙攝影機，或稱推掃式攝影機、航帶攝影機?？p隙攝影機，或稱推掃式攝影機、航帶攝影機。在飛在飛機或衛(wèi)星上，攝影瞬間所獲取的影像是與航線方向垂機或衛(wèi)星上，攝影瞬間所獲取的影像是與航線方向垂直且縫隙等寬的一條線影像。直且縫隙等寬的一條線影像。當飛機或衛(wèi)星向前飛行時，攝當飛機或衛(wèi)星向前飛行時，攝影機焦平面上與飛行方向成垂影機焦平面上與飛行方向成垂直的狹縫中的影像也連續(xù)變化。直的狹縫中的影像也連續(xù)變化。如果攝影機內(nèi)的膠片不斷地卷如果攝影機內(nèi)的膠片不斷地卷動，且其

8、速度與地面在縫隙中動，且其速度與地面在縫隙中的影像移動相同，則能得到連的影像移動相同，則能得到連續(xù)的航帶攝影像片。續(xù)的航帶攝影像片。二、縫隙攝影機二、縫隙攝影機vxyVSHHfVv光學攝影機類型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理全景攝影機又稱搖頭攝影機，或叫掃描攝影機。全景攝影機又稱搖頭攝影機，或叫掃描攝影機。它是在它是在物鏡焦面上平行于飛行方向設置一狹縫，并隨物鏡作垂物鏡焦面上平行于飛行方向設置一狹縫，并隨物鏡作垂直航線方向掃描，得到一幅掃描成的圖像，因此稱掃描直航線方向掃描，得到一幅掃描成的圖像，因此稱掃描像機，又由于物鏡擺動的幅面很大，像機，又由于物鏡擺動的幅面很大，能將航線

9、兩邊的地平線內(nèi)的影像都能將航線兩邊的地平線內(nèi)的影像都攝入底片，因此又稱為攝入底片，因此又稱為全景攝影機全景攝影機。全景攝影機的特點：全景攝影機的特點：焦距長，有焦距長，有的達的達600mm以上，可在長約以上，可在長約23cm，寬達寬達128cm的膠片上成像。它的精的膠片上成像。它的精密透鏡既小又輕，掃描視場很大，密透鏡既小又輕，掃描視場很大，有時能達有時能達180。三、全景攝影機、全景攝影機航向航向航線航線縫隙縫隙光學攝影機類型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理但由于全景像機的像距保持不變，而物距隨掃描角而但由于全景像機的像距保持不變，而物距隨掃描角而增大，因此出現(xiàn)兩邊比例尺逐漸縮

10、小的現(xiàn)象。再加上增大，因此出現(xiàn)兩邊比例尺逐漸縮小的現(xiàn)象。再加上掃描的同時，飛機向前運動，以及掃描擺動的非線性掃描的同時，飛機向前運動，以及掃描擺動的非線性等因素，整個影像產(chǎn)生等因素，整個影像產(chǎn)生全景畸變?nèi)盎儭Ｈ?、全景攝影機、全景攝影機掃描方向掃描方向飛行方向飛行方向全景像片的畸變?nèi)跋衿幕児鈱W攝影機類型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理對于同一地區(qū)，在同一瞬間攝取多個波段影像的攝影機對于同一地區(qū)，在同一瞬間攝取多個波段影像的攝影機稱多稱多光譜攝影機光譜攝影機。采用多光譜攝影的目的，是充分利用地物在不同光譜區(qū)采用多光譜攝影的目的，是充分利用地物在不同光譜區(qū)有不同的反射特征，來

11、增多獲取目標的信息量，以便提有不同的反射特征，來增多獲取目標的信息量，以便提高影像的判讀和識別能力。高影像的判讀和識別能力。四、多光譜攝影機四、多光譜攝影機光學攝影機類型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理四、多光譜攝影機四、多光譜攝影機在一般攝影方法基礎上，對攝影機和膠片加以改進，再在一般攝影方法基礎上，對攝影機和膠片加以改進，再選用合適的濾光片，即可實現(xiàn)選用合適的濾光片，即可實現(xiàn)多光譜攝影多光譜攝影。根據(jù)其結構。根據(jù)其結構特點，可以分為三種基本類型：特點，可以分為三種基本類型：多攝影機型多攝影機型，多鏡頭型多鏡頭型和和光束分離型光束分離型。（a）多攝影機型多攝影機型濾光片濾光片鏡

12、頭鏡頭攝影機攝影機膠片膠片（b）多鏡頭型多鏡頭型濾光片濾光片鏡頭鏡頭攝影機攝影機膠片膠片（c）光束分離型光束分離型濾光片濾光片鏡頭鏡頭二分色鏡二分色鏡膠片膠片光學攝影機類型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理四、多光譜攝影機四、多光譜攝影機 （一）多攝影機型多光譜攝影機（一）多攝影機型多光譜攝影機 這種多光譜攝影機是用幾架普通這種多光譜攝影機是用幾架普通的航空攝影機組裝而成的，對各的航空攝影機組裝而成的，對各攝影機分別配以不同的濾光片和攝影機分別配以不同的濾光片和膠片的組合，采用同時曝光控制，膠片的組合，采用同時曝光控制，以進行同時攝影（如圖以進行同時攝影（如圖a）。）。光學攝影機類

13、型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理四、多光譜攝影機四、多光譜攝影機 （二）多鏡頭型多光譜攝影機（二）多鏡頭型多光譜攝影機 它是用普通航空攝影機改制而成它是用普通航空攝影機改制而成的，在一架攝影機上配置多個鏡頭的，在一架攝影機上配置多個鏡頭（如三鏡頭、六鏡頭和九鏡頭）（如三鏡頭、六鏡頭和九鏡頭），暗盒部分用幾種膠片記錄從不同鏡暗盒部分用幾種膠片記錄從不同鏡頭拍攝得到的影像。這種攝影機同頭拍攝得到的影像。這種攝影機同樣需要選配相應的濾光片與不同光樣需要選配相應的濾光片與不同光譜感光特性的膠片組合，以實現(xiàn)多譜感光特性的膠片組合，以實現(xiàn)多光譜攝影（如圖光譜攝影（如圖b）。）。光學攝影機類

14、型傳感器的成像原理光學攝影機類型傳感器的成像原理四、多光譜攝影機四、多光譜攝影機 （三）光束分離型多光譜攝影機（三）光束分離型多光譜攝影機 在攝影時，光束通過一個在攝影時，光束通過一個鏡頭后，經(jīng)分光裝置分成鏡頭后，經(jīng)分光裝置分成幾個光束，然后分別透過幾個光束，然后分別透過不同的濾光片，分成不同不同的濾光片，分成不同波段，在相應的感光膠片波段，在相應的感光膠片上成像，實現(xiàn)多光譜攝影上成像，實現(xiàn)多光譜攝影（如圖（如圖c）。）。4.3 4.3 光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器主要包括：光電成像傳感器主要包括：電視攝像機、掃描儀、電電視攝像機、掃描儀、電荷耦合器件荷耦合器

15、件CCD。其中后兩種應用最廣泛，特別是，其中后兩種應用最廣泛，特別是，長線陣大面陣長線陣大面陣CCD傳感器已經(jīng)問世，其地面分辨率最傳感器已經(jīng)問世，其地面分辨率最高可達高可達1m以下，為遙感圖像定量研究提供了保證。以下，為遙感圖像定量研究提供了保證。光電成像類型傳感器與光學攝影類型的傳感器有很大光電成像類型傳感器與光學攝影類型的傳感器有很大區(qū)別。區(qū)別。光電類型的傳感器是將收集到的電磁波能量，光電類型的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）轉變成電能通過儀器內(nèi)的光敏或熱敏元件（探測器）轉變成電能后再記錄下來。后再記錄下來。光電傳感器較光學攝影機的優(yōu)點在于：光電傳感器較光

16、學攝影機的優(yōu)點在于：一是擴大了探測的波段范圍；一是擴大了探測的波段范圍；二是便于數(shù)據(jù)的存貯與傳輸。二是便于數(shù)據(jù)的存貯與傳輸。電視攝像機電視攝像機是從空中觀測地面或從空間觀測地球的是從空中觀測地面或從空間觀測地球的常用的傳感器。常用的傳感器。這類傳感器體積較小，重量較輕，影像是由電子記這類傳感器體積較小，重量較輕，影像是由電子記錄的，即使在低照明的條件下也能工作，并具有較錄的，即使在低照明的條件下也能工作，并具有較高的分辨率，因此，它能夠比較容易獲得可靠的地高的分辨率，因此，它能夠比較容易獲得可靠的地面遙感數(shù)據(jù)。面遙感數(shù)據(jù)。一、電視攝像機、電視攝像機光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原

17、理應用于遙感的電視攝像機的攝像管有應用于遙感的電視攝像機的攝像管有光導攝像管光導攝像管，反束光導攝像管反束光導攝像管和和超正攝像管超正攝像管等，它們的功能和用等，它們的功能和用途不完全相同，其途不完全相同，其基本工作原理基本工作原理是：是：地面上的景物通過物鏡在攝像管的光陰極上成像，地面上的景物通過物鏡在攝像管的光陰極上成像，并形成一定格式的電荷，用電子束掃描光陰極，并形成一定格式的電荷，用電子束掃描光陰極，通過光電轉換，記錄在膠片上，以影像方式輸出，通過光電轉換，記錄在膠片上，以影像方式輸出，其分辨率大致取決于光陰極的尺寸及讀出光陰極其分辨率大致取決于光陰極的尺寸及讀出光陰極上的電荷格式所采

18、用的電子束特性。上的電荷格式所采用的電子束特性。一、電視攝像機、電視攝像機光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理早期的氣象衛(wèi)星采用了光導攝像機。陸地衛(wèi)星早期的氣象衛(wèi)星采用了光導攝像機。陸地衛(wèi)星-1、2上裝有三臺反束光導管攝像機，分別拍攝不同光譜上裝有三臺反束光導管攝像機，分別拍攝不同光譜通道的同一景物，陸地衛(wèi)星通道的同一景物，陸地衛(wèi)星-3改用兩臺焦距全色反改用兩臺焦距全色反束光導管攝像機。束光導管攝像機。雖然電視攝像機有許多優(yōu)點，但它每張像片的覆蓋雖然電視攝像機有許多優(yōu)點，但它每張像片的覆蓋度和分辨率還是比不上攝影機。從幾何成像原理上度和分辨率還是比不上攝影機。從幾何成像原理上看，電

19、視攝像機是一種面陣列式傳感器，與面陣列看，電視攝像機是一種面陣列式傳感器，與面陣列CCD傳感器的成像幾何關系相同。傳感器的成像幾何關系相同。一、電視攝像機、電視攝像機光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理掃描儀掃描儀與攝影機一樣是成像傳感器，但是它的輸出信與攝影機一樣是成像傳感器，但是它的輸出信號為電信號形式，便于傳送、記錄、分析和處理，掃號為電信號形式，便于傳送、記錄、分析和處理，掃描儀的波譜范圍也比攝影膠片要寬得多，而且感測的描儀的波譜范圍也比攝影膠片要寬得多，而且感測的過程是可逆的，即探測器在感測過程中并不消耗能量，過程是可逆的，即探測器在感測過程中并不消耗能量，而且，所獲得的

20、數(shù)據(jù)是定量的輻射量數(shù)據(jù)，便于校正；而且，所獲得的數(shù)據(jù)是定量的輻射量數(shù)據(jù)，便于校正；并可同時收集幾個不同波段通道的數(shù)據(jù)資料。并可同時收集幾個不同波段通道的數(shù)據(jù)資料。掃描儀應用于紅外波段的成像，也用于從近紫外到紅掃描儀應用于紅外波段的成像，也用于從近紫外到紅外范圍內(nèi)的多波段掃描成像。外范圍內(nèi)的多波段掃描成像。二、掃描儀、掃描儀光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理在航空遙感中常用的光在航空遙感中常用的光/機掃描儀是利用光學系統(tǒng)的機掃描儀是利用光學系統(tǒng)的機械轉動機械轉動和和飛行飛行器向前飛行器向前飛行的兩個方向相互垂直的運動，形成對地物目標的二維掃的兩個方向相互垂直的運動，形成對地物目標的

21、二維掃描，逐點將不同目標物的反射或輻射光譜會聚到能將其能量轉變成描，逐點將不同目標物的反射或輻射光譜會聚到能將其能量轉變成電信號的光電轉換器件電信號的光電轉換器件CCD探測器上。探測器上。電信號通過放大處理后記錄下來，電信號通過放大處理后記錄下來，記錄的方式或在顯像管上顯示或記錄的方式或在顯像管上顯示或經(jīng)過電光能轉換器件把電信號再經(jīng)過電光能轉換器件把電信號再轉換成光信號在普通全色膠片上轉換成光信號在普通全色膠片上成像，亦可記錄在模擬磁帶上，成像，亦可記錄在模擬磁帶上，航空紅外掃描儀對地物目標掃描航空紅外掃描儀對地物目標掃描過程如右圖（機載紅外掃描儀結過程如右圖（機載紅外掃描儀結構原理圖）。構原

22、理圖）。二、掃描儀、掃描儀光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理（一）光（一）光/機掃描儀機掃描儀瞬時視場攝影負片陰極射線管信號放大和調(diào)制反射鏡組旋轉掃描鏡G探測器致冷器多光譜掃描儀光學系統(tǒng)原理圖多光譜掃描儀光學系統(tǒng)原理圖多光譜掃描儀是在紅外掃描儀的基礎上發(fā)展起來的，它所涉及的波長范多光譜掃描儀是在紅外掃描儀的基礎上發(fā)展起來的，它所涉及的波長范圍已超出了紅外波段，包括電磁波譜中的紫外、可見光和紅外三個部分。圍已超出了紅外波段，包括電磁波譜中的紫外、可見光和紅外三個部分。多光譜掃描儀根據(jù)大氣窗口和地物目標的波譜特性用分光系統(tǒng)（棱鏡或多光譜掃描儀根據(jù)大氣窗口和地物目標的波譜特性用分光系統(tǒng)

23、（棱鏡或光柵等）把掃描儀的光學系統(tǒng)所接收的電磁輻射（從紫外、可見光，到光柵等）把掃描儀的光學系統(tǒng)所接收的電磁輻射（從紫外、可見光，到紅外）分成若干波段，目前已有紅外）分成若干波段，目前已有4個波段到個波段到24個波段的掃描儀。個波段的掃描儀。用多光譜掃描儀可記錄地物在不同波段的信息，因此，不僅可根據(jù)掃描用多光譜掃描儀可記錄地物在不同波段的信息，因此，不僅可根據(jù)掃描影像的形態(tài)和結構識別地物，而且可用不同波段的差別區(qū)分地物，為遙影像的形態(tài)和結構識別地物，而且可用不同波段的差別區(qū)分地物，為遙感數(shù)據(jù)的分析與識別提供了非常有利的條件。感數(shù)據(jù)的分析與識別提供了非常有利的條件。它常用于收集農(nóng)作物、植它常用于

24、收集農(nóng)作物、植物、土壤、森林、地質(zhì)、水文和環(huán)境監(jiān)測等方面的遙感資料。物、土壤、森林、地質(zhì)、水文和環(huán)境監(jiān)測等方面的遙感資料。二、掃描儀、掃描儀光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理（二）多光譜掃描儀（二）多光譜掃描儀陸地衛(wèi)星陸地衛(wèi)星-1、2上安裝的多光譜掃描儀有上安裝的多光譜掃描儀有4個波段（波長范圍為個波段（波長范圍為0.50.6um、 0.60.7um、 0.70.8um、 0.81.1um）；）；在陸地衛(wèi)星在陸地衛(wèi)星-3上的多光譜掃描儀增加了一個上的多光譜掃描儀增加了一個10.412.6um的熱紅外波段。陸地衛(wèi)的熱紅外波段。陸地衛(wèi)星星-3上專題制圖儀有上專題制圖儀有7個波段。個波

25、段。多光譜掃描儀主要由兩個部分構成：機械掃描裝置和分光裝置。多光譜掃描儀主要由兩個部分構成：機械掃描裝置和分光裝置。它是由它是由掃描鏡收集地面目標的電磁輻射，通過聚光系統(tǒng)把收集到的電磁輻射會掃描鏡收集地面目標的電磁輻射，通過聚光系統(tǒng)把收集到的電磁輻射會聚成光束，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相對應的不同探測器所接收，經(jīng)過信號放大，然后記錄在組探測器中的相對應的不同探測器所接收，經(jīng)過信號放大，然后記錄在磁帶上，或通過電光轉換后記錄在膠片上。磁帶上，或通過電光轉換后記錄在膠片上。二、掃描儀、掃描儀光電成

26、像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理（二）多光譜掃描儀（二）多光譜掃描儀記錄器記錄器地面輻地面輻射射掃描鏡掃描鏡次反射次反射鏡鏡主反射主反射鏡鏡色散元色散元件件探測器探測器同步信同步信號號多光譜掃描儀的構成略圖多光譜掃描儀的構成略圖用一種稱為電荷耦合器件用一種稱為電荷耦合器件CCD（Charge Coupled Device）的探測的探測器制成的傳感器稱為器制成的傳感器稱為CCD傳感器。這種探測器是由半導體材料制傳感器。這種探測器是由半導體材料制成的，在這種器件上，受光或電激作用產(chǎn)生的電荷靠電子或空穴成的，在這種器件上，受光或電激作用產(chǎn)生的電荷靠電子或空穴運載，在固體內(nèi)移動，以產(chǎn)生輸出信

27、號。運載，在固體內(nèi)移動，以產(chǎn)生輸出信號。將若干個將若干個CCD元器件排列成一行，稱為元器件排列成一行，稱為CCD線陣列傳感器。線陣列傳感器。例例如法國如法國SPOT衛(wèi)星使用的傳感器衛(wèi)星使用的傳感器HRV就是一種就是一種CCD線陣傳感器，線陣傳感器，其中全色其中全色HRV用用6000個個CCD元器件組成一行。元器件組成一行。三、CCD傳感器（數(shù)碼攝影機）傳感器（數(shù)碼攝影機）光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理將若干個將若干個CCD元器件排列在一個矩形區(qū)域中，即可構成面陣列傳元器件排列在一個矩形區(qū)域中，即可構成面陣列傳感器。每個感器。每個CCD元器件對應于一個像元素。元器件對應于一個像

28、元素。目前，長線陣、大面陣目前，長線陣、大面陣CCD傳感器已經(jīng)問世，長線陣可達傳感器已經(jīng)問世，長線陣可達12000個像元素，長為個像元素，長為96mm；大面陣可達到大面陣可達到51205120個像素，像幅個像素，像幅為為61.4mm61.4mm。每個像元素的地面分辨率可達到每個像元素的地面分辨率可達到23m，甚至甚至1m以上。以上。三、CCD傳感器傳感器光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理面陣列面陣列CCD傳感器獲取圖像的傳感器獲取圖像的方式如圖：它與框幅式攝影機相方式如圖：它與框幅式攝影機相似，某一瞬間獲取得一幅完整的似，某一瞬間獲取得一幅完整的影像，因而是一個單中心投影，影像，

29、因而是一個單中心投影，其構像關系可直接使用框幅式中其構像關系可直接使用框幅式中心投影的航空像片的構像關系式。心投影的航空像片的構像關系式。面陣列傳感器面陣列傳感器圖像圖像目標物目標物投影中心投影中心時刻時刻t面陣傳感器成像方式面陣傳感器成像方式線陣列線陣列CCD傳感器獲取圖像傳感器獲取圖像的方式如圖：線陣列方向與的方式如圖：線陣列方向與飛行方向垂直，在某一瞬間飛行方向垂直，在某一瞬間得到的是一條線影像，一幅得到的是一條線影像，一幅影像由若干條線影像拼接而影像由若干條線影像拼接而成，所以又稱為推掃式掃描成，所以又稱為推掃式掃描成像。成像。這種成像方式在幾何關系上這種成像方式在幾何關系上與縫隙攝影

30、機的情況相同。與縫隙攝影機的情況相同。三、CCD傳感器傳感器光電成像傳感器的成像原理光電成像傳感器的成像原理線陣列傳感器線陣列傳感器圖像圖像投影中心投影中心時刻時刻t目標物目標物XYZ線陣列傳感器成像方式線陣列傳感器成像方式4.4 4.4 成像光譜儀原理簡介成像光譜儀原理簡介目前正在迅速發(fā)展的一種新型傳感器稱為目前正在迅速發(fā)展的一種新型傳感器稱為高光譜高光譜(Hyperspectral) 成像光譜儀成像光譜儀( (Imaging Spectrometer)Imaging Spectrometer)，它是以多路、連續(xù)并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信它是以多路、連續(xù)并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信

31、息的儀器。息的儀器。通過將傳統(tǒng)的空間成像技術與地物光譜技術有機地結合通過將傳統(tǒng)的空間成像技術與地物光譜技術有機地結合在一起，可以實現(xiàn)對同一地區(qū)同時獲取幾十個到幾百個在一起，可以實現(xiàn)對同一地區(qū)同時獲取幾十個到幾百個波段的地物反射光譜圖像。波段的地物反射光譜圖像。成像光譜儀成像光譜儀為每個像元提供數(shù)十至數(shù)百個窄波段（通常為每個像元提供數(shù)十至數(shù)百個窄波段（通常波段寬度波段寬度10 90的關系時，就會產(chǎn)生的關系時，就會產(chǎn)生雷達陰影雷達陰影。雷達陰影雷達陰影hsech雷達陰影的斜距長度可雷達陰影的斜距長度可以由斜面的高差以由斜面的高差h求出：求出：hsec。附：與微波遙感有關的向個電磁波特征附：與微波遙

32、感有關的向個電磁波特征一、疊加一、疊加當兩個或兩個以上的波在空間傳播時，如果在某點當兩個或兩個以上的波在空間傳播時，如果在某點相遇，則該點的振動是各個波獨立引起該點振動時相遇，則該點的振動是各個波獨立引起該點振動時的疊加。的疊加。附：與微波遙感有關的向個電磁波特征附：與微波遙感有關的向個電磁波特征二、相干性二、相干性當兩個或兩個以上的波在空間傳播，它們的頻率相當兩個或兩個以上的波在空間傳播，它們的頻率相同，振動方向相同，振動位相差是一個常數(shù)時，這同，振動方向相同，振動位相差是一個常數(shù)時，這時疊加后合成波的振幅是各個波振幅的矢量和，這時疊加后合成波的振幅是各個波振幅的矢量和，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱

33、為干涉干涉。兩波相干時，在交疊的位置，相位相同的地方，振兩波相干時，在交疊的位置，相位相同的地方，振動加強，相位相反的地方振動抵消，其他位置均有動加強，相位相反的地方振動抵消，其他位置均有不同程度的減弱。不同程度的減弱。當兩束微波相干時，在微波雷達當兩束微波相干時，在微波雷達圖像上會出現(xiàn)顆粒狀或斑點狀特征。圖像上會出現(xiàn)顆粒狀或斑點狀特征。當兩束波不符合相干條件時，即為非相干波。這時當兩束波不符合相干條件時，即為非相干波。這時疊加后的合成波振幅是各個波振幅的代數(shù)和，因此疊加后的合成波振幅是各個波振幅的代數(shù)和，因此上述現(xiàn)象在雷達圖像上便不會出現(xiàn)。上述現(xiàn)象在雷達圖像上便不會出現(xiàn)。附：與微波遙感有關的

34、向個電磁波特征附：與微波遙感有關的向個電磁波特征三、衍射三、衍射電磁波傳播過程中，如果遇到不能透過的有限直徑電磁波傳播過程中，如果遇到不能透過的有限直徑的物體，會出現(xiàn)傳播的繞行現(xiàn)象，即一部分輻射沒的物體，會出現(xiàn)傳播的繞行現(xiàn)象，即一部分輻射沒有遵循直線傳播的規(guī)律而繞到障礙物的后面，這種有遵循直線傳播的規(guī)律而繞到障礙物的后面，這種改變傳播方向的現(xiàn)象稱為衍射現(xiàn)象。改變傳播方向的現(xiàn)象稱為衍射現(xiàn)象。附：與微波遙感有關的向個電磁波特征附：與微波遙感有關的向個電磁波特征四、極化四、極化電磁波傳播是電場和磁場交替變化的過程，且它們電磁波傳播是電場和磁場交替變化的過程，且它們的方向相互垂直。電場常用矢量表示，矢量必定在的方向相互垂直。電場常用矢量表示，矢量必定在與傳播方向垂直的平面內(nèi)。矢量所指的方向可能隨與傳播方向垂直的平面內(nèi)。矢量所指的方向可能隨時間變化，也可能不隨時間變化。時間變化，也可能不隨時