第三章 遙感傳感器作業(yè)(共12頁)

1、 第三章 遙感(yogn)傳感器 C方向(fngxing) 2012301610010 盧昕一、名詞解釋 1.遙感(yogn)傳感器：是測量和記錄被探測物體的電磁波特性的工具，是遙感技術系統(tǒng)的重要組成部分，是獲取遙感數據的關鍵設備。 由收集器， 探測器， 處理器，輸出器組成。2.探測器：將收集的輻射能轉化為化學能或者電能的設備。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)的空間成像技術與地物光譜技術有機的結合在一起，可以實

2、現對同一地區(qū)同時獲取幾十個到幾百個波段的地物反射光譜圖像。5.瞬時視場：傳感器成像瞬間形成的單個像元的視場，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個玻璃纖維單元，按波段排列成四列，每列有6個纖維單元，每個探測器的視場為86rad，每個像元的地面分辨率為79mx79m，掃描一次每個波段獲得6條掃描線圖像，其地面范圍474m*185km。7.TM ：是相對MSS的改進，其中增加了一個掃描改正器，使掃描行垂直于飛行軌道，并使往返雙向都對地面掃描。一個高級的多波段掃描儀共有探測器100個，分7個波段，一次掃描成像為地面的480m*1

3、85km。8.HRV :是一種線陣列推掃式掃描儀。儀器中有一個平面反射鏡，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,是利用雷達與目標的相對運動把尺寸較小的真實天線孔徑用數據處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達。10.INSAR:相干雷達。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）的單視復數影像來形成干涉，進而得到該地區(qū)的三維地表信息。 11.CCD :

4、電荷耦合器件，是一種由硅等半導體材料制成的固體器件，受光或電激發(fā)產生的電荷靠電子或空穴運載，在固體內移動，達到一路時序輸出信號。12.真實孔徑側視雷達:真實孔徑側視雷達的天線裝在飛機的側面，發(fā)射機向側向面內發(fā)射一束窄脈沖，地物反射的微波脈沖，由天線收集后，被接收機接受?；夭ㄐ盘柦涬娮犹幚砥鞯奶幚?，在陰極射線管上形成一條相應于輻照帶內各種地物反射特性的圖像線，記錄在膠片上。飛機向前飛行時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速度 同步轉動，就得到沿飛機航線側面的由回波信號強度表示的條帶圖像。13.全景(qun jn)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生畸變(j

5、bin)，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.合成孔徑側視(c sh)雷達:是用一個小天線作為單個輻射單元，將此單元沿一直線不斷移動， 在移動中選擇若干個位置，在每個位置上發(fā)射一個信號 接受相應發(fā)射位置的回波信號儲存記錄下來。存儲時必須同時保存接受信號的幅度和相位。當輻射單元移動一段距離后存儲的信號和實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目標的最小距離，它與脈沖寬度有關。16.方位分辨率:是在雷達飛行方向上能分辨兩個目標的最小距離，它與波瓣角有關。17.多中心投影:用以表示具有多個投影中心的遙感圖像的幾何特性的一種投

6、影方式。18.斜距投影 :側視雷達圖像在垂直飛行方向的像點位置是以飛機的目標的斜距來確定的，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+增強型專題制圖儀、HRV 線陣列推掃式掃描儀、成像光譜儀；b.雷達成像儀：包括真實孔徑雷達、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。實現掃描線銜接應滿足的條件是什么？ 答：假定旋轉棱鏡掃描一次的時間為t，一個探測器的地面分辨率為

7、a，若要實現掃描線銜接，即既不重疊又沒有空隙，則飛機的地速滿足 W=a/t ，其中a=H，則W/H=/t,傳感器的瞬時視場和掃描周期t都為常數，只要保證衛(wèi)星飛行速度和航高之比為一個常數，就能使掃描線正確銜接不出現條紋圖像。敘述側視雷達圖像的影像特征。 答：1） 垂直飛行方向的比例尺由小變大；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(zhngxn)投影相反，還會出現不同地物(dw)點重影現象。高差產生的投影差亦與中心投影影像(yn xin)投影差位移的方向相反，位移量也不相同；雷達立體圖像的構像特點。 從不同攝站對同一地區(qū)獲取的雷達圖像能構成立體影像。同側立體像

8、對形成的是反立體圖像。物面掃描的成像儀為何會產生全景畸變？ 答：因為掃描儀的像距保持不變，總在焦面上，而物距隨著掃描角會發(fā)生變化，這樣就導致一個像元對應于地面地物的實際距離發(fā)生變化，即地面分辨率發(fā)生變化，產生全景畸變。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掃描儀上每個波段有6個相同大小的探測單元同時通過掃描的方式成像。TM 是對MSS的改進，

9、增加了一個掃描改正器， 它使掃描行垂直于飛行軌道（MSS掃描不垂直于飛行軌道），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，具有更高的輻射準確度和分辨率。 6. 側視雷達影像的分辨力、比例尺、投影性質和投影差與中心投影航空或航天像片影像有何不同？ 答： 側視雷達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。 側視雷達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。 雷達影像上的山體會前傾，朝向傳感器的山坡影

10、像被壓縮，背向的山坡被拉伸，這點和中心投影剛好相反，而且雷達影像還會出現重影現象，而中心投影則不會出現，對于同側獲取的雷達影像構成的立體對是一個反立體，中心投影構成的是正立體。 投影差方面?zhèn)纫?c sh)雷達因高差產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(zo chn)雷達影像構成反立體的原因。三、能力(nngl)訓練題 1、搜索網站資源，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)星的典型應用或者主要特點，下載多種樣例影像，并利用數字圖像處理軟件，裁剪樣本影像，并針對這些樣例影像的圖像特征和主要應用，進行分析比較。要求提交電子文檔，并發(fā)送給助教。答： 1）Q

11、uickBird 衛(wèi)星特點及應用： QucikBird 最高分辨率可達到 0.61m,可用于制作 1：2000 比例尺的地形圖。QucikBird 衛(wèi)星提供全色，多光譜數據，三波段融合彩色數據，全色及多光譜捆綁數據，四波段融合彩色數據。QuickBird高分辨率的圖像特點為測繪制圖提供了史無前例的從國家到城市的準確有效生產地圖的機會。其樣品影像如下：（0.6m 多光譜樣品圖）（Quickbird 全色波段樣品圖）WorldView-2 衛(wèi)星(wixng)特點(tdin)及應用： 更靈活的運轉，更高容量，更快回訪(hufng)，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

12、段商業(yè)衛(wèi)星，其制作影像地圖的細節(jié)更加清晰。可廣泛應用于大比例尺測圖。其樣品圖像如下：（0.5m 多光譜樣品圖）（0.5m 全色波段）IKONOS 衛(wèi)星(wixng)特點及應用： 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(wixng)， 同時全色和多光譜影像可融合成1米分辨率的彩色影像。時至今日 IKONOS 已采集超過2.5億平方公里涉及每個大洲的影像，許多影像被中央和地方政府廣泛用于國家防御，軍隊制圖，?？者\輸等領域。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地面站地傳輸數據。 IKONOS 衛(wèi)星的成功發(fā)射不僅實現了提供

13、高清晰度且分辨率達1米的衛(wèi)星影像，而且開拓了一個新的更快捷,更經濟獲得最新基礎(jch)地理信息的途徑，更是創(chuàng)立了嶄新的商業(yè)化衛(wèi)星影像的標準。其樣品圖像為：（1m多光譜圖像）（Ikonos 全色波段(bdun)影像） GeoEye-1 衛(wèi)星(wixng)特點及應用：真正(zhnzhng)的半米衛(wèi)星，全色分辨率達到 0.41m,多光譜分辨率 1.65m,定位精度達到3m,有大規(guī)模測圖能力，重訪周期短，制圖精度高，最大成圖比例達到 1：2000。其樣品圖像為：（0.5m 多光譜樣品影像）(Geoeye-1 多種圖像(t xin)及其對比，以倫敦(ln dn)碗的形成為例)Alos 衛(wèi)星(wixng

14、)特點及應用：Alos衛(wèi)星是日本發(fā)射的對地觀測衛(wèi)星，有三個星載傳感器，全色遙感立體測繪儀（PRISM），主要用于數字高程測繪；先進的可見光與近紅外輻射計-2（AVNIR-2）, 用于精確陸地觀測；相控陣型L波段合成孔徑雷達（PALSAR），用于全天候對地觀測。其樣品影像為 ：（2.5m 多光譜樣品影像）（10m 多光譜影像樣品）（2.5m 全色影像樣品）對比與分析：根據所選的衛(wèi)星及影像特點來看，很明顯全色波段的影像在細節(jié)方面較多光譜影像更為突出。多光譜影像的顏色表達更為直觀。從圖像的分辨率來看，上述(shngsh)幾顆衛(wèi)星都具有相當高的分辨率，但從圖像的細致程度來看，Geoeye的0.41m分辨率顯然最為突出，而Worldview的