傳感器及成像特點

關于傳感器及成像特點第一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.1傳感器的基本組成及工作原理

包括：收集系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)。1、收集系統(tǒng)--透鏡(鏡頭)反射鏡

功能—接收電磁波并將其聚焦成像探測系統(tǒng)第二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2、探測系統(tǒng)--光電探測器--光電轉(zhuǎn)換功能：對電磁輻射敏感、能將輻射能轉(zhuǎn)換成電信號的探測器探測元件:光子探測器（量子探測器）

特點：每種器件具有確定的波譜響應范圍；如：感光膠片0.3~1.3μmCCD0.4~1.1μm

碲鎘汞(Hg0.8Cd0.2Te)

鍺摻汞(Ge:Hg)

響應速度快；靈敏度高8~14μm｝

第三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

3、信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)功能：電光轉(zhuǎn)換--將電信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理的光信號除感光膠片直接吸收光能，發(fā)生光化學作用形成潛影，經(jīng)顯影、定影等化學處理獲得影像外，其它探測元件輸出的都是電信號。

轉(zhuǎn)換裝置:氖燈管或顯像管--它們的亮度隨電信號的強弱而變化，產(chǎn)生變化的光點通過光機掃描儀成像在膠片上，或經(jīng)電子掃描在顯示器上輸出（顯示）光學影像。第四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日4、記錄系統(tǒng)

功能:將探測系統(tǒng)或信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出的電磁波信息（光信號）記錄、存儲到遙感信息載體，以影像或數(shù)字形式輸出。

遙感信息載體：指記錄、存儲成像遙感器輸出信號的介質(zhì)。

模擬形式--感光膠片、磁帶

數(shù)字形式--磁帶、磁盤、光盤……

第五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日攝影方式--感光膠片被景物電磁能激活而產(chǎn)生景物的潛影(指肉眼看不到但客觀又存在的潛伏影像)掃描方式--探測器對場景進行掃描，逐點（行、面）以數(shù)字形式在磁帶上記錄景物模擬信號，這種記錄是一種經(jīng)電光轉(zhuǎn)換而能形成直觀影像的潛影。

記錄系統(tǒng)（續(xù)1）第六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日⑴.感光材料:

凡經(jīng)曝光后發(fā)生光化學作用,經(jīng)過一定的化學或物理方法處理后,能夠形成固定影像的各種材料的總稱。攝影過程中記錄光學影像的媒介和攝影影像的載體感光片—膠片膠卷(透明)像紙(不透明)記錄系統(tǒng)（續(xù)2）第七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

基本結構

乳劑層

感光劑粘和劑增感劑補加劑

支持體片基紙基

輔助層

結合層保護層背面層

記錄系統(tǒng)（續(xù)3）第八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

感光乳劑:鹵化銀微晶體(及加入的光譜增感劑、成色劑)和明膠溶液的懸濁液

感光劑--鹵化銀AgX:AgBrAgClAgI

遇光后發(fā)生化學變化形成潛影,經(jīng)顯影處理后,已感光的銀鹽粒子還原成黑色銀粒。注:本身只感波長小于0.5μm的藍、紫、紫外光記錄系統(tǒng)（續(xù)4）第九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

感色性---感光片對光譜中不同波長光線敏感的程度和范圍由乳劑中加入的光譜增感劑的性質(zhì)決定①.盲片色只含AgBr和少量AgI未加光譜增感劑

0.34~0.5μm②.正色片在色盲乳劑中加入正（綠）色增感劑

0.34~0.58μm(在0.5~0.52μm處略有下降)③.全色片在色盲乳劑中加入多種光譜增感劑

0.34~0.72μm(對0.5~0.52μm的綠光感光度稍低)記錄系統(tǒng)（續(xù)5）第十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日盲色片(未增感)全色片正色片紅外片

④.黑白紅外片

乳劑中加入紅外增感劑,感光范圍擴大到0.9~1.3μm

記錄系統(tǒng)（續(xù)6）第十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

黑白全色片

黑白紅外片記錄系統(tǒng)（續(xù)7）第十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

⑤.彩色片

乳劑由鹵化銀、光譜增感劑和成色劑組成

天然彩色片

紅外彩色片

記錄系統(tǒng)（續(xù)8）第十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日記錄系統(tǒng)（續(xù)9）光電轉(zhuǎn)換電光轉(zhuǎn)換⑵.磁帶--遙感信息的暫時性記錄介質(zhì)是具有磁表面的柔軟帶狀記錄介質(zhì)①.模擬磁帶第十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日②.數(shù)字磁帶探測系統(tǒng)輸出的電壓信號，經(jīng)過模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，對電壓曲線分段讀數(shù)（取樣、量化）并以二進制數(shù)碼表示，記錄這種數(shù)據(jù)的磁帶稱數(shù)字磁帶。

HDDT(HighDensityDigitalTape)CCT(ComputerCompatibleTape)記錄系統(tǒng)（續(xù)10）第十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日描述遙感器的特性參數(shù)1、空間分辨率2、波譜分辨率3、輻射分辨率4、時間分辨率BGRNIRJan15Feb1510m10m第十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日1、空間分辨率義含種兩

表示按地物幾何特征(尺寸和形狀)和空間分布,即在形態(tài)學基礎上識別目標的能力。

⑴.遙感器的技術鑒別能力即能把兩相鄰目標作為兩個清晰實體記錄下來的兩目標間的最小距離⑵.遙感器觀察地面特征所需要的有效探測和分析的分辨率第十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日空間分辨率（續(xù)）低分辨率高分辨率中分辨率不同空間分辨率遙感圖像第十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2、光譜分辨率指遙感器在接收目標輻射的波譜時，能分辨的最小波長間隔，即遙感器的工作波段數(shù)目、波長及波長間隔(波帶寬度)

。第十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

光譜分辨率高--意味著：⑴.區(qū)分具有微小波譜特征差異地物的能力強；⑵.數(shù)據(jù)量大，傳輸、處理難度大；⑶.各波段間數(shù)據(jù)的相關性大。應服從應用目的--結合地物特征波譜選擇能提供最大信息量的最佳波段和多波段組合2、光譜分辨率（續(xù)）第二十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3、輻射分辨率（輻射靈敏度）

遙感器測量的是地物的波譜輻射度

輻射分辨率指遙感器探測元件在接收波譜輻射信號時，能分辨的最小輻射度差。即把遙感器輸出信號的總范圍，從黑到白，分解成大量剛好能辨別的灰度等級反映地物在波譜輻射度或反射率上的微細差異輻射分辨率高--識別兩同等空間分辨率目標的能力強第二十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日4、時間分辨率

遙感器成像間隔的性能指標∵遙感器須對目標的運動（變化）進行連續(xù)均勻、不間斷地探測

為分析、識別目標所必須具有的最小時間間隔，稱時間分辨率注意：對同一目標遙感器重復成像的周期、覆蓋周期、重訪周期第二十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2、遙感器的類型及成像原理按信息記錄形式：非成像遙感器--側重時間、光譜分辨率

成像遙感器--強調(diào)空間分辨率攝影方式掃描方式按輻射源：被動式（自然）主動式（人工）第二十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2、遙感器的類型及成像原理1、攝影方式傳感器2、掃描方式傳感器機載紅外掃描儀的成像原理多光譜掃描儀成像原理（MMS、TM、TM+）3、推掃式傳感器成像原理（HRV）4、成像光譜儀5、雷達成像原理第二十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日1.攝影方式遙感器各類攝影機2.掃描方式遙感器⑴.電子掃描遙感器⑵.光機掃描遙感器⑶.固體自掃描遙感器⑷.天線掃描遙感器⑸.成像波(光)譜儀第二十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.1攝影方式遙感器指經(jīng)過透鏡(組)，按幾何光學的原理聚焦構像，用感光材料，通過光化學反應直接感測和記錄目標物反射的可見光和攝影紅外波段電磁輻射能，在膠片或像紙上形成目標物固化影像的遙感器第二十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日優(yōu)點：空間分辨率高成本低易操作信息量大缺點：局限性大

0.3~1.3μm影像畸變較嚴重成像受氣侯、光照和大氣效應的限制須回收膠片影像形成周期長無法實時觀測2.1攝影方式遙感器（續(xù)1）第二十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日各類攝影機--按結構及膠片曝光方式分類2.1攝影方式遙感器（續(xù)2）第二十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日29

航攝儀2.1攝影方式遙感器（續(xù)3）第二十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.1攝影方式遙感器（續(xù)4）第三十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日BGRIR第三十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日攝影方式遙感器（續(xù)6）第三十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.2掃描方式遙感器優(yōu)點：

可對全部五個大氣窗口的電磁輻射進行探測可進行多波段、超多波段遙感--波譜分辨率高輸出電信號，可用磁帶記錄，可實時傳輸所獲是輻射量的定量數(shù)據(jù),便于校正和圖像處理缺點：

空間分辨率相對較低

第三十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

⑴.電子掃描遙感器--RBV--映像面掃描由掃描電子束逐次掃描經(jīng)透鏡在焦平面上形成的光像而成像2.2掃描方式遙感器（續(xù)1）第三十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日光機掃描遙感器借助平臺沿航向運動和本身光學機械垂直航向的橫向掃描，共同完成地面覆蓋，獲得條帶形地面影像2.2掃描方式遙感器（續(xù)2）第三十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日IFOVInstantaneousfieldofview--瞬時視場

空間分辨率地面分辨率2.2掃描方式遙感器（續(xù)3）第三十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日熱紅外掃描儀組成：光學--機械掃描熱紅外探測掃描成像過程掃描線的銜接問題分辨率的問題熱紅外圖像特征第三十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

掃描線的銜接(單像元排列）

飛行速度W=α/t(掃描一次的時間)當Wt=α時,不會出現(xiàn)掃描空隙和重復因wt=α=βH,w/H=β/t為常數(shù)第三十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第三十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

空間分辨率

瞬間視場β=d/f

空間分辨率α0=βH=dH/f

dαHβ星下點時第四十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

αθ=βHθ=βHsecθ=α0secθ

αθ’=αθsecθ=α0sec2θ平行航線方向垂直航線方向第四十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日航空像片熱紅外描像片第四十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日某機場晚間熱圖像第四十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

午后13:00成像

凌晨4:00成像第四十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日MSS多光譜掃描儀（Multi-spectralScanner）

點掃描成像第四十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

（1）掃描儀的結構√掃描反射鏡

擺動頻率-----13.62HZ

總觀測視場角-----11.56°

√反射鏡組由主反射鏡和次反射鏡組成

第四十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第四十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日√成像板

24+2個玻璃纖維元

MSS4-7空間分辨力為79m×79m

MSS8分辨力為240m×240m

32456飛行方向1掃描方向0.5-0.6μm0.7-0.8μm0.6-0.7μm0.8-1.1μm10.4-12.6μm波段45678

第四十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日探測器

將輻射能轉(zhuǎn)變成電信號輸出

MSS4，5，6采用18個光電倍增管

MSS7使用六個硅光電二極管

MSS8采用2個汞鎘碲熱敏感探測器 √輸出

數(shù)字影像(2340行×2340列)

采樣后影像分辨率為57M×79M第四十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

?從左至右,垂直飛行方向逐點掃描,得到一條相應于地面的圖像線

?衛(wèi)星向前運動，第二次掃描得到第二條掃描線

成像過程第五十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

掃描一次 掃描總視場：11.56°

地面寬度：185km

六條掃描線圖像的地面范圍:474mX185km

掃描線銜接（6個感應元排一列）因掃描周期為73.42ms

衛(wèi)星速度（地速）6.5km/s 79m×6=474m=73.42ms×6.5km/s

在掃描一次的時間里衛(wèi)星往前正好移動474m，掃描線恰好銜接第五十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日185.3KM寬

飛行方向123456123456主動掃描

回掃

474MMSS掃描成像過程第五十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日MSS影像特征

存在全景變形,空間分辨率為79m

Landsat1-3有五個波段

MSS4(綠)、MSS5(紅)、MSS6(紅外)、

MSS7(紅外)、MSS8(熱紅外)幾何特征波譜特征第五十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.2.3.2掃描方式遙感器（續(xù)5）

TM(專題制圖儀)(ThematicMapper)

組成:

機械掃描分光第五十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

探測器

探測器共有100個,分七個波段呈錯開排列

TM1～5及TM7的探測器有16個,每個的瞬時視場在地面上為30×30㎡ TM6的探測器有4個,每個的瞬時視場在地面上為120×120㎡

第五十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第五十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

半個掃描周期，即單向掃描所用的時間為71.46ms，衛(wèi)星正好飛過地面480m，下半個掃描周期獲取的16條圖像線正好與上半個掃描周期的圖像線銜接第五十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日TM特點

1、TM中增加一個掃描改正器,使掃描行垂直于飛行軌道(MSS掃描不垂直于飛行軌道）;

2、

往返雙向都對地面掃描（MSS僅單向掃描）；

3、地面分辨率由79米到30米；

4、波段由5個增加到7個；

5、有熱紅外通道TM6。第五十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日ETM特點

1、增加了全色波段，分辨率為15米;

2、

采用雙增益技術使熱紅外波段的分辨率提高到60米；

3、改進后太陽定標器使衛(wèi)星的輻射定標誤差小于5%。第五十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

以CCD為探測元件的固體自掃描成像遙感器2.3固體自掃描遙感器第六十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日CCD--ChargeCouplingDevice

電荷耦合器件是一塊有許多小的光電二極管構成的固態(tài)電子元件--其中的每個CCD單元都能感受光線的強弱--并將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其相應強弱的微小電流--連續(xù)量的電模擬信號

2.3固體自掃描遙感器（續(xù)1）第六十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

電子掃描裝置接收由CCD傳輸來的電信號取樣、量化將這種強弱不斷變化的連續(xù)電流轉(zhuǎn)變?yōu)橐贿B串的以電脈沖表示的二進制數(shù)字[A/D轉(zhuǎn)換]

數(shù)字存儲器2.3固體自掃描遙感器（續(xù)2）第六十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日CCD的工作原理:CCD是一種用電荷量表示信號強弱,用耦合方式傳遞信號的全固體化半導體表面器件固體器件--其受激電荷靠電子或空穴運載在固體內(nèi)移動由于硅(Si)具有探測0.4~1.1μm可見光及近紅外波的能力--CCD一般由硅制成MOS(Matal-Oxide-Silicon金屬-氧化物-硅)結構電容作為光敏感元2.3固體自掃描遙感器（續(xù)3）第六十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日CCD三種主要功能:

光電轉(zhuǎn)換--入射輻射在MOS電容(CCD元)上產(chǎn)生與光亮度成正比的電荷

電荷積累--當電壓加到CCD電極上時—在硅層形成電位勢阱--電荷在勢阱內(nèi)積累

電荷轉(zhuǎn)移--加高壓形成深勢阱,加低壓形成的勢阱淺--電荷可進行轉(zhuǎn)移--實現(xiàn)信號傳輸固體自掃描遙感器第六十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日線列(陣)CCD:

CCD光敏元的排列方向與平臺的飛行方向垂直,由線列CCD自身完成一維掃描,靠平臺運動完成另一維掃描,形成條帶狀二維影像。

地面分辨率取決于CCD元的大小

2.3固體自掃描遙感器（續(xù)4）第六十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日線列CCD光敏元的數(shù)目等于行掃方向上的像元數(shù)如HRV多波段3000個全色波段6000個

各光敏元同時露光，每個光敏元積累的與目標物輻射強度成正比的電荷量通過耦合方式轉(zhuǎn)移輸出，而不同于其它探測器輸出的是電壓信號。2.3固體自掃描遙感器（續(xù)5）第六十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日推掃式掃描儀（Push--Broom)

SPOT衛(wèi)星HRV：HighResolutionVisibleSensor--高分辨率可見光遙感器

固體自掃描遙感器（續(xù)6）第六十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日面陣CCD

矩陣式排列的CCD元可象膠片一樣同時曝光

--記錄整幅畫面固體自掃描遙感器（續(xù)7）第六十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日固體自掃描成像遙感器特點：

①.一改光機掃描的逐點掃描為逐行掃描、逐面掃描--革除了機械部件,簡化了結構,避免了因振動引起的噪聲；②.光敏元同時曝光--延長了信號駐留時間,提高了遙感器的靈敏度；③.波譜響應范圍寬--硅光敏元可探測0.4~1.1μm;④.無畸變、體積小、功耗低、壽命長可靠性強。

使成像遙感器的結構發(fā)生了根本性變革2.3固體自掃描遙感器（續(xù)8）第六十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日地面帶寬60kmSPOT衛(wèi)星平臺上安裝了兩臺HRV儀器，每臺視場都為60KM，兩者之間有3KM的重疊，總視場為117KM。相鄰軌道間在赤道處約為108KM，垂直地面觀測時，相鄰軌道的影像約有9KM的重疊。共觀測369圈（26天）實現(xiàn)對全球北緯81.3度和南緯81.3度之間的地表全覆蓋。SPOT成像特點第七十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日SPOT成像特點

以“推掃”方式獲取沿軌道的連續(xù)圖像條帶多光譜型的HRV

地面上總的視場寬度為60km

三個譜段,每個波段探測器組由3000個CCD元件組成 每個元件形成的像元，相對地面上為20m×20m

波段1（0.50---0.59）波段2（0.61---0.68）波段3（0.79---0.89）全色的HRV

波段范圍0.51—0.73μm,6000個CCD元件組成一行每個像元地面的大小為10m×10m

第七十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日反射鏡左右傾斜最大為27度，有立體觀測能力鄰軌立體第七十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

SPOT4

1）全色波段0.51-0.73μm改為波段(0.61-0.68μm)2）增加了一個SWIR（ShortWaveInfrared，短波紅外）波段。第七十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.3成像波(光)譜儀(高光譜分辨率遙感)成像波(光)譜儀是一種兼具高空間分辨率和高波譜分辨率、譜像合一的新型超多波段掃描成像遙感器第七十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日成像波(光)譜儀(高光譜分辨率遙感)（續(xù)1）成像形式：1、線陣掃描

2、面陣推掃第七十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日成像波(光)譜儀(高光譜分辨率遙感)（續(xù)2）成像光譜儀技術要求：1、收集光系統(tǒng)要求：盡量使用反射式光學系統(tǒng)，且要求具有去球面像差、像散差、以及畸變像差的非球面補償?shù)墓鈱W系統(tǒng)；（幾何和輻射畸變?。?、分光系統(tǒng)要求：使用由狹縫、平行光管、棱鏡以及繞射光柵組成的分光系統(tǒng)；（分光準確、輻射誤差小）3、探測器要求：高靈敏度的成千上萬個線陣或面陣且可以感受可見光和紅外波區(qū)探測器；（高空間、光譜分辨率）4、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)：具有高速數(shù)據(jù)量化、記錄和傳輸技術。（記錄及時準確）第七十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.4天線掃描成像遙感器(成像雷達)成像雷達----主要指工作在微波波段（0.8~100cm）有源主動、天線側向掃描、能產(chǎn)生高分辨率影像的成像雷達。第七十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日RRg成像雷達是指用雷達一點一點地測量來自地球的回波信號，并以模擬形式記錄成圖像或以數(shù)字形式記錄在磁帶上的雷達系統(tǒng)它必須相對于地面（探測目標）運動，即必須搭載在飛機、衛(wèi)星或航天飛機上天線掃描成像遙感器(成像雷達)（續(xù)1）第七十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日RA-SLR

--RealApertureSide-lookingRadar真實孔徑側視雷達（非相干雷達）SA-SLR

--Synthetic

ApertureSide-lookingRadar

合成孔徑側視雷達天線掃描成像遙感器(成像雷達)第七十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日后向散射回波裝在平臺一側或兩側的水平孔徑天線，將發(fā)射機產(chǎn)生的高功率微波短脈沖，側向發(fā)射出去，以窄的扇形波束掃過地面一條窄帶。微波遇目標后發(fā)生反射和散射，其中沿發(fā)射方向返回的部分—稱后向散射回波

天線掃描成像遙感器(成像雷達)第八十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日RRgXYZ斜距(R):天線至目標的徑向距離

地面距離(Rg):從航跡(地面軌跡)到目標的水平距離被雷達微波掃過的窄帶地面上，至天線距離不同的目標(X、Y、Z)，其回波按返回雷達接收機的時間先后,在與目標的斜距或地面距離成比例的位置,強度由陰極射線管按比例轉(zhuǎn)化成光信號,再通過透鏡在膠片上記錄成一條影像線天線掃描成像遙感器(成像雷達)第八十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日每發(fā)射一個脈沖形成一條影像線,而與平臺運行速度同步移動的膠片完成航向地面覆蓋,形成連續(xù)條帶狀雷達影像

對回波信號逐個處理影像灰度--后向散射回波強度

回波信號也可記錄在磁帶上天線掃描成像遙感器(成像雷達)第八十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日地面分辨率:指在距離向或方位向分辨有相同反射特性兩個鄰近目標間距的能力

--同時出現(xiàn)在影像上兩個能夠區(qū)分的目標間的最小距離

方位向分辨率(Ra)--航向方向

距離向分辨率(Rr)--垂直航向方向

兩者互不相關天線掃描成像遙感器(成像雷達)第八十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

定向線性天線陣--增大天線孔徑等效于一個大天線的線性天線陣,能夠形成窄的波束波束窄--方向性好--方位向分辨率高

SAR--Synthetic

ApertureRadar

合成孔徑雷達天線掃描成像遙感器(成像雷達)第八十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日1真實孔徑雷達

（1）工作原理

地面各點到飛機的距離不同，接收機接收到許多信號，以它們到飛機距離的遠近，先后依序記錄 信號的強度與輻照帶內(nèi)各種地物的特性、形狀和坡向等有關。第八十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第八十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日（2）真實孔徑側視雷達的分辨力

在脈沖發(fā)射的方向上，能分辨兩個目標的最小距離

斜距分辨率Rd=(τc)/2

地距分辨率Rr=(τcsecφ)/2

φR

Rr

Rd距離分辨力第八十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

地距分辨率Rr=(τcsecφ)/2越遠的地物越能分清垂直航線方向第八十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

地距分辨率Rr=(τcsecφ)/2

傳感器設計時，要提高距離分辨率，應如何做?第八十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

相鄰的兩束脈沖之間，能分辨兩個目標的最小距離

Rβ=βR=λR/Dβ天線D

Rβ1

Rβ2

R1R2方位分辨力第九十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日波瓣角與方位分辨率

*波瓣角在意義上與光學上的最小分辨角相近。第九十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日方位分辨力

越近的地物越能分清平行航線方向第九十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

傳感器設計時，要提高方位分辨率，應如何做?Rβ=βR=λR/D第九十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日合成波束寬度合成孔徑側視雷達（SAR）模擬線性天線陣，應用多普勒效應和數(shù)據(jù)處理技術，用一個小天線合成一個大孔徑(天線)使方位分辨率提高幾十至幾百倍實現(xiàn)在軌道高度獲取距離向和方位向分辨率都很高的雷達圖像天線掃描成像遙感器(成像雷達)第九十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日合成孔徑雷達SAR

（1）原理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當移動一段距離LS后，存貯的信號和實際天線陣列諸單元所接收的信號非常相似

第九十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第九十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第九十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日第九十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日RADAR圖像的產(chǎn)生第九十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

2合成孔徑雷達的分辨力

方位分辨力為Rs=λR/Ls

Ls=Rβ=λR/D

Rs=D

雙程相移Rs=D/2

方位分辨力只與實際使用的天線孔徑有關

第一百頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日是不是天線越短越好？為什么？

Rs=D/2

第一百零一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3側視雷達圖像的特征

√垂直飛行方向的比例尺由小變大

1/mc>1/mb>1/ma越遠影像比例尺越大

(1)幾何特征

第一百零二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

地面上AB線段投影到影像上為ab,比例尺為：

第一百零三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日側視雷達圖像的幾何特征

飛行方向第一百零四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

√

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，還會出現(xiàn)不同地物點重影現(xiàn)象。

第一百零五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日前傾第一百零六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日斜距投影的特點

雷達陰影側視雷達圖像的幾何特征

第一百零七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日肇慶地區(qū)機載SAR影像第一百零八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

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

第一百零九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日斜距投影的特點

反立體圖像

側視雷達圖像的幾何特征

第一百一十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

√與入射角有關

朝向飛機方向的坡面---反射強烈---很亮

朝天頂方向---弱些---較亮

背向飛機方向---反射很弱(沒回波)---很暗

(2)側視雷達圖像的色調(diào)特征

第一百一十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

√

與地面粗糙程度有關

地面地物微小起伏小于雷達波波長

---鏡面漫反射---很暗

地面微小起伏大于或等于發(fā)射波長

---漫反射---較亮

“角隅反射”---反射波強度更大---很亮

第一百一十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

√與地物的電特性有關

物體復合介電常數(shù)高

---反射雷達波強---亮第一百一十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日有較強的穿透能力

它能穿透云層、樹木和水,得到下面的地表信息 另一方面微波在物體內(nèi)會產(chǎn)生體散射，因此能將地下的一些狀況反映出來(3)側視雷達圖像的其他特征第一百一十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日Cosmo-SkyMed高分辨率雷達圖像

第一百一十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日（2）將SAR兩次或者多次觀測的數(shù)據(jù)進行干涉處理，利用相位信息提取地面高程信息，這就是目前的熱點——INSAR；

德國已經(jīng)建成的機載SAR系統(tǒng)(AeS－1，2，3),，其空間分辨率從0.5米到5米，用InSAr生成的DEM高程精度為0.25m到2m。

第一百一十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

相干雷達（INSAR）

INSAR就是利用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(shù)影像來形成干涉，進而得到該地區(qū)的三維地表信息。

第一百一十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

該方法充分利用了雷達回波信號所攜帶的相位信息，獲得同一區(qū)域的重復觀測數(shù)據(jù)（復數(shù)影像對），綜合起來形成干涉，得到相應的相位差，結合觀測平臺的軌道參數(shù)等提取高程信息。例如：ERS-1/2/ENVISAT組合第一百一十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日亮度圖象相位圖象相干雷達（INSAR）

第一百一十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日雷達圖像信號：亮度+相位

復雷達圖像：

亮度圖像相位圖像相干雷達（INSAR）

第一百二十頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日相干雷達（INSAR）

第一百二十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日中科院電子所1982第一百二十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

第一百二十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.3遙感地面接收站監(jiān)控衛(wèi)星運行，接收遙感和遙測數(shù)據(jù)及對信息進行數(shù)據(jù)處理和貯存的地面設施

任務：接收、處理、存檔、分發(fā)各種遙感數(shù)據(jù)北京站接收半徑--2400Km第一百二十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日中國遙感衛(wèi)星地面站根據(jù)鄧小平同志1979年訪美期間所簽中美科技合作備忘錄建立,于1986年建成并投入正式運行。3.3遙感地面接收站（續(xù)1）第一百二十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

中國科學院中國遙感衛(wèi)星地面站主樓中國資源衛(wèi)星接收系統(tǒng)，由中科院密云地面接收站，廣州、烏魯木齊資源衛(wèi)星地面接收站和數(shù)據(jù)處理中心組成。數(shù)據(jù)處理中心，包括數(shù)據(jù)預處理，數(shù)據(jù)分發(fā)和用戶服務、以及運行管理等分系統(tǒng)。

3.3遙感地面接收站（續(xù)2）第一百二十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.3遙感地面接收站（續(xù)3）第一百二十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.4遙感信息的傳輸

3.4.1直接回放遙感信息向地面?zhèn)鬏敺绞剑?/p>

直接回放--易行、保密、不能實時傳輸

1.遙感平臺返回地面,直接回收遙感器輸出的磁帶或膠片--飛機、氣球、航天飛機

2.按地面指令,遙感平臺的再入艙與儀器艙分離,再入艙單獨返回地面,從再入艙內(nèi)取出磁帶或膠片,儀器艙在運行軌道上自行殞毀(國土資源衛(wèi)星)第一百二十八頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.4.1直接回放（續(xù)）第一百二十九頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸視頻數(shù)據(jù)傳輸--是將目標物信息用無線電發(fā)往地面接收站探測器輸出的視頻數(shù)據(jù)，通過通訊設備，以S、X或Ku波段的微波視頻信道向地面發(fā)送

1.實時(近實時)傳輸在地面站視野內(nèi)或經(jīng)數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星(TDRS)(美國)國內(nèi)通信衛(wèi)星(DMSAT)在地面站視距作用范圍以外區(qū)域進行實時或近實時傳輸?shù)谝话偃?，共一百五十四頁?022年，8月28日加拿大地面站①②③④⑤⑥視頻數(shù)據(jù)近實時傳輸數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星(TDRS)國內(nèi)通信衛(wèi)星(DMSAT)高度35000km戈達德空間飛行中心地面站DOMSATTDRSEROS數(shù)據(jù)中心地面站跟蹤與數(shù)據(jù)中繼地面站W(wǎng)hite3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸（續(xù)1）第一百三十一頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日2.非實時傳輸在地面站視距范圍外,先將數(shù)據(jù)暫時記錄在平臺上的視頻磁帶機（WBVTR）上,待平臺飛越地面站上空時在向地面站傳送3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸（續(xù)2）第一百三十二頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

遙感影像:

由遙感器對地球表面攝影或掃描獲得的影像遙感圖像:

遙感影像經(jīng)過處理或再編碼后產(chǎn)生的與原物相似的形象

光學攝影成像的二維連續(xù)的圖像

----像片(Photograph)

掃描成像的一維連續(xù)一維離散或二維離散的圖像----圖像

(Image)3.5遙感圖像的特性（續(xù)1）第一百三十三頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日SIR-A圖像合成孔徑成像雷達圖像(微波)天線掃描HRV圖像固體自掃描圖像(可見光~近紅外)固體自掃描超多波段掃描圖像(可見光~近紅外)多波段掃描圖像(紫外~遠紅外)熱紅外圖像MSS、TM圖像成像波譜儀圖像紅外掃描圖像(中、遠紅外)光機掃描RBV圖像電視攝像圖像(可見光)電子掃描掃描圖像全景像片(可見光~近紅外)多波段像片(紫外~近紅外)紫外像片(紫外)彩色紅外像片(部分可見光+近紅外)黑白紅外像片(部分可見光+近紅外)非常規(guī)攝影天然彩色像片(可見光)航空像片航天像片黑白全色像片(可見光)常規(guī)攝影光學攝影像片實例圖像名稱及工作波段成像方式按成像遙感器成像方式和工作波長的遙感圖像分類表3.5遙感圖像的特性（續(xù)2）第一百三十四頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日

從波譜學方面,根據(jù)遙感器探測記錄的波譜特性差異識別地物和現(xiàn)象,是遙感應用的基本出發(fā)點影像灰度或色彩差異遙感圖像上波譜特性差異其響應(感測)波段內(nèi)電磁輻射能量大小的反映。（波譜分辨率輻射分辨率）3.5.1遙感圖像的基本屬性

3.5.1.1波譜特性第一百三十五頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日SpectralResolution3.5.1.1波譜特性（續(xù)1）第一百三十六頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日黑白全色像片天然彩色像片

反映地物對可見光的反射能量黑白紅外像片彩色紅外像片

反映地物在部分可見光和攝影紅外波的反射能量3.5.1.1波譜特性（續(xù)2）第一百三十七頁，共一百五十四頁，2022年，8月28日德州熱紅外圖像

反映地物在熱紅外波段的熱輻射能量(輻射溫度)

成像雷達圖像

反映地物對人工發(fā)射微波后向散射回波的強