傳感器及其成像原理

遙感原理與應(yīng)用劉勇lzu414@163.com目前一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)第一節(jié)傳感器的組成第二節(jié)傳感器類型及成像原理第三節(jié)遙感地面接收站第四節(jié)遙感圖像的特征第四章遙感傳感器及其成像原理目前二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)第一節(jié)傳感器的基本組成及工作原理

包括：收集系統(tǒng)、探測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)。1、收集系統(tǒng)--透鏡(鏡頭)反射鏡天線

功能—接收電磁波并將其聚焦成像探測(cè)系統(tǒng)目前三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

功能：對(duì)電磁輻射敏感、能將輻射能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的探測(cè)器探測(cè)元件:光子探測(cè)器（量子探測(cè)器）

特點(diǎn)：每種器件具有確定的波譜響應(yīng)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(yīng)速度快；靈敏度高8~14μm｝

2、探測(cè)系統(tǒng)--光電探測(cè)器--光電轉(zhuǎn)換目前四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

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

轉(zhuǎn)換裝置:氖燈管或顯像管--它們的亮度隨電信號(hào)的強(qiáng)弱而變化，產(chǎn)生變化的光點(diǎn)通過(guò)光機(jī)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(xué)影像。3、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)目前五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)功能:將探測(cè)系統(tǒng)或信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出的電磁波信息（光信號(hào)）記錄、存儲(chǔ)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(chǔ)成像遙感器輸出信號(hào)的介質(zhì)。

模擬形式--感光膠片、磁帶

數(shù)字形式--磁盤、光盤……

4、記錄系統(tǒng)目前六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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(cè)器對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行掃描，逐點(diǎn)（行、面）以數(shù)字形式在磁帶上記錄景物模擬信號(hào)，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)目前七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)⑴感光材料:

凡經(jīng)曝光后發(fā)生光化學(xué)作用,經(jīng)過(guò)一定的化學(xué)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(guò)程中記錄光學(xué)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)目前八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

基本結(jié)構(gòu)

乳劑層

感光劑粘和劑增感劑補(bǔ)加劑

支持體片基紙基

輔助層

結(jié)合層保護(hù)層背面層

記錄系統(tǒng)目前九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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(xué)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(zhǎng)小于0.5μm的藍(lán)、紫、紫外光記錄系統(tǒng)目前十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

感色性---感光片對(duì)光譜中不同波長(zhǎng)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色盲片只含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(duì)0.5~0.52μm的綠光感光度稍低)記錄系統(tǒng)目前十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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(kuò)大到0.9~1.3μm

記錄系統(tǒng)目前十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)黑白全色片黑白紅外片記錄系統(tǒng)目前十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

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)目前十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)記錄系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換電光轉(zhuǎn)換⑵磁帶--遙感信息的暫時(shí)性記錄介質(zhì)是具有磁表面的柔軟帶狀記錄介質(zhì)①模擬磁帶目前十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)②數(shù)字磁帶探測(cè)系統(tǒng)輸出的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，對(duì)電壓曲線分段讀數(shù)（取樣、量化）并以二進(jìn)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)目前十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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(shí)間分辨率BGRNIRJan15Feb1510m10m目前十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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(xué)基礎(chǔ)上識(shí)別目標(biāo)的能力。

⑴遙感器的技術(shù)鑒別能力即能把兩相鄰目標(biāo)作為兩個(gè)清晰實(shí)體記錄下來(lái)的兩目標(biāo)間的最小距離⑵遙感器觀察地面特征所需要的有效探測(cè)和分析的分辨率目前十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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目前十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)巨型環(huán)境特征森林清查400m森林火災(zāi)預(yù)報(bào)50m地殼10km山區(qū)植被200m森林病害探測(cè)50m成礦帶2km山區(qū)土地類型200m港灣浮游質(zhì)運(yùn)動(dòng)50m大陸架2km海岸帶變化100m污染監(jiān)測(cè)50m洋流5km漁業(yè)資源管理與保護(hù)100m城區(qū)地質(zhì)研究50m自然地帶2km中型環(huán)境特征交通道路規(guī)劃50m生長(zhǎng)季節(jié)2km作物估產(chǎn)50m小型環(huán)境特征大型環(huán)境特征作物長(zhǎng)勢(shì)25m污染源識(shí)別10m區(qū)域地理400km天氣狀況20m海洋化學(xué)10m礦產(chǎn)資源100km水土保持50m水污染控制10m海洋地質(zhì)100km植物群落50m港灣動(dòng)態(tài)10m石油普查1km土種識(shí)別20m水庫(kù)建設(shè)10m地?zé)豳Y源1km洪水災(zāi)害50m航行設(shè)計(jì)5m環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)100m徑流模式50m港口工程10m土壤識(shí)別75m水庫(kù)水面監(jiān)測(cè)50m魚群分布與遷移10m土壤水分140m城市、工業(yè)用水20m城市工業(yè)發(fā)展規(guī)劃10m土壤保護(hù)75m地?zé)衢_發(fā)50m城市居住密度分析10m灌溉計(jì)劃100m地球化學(xué)性質(zhì)、過(guò)程50m城市交通密度分析5m目前二十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2、光譜分辨率

指遙感器在接收目標(biāo)輻射的波譜時(shí)，能分辨的最小波長(zhǎng)間隔，即遙感器的工作波段數(shù)目、波長(zhǎng)及波長(zhǎng)間隔(波帶寬度)。目前二十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)光譜分辨率對(duì)水鋁礦反射光譜的影響由圖可見，具有窄波段吸收特征的水鋁礦在4～16nm光譜分辨率下明顯反映出雙吸收峰（反射低谷）特征。高光譜數(shù)據(jù)的光譜分辨率比寬波段遙感高數(shù)十倍（〈10nm）。在寬波段遙感圖像上無(wú)法反映的具有診斷性光譜特征的礦物，在高光譜圖像上變得很容易識(shí)別。這從根本上改變了從光學(xué)遙感圖像上提取地質(zhì)信息的質(zhì)量和數(shù)量。目前二十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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(qiáng)；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(guān)性大。應(yīng)服從應(yīng)用目的--結(jié)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)）目前二十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)3、輻射分辨率（輻射靈敏度）遙感器測(cè)量的是地物的波譜輻射度

輻射分辨率指遙感器探測(cè)元件在接收波譜輻射信號(hào)時(shí)，能分辨的最小輻射度差。即把遙感器輸出信號(hào)的總范圍，從黑到白，分解成大量剛好能辨別的灰度等級(jí)反映地物在波譜輻射度或反射率上的微細(xì)差異輻射分辨率高--識(shí)別兩同等空間分辨率目標(biāo)的能力強(qiáng)目前二十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)4、時(shí)間分辨率遙感器成像間隔的性能指標(biāo)∵遙感器須對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)（變化）進(jìn)行連續(xù)均勻、不間斷地探測(cè)

為分析、識(shí)別目標(biāo)所必須具有的最小時(shí)間間隔，稱時(shí)間分辨率注意：對(duì)同一目標(biāo)遙感器重復(fù)成像的周期、覆蓋周期、重訪周期目前二十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)第二節(jié)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(cè)重時(shí)間、光譜分辨率

成像遙感器--強(qiáng)調(diào)空間分辨率攝影方式掃描方式按輻射源：被動(dòng)式（自然）主動(dòng)式（人工）目前二十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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(jī)載紅外掃描儀的成像原理多光譜掃描儀成像原理（MSS、TM、ETM+）3、推掃式傳感器成像原理（HRV）4、成像光譜儀5、雷達(dá)成像原理目前二十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.1攝影方式遙感器

傳統(tǒng)攝影指經(jīng)過(guò)透鏡(組)，按幾何光學(xué)的原理聚焦構(gòu)像，用感光材料，通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)直接感測(cè)和記錄目標(biāo)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(biāo)物固化影像。數(shù)字?jǐn)z影則通過(guò)放置在焦平面的光敏元件，經(jīng)過(guò)光/電轉(zhuǎn)換，以數(shù)字信號(hào)記錄物體的影像。目前二十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：空間分辨率高成本低易操作信息量大缺點(diǎn)：局限性大0.3~1.3μm影像畸變較嚴(yán)重成像受氣侯、光照和大氣效應(yīng)的限制須回收膠片影像形成周期長(zhǎng)無(wú)法實(shí)時(shí)觀測(cè)2.1攝影方式遙感器（續(xù)1）目前二十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)各類攝影機(jī)--按結(jié)構(gòu)及膠片曝光方式分類2.1攝影方式遙感器（續(xù)2）目前三十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)航攝儀2.1攝影方式遙感器（續(xù)3）目前三十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.1攝影方式遙感器（續(xù)4）目前三十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)BGRIR目前三十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)攝影方式遙感器（續(xù)6）目前三十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

目前三十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)PanoramicPhotographofManhattan目前三十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)CorrectedManhattanImage目前三十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.2掃描方式遙感器掃描成像是依靠探測(cè)元件和掃描鏡對(duì)目標(biāo)地物以瞬時(shí)視場(chǎng)為單位進(jìn)行的逐點(diǎn)、逐行取樣，以得到目標(biāo)地物電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。優(yōu)點(diǎn)：可對(duì)全部五個(gè)大氣窗口的電磁輻射進(jìn)行探測(cè)可進(jìn)行多波段、超多波段遙感--波譜分辨率高輸出電信號(hào)，可用磁帶記錄，可實(shí)時(shí)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(diǎn)：空間分辨率相對(duì)較低

目前三十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

⑴電子掃描遙感器—RBV（ReturnBeamVidicon）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）目前三十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)RBV（ReturnBeamVidicon）目前四十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)(2)光機(jī)掃描遙感器借助平臺(tái)沿航向運(yùn)動(dòng)和本身光學(xué)機(jī)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）目前四十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)IFOVInstantaneousfieldofview--瞬時(shí)視場(chǎng):在掃描成像過(guò)程中一個(gè)光敏探測(cè)元件通過(guò)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)投射到地面上的直徑或?qū)?yīng)的視場(chǎng)角度。

空間分辨率地面分辨率2.2掃描方式遙感器（續(xù)3）目前四十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)組成：光學(xué)--機(jī)械掃描熱紅外探測(cè)掃描成像過(guò)程掃描線的銜接問(wèn)題分辨率的問(wèn)題熱紅外圖像特征(3)熱紅外掃描儀目前四十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)掃描線的銜接(單像元排列）

飛行速度W=α/t(掃描一次的時(shí)間)當(dāng)Wt=α?xí)r,不會(huì)出現(xiàn)掃描空隙和重復(fù)因wt=α=βH,w/H=β/t為常數(shù)目前四十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前四十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

空間分辨率

瞬間視場(chǎng)β=d/f

空間分辨率α0=βH=dH/f

dαHβ星下點(diǎn)時(shí)目前四十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

αθ=βHθ=βHsecθ=α0secθ

αθ’=αθsecθ=α0sec2θ平行航線方向垂直航線方向目前四十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)(4)MSS多光譜掃描儀（Multi-spectralScanner）

點(diǎn)掃描成像目前四十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

（1）掃描儀的結(jié)構(gòu)√掃描反射鏡

擺動(dòng)頻率-----13.62HZ總觀測(cè)視場(chǎng)角-----11.56°

√反射鏡組由主反射鏡和次反射鏡組成

目前四十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)√成像板

24+2個(gè)玻璃纖維元

MSS4-7空間分辨率為79m×79m

MSS8分辨率為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

目前五十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)√探測(cè)器將輻射能轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出

MSS4，5，6采用18個(gè)光電倍增管 MSS7使用六個(gè)硅光電二極管MSS8采用2個(gè)汞鎘碲熱敏感探測(cè)器 √輸出

數(shù)字影像(2340行×2340列)采樣后影像分辨率為57M×79M目前五十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)?從左至右,垂直飛行方向逐點(diǎn)掃描,得到一條相應(yīng)于地面的圖像線。衛(wèi)星向前運(yùn)動(dòng)，第二次掃描得到第二條掃描線。成像過(guò)程掃描一次掃描總視場(chǎng)：11.56°地面寬度：185km六條掃描線圖像的地面范圍:474m×185km

掃描線銜接（6個(gè)感應(yīng)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(shí)間里衛(wèi)星往前正好移動(dòng)474m，掃描線恰好銜接目前五十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)185.3KM寬

飛行方向123456123456主動(dòng)掃描回掃

474MMSS掃描成像過(guò)程目前五十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)MSS影像特征

存在全景變形,空間分辨率為79m

Landsat1-3有五個(gè)波段 MSS4(綠)、MSS5(紅)、MSS6(紅外)、 MSS7(紅外)、MSS8(熱紅外)幾何特征波譜特征目前五十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)（5）TM(專題制圖儀)(ThematicMapper)目前五十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

探測(cè)器

探測(cè)器共有100個(gè),分七個(gè)波段呈錯(cuò)開排列TM1～5及TM7的探測(cè)器有16個(gè),每個(gè)的瞬時(shí)視場(chǎng)在地面上為30×30㎡ TM6的探測(cè)器有4個(gè),每個(gè)的瞬時(shí)視場(chǎng)在地面上為120×120㎡

目前五十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

半個(gè)掃描周期，即單向掃描所用的時(shí)間為71.46ms，衛(wèi)星正好飛過(guò)地面480m，下半個(gè)掃描周期獲取的16條圖像線正好與上半個(gè)掃描周期的圖像線銜接目前五十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)TM特點(diǎn)

1、TM中增加一個(gè)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(duì)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(gè)增加到7個(gè)；5、有熱紅外通道TM6。目前五十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)ETM特點(diǎn)

1、增加了全色波段，分辨率為15米;

2、

采用雙增益技術(shù)使熱紅外波段的分辨率提高到60米；3、改進(jìn)后太陽(yáng)定標(biāo)器使衛(wèi)星的輻射定標(biāo)誤差小于5%。目前五十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

固體自掃描傳感器是用固定的探測(cè)元件，通過(guò)遙感平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)對(duì)目標(biāo)地物進(jìn)行掃描。目前常用的探測(cè)元件為CCD。2.3固體自掃描遙感器目前六十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.3固體自掃描遙感器線陣列掃描儀即推帚式掃描儀面陣列掃描儀SPOT衛(wèi)星的HRVMOS－1衛(wèi)星的MESSRJERS－1衛(wèi)星的OPS由于技術(shù)上的原因，面陣CCD難以做大固體掃描儀探測(cè)元件為電容耦合器件CCD（ChargeCompledDevice）目前六十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)CCD--ChargeCouplingDevice電荷耦合器件是一塊有許多小的光電二極管構(gòu)成的固態(tài)電子元件--其中的每個(gè)CCD單元都能感受光線的強(qiáng)弱--并將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其相應(yīng)強(qiáng)弱的微小電流--連續(xù)量的電模擬信號(hào)2.3固體自掃描遙感器（續(xù)1）目前六十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

電子掃描裝置接收由CCD傳輸來(lái)的電信號(hào)取樣、量化將這種強(qiáng)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(jìn)制數(shù)字[A/D轉(zhuǎn)換]數(shù)字存儲(chǔ)器2.3固體自掃描遙感器（續(xù)2）目前六十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)CCD的工作原理:CCD是一種用電荷量表示信號(hào)強(qiáng)弱,用耦合方式傳遞信號(hào)的全固體化半導(dǎo)體表面器件固體器件--其受激電荷靠電子或空穴運(yùn)載在固體內(nèi)移動(dòng)由于硅(Si)具有探測(cè)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(jié)構(gòu)電容作為光敏感元2.3固體自掃描遙感器（續(xù)3）目前六十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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(dāng)電壓加到CCD電極上時(shí)—在硅層形成電位勢(shì)阱--電荷在勢(shì)阱內(nèi)積累

電荷轉(zhuǎn)移--加高壓形成深勢(shì)阱,加低壓形成的勢(shì)阱淺--電荷可進(jìn)行轉(zhuǎn)移--實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸固體自掃描遙感器目前六十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)線列(陣)CCD:CCD光敏元的排列方向與平臺(tái)的飛行方向垂直,由線列CCD自身完成一維掃描,靠平臺(tái)運(yùn)動(dòng)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）目前六十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

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(gè)全色波段6000個(gè)

各光敏元同時(shí)露光，每個(gè)光敏元積累的與目標(biāo)物輻射強(qiáng)度成正比的電荷量通過(guò)耦合方式轉(zhuǎn)移輸出，而不同于其它探測(cè)器輸出的是電壓信號(hào)。2.3固體自掃描遙感器（續(xù)5）目前六十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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）目前六十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)面陣CCD矩陣式排列的CCD元可象膠片一樣同時(shí)曝光

--記錄整幅畫面固體自掃描遙感器（續(xù)7）目前六十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)固體自掃描成像遙感器特點(diǎn)：

①一改光機(jī)掃描的逐點(diǎn)掃描為逐行掃描、逐面掃描--革除了機(jī)械部件,簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),避免了因振動(dòng)引起的噪聲；②光敏元同時(shí)曝光--延長(zhǎng)了信號(hào)駐留時(shí)間,提高了遙感器的靈敏度；③波譜響應(yīng)范圍寬--硅光敏元可探測(cè)0.4~1.1μm;④無(wú)畸變、體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)可靠性強(qiáng)。

使成像遙感器的結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性變革2.3固體自掃描遙感器（續(xù)8）目前七十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)地面帶寬60kmSPOT衛(wèi)星平臺(tái)上安裝了兩臺(tái)HRV儀器，每臺(tái)視場(chǎng)都為60KM，兩者之間有3KM的重疊，總視場(chǎng)為117KM。相鄰軌道間在赤道處約為108KM，垂直地面觀測(cè)時(shí)，相鄰軌道的影像約有9KM的重疊。共觀測(cè)369圈（26天）實(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)目前七十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

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(chǎng)寬度為60km 三個(gè)譜段,每個(gè)波段探測(cè)器組由3000個(gè)CCD元件組成 每個(gè)元件形成的像元，相對(duì)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(gè)CCD元件組成一行每個(gè)像元地面的大小為10m×10m

SPOT成像特點(diǎn)目前七十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)反射鏡左右傾斜最大為27度，有立體觀測(cè)能力鄰軌立體目前七十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)SPOT4

1）全色波段0.51-0.73μm改為波段(0.61-0.68μm)2）增加了一個(gè)SWIR（ShortWaveInfrared，短波紅外）波段。3）增加了一個(gè)多角度遙感儀器，即寬視域植被探測(cè)儀Vegetation(VGT)，空間分辨率1．15km。SPOT5載有2臺(tái)高分辨率幾何成像裝置(HRG)、1臺(tái)高分辨率立體成像裝置(HRS)、1臺(tái)寬視域植被探測(cè)儀(VGT)等，空間分辨率最高可達(dá)2.5m，前后模式實(shí)時(shí)獲得立體像對(duì)，運(yùn)營(yíng)性能有很大改善，在數(shù)據(jù)壓縮、存儲(chǔ)和傳輸?shù)确矫嬉簿酗@著提高。目前七十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)固體掃描圖像的幾何特性

面陣列

成像區(qū)域地物的輻射信息通過(guò)鏡頭中心一次性聚焦在CCD面陣上，屬于地面的中心投影。與框幅式相片又相同的投影關(guān)系。

線陣列

探測(cè)器線陣列與平臺(tái)飛行方向垂直，每次成像時(shí)同一掃描行通過(guò)投影中心成像，屬于行中心投影。與縫隙式成像的原理相同。目前七十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)線陣CCD掃描描儀在垂直成像時(shí)的圖像與縫隙式像片具有相同的比例尺特性。當(dāng)?shù)孛嫫教?，外方位角元素?時(shí)，比例尺為:

fH=

1m當(dāng)?shù)孛嫫教梗瑐?cè)視角為θ時(shí)，比例尺為：cosθ

fH

1m=比例尺目前七十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)地面分辨率

CCD固體掃描圖像的地面分辨率是指像元所對(duì)應(yīng)的地面大小。由平臺(tái)高度H和像元探測(cè)角?θ(瞬時(shí)視場(chǎng)角)決定D=?θ?H目前七十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

傾斜誤差傾斜誤差：因遙感器姿態(tài)角引起像點(diǎn)移位行中心投影，誤差形式與縫隙式相片相同目前七十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)?y?h Hdy=

投影誤差：地形起伏引起的像點(diǎn)移位，僅 在掃描方向上。

dx=0航天成像時(shí)，平臺(tái)高度遠(yuǎn)大于地形起伏高差，因此不會(huì)出現(xiàn)重疊和遺漏現(xiàn)象。投影誤差目前七十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)物理特性記錄范圍指地物電磁波輻射在圖像上反映出的色調(diào)色彩特征，即地物電磁波輻射能力大小與其影像色調(diào)色彩之關(guān)系。

可見光—熱紅外掃描圖像的物理特性目前八十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)藍(lán)光波段0.4－0.5μm對(duì)水體有較好的穿透能力用于淺水底地貌判讀因水中浮游生物含有一定的葉綠素，對(duì)藍(lán)光反射能力差，可用于水體浮游生物含量判讀被造紙廠、化工廠污染的水體反射率低，有利于水體污染監(jiān)測(cè)雪山反射率高航空用的多，航天用的少（大氣散射）目前八十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)綠光波段0.5－0.6μm對(duì)水體有一定的穿透能力，一般10-20m,清水50m。植被反射率出現(xiàn)峰值。用于林業(yè)資源分布及草場(chǎng)分布的調(diào)查水體反射率較低，易于區(qū)分。水域分布調(diào)查比值圖像：藍(lán)/綠。用于估算水體中可溶性有機(jī)物和浮游生物含量，用于漁業(yè)資源調(diào)查目前八十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)紅光波段0.6－0.7μm受大氣影響小人文地物影像清晰，用于考古不同地質(zhì)構(gòu)造線清晰，用于地質(zhì)分析水體、植被反射率較低，便于確定范圍目前八十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)近紅外波段0.7－1.1μm水體、濕地反射率低，植被反射率高。根據(jù)色調(diào)差異，用于植被類型分布調(diào)查。☉范圍；☉種類（針葉與闊葉）；☉成林情況(生長(zhǎng)狀況)：大樹(鮮紅),小樹(暗紅)；☉健康狀況：病蟲害樹木色調(diào)暗（反射差）。農(nóng)作物生長(zhǎng)：估產(chǎn)。軍事目標(biāo)偵察：可顯示綠色偽裝下的目標(biāo)。目前八十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)近紅外1.55－1.75μm反射率與含水量有關(guān)用于土壤含水量監(jiān)測(cè)植被長(zhǎng)勢(shì)調(diào)查,旱情調(diào)查。含水量高反射率低巖石分類。不同巖石反射率不同，色調(diào)不同目前八十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)短波紅外2.08－2.35μm主要用于地質(zhì)制圖及植被長(zhǎng)勢(shì)調(diào)查目前八十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)熱紅外8－14μm影像色調(diào)受太陽(yáng)輻射的影響很大，攝影時(shí)間和天氣不同，影像色調(diào)變化大。溫度高則影像色調(diào)淺，因此可以反映目標(biāo)活動(dòng)特性，如飛機(jī)。水體熱慣性大。白天水體色調(diào)深，晚上水體色調(diào)淺。但長(zhǎng)期陰雨天，不易區(qū)分地物，影像色調(diào)模糊（溫度差不大）。森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)：常溫8-12μ，災(zāi)區(qū)3-5μ。同近紅外波段配合，監(jiān)測(cè)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)和收成。地?zé)嵴{(diào)查；軍事目標(biāo)偵察。目前八十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.4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。用很窄而連續(xù)的光譜通道對(duì)地物持續(xù)遙感成像的技術(shù)。在可見光到短波紅外波段其光譜分辨率高達(dá)納米(nm)數(shù)量級(jí)，通常具有波段多的特點(diǎn)，光譜通道數(shù)多達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)以上，而且各光譜通道間往往是連續(xù)的，因此高光譜遙感又通常被稱為成像光譜遙感。目前八十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前八十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)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、面陣推掃目前九十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)成像波(光)譜儀(高光譜分辨率遙感)（續(xù)2）成像光譜儀技術(shù)要求：1、收集光系統(tǒng)要求：盡量使用反射式光學(xué)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(bǔ)償?shù)墓鈱W(xué)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(zhǔn)確、輻射誤差?。?、探測(cè)器要求：高靈敏度的成千上萬(wàn)個(gè)線陣或面陣且可以感受可見光和紅外波區(qū)探測(cè)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(shù)。（記錄及時(shí)準(zhǔn)確）目前九十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)?

美國(guó)：AIS（124波段），AVIRIS（224波段）、WIS（812波段）、PROBE、TEEMS、 MODIS（36波段）、Hyperion（242波段）、FTHSI、AHI（256波段）、SEBASS（242波段）?澳大利亞：Hymap（128波段）、ARIES（64波段）、TIPS（100波段）?加拿大：CASI（288波段，面陣推帚型機(jī)載成像光譜儀）?德國(guó)：ROSIS（反射式成像光譜儀）?法國(guó)：IMS?芬蘭：AISA?歐空局：CHRIS（2000年10月22日PROBA小衛(wèi)星）?日本：GLI?中國(guó)：MAIS、PHI（244波段）、OMIS-1（10個(gè)熱波段）、CMODIS（神舟III號(hào)）、Env-DD（環(huán)境災(zāi)害小衛(wèi)星，115波段）典型的高光譜遙感器目前九十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)OMIS-IOMIS-II總波段數(shù)12868光譜儀光譜范圍μm光譜分辨率nm波段數(shù)光譜儀光譜范圍μm光譜分辨率nm波段數(shù)0.4-1.110640.4-1.110641.06-1.7040161.55-1.7512.0-2.515322.08-2.3513.0-5.025083.0-5.018.0-12.550088.0-12.51瞬時(shí)視場(chǎng)(mrad)31.5/3可選總視場(chǎng)（o）>70掃描率（S/s）5、10、15、20可選行像元數(shù)5121024/512數(shù)據(jù)編碼（bit）12探測(cè)器SI、InGaAs、InSb、MCT線列Si線列、InGaAs單元、InSb/MCT雙色中國(guó)128波段航空成像光譜儀（OMIS-1）目前九十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)美國(guó)242波段衛(wèi)星成像光譜儀（Hyperion）地圖投影：UTM坐標(biāo)系：WGS84波譜范圍：0.4-2.5微米全色波段：0個(gè)可見波段：35個(gè)近紅外：35個(gè)短波紅外：172個(gè)中紅外波段：0個(gè)熱紅外：0個(gè)掃描寬度：7.5KM時(shí)間分辨率：200天像素大?。?0米數(shù)據(jù)格式：HDF&Tiff目前九十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.5真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)（RAR–RealApertureRadar）真實(shí)孔徑雷達(dá)是從平臺(tái)行進(jìn)方向的側(cè)方發(fā)射由實(shí)際天線所決定的波束寬度的波束脈沖，然后接受目標(biāo)返回的后向散射波，從接收的信號(hào)中可以獲得目標(biāo)的圖像。根據(jù)接收雷達(dá)反射的信號(hào)的原理知道，目標(biāo)在影像上是按照反射的脈沖的先后順序記錄成像的，在方位向上則通過(guò)平臺(tái)的前進(jìn)，掃描面在地面上的移動(dòng)按照平臺(tái)行進(jìn)的順序成像。目前九十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)真實(shí)孔徑側(cè)視機(jī)載遙感雷達(dá)方塊圖目前九十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)分辨率雷達(dá)遙感的側(cè)向成像特點(diǎn)，雷達(dá)影像的分辨率因而要分成為距離向和方位向兩個(gè)部分，而且二者是互不相關(guān)的。距離向分辨率是脈沖在脈沖發(fā)射的方向上（距離向）能分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離，方位向分辨率是在輻射波垂直的方向上（方位向）相鄰的兩束脈沖之間能分辨的兩個(gè)目標(biāo)的最小距離。

目前九十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)雷達(dá)掃描過(guò)程示意圖目前九十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)距離向分辨率距離向分辨率又可以分成為斜距分辨率和地距分辨率。斜距分辨率表示區(qū)分斜距上兩個(gè)目標(biāo)的能力，它取決于雷達(dá)接收機(jī)在時(shí)間上區(qū)分兩個(gè)目標(biāo)回波的能力。因?yàn)檎鎸?shí)孔徑雷達(dá)的時(shí)間分辨率就是它的發(fā)射脈沖寬度τ，設(shè)電磁波到地面上兩個(gè)目標(biāo)的距離分別為R‘和Rm，其距離差為ΔRs，則電磁波到地面上兩目標(biāo)點(diǎn)往返的時(shí)間分別:t1=2R’/c；t2=2Rm/c=2(R’+ΔRs)/c；兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)回波信號(hào)的時(shí)間差為：Δt=t2-t1=2ΔRs/c如果要區(qū)分斜距上的兩個(gè)目標(biāo)，則兩個(gè)目標(biāo)的反射脈沖應(yīng)不重疊，而雷達(dá)系統(tǒng)能分辨不同信號(hào)的最小時(shí)間是脈沖寬度τ，所以有Δt=τ，因而，斜距的分辨率為：地距分辨率為：目前九十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)方位向分辨率方位向的分辨率是指相鄰的兩個(gè)脈沖之間能夠分辨兩個(gè)目標(biāo)的最小距離。由天線理論可知道，當(dāng)孔徑為D大小的天線的照射是均勻分布時(shí)，其波束角β和天線孔徑D之間的關(guān)系為β=λ/D，由此，可以得到方位向的分辨率為：目前一百頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)方位向的分辨率與波長(zhǎng)λ和觀測(cè)距離H成反比，而與天線孔徑D成正比，因此，如果要提高方位向分辨率，需要采用波長(zhǎng)較短的電磁波，增大天線孔徑D以及縮短觀測(cè)距離，但是，這樣的結(jié)果是大大限制了雷達(dá)傳感器的使用和設(shè)計(jì)。目前一百零一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.6合成孔徑雷達(dá)（SAR-SyntheticApertureRadar）合成孔徑雷達(dá)是一種通過(guò)飛行平臺(tái)的向前運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)合成孔徑的雷達(dá)技術(shù)。地面目標(biāo)被雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)照射后會(huì)返回包含有地面目標(biāo)信息反射特性的信號(hào)，如果雷達(dá)天線是固定不動(dòng)的話，則只能接收到很小一部分從地面反射的信號(hào)（后向散射），但是，如果雷達(dá)天線是快速向前移動(dòng)的話，則有可能收集到從地面后向散射到各個(gè)方向的信號(hào)。這種利用天線的移動(dòng)，可以將小孔徑的雷達(dá)天線虛擬成一個(gè)大孔徑的天線，從而獲得類似大孔徑天線探測(cè)效果的雷達(dá)遙感測(cè)量稱為合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)。目前一百零二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)在飛行過(guò)程中，在每一個(gè)位置上發(fā)射一個(gè)雷達(dá)信號(hào)，接收相應(yīng)發(fā)射位置的回波信號(hào)并存儲(chǔ)記錄下來(lái)，存儲(chǔ)時(shí)必須同時(shí)記錄接收信號(hào)的幅度和相位。當(dāng)輻射單元移動(dòng)一段距離Ls后，存儲(chǔ)的信號(hào)和實(shí)際天線線陣列諸單元所接收的信號(hào)非常類似。真實(shí)孔徑雷達(dá)在同一個(gè)位置上接收目標(biāo)的回波信號(hào)，而合成孔徑雷達(dá)則在不同位置上接收同一地物目標(biāo)的回波信號(hào)，接收到的當(dāng)然是在不同時(shí)刻的回波信號(hào)。目前一百零三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)方位向分辨率設(shè)天線在軌道上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其真實(shí)孔徑為D，波束寬度為β=λ/D。在合成孔徑雷達(dá)中，從地表目標(biāo)返回的脈沖在入射波束照射到目標(biāo)期間都會(huì)不斷地被接收。因此，對(duì)于一個(gè)地面物體P，天線在X1位置開始接收到其散射信號(hào)直至飛行體移動(dòng)到位置Xn為止，設(shè)X1到Xn的距離為L(zhǎng)s，利用合成孔徑雷達(dá)技術(shù)后的雷達(dá)天線長(zhǎng)度為：由于合成雷達(dá)是依次發(fā)射和接收的，而不是像真實(shí)孔徑雷達(dá)那樣同時(shí)發(fā)射和接收，所以，各個(gè)單元之間的相位差是發(fā)射和接收雙程距離差引起的。因此，對(duì)于長(zhǎng)度為L(zhǎng)s的合成天線，雙程距離差導(dǎo)致的波束寬度βS為：因此，方位向分辨率為：目前一百零四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)距離向分辨率合成孔徑雷達(dá)的距離向分辨率與真實(shí)孔徑雷達(dá)的距離向分辨率相同。但是，由于真實(shí)孔徑機(jī)載雷達(dá)一般是用短脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)距離向的高分辨率，而合成孔徑雷達(dá)通常用帶寬為B的線性調(diào)頻脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)距離方向的良好分辨率，因而需要求助于極短的脈沖。對(duì)于線性調(diào)頻信號(hào)，可通過(guò)脈沖壓縮得到時(shí)間分辨率為τ=1/B。因此合成孔徑雷達(dá)的斜距分辨率為：地距分辨率為：目前一百零五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.5.1雷達(dá)圖像的輻射特征雷達(dá)圖像上的信息是地物目標(biāo)對(duì)于雷達(dá)波束的反應(yīng)，而且主要是地物目標(biāo)的后向散射所形成的圖像信息。影響后向散射系數(shù)的主要因素分為兩類，其一是雷達(dá)系統(tǒng)的工作參數(shù)，主要包括雷達(dá)傳感器的工作波長(zhǎng)、波束的入射角、入射波的極化方式等；第二類因素是由地面目標(biāo)的特性引起的，即地表的粗糙度和地物目標(biāo)的復(fù)介電常數(shù)等因素。目前一百零六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)1、電磁波的極化方式（HH、VV、HV、VH）

同一地物對(duì)不同極化波的反應(yīng)是不一樣的。不同地物在某一極化圖像中的亮度可能比較接近，而在另外一種極化圖像中卻可能很容易區(qū)分出來(lái)。大多數(shù)的自然地物目標(biāo)對(duì)HH極化波能產(chǎn)生較強(qiáng)的回波信號(hào)。對(duì)于地表目標(biāo)比較粗糙、回波信號(hào)與入射角無(wú)關(guān)的地區(qū)，HH和VV極化方式基本沒(méi)有大的區(qū)別；對(duì)于光滑的地面，HH極化方式比VV極化方式回波低；對(duì)于建筑物而言，HH的回波通常大于VV的回波。而交叉極化方式，即HV和VH的回波比同極化方式HH和VV的回波要低得多，因而，對(duì)于測(cè)繪和資源調(diào)查而言，交叉極化方式的雷達(dá)傳感器使用的較少。目前一百零七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)SIR-C雷達(dá)遙感系統(tǒng)四種極化方式圖像目前一百零八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前一百零九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)體散射效應(yīng)

體散射效應(yīng)是指電磁波經(jīng)過(guò)多路徑反射后所產(chǎn)生的總的有效散射效應(yīng)。這種情況一般產(chǎn)生在森林、植被、干雪、干沙等能被長(zhǎng)波穿透的地區(qū)。目前一百一十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前一百一十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)去極化現(xiàn)象

入射電磁波照射到一個(gè)由兩個(gè)正交的面組成的幾何體上，經(jīng)過(guò)兩次反射，電場(chǎng)方向改變90，這種情況下則產(chǎn)生了所謂的去極化現(xiàn)象。目前一百一十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2、復(fù)介電常數(shù)的影響組成地物目標(biāo)的物質(zhì)性質(zhì)對(duì)雷達(dá)回波的影響很大，這一性質(zhì)主要表現(xiàn)為復(fù)介電常數(shù)。復(fù)介電常數(shù)越大，反射雷達(dá)波束的能力越強(qiáng)，穿透作用越小。介質(zhì)波長(zhǎng)電導(dǎo)率實(shí)部虛部備注海水3~204.380774淡水10010-3~10-2800.06非常干燥的沙質(zhì)土90.0321.62非常潮濕的沙質(zhì)土90.62432.4非常干燥的地面10010-240.006潮濕的地面10010-4300.6目前一百一十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)3、表面粗糙度的影響地表面的粗糙度是指一個(gè)雷達(dá)分辨率單元內(nèi)地表面的粗糙程度，它是由細(xì)小的物質(zhì)組成，是決定回波振幅的主要因素。一般來(lái)說(shuō)，地表面的粗糙度分為三種情況，即平滑表面、微粗糙表面和高粗糙表面。區(qū)分這三種粗糙度的準(zhǔn)則是所謂的瑞利準(zhǔn)則。目前一百一十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)粗糙程度Ka波段（0.86cm）X波段（3cm）L波段（25cm）備注光滑h<0.05cmh<0.17cmh<1.41cm中等粗糙h=0.05~0.28cmh=0.17~0.96cmh=1.41~8.04cm粗糙h>0.28cmh>0.96cmh>8.04cm幾種典型的雷達(dá)波束粗糙度的定義(入射角450）目前一百一十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)光滑的表面對(duì)雷達(dá)波產(chǎn)生鏡面反射，因而幾乎不產(chǎn)生回波信號(hào)。只有當(dāng)雷達(dá)波束垂直入射地面時(shí)，才可能產(chǎn)生回波。因此，光滑的地表面（平靜的水面、機(jī)場(chǎng)的跑道等）在雷達(dá)影像上幾乎是黑色的。粗糙的地表面對(duì)雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生漫反射，因此，無(wú)論雷達(dá)天線的俯角如何改變，天線都可以接收到較強(qiáng)的回波信號(hào)，所以，粗糙的地表面的雷達(dá)影像表現(xiàn)為亮色調(diào)。中等粗糙的表面產(chǎn)生混合反射，因而，這樣的地表面的雷達(dá)影像一般為灰色調(diào)。目前一百一十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)4、入射波長(zhǎng)的影響

波長(zhǎng)是通過(guò)兩個(gè)方面影響回波信號(hào)的，第一、直接按波長(zhǎng)去衡量地表的粗糙度；其二、波長(zhǎng)的不同直接影響了復(fù)介電常數(shù)的不同。粗糙度直接影響地物目標(biāo)對(duì)電磁波的散射方向和分布；復(fù)介電常數(shù)則影響地物目標(biāo)的反射能力的大小和電磁波的穿透能力的大小。目前一百一十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)5、硬目標(biāo)的影響硬目標(biāo)是指具有較大的散射截面，在雷達(dá)影像上呈現(xiàn)為一系列亮點(diǎn)或者一定形狀的亮線的地物目標(biāo)，例如角反射器、諧振體、金屬構(gòu)件等。目前一百一十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)角反射器效應(yīng)

當(dāng)?shù)匚锬繕?biāo)具有兩個(gè)互相垂直的光滑表面（例如房屋的墻角與地面就組成了這樣的互相垂直的角反射器），或者三個(gè)互相垂直的光滑的表面時(shí)，就可能構(gòu)成了二面或者三面角反射器。雷達(dá)波束遇到這種情況時(shí)，由于角反射器每個(gè)表面的鏡面的反射，使雷達(dá)波束反轉(zhuǎn)1800而向來(lái)波的方向傳播，這樣就產(chǎn)生了各條入射線在反射回去的時(shí)候方向相同，相位也相同的情況。這種現(xiàn)象將使信號(hào)互相增強(qiáng)，使回波信號(hào)極強(qiáng)。目前一百一十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)不同材料的角反射器，其回波強(qiáng)度不同，主要與介電常數(shù)有關(guān)。一般金屬角反射器比混凝土角反射器的回波要強(qiáng)，混凝土角反射器又比木材角反射器的回波強(qiáng)。目前一百二十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)6、雷達(dá)光斑的影響

在合成孔徑雷達(dá)影像上的顆粒狀的噪聲稱為光斑（Speckle），光斑效應(yīng)是相干成像雷達(dá)的必然結(jié)果。雷達(dá)光斑是由于用相干信號(hào)照射目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)上的隨機(jī)散射面的散射信號(hào)之間的相互干涉所形成的相干噪聲。這種斑點(diǎn)噪聲嚴(yán)重影響了雷達(dá)圖像的目標(biāo)判讀的可靠性。目前一百二十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前一百二十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前一百二十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.5.2雷達(dá)圖像的幾何特性在雷達(dá)成像中，地物目標(biāo)的位置在方位向上是按飛行平臺(tái)的時(shí)序記錄成像的；在距離向上則按照地物目標(biāo)的反射信息的先后記錄成像，因而其構(gòu)像幾何學(xué)屬于斜距投影類型，這一特點(diǎn)決定了雷達(dá)影像與傳統(tǒng)的中心投影的光學(xué)影像的區(qū)別。

目前一百二十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)SARImaging-SlantRangeProjection（斜距投影）AntennaAcrosstrackEFNadiref像平面RYSlantrangeHGg Thelocationofpixelsintheimageplaneisdependentontheslantrangesbetweentheantennaandthegroundobjects地物目標(biāo)在像平面上的位置取決于目標(biāo)與雷達(dá)天線之間的距離目前一百二十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)光學(xué)與SAR成像差異，地形起伏引起的位移方向相反目前一百二十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)IncidentAngle（入射角）(Nominal)Incidentangle(名義入射角)--anglebetweentheradarilluminationandthenormaltothegroundsurface.（雷達(dá)入射方向和地面法線的夾角）--theincidentangleincreasesfromthenearrangetothefarrange（雷達(dá)圖像的近距到遠(yuǎn)距，入射角增大）Localincidentangle（局部入射角）

--anglebetweentheradarLOSandthelinenormaltothelocalslope.（雷達(dá)入射方向與局部坡度法線的夾角）目前一百二十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)Incidentangle（入射角）Localincidentangle（局部入射角）目前一百二十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)GeometricCharacteristicsofSARImaging（幾何特征）Foreshortening（透視收縮）Radarshadow（雷達(dá)陰影）Layover（疊掩）目前一百二十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)DiagramofForeshortening（透視收縮）RadarBeamWavefront

displacement

foreshortening地形特征壓縮.斜坡面與雷達(dá)入射方向正交（局部入射角為0）時(shí)，透視收縮最嚴(yán)重局部入射角增大時(shí)，透視收縮減弱；當(dāng)?shù)?0度時(shí)，透視收縮消失，但陰影出現(xiàn)目前一百三十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)垂直飛行方向的比例尺由小變大1/mc>1/mb>1/ma離星下點(diǎn)越遠(yuǎn)影像比例尺越大目前一百三十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)DiagramofShadow（陰影）WavefrontShadowingRadarbeam雷達(dá)波沒(méi)有照射到的地方

沒(méi)有回波，暗色調(diào)高目標(biāo)的背面容易出現(xiàn)陰影局部入射角增大時(shí)，陰影變嚴(yán)重目前一百三十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)Exampleofradarshadoweffectsunderlargeincidenceangle(>45°)illumination.目前一百三十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)肇慶地區(qū)機(jī)載SAR影像目前一百三十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)DiagramofLayover（疊掩）RadarbeamWavefront

layover目標(biāo)上部的回波比底部的回波先到達(dá)接收天線

目標(biāo)的頂部發(fā)生位移，相對(duì)與底部倒置疊掩是透視收縮的極端情況名義入射角小時(shí)，疊掩更顯著目前一百三十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)理解幾何形變90000疊掩透視收縮陰影局部入射角強(qiáng)弱強(qiáng)弱弱強(qiáng)目前一百三十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)ERS-2image,incidenceanglesbetween24°to26°

RADARSATimage,incidenceanglebetween41°and44°目前一百三十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)（1）有較強(qiáng)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(huì)產(chǎn)生體散射，因此能將地下的一些狀況反映出來(lái)2.5.3合成孔徑雷達(dá)圖像的其他特征目前一百三十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)McCauleyetal.,Science,1982目前一百三十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)Cosmo-SkyMed高分辨率雷達(dá)圖像

目前一百四十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)（2）將SAR兩次或者多次觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)——INSAR； 德國(guó)已經(jīng)建成的機(jī)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。目前一百四十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)

合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）

InSAR就是利用SAR在平行軌道上對(duì)同一地區(qū)獲取兩幅（或兩幅以上）的單視復(fù)數(shù)影像來(lái)形成干涉，進(jìn)而得到該地區(qū)的三維地表信息。

目前一百四十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)該方法充分利用了雷達(dá)回波信號(hào)所攜帶的相位信息，獲得同一區(qū)域的重復(fù)觀測(cè)數(shù)據(jù)（復(fù)數(shù)影像對(duì)），綜合起來(lái)形成干涉，得到相應(yīng)的相位差，結(jié)合觀測(cè)平臺(tái)的軌道參數(shù)等提取高程信息。例如：ERS-1/2/ENVISAT組合目前一百四十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)亮度圖象相位圖象相干雷達(dá)（INSAR）

目前一百四十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)雷達(dá)圖像信號(hào)：亮度+相位

復(fù)雷達(dá)圖像：

亮度圖像相位圖像相干雷達(dá)（INSAR）

目前一百四十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)相干雷達(dá)（INSAR）

目前一百四十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)第三節(jié)遙感地面接收站監(jiān)控衛(wèi)星運(yùn)行，接收遙感和遙測(cè)數(shù)據(jù)及對(duì)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和貯存的地面設(shè)施。

任務(wù)：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目前一百四十七頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)中國(guó)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(yùn)行。3.3遙感地面接收站目前一百四十八頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)中國(guó)科學(xué)院中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站主樓中國(guó)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(yù)處理，數(shù)據(jù)分發(fā)和用戶服務(wù)、以及運(yùn)行管理等分系統(tǒng)。

3.3遙感地面接收站（續(xù)2）目前一百四十九頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)3.3遙感地面接收站（續(xù)3）目前一百五十頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)3.4遙感信息的傳輸遙感信息向地面?zhèn)鬏敺绞剑?/p>

直接回放--易行、保密、不能實(shí)時(shí)傳輸1.遙感平臺(tái)返回地面,直接回收遙感器輸出的磁帶或膠片--飛機(jī)、氣球、航天飛機(jī)2.按地面指令,遙感平臺(tái)的再入艙與儀器艙分離,再入艙單獨(dú)返回地面,從再入艙內(nèi)取出磁帶或膠片,儀器艙在運(yùn)行軌道上自行殞毀(國(guó)土資源衛(wèi)星)目前一百五十一頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)3.4.1直接回放（續(xù)）目前一百五十二頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸視頻數(shù)據(jù)傳輸--是將目標(biāo)物信息用無(wú)線電發(fā)往地面接收站探測(cè)器輸出的視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)通訊設(shè)備，以S、X或Ku波段的微波視頻信道向地面發(fā)送

1.實(shí)時(shí)(近實(shí)時(shí))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(guó))國(guó)內(nèi)通信衛(wèi)星(DMSAT)在地面站視距作用范圍以外區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)傳輸目前一百五十三頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)加拿大地面站①②③④⑤⑥視頻數(shù)據(jù)近實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星(TDRS)國(guó)內(nèi)通信衛(wèi)星(DMSAT)高度35000km戈達(dá)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）目前一百五十四頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.非實(shí)時(shí)傳輸在地面站視距范圍外,先將數(shù)據(jù)暫時(shí)記錄在平臺(tái)上的視頻磁帶機(jī)（WBVTR）上,待平臺(tái)飛越地面站上空時(shí)在向地面站傳送3.4.2視頻數(shù)據(jù)傳輸（續(xù)2）目前一百五十五頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)遙感影像:由遙感器對(duì)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(guò)處理或再編碼后產(chǎn)生的與原物相似的形象

光學(xué)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遙感圖像的特性目前一百五十六頁(yè)\總數(shù)一百七十七頁(yè)\編于十八點(diǎn)SIR-A圖像合成孔徑成像雷達(dá)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(yuǎn)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(yuǎn)紅外)光機(jī)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