遙感原理與應(yīng)用全冊配套完整課件

遙感原理與應(yīng)用全冊配套完整課件遙感原理與應(yīng)用前言課程簡介課程性質(zhì)：本科專業(yè)必修課、研究生招生考試科目課程特點：基礎(chǔ)、豐富、易學(xué)教學(xué)方式：課堂講授+習(xí)題課+平時作業(yè)參考教材孫家抦《遙感原理與應(yīng)用》李德仁《攝影測量與遙感概論》張永生《高分辨率遙感衛(wèi)星應(yīng)用》主要期刊武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版)遙感學(xué)報中國圖像圖形學(xué)報ISPRSJournalofPhotogrammetryandRemoteSensing

IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensingInternationalJournalofRemoteSensing網(wǎng)站資源-國際攝影測量與遙感學(xué)會-國家遙感中心-中科院遙感應(yīng)用研究所--中國遙感衛(wèi)星地面接收站課程內(nèi)容前言遙感的物理基礎(chǔ)遙感平臺和傳感器遙感數(shù)據(jù)處理遙感圖像人工識別遙感圖像計算機識別遙感技術(shù)的應(yīng)用遙感的定義1960s美國海軍科學(xué)研究部的布魯依特首先提出了“遙感”（RemoteSensing）不接觸物體本身，用遙感器收集目標(biāo)物的電磁波信息，經(jīng)處理、分析后，識別目標(biāo)物、揭示目標(biāo)物幾何形狀大小、相互關(guān)系及其變化規(guī)律的科學(xué)技術(shù)。同義詞：遙感技術(shù)。——國家測繪局遙感是在不直接接觸的情況下，對目標(biāo)物或自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離感知的一門探測技術(shù)。具體地講是指在高空和外層空間的各種平臺上，運用各種傳感器獲取反映地表特征的各種數(shù)據(jù)，通過傳輸、變換和處理，提取有用的信息，實現(xiàn)研究地物空間形狀、位置、性質(zhì)及其與環(huán)境的相互關(guān)系的一門現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)科學(xué)?！哆b感原理與應(yīng)用》關(guān)鍵詞：非接觸傳感器幾何形狀遙感技術(shù)的基本原理地球上的物體都在不停地發(fā)射、反射和吸收電磁波，并且不同物體的電磁波特征是不同的，人們根據(jù)電磁波的差異來辨析不同的物體，遙感技術(shù)就是在這個原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。遙感技術(shù)的特點范圍大高分辨率多波段多時相范圍大覆蓋范圍大、信息豐富。一景TM影像為185×185平方公里；影像包含各種地表景觀信息，有可見的，也有潛在的。高分辨率影像分辨率亞米級大比例尺測圖精確地物識別多波段GreenReflectanceNIRReflectance多時相重復(fù)探測，有利于進行動態(tài)分析。LasVegas,1992LasVegas,1986LasVegas,1972遙感的分類按照遙感的工作平臺分類：地面遙感、航空遙感、航天遙感。按照探測電磁波的工作波段分類：可見光遙感、紅外遙感、微波遙感等。按照遙感應(yīng)用的目的分類：環(huán)境遙感、農(nóng)業(yè)遙感、林業(yè)遙感、地質(zhì)遙感等按照資料的記錄方式：成像方式、非成像方式按照傳感器工作方式分類：主動遙感、被動遙感遙感的分類按遙感平臺地面遙感：傳感器設(shè)置在地面平臺上，如車載、船載、手提、固定或活動高架平臺等；航空遙感：傳感器設(shè)置于航空器上，主要是飛機、氣球等；航天遙感：傳感器設(shè)置于環(huán)地球的航天器上，如人造地球衛(wèi)星、航天飛機、空間站、火箭等；遙感的分類按電磁波段紫外遙感：探測波段在0.05-0.38um可見光遙感：探測波段在0.38-0.76um紅外遙感:探測波段在0.76-1000um微波遙感:探測波段在1mm-10m多波段遙感：探測波段在可見光和紅外波段范圍內(nèi)，再分若干窄波段來探測目標(biāo)。主動式傳感器被動式傳感器主動傳感器自身發(fā)射并接收經(jīng)地面反射的能量，不受天氣干擾被動傳感器主要接收經(jīng)地面反射的太陽光能量，受天氣干擾大推掃式CCD傳感器（SPOT）框幅式攝影機（傳統(tǒng)攝影測量用）光機掃描攝影機（TM、MSS）三種常用航空航天遙感（被動）傳感器傳感器定軌定姿信息獲取遙感數(shù)據(jù)接收處理服務(wù)與分發(fā)多種信息的融合與集成遙感成像機理各類型用戶信息傳輸各級產(chǎn)品的生產(chǎn)各種應(yīng)用衛(wèi)星研制與發(fā)射遙感學(xué)研究范疇遙感系統(tǒng)的組成傳感器接收系統(tǒng)圖像處理視覺分析、解譯用戶大氣光源地表覆蓋課程的組成用戶第1章第1章第2，3章第2，3章第4，5，6章第7，8章遙感數(shù)據(jù)過程早期遙感的發(fā)展1826年，第一張相片問世；1839年，達格雷發(fā)表第一張空中相片；1858年，法國人用氣球攜帶照相機拍攝了巴黎空中照片；1882年，英國人用風(fēng)箏拍攝地面照片；1903年，萊特兄弟發(fā)明飛機，創(chuàng)造了條件；1909年，意大利人首次利用飛機拍攝地面照片；一戰(zhàn)中，航空照相技術(shù)用于獲取軍事情報；一戰(zhàn)后，航空攝影用于地形測繪和森林調(diào)查與地質(zhì)調(diào)查；1930年，美國開始全國航空攝影測量；1937年，出現(xiàn)了彩色航空像片?！璊NNiepce(1826,France)

Theworld’sfirstphotographicimagePigeons,1903.Asquadronofpigeonsequippedwithlightweight70-mmaerialcameras.Forobviousreasons,pigeonsarenotidealplatform.AerialphotographyinWorldWarIVerticalphotographyofWorldWarItrenchesinEurope.Close-upviewofaworldwarI現(xiàn)代遙感發(fā)展1957年，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星1970年代美國的陸地衛(wèi)星高分辨率衛(wèi)星（IKONOS,QUICKBIRD,SPOT）多光譜、高光譜衛(wèi)星（MODIS）大幅面高分辨率航空傳感器現(xiàn)代遙感發(fā)展1957年10月4日，蘇聯(lián)成功地把世界上第一顆繞地球運行的人造衛(wèi)星送入軌道。衛(wèi)星重83公斤，比美國準(zhǔn)備在第2年初發(fā)射的衛(wèi)星重8倍。繞地球一周需1小時35分，距地面的最大高度為900公里，用兩個頻道連續(xù)發(fā)送信號。

現(xiàn)代遙感發(fā)展

1972年7月23日美國發(fā)射了第一顆地球資源衛(wèi)星（ERTS-1），后改稱陸地衛(wèi)星（LandSat-1）

MSS多光譜掃描儀（4bands）

RBV多光譜電視攝像儀空間分辨力80米遙感專用衛(wèi)星Landsat1MSSimageofMountMcKinleyandenvirons,AlaskaRange,Alaska,on25Aug1972現(xiàn)代遙感發(fā)展1982年美國發(fā)射陸地衛(wèi)星4號（LandSat-4）

TM專題制圖儀7bands空間分辨力30米ThisisathematicmappercolorcompositeimageofAmazonas,Brazil,acquiredusingtheLandsat-4and5satellitesonAugust15,1988.現(xiàn)代遙感發(fā)展1999年4月15日美國發(fā)射陸地衛(wèi)星7號（LandSat-7）

ETM+增強型專題制圖儀7bands空間分辨力30米全色波段分辨率為15米Landsat7imageofSingapore14.25meterresolutionDataacquisition:2000-04-28現(xiàn)代遙感發(fā)展1999年4月17日美國發(fā)射IKONOS-1（失?。?999年9月24日美國發(fā)射IKONOS-2線陣CCD推掃橫掃同軌、異軌立體全色0.82米RGB，近紅外波段4米FirstIKONOSImage-TakenofWashingtonD.C.Verylargeimage7833*2209現(xiàn)代遙感發(fā)展2001年10月18日美國發(fā)射QuickBird-2線陣CCD推掃橫掃同軌、異軌立體全色0.61米RGB，近紅外波段2.4米SanFranciscoQuickBird0.61m現(xiàn)代遙感發(fā)展1986年2月法國發(fā)射第一顆陸地衛(wèi)星（SPOT-1）2002年5月4日法國發(fā)射陸地衛(wèi)星（SPOT-5）HRV線陣列推掃式成像儀全色5米全色立體2.5米RGB10米短波紅外SWIR20米May7,2002,SPOT5firstimage:thecityofAthensEleusisharbour.A2.5mresolutionimagewasproducedusingtwo5mresolutionimagesfromHRGinstruments現(xiàn)代遙感發(fā)展MODIS——中分辨率成像光譜儀（moderateresolutionimagingspectroradiometer）

36個波段250m（Bands1-2）-陸地500m（Bands3-7）-大氣1000m（Bands8-36）-高空唯一將實時觀測數(shù)據(jù)通過x波段向全世界直接廣播

免費接收數(shù)據(jù)并無償使用

我國遙感發(fā)展1970年4月24日第一顆人造地球衛(wèi)星——東方紅1號1988年9月7日第一顆風(fēng)云一號A星（5通道可見光、紅外掃描輻射計）1999年5月19日風(fēng)云一號C星（多光譜、可見光、紅外掃描輻射計。其中7個可見光、近紅外波段、3個紅外波段）1999年10月14日第一顆資源一號衛(wèi)星（中巴地球資源衛(wèi)星，20米分辨率的5波段CCD相機、80米和160米分辨率的4波段紅外掃描儀、256米分辨率的2波段寬視場成像儀）2002年3月“神舟三號”搭載中分辨率成像光譜儀（34bands）2002年5月15日海洋一號A衛(wèi)星2003年10月中巴第二顆資源一號衛(wèi)星2006年4月27日遙感衛(wèi)星一號2006年12月8日風(fēng)云二號D2007年4月12海洋一號B衛(wèi)星2007年5月25日遙感衛(wèi)星二號2007年9月19中巴第三顆“資源一號”衛(wèi)星2007年10月24日“嫦娥-1”探月衛(wèi)星上搭載高分辨率成像光譜儀風(fēng)云一號風(fēng)云二號中巴資源衛(wèi)星1號設(shè)計參數(shù)中巴資源1號彩色合成圖像

（武漢市）

中國資源二號全色波段圖像（3米）中國的海洋衛(wèi)星HY-1HY-1水色掃描儀三通道合成圖（菲律賓呂宋島東北海域）

HY-1水色掃描儀三通道合成圖（印尼蘇拉威西北部海域）

神舟三號神州三號中分辨率成像光譜儀獲取的美國加州森林火災(zāi)圖像遙感技術(shù)的發(fā)展目視解譯階段（1850-1972）標(biāo)志：遙感平臺從氣球、飛機、火箭，到衛(wèi)星、航天飛機特點：目視解譯、手工成圖計算機自動分析階段（1972-1999）標(biāo)志：計算機的普及、圖像的數(shù)字化、多光譜探測技術(shù)特點：計算機圖像預(yù)處理、增強、模式識別、自動制圖定量遙感階段（1999年以后）標(biāo)志：Landsat7和EOSTerra/Aqua的成功發(fā)射和運營；高光譜、高空間分辨率、高時間分辨率、多角度觀測特點：地球環(huán)境系統(tǒng)及其變化過程的監(jiān)測和分析當(dāng)前遙感發(fā)展主要特點與展望多國發(fā)射衛(wèi)星的局面已經(jīng)形成高分辨率小型商業(yè)衛(wèi)星發(fā)展迅速微波、雷達、激光遙感日益受到關(guān)注主動式遙感的發(fā)展，是探測手段更趨多樣化高光譜分辨率傳感器是未來空間遙感發(fā)展的核心內(nèi)容高光譜分辨率傳感器是指既能對目標(biāo)物成像有可以測量目標(biāo)物波譜特性的光學(xué)傳感器。遙感應(yīng)用不斷深化從單一信息源（或單一傳感器）的信息（或數(shù)據(jù)）分析向多種信息源的信息（包括非遙感信息）復(fù)合及綜合分析應(yīng)用發(fā)展；從靜態(tài)分析研究向多時相的動態(tài)研究、預(yù)測預(yù)報方向發(fā)展；從定性判讀、制圖向定量分析發(fā)展；從對地球局部地區(qū)及其各組成部分的專題研究向地球系統(tǒng)的全球綜合研究方向發(fā)展。本章結(jié)束第一章

電磁波及遙感物理基礎(chǔ)51內(nèi)容提綱概述物體的發(fā)射輻射地物的反射輻射地物波譜特性的測定521.1概述電磁波、機械波（聲波）、重力場、地磁場等都可以用作遙感，但一般而言，RS指的是電磁波遙感。遙感之所以能夠根據(jù)收集到的電磁波來判斷地物目標(biāo)和自然現(xiàn)象，是因為一切物體，由于其種類、特征和環(huán)境條件的不同，而具有完全不同的電磁波反射或發(fā)射輻射特征。531.1.1電磁波麥克斯韋電磁場理論電磁波是一種橫波54幾個重要性質(zhì)單色波可以用波函數(shù)來描述，是一個時空周期性函數(shù)，振幅、相位、波長一般成像：記錄振幅全息成像：記錄振幅和相位干涉。一般地，凡是單色波都是相干波，利用相干波進行距離測量。INSAR利用干涉原理成像。55托馬斯·楊（ThomasYoung）的干涉的實驗研究,1803年.幾個重要性質(zhì)衍射

研究電磁波的衍射現(xiàn)象對設(shè)計遙感傳感器和提高遙感圖像的幾何分辨率具有重要意義。偏振

電磁波有偏振波、部分偏振波和非偏振波。散射光、反射光、透射光是部分偏振波，偏振在微波技術(shù)中稱為“極化”，一般有四種極化方式。56樹木因衍射而產(chǎn)生的日暈1.1.2電磁波波譜遙感信息獲取，一般指收集、探測、記錄地物的電磁波特征，即地物的發(fā)射輻射或反射電磁波特性。由于電磁波傳播的是能量，實際上也是記錄輻射能量的過程。電磁波具有不同的頻率和波長，因而具有不同的特性。57Gamma?

射線X射線紫外線可見光紅外線微波無線波紫藍綠黃紅頻率波長遙感應(yīng)用的光譜范圍名稱波長范圍可見光的范圍紫外線0.3～0.38μm紫0.38～0.43μm可見光0.38～0.76μm藍0.43～0.47μm紅外線近紅外0.76～3.0μm青0.47～0.50μm中紅外3～6μm綠0.50～0.56μm遠(yuǎn)紅外6～15μm黃0.56～0.59μm超遠(yuǎn)紅外15～1000μm橙0.59～0.62μm微波毫米波1～10mm紅0.62～0.76μm厘米波1～10cm分米波10cm～1m58電磁波譜的范圍非常寬，從波長最短的γ射線到最長的無線電波，波長之比高達1022倍以上遙感采用的電磁波段可以從紫外線一直到微波波段遙感就是根據(jù)感興趣的地物的波譜特性，選擇相應(yīng)的電磁波段，通過傳感器探測不同的電磁波譜的發(fā)射或反射輻射能量而成像的。591.2物體的發(fā)射輻射黑體輻射太陽輻射大氣對輻射的影響一般物體的發(fā)射輻射60

1.2.1黑體輻射1860年基爾霍夫：好的吸收體也是好的輻射體絕對黑體——任何波長的電磁輻射全部吸收一個不透明的物體，對入射到它上面的電磁波只有吸收和反射。光譜吸收率α(λ,T)和光譜反射率ρ(λ,T)，二者之和恒等于1。絕對黑體：α(λ,T)=1，ρ(λ,T)=0絕對白體：α(λ,T)=0，ρ(λ,T)=161普朗克定律1900年普朗克用量子理論推導(dǎo)出普朗克定律黑體輻射通量密度與溫度、波長的關(guān)系滿足普朗克定律：62W(λ)——

分譜輻射通量密度，單位W/(cm2·μm）；λ——

波長，單位是μm；h——

普朗克常數(shù)(6.6256×10-34J·s)；c——

光速(3×1010cm/s)；

k——

玻耳茲曼常數(shù)(1.38×10-23J／K)；T——

絕對溫度，單位是K。黑體輻射特性（一）與曲線下的面積成正比的總輻射通量密度W是隨溫度T的增加而迅速增加。對普朗克公式進行積分，可得到從1cm2面積的黑體輻射到半球空間里的總輻射通量密度的表達式為：

σ為斯忒藩-玻耳茲曼常數(shù)，T為絕對黑體的絕對溫度（K）。63從上式可以看出：絕對黑體表面上，單位面積發(fā)出的總輻射能與絕對溫度的四次方成正比，稱為斯忒藩－玻耳茲曼公式，Stefan-Boltzmannlaw。圖1-5幾種溫度下的黑體波譜輻射曲線黑體輻射特性（二）分譜輻射能量密度的峰值波長隨溫度的增加向短波方向移動?？晌⒎制绽士斯?，并求極值。溫度3005001000200030004000500060007000波長9.665.802.901.450.970.720.580.480.4164維恩位移定律：黑體輻射特性（三）每根曲線彼此不相交，故溫度T越高所有波長上的波譜輻射通量密度也越大。65

在波長大于1mm的微波波段，hv<<kT,近似得出：在微波波段，黑體的微波輻射亮度與溫度的一次方成正比。1.2.2太陽輻射太陽是被動遙感最主要的輻射源，遙感傳感器從空中或空間接收地物反射的電磁波。地球系統(tǒng)的能量絕大多數(shù)（>99％）來源于太陽太陽輻射:太陽輻射的波長范圍，大約在0.15-4微米之間

5%

紫外線45%

可見光50%

紅外線661.2.2太陽輻射67輻射源自然輻射源：太陽輻射：是可見光和近紅外的主要輻射源；常用5900K的黑體輻射來模擬。大氣層對太陽輻射的吸收、反射和散射。地球的電磁輻射：近似300K的黑體輻射。小于3μm的波長主要是太陽輻射的能量；大于6μm的波長主要是地物本身的熱輻射；3-6μm之間，太陽和地球的熱輻射都要考慮。人工輻射源：微波輻射源：0.8-30cm激光輻射源：激光雷達(測定衛(wèi)星的位置、高度、速度、測量地形等)。68太陽輻射照度分布曲線

太陽常數(shù)：指不受大氣影響，在距離太陽一個天文單位內(nèi)，垂直于太陽光輻射的方向上，單位面積單位時間黑體所接收的太陽輻射能量：I⊙=1.353×103W/m2太陽輻射的光譜是連續(xù)的，它的輻射特性與絕對黑體的輻射特性基本一致。

691.2.2太陽輻射70太陽與地球的輻射照度太陽輻射的特點太陽光譜是連續(xù)的。輻射特性與黑體基本一致。近紫外到中紅外波段區(qū)間能量集中、穩(wěn)定。被動遙感主要利用可見光、紅外波段等穩(wěn)定輻射。海平面處的太陽輻射照度分布曲線與大氣層外的曲線有很大不同，這主要是地球大氣層對太陽輻射的吸收和散射造成的。711.2.3大氣對輻射的影響72(1)大氣的垂直分布731.2.3(2)大氣對太陽輻射的吸收在紫外、紅外與微波區(qū)，電磁波衰減的主要原因是大氣吸收引起大氣吸收的主要成分：氧氣、臭氧、水、二氧化碳大氣吸收的影響主要是造成遙感影像暗淡。大氣對紫外線有很強的吸收作用，因此，現(xiàn)階段中很少使用紫外線波段。741.2.3(2)大氣對太陽輻射的散射在可見光波段范圍內(nèi)，大氣分子吸收的影響很小，主要是散射引起的衰減。太陽輻照到地面又反射到傳感器的過程中，二次通過大氣，傳感器所接收到的能量除了反射光還增加了散射光。這二次影響增加了信號中的噪聲部分，造成遙感影像質(zhì)量的下降。散射的方式隨電磁波波長與大氣分子直徑、氣溶膠微粒大小之間的相對關(guān)系而變,主要有米氏(Mie)散射、均勻散射、瑞利（Rayleigh）散射等。

75介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑a與入射波長λ同數(shù)量級時，發(fā)生米氏散射

介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑a>>入射波長λ時，發(fā)生均勻散射

介質(zhì)中不均勻顆粒的直徑a小于入射波長λ的十分之一時，發(fā)生瑞利散射76氣溶膠大氣中的三大可變成分：水、云、氣溶膠氣溶膠粒子是指懸浮在大氣中的直徑千分之一微米到十微米的固態(tài)、液態(tài)粒子。氣溶膠大多集中在底層大氣0-4km范圍內(nèi)。由于地球重力作用，氣溶膠顆粒密度隨高度呈指數(shù)衰減，氣溶膠顆粒尺度與可見光波長相當(dāng)，故它對光的散射作用屬于米氏散射。由于來源的不同，構(gòu)成成分有差別，其變介電常數(shù)不盡相同，對電磁波的吸收散射作用差別較大，故大氣氣溶膠可分為不同類型。77氣溶膠的來源自然：火山沙塵暴森林和草原火災(zāi)活的陸地與海洋植物海水的飛沫人為：工業(yè)、交通、取暖燃燒的石油和煤炭土地覆蓋和土地利用變化、森林砍伐和沙漠化78氣溶膠圖79瑞利散射中，散射強度與波長的關(guān)系80藍光散射較強紅光散射較弱為什么微波具有穿透云霧的能力？1.2.3(2)大氣對太陽輻射的反射由于大氣中有云層，當(dāng)電磁波到達云層時，就象到達其他物體界面一樣，不可避免的要產(chǎn)生反射現(xiàn)象，這種反射同樣滿足反射定律。而且各波段受到不同程度的影響，削弱了電磁波到達地面的程度。因此應(yīng)盡量選擇無云的天氣接收遙感信號。

81四川省江油市1.2.3(3)大氣窗口太陽輻射在到達地面之前穿過大氣層，大氣折射只是改變太陽輻射的方向，并不改變輻射的強度。但是大氣反射、吸收和散射的共同影響卻衰減了輻射強度，剩余部分才為透射部分。不同電磁波段通過大氣后衰減的程度是不一樣的，因而遙感所能夠使用的電磁波是有限的。有些大氣中電磁波透過率很小，甚至完全無法透過電磁波。這些區(qū)域就難于或不能被遙感所使用，稱為“大氣屏障”；反之，有些波段的電磁輻射通過大氣后衰減較小，透過率較高，對遙感十分有利，這些波段通常稱為“大氣窗口”。研究和選擇有利的大氣窗口、最大限度地接收有用信息是遙感技術(shù)的重要課題之一。

82可以用作遙感的大氣窗口

1.3~2.5μm大氣窗口：屬于近紅外波段。3.5~5.0μm大氣窗口：屬于中紅外波段，透射率為60-70%左右，用于探測高溫物體。8~14μm熱紅外窗口：熱紅外窗口，透射率為80%左右，屬于地物的發(fā)射波譜。1.0mm~1m微波窗口。

830.30~1.15μm大氣窗口：這個窗口包括全部可見光波段、部分紫外波段和部分近紅外波段，是遙感技術(shù)應(yīng)用最主要的窗口之一。

1.2.3(4)輻射傳輸方程傳感器從高空探測地面物體時，所接收到的電磁波能量包括：太陽經(jīng)大氣衰減后照射地面，經(jīng)地物反射后，又經(jīng)大氣第二次衰減進入傳感器的能量地面物體本身輻射的能量經(jīng)大氣后進入傳感器大氣散射和輻射的能量等

841.2.4一般物體的發(fā)射輻射自然界中實際物體的發(fā)射和吸收的輻射量都比相同條件下絕對黑體的要低。不僅依賴于波長和溫度，還與構(gòu)成物體的材料、表面狀況等因素有關(guān)。我們用發(fā)射率ε來表示它們之間的關(guān)系：ε=W′/W。發(fā)射率ε就是實際物體與同溫度的黑體在相同條件下輻射功率之比。

85按照發(fā)射率與波長的關(guān)系，把地物分為：黑體或絕對黑體：發(fā)射率為1，常數(shù)?；殷w：發(fā)射率小于1，常數(shù)。選擇性輻射體：發(fā)射率小于1，且隨波長而變化。理想反射體：發(fā)射率等于0。影響地物發(fā)射率的因素：地物的性質(zhì)、表面狀況、溫度（比熱、熱慣量）：比熱大、熱慣量大，以及具有保溫作用的地物一般發(fā)射率大，反之發(fā)射率就小。86主要地物發(fā)射率87等效黑體溫度88實際測定物體的光譜輻射通量密度曲線并不像描繪的黑體光譜輻射通量密度曲線那么光滑常常用一個最接近灰體輻射曲線的黑體輻射曲線作為參照，這時的黑體輻射溫度稱為等效黑體輻射溫度（或稱等效輻射溫度）

——實際物體的溫度基爾霍夫定律在任一給定溫度下，輻射通量密度與吸收率之比對任何材料都是一個常數(shù)，并等于該溫度下黑體的輻射通量密度。

89任何材料的發(fā)射率等于其吸收率

基爾霍夫定律根據(jù)能量守恒定理，入射在地表面的輻射功率等于吸收功率、透射功率和反射功率三個分量之和。對于不透射電磁波的物體90吸收率1.3地物的反射輻射911.3地物的反射輻射地物的反射類別光譜反射率以及地物的反射光譜特性影響地物光譜反射率變化的因素92

1.3.1地物的反射類型鏡面反射：是指物體的反射滿足反射定律。當(dāng)發(fā)生鏡面反射時，對于不透明物體，其反射能量等于入射能量減去物體吸收的能量。自然界中真正的鏡面很少，非常平靜的水面可以近似認(rèn)為是鏡面。漫反射：如果入射電磁波波長λ不變，表面粗糙度h逐漸增加，直到h與λ同數(shù)量級，這時整個表面均勻反射入射電磁波，入射到此表面的電磁輻射按照朗伯余弦定律反射。方向反射：實際地物表面由于地形起伏，在某個方向上反射最強烈，這種現(xiàn)象稱為方向反射。是鏡面反射和漫反射的結(jié)合。它發(fā)生在地物粗糙度繼續(xù)增大的情況下，這種反射沒有規(guī)律可尋。931.3.1地物的反射類型粗糙度：相對概念，由入射波的波長和地表微地貌的垂直高度決定。例如：對于波長較長的無線電波，粗糙的巖石構(gòu)成的地表是光滑的（鏡面）；對于可見光，細(xì)沙構(gòu)成的地面也顯得粗糙（漫反射）。941.3.2光譜反射率以及地物反射光譜特性

反射率反射率是物體的反射輻射通量與入射輻射通量之比這個反射率是在理想漫反射體的情況下，整個電磁波長的反射率。光譜反射率

95實際上由于物體固有的結(jié)構(gòu)特點，對于不同波長的電磁波有選擇的反射，例如綠色植物的葉子由于表皮、葉綠素顆粒組成的柵欄組織和多孔薄壁細(xì)胞組織構(gòu)成，入射到葉子上的太陽輻射透過上表皮，藍、紅光輻射能被葉綠素吸收進行光合作用；綠光也吸收了一大部分，但仍反射一部分，所以葉子呈現(xiàn)綠色；而近紅外線可以穿透葉綠素，被多孔薄壁細(xì)胞組織所反射。因此，在近紅外波段上形成強反射。

96光譜反射率：反射波譜反射波譜是某物體的反射率（或反射輻射能）隨波長變化的規(guī)律，以波長為橫坐標(biāo)，反射率為縱坐標(biāo)所得的曲線即稱為該物體的反射波譜特性曲線。物體的反射波譜限于紫外、可見光和近紅外，尤其是后兩個波段。97反射波譜特性曲線正因為不同地物在不同波段有不同的反射率這一特性，物體的反射特性曲線才作為判讀和分類的物理基礎(chǔ)，廣泛地應(yīng)用于遙感影像的分析和評價中。98圖1-14四種地物的反射波譜特性曲線圖1-15四種植物的反射波譜特性曲線反射波譜特性曲線同一地物的反射波譜特性時間效應(yīng)空間效應(yīng)

不同地物的反射波譜特性城市道路、建筑物的反射波譜特性水體的反射波譜特性土壤的反射波譜特性植物的反射波譜特性巖石的反射波譜特性

99同一地物的反射波譜特性花期的春小麥反射率明顯高于灌漿期和乳熟期。黃葉期，由于不具備綠色植物特征，其反射光譜近似于一條斜線。這是因為黃葉的水含量降低，導(dǎo)致在1.45μm，1.95μm，2.7μm附近3個水吸收帶的減弱。當(dāng)葉片有病蟲害時，也有與黃葉期類似的反射率。

100圖1-15同一春小麥在花期、灌漿期、乳熟期、黃葉期的光譜測試所得的結(jié)果。不同地物的反射波譜特性101不同地物的反射波譜特性102不同地物的反射波譜特性城市道路、建筑物的反射波譜特性水體的反射波譜特性土壤的反射波譜特性植物的反射波譜特性巖石的反射波譜特性

103城市道路、建筑物的反射波譜特性在城市遙感影像中，通常只能看到建筑物的頂部或部分建筑物的側(cè)面，所以掌握建筑材料所構(gòu)成的屋頂?shù)牟ㄗV特性是我們研究的主要內(nèi)容之一。

104城市道路、建筑物的反射波譜特性105城市道路、建筑物的光譜反射特性紅外波段較可見光波段反射強石棉瓦較其他材料反射強瀝青較其他材料反射弱水體的反射波譜特性水體的反射主要在藍綠光波段；近紅外、中紅外波段有很強的吸收帶，反射率幾乎為零；但是當(dāng)水中含有其他物質(zhì)時，反射光譜曲線會發(fā)生變化106圖7-13不同葉綠素含量的海水的反射特性曲線(p177)107GreenReflectanceNIRReflectance土壤的反射波譜特性自然狀態(tài)下土壤表面的反射率沒有明顯的峰值和谷值。土壤的光譜特性曲線與土壤質(zhì)地組成有關(guān)土壤反射波譜特性曲線較平滑，因此在不同光譜段的遙感影像上，土壤的亮度區(qū)別不明顯。108植物的反射波譜特性109葉綠素吸收帶水吸收帶0.45μm(藍)、0.67μm(紅)：吸收帶0.55μm(綠)：強反射0.8～1.0（近紅外）：1.1植被特有的峰值1.3～2.5（近紅外）：1.45、1.95、2.7水的吸收帶110植物的反射波譜特性幾種不同反射波譜特性對比巖石成分、礦物質(zhì)含量、含水狀況、風(fēng)化程度、顆粒大小、色澤、表面光滑程度等都影響反射波譜特性曲線的形態(tài)。在遙感探測中可以根據(jù)所測巖石的具體情況選擇不同的波段。

111112武漢大學(xué)武測校區(qū)彩紅外影像1.3.3影響地物光譜反射率變化的因素

113太陽高度（日期、時間）大氣條件地形（陰影）地形（坡度）氣候、植物的病變環(huán)境狀況1.4地物波譜特性的測定地物波譜特性的概念地物波譜特性的測定原理地物波譜特性的測定步驟1141.4.1地物波譜特性的概念地物波譜也稱地物光譜。地物波譜特性是指各種地物各自所具有的電磁波特性（發(fā)射輻射或反射輻射）。測量地物的反射波譜特性曲線主要作用：它是選擇遙感波譜段、設(shè)計遙感儀器的依據(jù)在外業(yè)測量中，它是選擇合適的飛行時間的基礎(chǔ)資料它是有效地進行遙感圖像數(shù)字處理的前提之一，是用戶判讀、識別、分析遙感影像的基礎(chǔ)。

1151.4.2地物波譜特性的測定原理對于不透明的物體，其發(fā)射率與反射率有下列關(guān)系：ε(λ)=1-ρ(λ)各種地物發(fā)射輻射電磁波的特性可以通過間接地測試各種地物反射輻射電磁波的特性得到。地物波譜特征（反射波譜）測定的原理是：用光譜測定儀器（置于不同波長或波譜段）分別探測地物和標(biāo)準(zhǔn)板，測量、記錄和計算地物對每個波譜段的反射率，其反射率的變化規(guī)律即為該地物的波譜特性。

116測定地物反射波譜特性的儀器

分光光度計，光譜儀，攝譜儀儀器由收集器、分光器、探測器和顯示或記錄器組成。

收集器的作用是收集來自物體或標(biāo)準(zhǔn)板的反射輻射能量。它一般由物鏡、反射鏡、光欄（或狹縫）組成；分光器的作用是將收集器傳遞過來的復(fù)色光進行分光（色散），它可選用棱鏡、光柵或濾光片；探測器的類型有光電管、硅光電二極管、攝影負(fù)片（現(xiàn)多為感光器件）等；顯示或記錄器是將探測器上輸出信號顯示或記錄下來。

117測量的原理

分別測量地物和標(biāo)準(zhǔn)板的反射輻射通量密度經(jīng)光電管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鲝姸仍陔姳砩现甘咀x數(shù)

電流強度相比，求得地物的光譜反射率繪制地物的反射特性曲線1181.4.3地物波譜特性的測定步驟架設(shè)好光譜儀，接通電源并進行預(yù)熱；安置波長位置，調(diào)好光線進入儀器的狹縫寬度；將照準(zhǔn)器分別照準(zhǔn)地物和標(biāo)準(zhǔn)板，并測量和記錄地物、標(biāo)準(zhǔn)板在波長λ1

，λ2，……λn處的觀測值Iλ和Iλ0；按照（1-38）式計算λ1

，λ2，……λn處的ρλ；根據(jù)所測結(jié)果，以ρλ為縱坐標(biāo)軸，λ為橫坐標(biāo)軸畫出地物反射波譜特性曲線。

119120本章結(jié)束1211.1概述電磁波的幾個重要性質(zhì)：干涉、衍射、偏振電磁波波譜及遙感應(yīng)用的光譜范圍遙感采用的電磁波段可以從紫外線一直到微波波段122黑體輻射：絕對黑體、吸收率、反射率普朗克定律黑體輻射的三個特性1.2.1物體的發(fā)射輻射-黑體輻射小結(jié)——第一章電磁波及遙感物理基礎(chǔ)輻射源自然輻射源：太陽輻射、地球的電磁輻射人工輻射源：微波輻射源、激光輻射源1231.2.2物體的發(fā)射輻射-太陽輻射太陽輻射的特點太陽光譜是連續(xù)的，其輻射特性與黑體基本一致。近紫外到中紅外波段區(qū)間能量集中、穩(wěn)定。被動主要利用可見光、紅外波段等穩(wěn)定輻射。海平面處的太陽輻射照度分布曲線與大氣層外的曲線有很大不同，這主要是地球大氣層對太陽輻射的吸收和散射造成的。1.2.3大氣對輻射的影響(1)大氣的垂直分布(2)大氣對太陽輻射的吸收、散射及反射

在紫外、紅外與微波區(qū)，電磁波衰減的主要原因是大氣吸收；在可見光波段范圍內(nèi)，大氣分子吸收的影響很小，主要是散射引起的衰減。

引起大氣吸收的主要成分：氧氣、臭氧、水、二氧化碳；散射的方式隨電磁波波長與大氣分子直徑、氣溶膠微粒大小之間的相對關(guān)系而變,主要有米氏散射、均勻散射、瑞利散射等。

1241.2.3大氣對輻射的影響(3)大氣窗口0.30~1.15μm大氣窗口1.3~2.5μm大氣窗口：屬于近紅外波段。3.5~5.0μm大氣窗口：屬于中紅外波段。8~14μm熱紅外窗口：熱紅外窗口，透射率為80%左右，屬于地物的發(fā)射波譜。1.0mm~1m微波窗口。125發(fā)射率ε=W′/W。主要地物的發(fā)射率等效黑體溫度1261.2.4物體的發(fā)射輻射-一般物體的發(fā)射輻射

基爾霍夫定律：在任一給定溫度下，輻射通量密度與吸收率之比對任何材料都是一個常數(shù)，并等于該溫度下黑體的輻射通量密度。任何材料的發(fā)射率等于其吸收率吸收功率、透射功率和反射功率之間的關(guān)系：對于不透射電磁波的物體1.3地物的反射輻射地物的反射類別光譜反射率、反射光譜特性曲線（植被、土壤、水體）影響光譜反射率變化的因素127地物波譜特性的概念及其測定原理1.4波譜特性的測定第二章

遙感平臺及運行特點128內(nèi)容提綱遙感平臺的種類衛(wèi)星軌道及運行特點陸地衛(wèi)星及軌道特征1292.1遙感平臺的種類

遙感平臺：遙感中搭載遙感器工具的統(tǒng)稱

按平臺距地面的高度大體上可分為三類:地面平臺、航空平臺、航天平臺。

130131132目前的各國對地觀測衛(wèi)星平臺

美國海洋測高衛(wèi)星歐洲氣象衛(wèi)星印度相干雷達衛(wèi)星中國風(fēng)云氣象衛(wèi)星美國地球觀測系統(tǒng)法國地球觀測系統(tǒng)美國陸地衛(wèi)星加拿大雷達衛(wèi)星歐洲遙感衛(wèi)星美國國家海洋和氣象衛(wèi)星美日熱帶降雨測量衛(wèi)星

日本靜止氣象衛(wèi)星

印度遙感衛(wèi)星美國靜止氣象衛(wèi)星

2.2衛(wèi)星軌道及運行特點軌道參數(shù)衛(wèi)星坐標(biāo)的測定和解算衛(wèi)星姿態(tài)角其他一些常用參數(shù)1332.2.1軌道參數(shù)升交點赤經(jīng)Ω近地點角距ω軌道傾角i衛(wèi)星過近地點時刻T衛(wèi)星軌道的長半軸a衛(wèi)星軌道的偏心率e以上六個參數(shù)可以根據(jù)地面觀測來確定。e、a、H、i134軌道方向軌道形狀

衛(wèi)星在軌道上的位置

2.2.2衛(wèi)星坐標(biāo)的測定和解算星歷表法解算衛(wèi)星坐標(biāo)衛(wèi)星在地心直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)衛(wèi)星在大地地心直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)衛(wèi)星的地理坐標(biāo)用GPS測定衛(wèi)星坐標(biāo)

1352.2.3衛(wèi)星姿態(tài)角針對遙感影像的幾何變形進行幾何校正

定義衛(wèi)星質(zhì)心為坐標(biāo)原點，沿軌道前進的切線方向為x軸，垂直軌道面的方向為y軸，垂直xy平面的為z軸，則衛(wèi)星的姿態(tài)有三種情況：繞x軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角ω，稱之為滾動；繞y軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角φ，稱俯仰；繞z軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角κ，稱航偏。

136(Y)(X)(Z)衛(wèi)星姿態(tài)角的測定姿態(tài)測量儀紅外姿態(tài)測量儀恒星攝影機陀螺儀

GPS137姿態(tài)測量儀利用地球與太空溫差達287K這一特點，以一定的角頻率，周期地對太空和地球作圓錐掃描，根據(jù)熱輻射能的相位變化來測定姿態(tài)角。相位差就是姿態(tài)角。一臺這樣的儀器只能測定一個姿態(tài)角

138恒星攝影機恒星攝影機至少攝取3-5顆五等以上的恒星(眼睛看到最暗弱的恒星做為六等星)，并精確記錄衛(wèi)星運行時刻，再根據(jù)恒星星歷表、攝影機標(biāo)稱光軸指向數(shù)據(jù)等解算姿態(tài)角。

139GPS測姿同時接收四顆以上GPS衛(wèi)星的信號，反算出每臺接收機上的三維坐標(biāo)，借助載體移動間接解算出攝影機的三個姿態(tài)角。GPS不會隨時間的長短而發(fā)生測量精度上的變化，無姿態(tài)飄移1402.2.4其它一些常用參數(shù)衛(wèi)星速度衛(wèi)星運行周期衛(wèi)星高度同一天相鄰軌道間在赤道處的距離每天衛(wèi)星繞地圈數(shù)重復(fù)周期1412.3陸地衛(wèi)星及軌道特征陸地衛(wèi)星高分辨率衛(wèi)星高光譜衛(wèi)星雷達類衛(wèi)星小衛(wèi)星142陸地衛(wèi)星的軌道特征近圓形軌道近極地軌道與太陽同步軌道可重復(fù)軌道143近圓形軌道使在不同地區(qū)獲取的圖像比例尺一致。使得衛(wèi)星的速度也近于勻速，便于掃描儀用固定掃描頻率對地面掃描成像，避免造成掃描行之間不銜接的現(xiàn)象。144145地球靜止軌道近極地軌道遙感衛(wèi)星一般有兩種繞地球飛行方式：靜止軌道和近極地軌道。靜止軌道可以定點觀測，而極地軌道（圓形）則可定期觀測。地球靜止軌道又稱“地球同步軌道”。地球同步軌道中傾角為0°時的一種特殊圓形軌道。人造衛(wèi)星與地面相對靜止，固定在赤道上空，距地面高度為35786千米（在距離地球約36000千米的空間中有一個引力平衡的地帶），可覆蓋約40%的地球面積。氣象衛(wèi)星、通信衛(wèi)星和廣播衛(wèi)星常采用這種軌道。由于地球攝動的存在，地球同步衛(wèi)星會以赤道面為平衡位置做南北向的8字周期運動，星下點也呈8字，地球同步衛(wèi)星加上軌道控制，保持星下點不變，就成了地球靜止衛(wèi)星。

146近極地軌道軌道的傾角接近90°有利于增大衛(wèi)星對地面總的觀測范圍利用地球自轉(zhuǎn)并結(jié)合軌道運行周期和圖像刈幅（長而寬的地帶）寬度的設(shè)計，可以觀測到南北緯81°之間的廣大地區(qū)。

LandSat，SPOT，IKONOS，QUICKBIRD，風(fēng)云系列，中巴資源147太陽同步軌道衛(wèi)星的軌道平面和太陽始終保持相對固定的取向。軌道的傾角接近90度，衛(wèi)星要在兩極附近通過，因此又稱之為近極地太陽同步衛(wèi)星軌道。

有利于衛(wèi)星在相近的光照條件下對地面進行觀測。有利于衛(wèi)星在固定的時間飛臨地面接收站上空，并使衛(wèi)星上的太陽電池得到穩(wěn)定的太陽照度。

148可重復(fù)軌道軌道重復(fù)周期軌道的重復(fù)性有利于對地面地物或自然現(xiàn)象的變化做監(jiān)測149分辨率1.光譜分辨率:光譜分辨率是指遙感器各波段光譜帶寬，表示傳感器對地物光譜的探測能力，它包括遙感器總探測波譜的寬度、波段數(shù)、各波段的波長范圍和間隔。若遙感器所探測的波段愈多，每個波段的波長范圍愈小，波段間的間隔愈小，則它的光譜分辨率愈高。遙感器的光譜分辨率高，它取得的圖像就能很好地反映出地物的光譜特性，不同地物間差別在圖像上就能很好地體現(xiàn)出來，遙感器探測地物的能力就強。2.空間分辨率指遙感圖像像元所對應(yīng)的探測地面單元大小。象元所對應(yīng)的地面范圍稱之為瞬時視場?？臻g分辨率的大小由平臺高度和瞬時視場角決定。對光機掃描圖像來講，地面分辨率隨象點的位置不同而變化，在星下點最高，且縱向分辨率和橫向分辨率相等；其他位置的地面分辨率從中間向兩邊逐漸降低，且縱向分辨率和橫向分辨率不等。150分辨率3.輻射分辨力與數(shù)據(jù)量化等級輻射分辨率是指傳感器接收波譜信號時，能分辨的最小輻射度差。在遙感圖像上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級。系統(tǒng)的最小可分辨輻射差值，即置信電平，受系統(tǒng)噪聲限制。輻射分辨力由最小可分辨的輻射差值決定，輻射分辨力高，圖像的對比度就高，可測量微小的輻射能變化，它與傳感器電子系統(tǒng)的動態(tài)范圍（采樣數(shù)據(jù)的量化）和信噪比等有關(guān)。4.時間分辨率：

指對同一地點進行遙感采樣的時間間隔，即采樣時間頻率，也稱重訪周期。1512.3.1陸地衛(wèi)星系列Landsat系列（美國）SPOT系列（法國）IRS系列（印度）ALOS（日本）CBERS系列（中國）FORMOSAT系列（中國臺灣）152Landsat系列1972年7月23日美國發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星TIROS-1，后來又發(fā)射了Nimbus（雨云號），在此基礎(chǔ)上設(shè)計了第一顆地球資源技術(shù)衛(wèi)星（ERTS-1），后改名為Landsat-1。從1972年至2000年美國共發(fā)射了7顆Landsat系列衛(wèi)星，已連續(xù)觀測地球達30年。最后一顆衛(wèi)星Landsat-7于1999年4月15日發(fā)射，預(yù)計壽命為5年。遙感技術(shù)發(fā)展的里程碑，后續(xù)衛(wèi)星Landsat-8在2013年11月發(fā)射。153Landsat系列衛(wèi)星發(fā)射時間表154Landsat1—3軌道特點近圓形軌道近極地軌道與太陽同步軌道

可重復(fù)軌道傳感器反束光導(dǎo)管攝像機（RBV）多光譜掃描儀（MSS4bands）寬帶視頻記錄機（WBVTR）數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)（DCS）空間分辨率80米155Landsat軌道的重復(fù)性陸地衛(wèi)星運行周期為103.267min，衛(wèi)星每繞地面一圈，衛(wèi)星進動修正后，地球赤道由西往東旋轉(zhuǎn)了約2866km，即第二條運行軌跡相對前一條運行軌跡在地面上西移2866km。156軌道看上去這么稀疏，怎么實現(xiàn)地表全覆蓋？一天繞了地球幾圈呢？24×60min/103.267min=13.9444353圈第15圈在赤道的哪里呢？2866km(14-13.9444353)×2866km=159km1512每天少繞0.0555647圈，累計后會怎樣？(14-13.9444353)×18=1432957159km239重復(fù)周期18天偏移系數(shù)-1鄰軌距離159km718599113127141155169183197211225915km2866km915km159kmLandsat4/51982年美國在Landsat1-3的基礎(chǔ)上，改進設(shè)計了Landsat-4衛(wèi)星，并發(fā)射成功。1984年又發(fā)射了Landsat-5衛(wèi)星，與Landsat-4完全一樣。軌道特點近圓形軌道近極地軌道與太陽同步軌道

可重復(fù)軌道軌道高度下降

傳感器多光譜掃描儀（MSS4bands）專題制圖儀（TM7bands）空間分辨力30米158Landsat-3與Landsat-4/5軌道參數(shù)表

159Landsat71999年4月15日發(fā)射LandSat7傳感器多光譜掃描儀（MSS4bands）增強型專題制圖儀（ETM+7bands）空間分辨力30米全色波段分辨率為15米存儲能力強380Gbit數(shù)據(jù)傳輸速度塊150Mbit/s160Landsat-4/5與Landsat-7衛(wèi)星軌道參數(shù)表

161August14,1999(left)andOctober17,1999(right)imagesoftheSaltLakeCityarea

162SPOT衛(wèi)星“SPOT”——法文SystemeProbatoired’ObservationdelaTarre縮寫，是法國空間研究中心（CNES）研制的一種地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)，主要用于地球資源遙感。

1986年2月法國發(fā)射第一顆陸地衛(wèi)星（SPOT-1）2002年5月4日法國發(fā)射陸地衛(wèi)星（SPOT-5）

163SPOT衛(wèi)星軌道參數(shù)164SPOT衛(wèi)星發(fā)射時間HRV

高分辨率成像儀VI

植被測量儀Poam3

極地臭氧和氣溶膠測量儀

165SPOT衛(wèi)星傳感器SPOT-1，2，32臺探測器:HRV（highresolutionvisible）SPOT-4HRVIR(highresolutionvisibleandinfrared)

植被檢測儀器（VI,VegetationInstrument）SPOT-5

高分辨率幾何成像儀（HRG,highresolutionGeometry） 高分辨率立體成像儀（HRS,highresolutionstereoscopy）166HRV167SPOT衛(wèi)星HRV和VI探測器技術(shù)指標(biāo)探測器HRVHRVIRVI衛(wèi)星SPOT1-3SPOT4SPOT4波段(μm)0.43—0.470.50—0.59PAN0.51—0.730.61—0.680.79—0.891.58—1.75分辨率

20m10m20m20m

掃幅

60km60km60km60km

分辨率

20m10m20m20m20m掃幅

60km60km60km60km60km分辨率1km

1km1km1km掃幅2250km

2250km2250km2253km輻射靈敏度NE△P≤0.05≤0.05≤0.03動態(tài)范圍0.1≤ρ≤0.60.1≤ρ≤0.60.1≤ρ≤0.6絕對輻射精度9%9%5%重復(fù)周期26d26d1d168SPOT-5傳感器HRG通過側(cè)擺可在不同軌道上形成異軌立體兩條線陣CCD在同一焦平面上多光譜（G、R、NIR）10m短波紅外（SWIR）20m全色5m超級模式（Supermode）2.5mHRS由前視后視相機組成，形成同軌立體飛行方向10m線陣方向5m全色VI169SPOT-5探測器地面分辨率

170GreenRedNearIRSWIR20SPOT的傾斜觀測功能重復(fù)觀測能力單星：2－3天/次多星：1天/次171172HRG由兩條線陣CCD探測器組成，兩條線陣CCD探測器在同一焦面上，飛行方向和線陣方向分別交錯半個像元排列，通過超分辨率重建技術(shù)獲得2.5m影像HRG的兩條CCD陣列也可以平行排列，將對地面的掃描幅寬提高到120km（5m分辨率）幾何成像裝置HRG超級模式（Supermode）SPOT-5特有的影像重采樣技術(shù)，利用兩幅同時獲取的5m全色圖像重采樣得到2.5m的全色圖像，是法國空間局CNES專利。重采樣步驟：內(nèi)插。兩幅5m分辨率的影像是隔行掃描，通過內(nèi)插得到中間行的像素值去卷積。利用HRG裝置的反傳遞函數(shù)構(gòu)造的濾波器進行濾波，消除影像模糊消除去卷積過程引入的噪聲。173超級模式（Supermode）174175兩條CCD陣列具有±27°的擺動能力，通過側(cè)擺可在不同軌道上對同一地區(qū)成像，獲取異軌立體幾何成像裝置HRG——立體成像能力立體成像裝置HRS17620°20°600KmmaxiHRS120Km177立體成像裝置HRSSpot5同軌立體像對178Spot5HRS立體像對生成的10米高程精度DEMSPOT1-4影像產(chǎn)品0級：沒有作任何改正的影像1A（一級輻射校正）：在0級基礎(chǔ)上進行傳感器非線性響應(yīng)和CCD輻射響應(yīng)均化系統(tǒng)噪聲改正1B（一級幾何校正）：在1A基礎(chǔ)上由星上測定的幾何參數(shù)進行系統(tǒng)改正2A（二級輻射校正）：在1B基礎(chǔ)上進行調(diào)制傳遞函數(shù)改正和絕對校正2B（二級幾何校正）：在2A基礎(chǔ)上用控制點作平面改正3A（三級輻射校正）：在2B基礎(chǔ)上進行輻射校正，但無大氣改正。3B（三級幾何校正）：在3A基礎(chǔ)上用控制點作平面改正，顧及了地面起伏產(chǎn)生的投影差179中國遙感衛(wèi)星地面站接收的數(shù)據(jù)

法國Spotimage接收的數(shù)據(jù)

SPOT5影像產(chǎn)品SPOTScene：經(jīng)過基本處理的標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)

1A：只經(jīng)過輻射校正，未考慮地形起伏，定位精度50m1B：經(jīng)過輻射校正和簡單幾何糾正，考慮地形起伏，定位精度50m2A：利用全球1km*1kmDEM糾正，與標(biāo)準(zhǔn)地圖投影（UTMWGS84）匹配，糾正中未用到地面控制點，定位精度50mSPOTView：經(jīng)過高精度糾正，提供現(xiàn)勢的地理信息，并可直接應(yīng)用于GIS或其他制圖軟件2B：精確的地理參考產(chǎn)品，按照指定方式進行了地圖投影，利用地面控制點提高糾正精度，定位精度30m3級：利用DEM糾正，具有地理參考的DOM，定位精度15m180SPOTScene18110米多光譜5米全色2.5米全色SPOT5DEM在不使用地面控制點，僅利用星相機、GPS和MORIS系統(tǒng)提供的高精度軌道與姿態(tài)參數(shù)的情況下，平坦地區(qū)的DEM精度可達15

米；利用地面控制點可獲得4.5米的高程精度。目前為止，法國不對外出售高分辨率SPOT-5

HRS立體影像，僅供軍方與授權(quán)用戶使用。

182死海地區(qū)

183鳥巢SPOT2004鳥巢SPOT2008IRS衛(wèi)星印度遙感衛(wèi)星（IRS）系列共有了4個系列:IRS-1、IRS-P、IRS-2和IRS-3IRS-1是陸地觀測衛(wèi)星，共發(fā)射了5顆（IRS-1A-E）IRS-2是海洋和氣象衛(wèi)星系列，IRS-3是SAR衛(wèi)星系列IRS-P是專用衛(wèi)星，共有6顆（IRSP2-P7）184IRS衛(wèi)星發(fā)射時間表185IRS衛(wèi)星傳感器LISS（LinearImagingSelf-Scanner）PAN（PanchromaticCamera）WIFS（WideFieldScanner）

186IRS-P5Cartosat-1號衛(wèi)星，印度政府于2005年5月5日發(fā)射的遙感制圖衛(wèi)星。它搭載有兩個LISS-IV全色傳感器，分辨率2.5米。187工作模式單片模式：衛(wèi)星平臺可以被調(diào)整為讓兩個相機獲取的數(shù)據(jù)沿相鄰軌道分布，此種模式下，同時獲取的數(shù)據(jù)幅寬可達到55公里。立體模式：衛(wèi)星搭載的兩個全色傳感器可以按照前后的模式推掃成像從而產(chǎn)生立體像對。188IRS－P5監(jiān)測到的汶川縣城紅軍橋附近崩塌/滑坡點情況

189OverlayofIRS-P5DEMandP6ImageofFuzhou,China

190IRS-P7Cartosat-2號衛(wèi)星，單線陣的高分辨率遙感衛(wèi)星，計劃有Cartosat-2（2007年，故障）、Cartosat-2A（2008年，1.0m）、Cartosat-2B（2010年，0.8m）、Cartosat-2C（2016年，0.6m）、Cartosat-2D等衛(wèi)星

。191日本ALOS衛(wèi)星日本地球觀測衛(wèi)星計劃：大氣和海洋觀測系列陸地觀測系列2006年1月24日發(fā)射分辨率可達2.5米192ALOS衛(wèi)星傳感器全色立體測繪儀(PRISM,panchromaticremote-sensinginstrumentforstereomapping)三個獨立觀測相機，分別用于星下點、前視和后視觀測，沿軌道方向獲取立體影像，星下點空間分辨率為2.5米。

高性能可見光與近紅外輻射計-2(AVNIR-2,advacedvisibleandnearinfraredradiometertype-2)相控陣型L波段合成孔徑雷達(PALSAR，phasedarreytypeL-bandsyntheticapertureradar)193ALOS衛(wèi)星傳感器194ALOS的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品

1951965月14日ALOS衛(wèi)星監(jiān)測到茂縣地區(qū)倒房情況

1975月18日ALOS衛(wèi)星觀測北川縣曲山鎮(zhèn)

198山體滑坡

中巴資源衛(wèi)星系列CBERS-1星1999年10月14日發(fā)射升空CBERS-02星2003年10月21日發(fā)射升空

CBERS-02B星2007年9月19日發(fā)射升空CBERS-02C星2011年12月21日發(fā)射升空CBERS-03星2013年12月9日發(fā)射故障CBERS-04星2014年12月7日發(fā)射升空199CBERS-1星我國第一代傳輸型地球資源衛(wèi)星由中、巴兩國共同投資，聯(lián)合研制中巴地球資源衛(wèi)星（代號CBERS）。并規(guī)定CBERS投入運行后，由兩國共同使用。主要用途監(jiān)測國土資源的變化，更新全國利用圖；測量耕地面積，估計森林蓄積量，農(nóng)作物長勢、產(chǎn)量和變化；監(jiān)測自然和人為災(zāi)害；勘探地下資源、圈定黃金、石油、煤炭和建材等資源區(qū)，監(jiān)督資源的合理開發(fā)。200CBERS-1衛(wèi)星參數(shù)201CBERS-1傳感器參數(shù)202CBERS-02B、C傳感器參數(shù)203CBERS-04傳感器參數(shù)2045月14CBERS-02B安縣縣郊影像

205CBERS-04影像

206中國臺灣福爾摩沙衛(wèi)星系列福衛(wèi)一號（FORMOSAT-1）1999年1月27日在美國佛羅里達州卡拉維爾角發(fā)射升空。福衛(wèi)二號（FORMOSAT-2）2004年5月21日在美國西南邊的范登堡空軍基地發(fā)射升空。福衛(wèi)三號（FORMOSAT-3）2006年4月14日在加州西南邊的范登堡空軍基地發(fā)射升空。207FORMOSAT-2太陽同步軌道

空間分辨率全色:2米多光譜:8米波段：藍、綠、紅近紅外第一個也是唯一的重訪能力為一天的高分辨率衛(wèi)星

208福衛(wèi)2號北川影像209福衛(wèi)2號北川影像210BeichuanCountyonMay14,2006.BeichuanCountyonMay14,2008.目前唯一可以天天提供災(zāi)區(qū)影像給全球相關(guān)單位的商用衛(wèi)星

2.3.2高分辨率衛(wèi)星系列IKONOS（美國）QuickBird（美國）Orbview（美國）211IKONOSIKONOS是空間成像公司（SpaceImaging）設(shè)計制造的全球首顆高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星1999年4月27日IKONOS-1發(fā)射失敗1999年9月24日IKONOS-2在范登堡空軍基地發(fā)射成功，商業(yè)遙感衛(wèi)星進入“1m分辨率的時代”。212IKONOS衛(wèi)星軌道太陽同步軌道軌道傾角98.1°軌道高度681km軌道周期98.3min重復(fù)周期14d213IKONOS傳感器傳感器系統(tǒng)由EastmanKodak研制線陣CCD推掃式成像1m分辨率的全色傳感器4m分辨率的多光譜傳感器

0.45—0.52um（藍）

0.52—0.60um（綠）

0.60—0.69um（紅）

0.76—0.90um（近紅外）214IKONOS衛(wèi)星影像成像原理

側(cè)擺成像以獲取異軌立體縮短重訪周期通過沿軌道方向的前后擺動同軌立體成像具有360度擺動成像的能力

提供有理多項式系數(shù)模型（RFM）215IKONOS衛(wèi)星影像產(chǎn)品

按照精度級別，IKONOS圖像產(chǎn)品有Geo 25mStandardOrtho 11.8mReference 4.8mProPrecision 1.9mPrecisionPlus 0.9m按照類別IKONOS圖像產(chǎn)品有3類簡單幾何糾正正射糾正立體影像216IKONOS產(chǎn)品在中國訂購IKONOS產(chǎn)品，要通過經(jīng)銷商，再由韓國或日本的地面接收站進行接收，西部地區(qū)還需要美國的本部獲取IKONOS產(chǎn)品。IKONOS立體圖像產(chǎn)品在中國的東部地區(qū)為875元/km2，在中國的西部地區(qū)為460元/km2

，東西部價格差距近一倍。這主要是東部地區(qū)是在韓國的漢城站接收，而西部在美國北美站接收，兩地定價策略不一樣所致。

217218IKONOS衛(wèi)星多光譜影像（4米）（排隊參觀毛主席紀(jì)念堂的隊伍隱約可見，花壇信息沒有，背景草坪不清晰）IKONOS衛(wèi)星融合影像（1米）（排隊參觀毛主席紀(jì)念堂的隊伍清晰可見，花壇和背景草坪顯示出來，色調(diào)自然逼真，連紀(jì)念堂柱子的陰影都很清楚）219220221QUICKBIRDQuickbird衛(wèi)星（快鳥）由Ball航天技術(shù)公司、柯達公司和Fokker空間公司聯(lián)合研制，造價10億美元，由數(shù)字地球公司（DigitalGlobal）運營1997年12月24日EarlyBird入軌4天后失蹤2000年11月20日Quickbird-1未入軌2001年10月18日Quickbird-2范登堡空軍基地發(fā)射成功222Quickbird主要性能參數(shù)發(fā)射日期2001年10月18日空間分辨率（底點）全色：0.61m，多光譜2.44m軌道高度450km，98°極地軌道，太陽同步定位精度三軸穩(wěn)定裝置，星相儀，GPS等輔助下，無地面控制點的定位精度：17-23米繞行一周收集的數(shù)據(jù)量57幅單景影像（128GB）掃描寬度和面積單景16.5×16.5km，一個飛行條帶：16.5km×165km量化級別11bits223Quickbird傳感器波段224Quickbird衛(wèi)星影像成像原理

與IKONOS一樣具有靈活的擺動成像能力可獲取同軌立體和異軌立體提供嚴(yán)密傳感器模型和有理多項式系數(shù)模型225Quickbird影像產(chǎn)品產(chǎn)品級別處理形式定位精度/m覆蓋范圍Basic級原始影像23全球Standard幾何糾正23全球Ortho1：25000級正射糾正12.7全球Ortho1：12000級正射糾正10.2美國Ortho1：4800級正射糾正4.1美國Ortho自定義級正射糾正可變?nèi)?26Basic級影像產(chǎn)品Standard級影像產(chǎn)品正射糾正產(chǎn)品影像支持?jǐn)?shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)）Basic立體影像產(chǎn)品QuickBird影像價格227人民幣元/平方公里

228QuickBird三峽壩區(qū)Orbview-3美國軌道成像公司（OrbitalImaging）2003年6月26日發(fā)射升空

229Orbview衛(wèi)星參數(shù)230Orbview影像產(chǎn)品OrbViewBASICEnhanced:

輻射校正后的數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星幾何數(shù)據(jù)（軌道和姿態(tài)參數(shù)）和有理函數(shù)，后處理GPS數(shù)據(jù)和足夠的元數(shù)據(jù)，可以進行精細(xì)的攝影三角測量。OrbViewGEOEnhanced：影像重采樣到一種地圖投影，校正中只使用到了衛(wèi)星的測量數(shù)據(jù)；提供給用戶的參數(shù)中包括了來源于精確的GPS星歷表和后處理的姿態(tài)數(shù)據(jù)的定位數(shù)據(jù)。231232Orbview1米全色233Orbview4米多光譜美國三系列高分辨率衛(wèi)星參數(shù)表

234235幾種主要地球資源衛(wèi)星技術(shù)指標(biāo)衛(wèi)星傳感器波段空間分辨率（米）光譜范圍覆蓋范圍SPOT-5HRG全色B1:greenB2:redB3:nearinfraredB4:short-waveinfrared(SWIR)2.5or5101010200.48-0.710.50-0.590.61-0.680.78-0.891.58-1.7560kmSPOT-4HRVIR全色B1:greenB2:redB3:nearinfraredB4:short-waveinfrared(SWIR)10202020200.61-0.680.50-0.590.61-0.680.78-0.891.58-1.7560kmSPOT-1

SPOT-2

SPOT-3HRV全色B1:greenB2:redB3:nearinfrared102020200.50-0.730.50-0.590.61-0.680.78-0.8960kmLandsat7ETM+全色B1:blueB2:greenB3:redB4:nearinfraredB5:midinfraredB7:midinfraredB6:thermalinfrared153030303030301200.50–0.900.45–0.520.52–0.600.63–0.690.76–0.901.55–1.752.08–2.3510.4-12.5185kmIKONOS全色B1:blueB2:greenB3:redB4:nearinfrared1.04.04.04.04.00.45–0.900.45–0.520.51–0.600.63–0.700.76–0.8511kmQuickBird全色B1:blueB2:greenB3:redB4:nearinfrared0.612.442.442.442.440.45-0.900.45–0.520.52-0.600.63–0.690.76–0.9016.5km美國高分辨率衛(wèi)星現(xiàn)狀236IKONOS

（SpaceImaging）QuickBird

（

DigitalGlobal）OrbView

（

OrbitalImaging）GeoEye1

（

GeoEye

公司）WorlView1、2

（

DigitalGlobal）

OrbitalImaging收購SpaceImagingWorlView3

（

DigitalGlobal）DigitalImaging收購GeoEyeGeoEye衛(wèi)星237GeoEye衛(wèi)星238IKONOS影像（1m）GeoEye影像（0.4