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第五章遥感技术系统遥感信息的获取遥感信息的传输与处理航空遥感技术系统航天遥感技术系统遥感技术系统：是为实现遥感目的而建立起来的技术设备的总和。组成：遥感的基本方法是对研究目标的电磁辐射进行收集、传输、校正、转换和处理分析的全过程。主要由传感器、遥感平台和信息的传输、处理与分析三个部分组成。种类：航空遥感系统：系统小，灵活性大，适于小区域或局部地区。航天遥感系统：系统大而复杂，具有大范围和全球性探测能力，同时也可对其他星球进行遥感。第一节遥感信息的获取按使用的电磁波谱可分为：可见光遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感等。一、可见光遥感技术：１光和色：光：指可见光。色：是光的反映，有光才有色，色可使人产生色觉。物体的颜色：太阳光是混合光，当它照在不发光的物体上时，各种色光被吸收和反射的强度不同，被物体反射出来的色光混合起来就构成了该物体所呈现的颜色。按物体对电磁波吸收方式的不同，一般可分为消色体和彩色体消色体：对入射的白光没有分解力，呈无选择吸收。白色：对色光吸收少，呈白色黑色：对色光吸收多而反射少，呈黑色灰色：中间过渡色通常按吸收程度分为十级灰阶：α=0-10%白α=10-20%灰白α=20-30%淡灰α=30-40%浅灰α=40-50%灰α=50-60%暗灰α=60-70%深灰α=70-80%淡黑α=80-90%浅黑α=90-100%黑彩色体：对入射的白光有分解能力，呈选择吸收。不同的物体对不同的光波具有固定的吸收、反射、透射的光学特性，但没有固定的颜色。２可见光遥感的方式和传感器：（１）摄影——各类摄影机，如手持相机、航摄仪、全景摄影机等（２）电视摄像——电视摄像机３可见光遥感的特点：（１）分辨率高。（２）直观明显，可获得真彩色图像，易于判读。缺点：不能全天时、全天候的工作。二、红外遥感技术：１红外遥感应用的波段：红外主要应用的是近红外、中红外和远红外。２红外遥感的方式和传感器：（１）红外摄影：只对近红外感光红外摄影像片反映了物体反射近红外的太阳辐射能，其色调代表的意义与可见光不同。——黑白红外影像上，黑色表示反射能量小，白色表示大。——红外彩色影像，也叫假彩色像片。其色彩鲜艳。（２）红外扫描：３红外遥感的特点：（１）传播远（２）对热敏感（３）能揭露绿色伪装（４）可全天时遥感缺点：不能全天候遥感，受云层、云雨天气影响。主要反映不同物体的温度差异，对同温下不同物体分辨力低。红外像片的几何精度和地面分辨力不如可见光像片。三、微波遥感技术：１微波遥感应用的波段：0.8-10cmKa/K/Ku/X/G/C/S/Ls/L２微波遥感的方式和传感器：（１）雷达—主动遥感系统，是微波遥感最基本的方式。地面微波遥感—一般侧视雷达航空、航天遥感—合成孔径雷达：X/C/S/L（２）微波辐射计－被动微波遥感中的主要传感器。Ka/K/Ku３微波遥感的特点：（１）可全天时、全天候工作——穿透云雾能力强（２）对不同物体有一定穿透力。可探测地下矿藏。缺点：信息难判读四、多波段遥感技术：１原理：是利用多通道传感器，多个电磁波段对同一地区进行同步摄影、扫描，获得不同波段的影像或数据。２多波段遥感的方式和传感器：（１）多光谱摄影——多镜头摄影机、光束分离型摄影机（２）多波段扫描——MSS/TM（３）多光谱摄像——多光谱摄像机３特点：（１）提供信息多，提高了识别物体的精度。（２）为遥感信息的增强奠定了基础。TM标准假彩色合成图像TM7(R)、4(G)、2(B)TM3(R)、2(G)、1(B)TM4(R)、5(G)、3(B)第二节遥感信息的传输与处理一、遥感信息：主要指由航空和航天遥感所获取的感光胶卷和磁带。二、遥感信息的传输与接收：传输的方式——直接回收、视频传输１直接回收：指传感器将地物反射或发射电磁波的信息及传感器工作环境信息记录在胶卷或磁带上，待运载工具返回地面时回收。特点：保密性强、信息损失量少，但回收不及时。航空遥感常采用此方式２视频传输：指传感器将地物反射或发射电磁波的信息，经光电转换，通过无线电将信息传送到地面接收站。特点：回收适时，但保密性差、信息损失量大又分——实时传输与非实时传输三、遥感信息的处理：原因：传感器性能变化；平台姿态不稳；地球曲率；大气密度不均和局部变化；地形差异等遥感信息处理包括：数据转换、数据压缩、数据校正——指提供给用户之前进行的预处理数据转换：原始数据变换为容易使用的数据胶片、模拟磁带、高密度数字磁带(HDDT)正片、负片和计算机使用的数字磁带(CCT)数据压缩：目的把不必要的数据取掉，只保留能反映特征的数据，可减少储存，缩短处理时间。数据校正：辐射校正——消除图像在灰度方面的失真和干扰。几何校正——为了在图像上准确定位，使不同波段或不同时期、不同传感器的图像重叠，以利于图像分析。第三节航空遥感技术系统航空遥感：是指利用安装在飞机上的传感器从空中对地面进行遥感获得地面图像的遥感系统。航空遥感的类型：１按摄影角度分类—传感器主光轴与铅垂线之间的夹角。垂直遥感：最大夹角≤3°—呈几何关系，不遮蔽，有利于量测和成图。缺乏直观立体感倾斜遥感:最大夹角3°—包含面积大，立体感强。在航测和地质成图中只作补充资料。２按遥感实施的方式：单站遥感带状遥感重叠率—任何相邻两张像片同一地区的摄影重叠部位的区域遥感宽度与全像片宽度之比——航向、横向重叠率３按传感器和成像方式：航空摄影航空扫描机载雷达要求：１飞机尽量保持水平——水平图像，要求主光轴倾斜≤3°２飞机必须保持所确定的航高，获得同样比例尺图像——装测定航高的仪器３飞机必须保持所确定的速度——像片上像点位移应在0.1mm以内。４飞机必须按既定航向飞行——用罗盘仪、太阳导航仪指示方向航空遥感的传感器航摄仪扫描仪侧视雷达航空遥感的作业步骤：１准备工作：编遥感作业计划和领航图；确定传感器；规定图像比例尺；横向、纵向重叠，确定航高、飞速、和航线以及其他技术要求。２航空作业：晴朗无云天气飞机进入预定航高后，按预定航线飞行。飞行中要观察传感器、航高、航向、速度及飞机水平情况，以保证按要求完成任务。３影像处理：软片处理—包括显影、定影、冲洗、晒印，最后得正片图像。航空图像质量评定１影像清晰，色调一致，反差适中，阴影、云影不能大２重叠率应满足立体观察和测量，以免遗漏。３像片倾角，垂直摄影倾角不得3°４航偏角（航片边缘与像片基线的夹角）不得6°５航线弯曲，不得3%６软片压平程度：其弯曲度不得0.05-0.1mm7认识与地物无关的影响：如汗渍印纹、划痕、泛黄等西安兴庆公园正射影像图济南某广场第四节航天遥感技术系统陆地卫星遥感技术系统SPOT卫星遥感技术系统CBERS卫星遥感技术系统气象卫星遥感系统海洋卫星遥感系统一、陆地卫星遥感技术系统１陆地卫星的运行特征——中高度、近极地、近圆形与太阳同步２陆地卫星的工作系统包括：遥感试验系统星载系统地面控制、接收处理系统试验系统——在卫星发射前、后都要作大量的遥感试验工作发射前，遥感对象的辐射光谱特性及其变化规律及影响因素各传感器的性能数据的处理技术判读技术及实用价值发射后，地面同步观测和航空试验，对传感器校正星载系统自动调节控制分系统传感器分系统自动调节控制分系统包括：姿态控制装置卫星与地面联系和星体内仪表运行程序控制装置保证卫星轨道符合设计要求的轨道调整装置卫星能源供应等传感器分系统包括：RBV/MSS/TM/ETM/ETM+/PCS/宽频磁带机RBV通道号波段范围/m波段名称空间分辨率RBV10.475-0.575蓝绿30mRBV20.580-0.680黄红RBV30.690-0.830红-近红外通道号波段范围/m波段名称空间分辨率MSS-40.5-0.6绿79mMSS-50.6-0.7红MSS-60.7-0.8红—近红外MSS-70.8-1.1近红外MSS-810.4-12.6远红外240mMSSMSS扫描镜与地面、与聚光系统的光轴均成45°,摆幅为±2.89°,对地面景物视场为11.56°,对应地面宽度为185KM。横向扫描与卫星运行方向垂直，纵向扫描与卫星运行同时进行扫描时，扫描镜的摆动频率为13.62次/秒，每次扫描形成6条扫描线，同时扫描地面景物。在扫描仪内沿运行方向排列6个探测器，每个探测器视场为79m，总视场为474m。由于卫星星下经过地面的速度等于6.47KM/S,故地物也以同样的速度相对遥感仪器运动。因此，扫描镜每摆动一次，星下地面恰好移动474m,即下一次扫描时，第一个探测器的扫描线恰好与前一次第六个探测器的扫描线相邻。TM通道号波段范围/m波段名称空间分辨率TM-10.45-0.52蓝30mTM-20.52-0.60绿TM-30.63-0.69红TM-40.76-0.90近红外TM-51.55-1.75近红外TM-610.4-12.6远红外120mTM-72.08-2.35近红外30mLandsatTMETM＋通道号波段范围/m波段名称空间分辨率TM-10.45-0.52蓝30mTM-20.52-0.60绿TM-30.63-0.69红TM-40.76-0.90近红外TM-51.55-1.75近红外TM-610.4-12.6远红外120mTM-72.08-2.35近红外30mPAN0.50-0.90全色波段15宽频磁带机：记录七个光谱带的图像，储存信息。星载数据收集装置：（PCS）接收、改变频率以及再发射信息的作用。地面控制、接收处理系统地面控制中心：控制卫星工作的安排、对卫星下指令控制卫星运行姿态、轨道指挥传感器信息传输及星载仪器与地面配合地面接收站：接收从卫星上传送回来的信息数据，记录在磁带上并交数据处理中心处理。地面数据处理机构：对视频进行视频-图像转换，进行系统误差和图像误差校正。最后完成粗制、精制胶片及计算机用磁带。二、SPOT卫星遥感技术系统与陆地卫星的不同处：分辨力高；可拍摄立体像对。平台：中高度、近极地、与太阳同步传感器：HRV卫星上装两台相同的高分辨力传感器，它采用线性列阵的推帚式扫描仪—曝光时间充足、几何精度高，灵敏度高。波段波长/m分辨率用途XS10.5-0.59绿色20米位于植被叶绿素光谱反射曲线最大值的波长附近，对植被识别有利，同时位于水体最小衰减值的长波一边，能探测水的混浊度和10-20米的水深。XS20.61-0.68红色20米位于叶绿素吸收带，为可见光最佳波段，用于识别作物、裸露土壤和岩石表面状况。XS30.79-0.89近红外20米能很好地穿透大气，植被表现得特明亮，水体表现很暗。全色0.51-0.7310米SPOTHRV图像处理：图卢兹数据处理机构进行处理，一般经三级：一级处理：辐射校正和几何校正二级处理：全面几何校正，采用5-6个地面控制点三级处理：利用20个地面控制点校正——得到24cm胶片或磁带。三、CBERS卫星遥感技术系统特点：多光谱观察，对地观察范围大，数据收集快。平台：中高度、圆形、与太阳同步轨道。传感器：三种CCD高分辨率相机IR-MSS红外—多光谱扫描仪WFI广角成像仪传感器CCD像机WFI成像仪IR扫描仪波长范围(微米）0.45~0.520.52~0.590.63~0.690.77~0.890.51~0.730.63-0.690.77-0.890.5~1.11.55~1.752.08~2.2510.4~12.5分辨率19.5米256米77.8米最小侧视观察周期1~2天5天1~2天CBERSCBERS第一次接收的快视图像AVHRR（AdvancedVeryHighResolutionRadiometer）即改进型甚高分辩率辐射仪。探测器扫描角度为±55.4o，扫描带宽2800公里星下点空间分辨率1.1km重复观测周期为半天常用的气象卫星数据：NOAAAVHRRChannel观测波长（微米）观测项目分辨率扫描宽度1可见光波段0.58-0.68云、冰、雪1.1km2800km2近红外波段0.725-1.1水陆边界、陆地植被3中红外波段3.55-3.93表面温度、云4热红外10.5-11