遥感概论第六章.

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RS资料遥感图像的特征RS图像数字磁带摄影(可见光、彩色紫外、红外等)扫描(热红外扫描、微波、雷达)遥感图像的特征凯文卡特,赢得九四年普立玆新闻特写摄影奖的作品遥感图像的特征气象卫星在红外大气窗区测量洋面、海面发射的辐射图中显示了中国沿海地区海温分布,深蓝色是温度较低的区域,浅蓝色是温度较高的区域。遥感图像的特征遥感图像的几何特征遥感图像的物理特征遥感图像的符号注记遥感图像的特征RS图像的几何特征航空摄影图像的几何特征航空扫描图像的几何特征陆地卫星摄影图像的几何特征SPOT卫星图像的几何特征航空摄影图像的特征垂直摄影摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在3o以内。取得的像片称水平像片或垂直像片。航空摄影测量和制图大都是这类像片。摄影机从飞行器上对地摄影时,根据摄影机主光轴与地面的关系,可分为垂直摄影和倾斜摄影。倾斜摄影摄影机主光轴偏离垂线大于3o,取得的像片称倾斜像片。全景摄影成像时,镜头垂直飞行器下方航带中心线时为垂直摄影,其余状态下均为倾斜摄影。倾斜摄影时,主光轴偏离垂线角度愈大,影像畸变也愈大,给图像纠正带来困难,不利于制图。但有时为了获取较好的立体效果且对制图要求不高,也采用倾斜摄影。航空摄影图像的特征地面物体为投影物体航摄仪镜头为投影中心投影胶片为投影面投影性质中心投影设想物体射出的一束投影直线,经过投影中心,最后聚焦到投影面上成像。投影性质中心投影与垂直投影的区别(1)投影距离的影响(2)投影面倾斜的影响(3)地形起伏的影响垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关,并有统一的比例尺。中心投影则受投影距离(遥感平台高度)影响,像片比例尺与平台高度H和焦距f有关。中心投影与垂直投影的区别投影距离的影响投影面倾斜的影响当投影面倾斜时,垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大,像点相对位置保持不变。在中心投影的像片上比例关系有显著的变化,各点的相对位置和形状不再保持原来的样子。中心投影与垂直投影的区别中心投影与垂直投影的区别地形起伏的影响垂直投影时,随地面起伏变化,投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小,相对位置不变。中心投影时,地面起伏越大,像片上投影点水平位置的位移量就越大,产生投影误差。这种误差有一定的规律。中心投影透视规律投影性质在中心投影的像片上,各种物体的形状不同及其所处的位置不同,其变形的情况也各不相同。了解不同形状物体在中心投影影像上的变形规律,对解译和制图是必要的。点线面地面物体是一个点,在中心投影上仍然是一个点。如果有几个点同在一投影线上,它的影像便重叠成一个点。点ABSa/b线与像面平行的直线,在中心投影上仍然是直线,与地面目标的形状基本一致。例如地面上有两条道路以某种角度相交,反映在中心投影像片上也以相应的角度相交。如果直线垂直于地面(如电线杆),其中心投影有两种情况:一是当直线与像片垂直并通过投影中心(主光轴)时,该直线在像片上是一个点;二是直线的延长线不通过投影中心,这时直线的投影仍然是直线。平面上的曲线,在中心投影的像片上仍为曲线。面状物体的中心投影相当于各种线的投影的组合。水平面的投影仍为一平面。垂直面的投影依其所处的位置而变化,当位于投影中心时,投影所反映的是其顶部的形状,呈一直线;在其他位置时,除其顶部投影为一直线外,其侧面投影成不规则的梯形。面像片上的特征点和特征线像主点地主点像底点地底点主纵线主横线等比线等角点比例尺像片的比例尺即像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。图中像片上的a、b两点是地面上A、B两点的投影。ab:AB即为像片的比例尺。H为摄影平台的高度;f为摄影机的焦距。通常f可以在像片的边缘或相应的影像资料中找到,H由摄影部门提供。比例尺=ab:AB=f:H像点位移像点位移在中心投影的像片上,地形的起伏除引起像片比例尺变化外,还会引起平面上的点位在像片位置上的移动。其位移量就是中心投影与垂直投影在同一水平面上的“投影误差”。Hhrr:像点到像主点的距离h:地面高差H:摄影高度由可以看出:位移量与地形高差h成正比位移量与像点到像主点的距离r成正比位移量与摄影高度(航高)H成反比像点位移HhrS’航空扫描图像的特征航空热红外扫描图像的几何特征由飞机携带红外扫描仪获得地面热辐射信息,并转换成用可见光形式记录在普通黑白胶片上的影像,称为航空热红外图像。影像特征表现投影性质影像畸变投影性质普通航空像片是地面的中心投影,而红外扫描图像是靠转动扫描装置逐行扫描地面而成像的。每一行扫描线都有一个透视中心,被称为“多中心投影”图像。由于每幅扫描影像不存在一个统一的透视中心,就没有摄影航空像片的景深感。图像类别成像方式成像特点普通航空像片单中心投影具有景深感红外扫描像片多中心投影景深不明显影像畸变扫描方向的畸变由于扫描线两端的地面分辨单元要比中心处大,且扫描镜以恒定的角速度转动,图像则以恒定的线速度记录,以致使每个地面分辨单元等量地被记录在图像上。这样就使图像受到从两边向中心的压缩,使像幅边缘的比例尺相对变小。飞行方向航向方向的畸变由于高空风对航速及地面高程差之比(V/H)的误差,会造成航向方向的影像畸变。如果因风速使胶卷移动速度太慢,目标在影像的主纵线方向会被压缩,反之,会被拉长。如果是低空高速飞行,扫描线稀疏,影像粗糙,但像片比例尺较大;高空低速飞行,扫描线较密,影像显得细致,但比例尺较小,分辨率较低。影像畸变多波段扫描图像的几何特征航空扫描图像的特征由于多波段扫描谱段划分较窄,能同时记录地物发出的紫外、可见光和红外辐射信息,这对于了解各种地物的反射和发射特性,获得它们的多种信息是非常有用的。可以通过多谱段图像的对比分析和彩色合成达到较好的判读和应用效果。雷达图像的几何特征航空扫描图像的特征雷达图像的比例尺和地面覆盖取决于飞机飞行的高度和由近距离到远距离的俯角。航空扫描图像的特征比例尺和地面覆盖高空侧视雷达图像,比例尺小,但连续覆盖好,便于制作镶嵌图,一般作为区域规划和资源的底图使用。低空侧视雷达图像,立体感很强。由于比例尺较大,相隔适当距离的相邻两条雷达航线,可获得有重叠图像的立体像对。如利用两种不同的飞行高度和两个相反的天线方向来成像。雷达图像的几何畸变航空扫描图像的特征合成孔径侧视雷达把一系列天线,等距离布设在一条直线上,利用它们接收窄脉冲信号,以获得较高方位分辨率。合成孔径侧视雷达还结合利用脉冲压缩技术获取良好的距离分辨率。地形起伏也在雷达图像上造成像点位移。山峰比起山谷离飞机的航迹更近,使山峰的位置对于山麓向近距离方向偏移。航空扫描图像的特征合成孔径雷达SAR成像陆地卫星图像的特征图像的地理坐标卫星像片的经纬度是根据成像时的精确时间、卫星姿态数据和前进方向等因素,通过计算机求得的。卫星向地面发回图像讯号的同时,带有精确的同步定时信号。如果卫星姿态稳定,任何一个精确的时刻,卫星都有一个相应的角位置,则可确定任何时刻的卫星的地面投影位置。图像的地理坐标陆地卫星图像的特征极圈范围内中纬度地区在赤道附近卫星像片上的经纬度,完全是受卫星轨道平面与赤道平面夹角的控制。极圈范围内,卫星运行轨道几乎与纬线平行,因此卫片上的上下方向与一般地图的概念不同,指示的是东西方向。图像的地理坐标陆地卫星图像的特征北极圈地区图像陆地卫星图像的特征图像的地理坐标中纬度地区,卫星轨道和经纬线明显斜交,因此在像片的同一边框上,可同时出现经线和纬线。中纬度地区图像在赤道附近,卫星轨道与经线略成斜交,因此像片上经纬线的布局和地图相似,经线出现在边框上。图像的地理坐标陆地卫星图像的特征赤道附近地区图像图像的投影性质陆地卫星图像的特征卫星上的传感器RBV所成的像属于中心投影,MSS所成的像属于多中心投影。因此像片自中心到边缘各部位的变形是不一样的,而且因地形起伏等因素会产生像点位移,但由于卫星航高较大,且相对像幅面积又小,因此可以把它当作垂直投影。陆地卫星图像的特征图像的重叠纵向重叠:也叫航向重叠,是卫星沿着轨道方向发生的重叠,即在同一轨道上,像片的上下边缘与相邻图幅的重叠部分。旁向重叠:相邻轨道之间的像片重叠。旁向重叠完全是由卫星的运行轨道所决定的。像片具有足够的重叠的情况下,才能成立体像对,并进行立体观察和测量。陆地卫星图像的特征图像的纵向重叠在赤道附近,陆地卫星1、2、3号,每过一天卫星轨道向西移动经度为1.43º,相当于地球赤道上西移159km,而地球的横向覆盖为185km,故在赤道上第M-1天和第M天拍摄的相邻两张图像形成旁向重叠。陆地卫星图像的特征图像的旁向重叠MSS的旁向重叠P%=(185-159)/185=14%图像的畸变陆地卫星图像的特征卫星姿态的影响地面起伏的影响大气折光的影响卫星在运行方向上速度或轨道高度发生变化,使像幅比例尺发生改变。卫星偏航使图像方位变化并发生变形。对于RBV图像,其误差发生在以像底点为中心的辐射线上,高差为正,误差外移,反之,误差内移。对于MSS、TM图像,以摄影轴为准,愈向两侧其误差愈大,高差为正,误差外移,反之,误差内移。大气密度随高度的增加而递减,致使光线穿过大气时发生折射,造成位置偏移。SPOT卫星图像的特征SPOT卫星使用了CCD线性阵列探测器和推扫式扫描技术,属多中心投影。每个地面成像点具有最大限度的曝光时间。扫描仪的机械结构简单,能够提供最佳几何质量的图像。扫描轴能够进行侧向移动瞄准,可以任意观测星下轨道两侧至少400km内的任一个指定地区。卫星以不同角度对同一地区进行扫描时,可获得良好的立体像对。投影特点SPOT卫星图像的特征分辨率SPOT卫星同时采用全色和多光谱两种方式,其空间分辨率分别为10m和20m。比例尺SPOT图像的胶片规格为240mm,比例尺为1:400000。地面覆盖在垂直图像上为60×60km,在倾斜图像上可达60×80km。RS图像的物理特征遥感图像的特征图像物理特性概述黑白航空图像的物理特性彩色航空遥感图像的物理特性陆地卫星图像的物理特性SPOT卫星图像的物理特性RS图像物理特征概述遥感图像的物理性质主要取决于地物电磁辐射特性图像反差颜色与灰阶分辨力可辨性颜色与灰阶是划分地物的波谱性质的尺度颜色与灰阶RS图像的物理特征可见光像片上的颜色和灰阶反映了物体的反射系数和光学特性,如物体的颜色、化学成分等。红外像片的颜色和灰阶反映了地物的反射率和热性质,如温度、热容量等。微波雷达像片的颜色与灰阶反映地物的回射率和介电常数等。图像反差RS图像的物理特征图像的反差是图像中最亮部分与最暗部分之比,常用反差比C来表示。定义为Cr=Bmax/Bmin在10级灰阶的黑白像片上,Cr≥4.5时为高反差,2.5≤Cr<4.5时为中反差,1<Cr<2.5时为低反差。当Bmin=0时,Cr不定;当Bmax=Bmin时,Cr=1,无反差。反差比常用于描述物体与相邻背景的差别,因此是决定图像的解像力的重要因素。图像的分辨力RS图像的物理特征图像的分辨率分影像分辨率和地面分辨率。影像分辨率是指像片或底片上1mm中可显现的线条数目,受传感器光学系统分辨率、感光片分辨率等的影响。地面分辨率是指遥感时借助于光学仪器或其他电子仪器的放大,能观察到的地面物体的最小尺寸。图像的可辨性RS图像的物理特征地物的识别难易程度称为可辨性。图像中某类地物的可辨性的好与差取决于地物与其所处背景的反差条件。当与背景反差小时,虽然地物大于分辨率,但其特征没有明显地反射出来,因此不易识别,即可辨性差。研究植被情况,应选择夏季的可见光和红外像片;研究地貌状况应以冬季所成影像为佳;通过水分研究隐伏地质构造,选春、秋季影像最好。植被密集区,道路排列布局性质结构不易辨识黑白航空图像的物理特征普通黑白像片的物理特性色调:主要体现为物体的反射能力——用亮度系数r来表示r=B/B0,即相同照度条件下,某物体的表面亮度与绝对白色的理想表面亮度之比。黑土亮度系数最小雪的亮度系数最大近红外图像物理特性色调:在普通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