第5章 航天遥感和卫星图像

第第55章章航天遥感和卫星图像航天遥感和卫星图像z5.1Landsat系列z5.2Spot系列z5.3气象卫星系列z5.4海洋卫星系列航天遥感航天遥感航天遥感——以人造地球卫星、航天飞机或宇宙飞船及运行于太空的飞行器作为遥感平台的遥感，即通过安装在这类飞行器上的传感器来获取地面电磁波信息的遥感。目前主要用于对地观测、地学应用的航天遥感有：陆地卫星系列、斯波特卫星系列、海洋卫星系列、气象卫星系列。z5.1.1概述z5.1.2运行特征z5.1.3Landsat系列卫星的传感器z5.1.4Landsat系列卫星的数据产品z5.1.5Landsat系列卫星的影像特征5.1.5.1陆地卫星的物理特征5.1.5.2陆地卫星的几何特征5.1.5.3陆地卫星图像的符号及注记陆地卫星发射历史陆地卫星发射历史卫星名称改名发射时间传感器地球资源技术卫星(ERTS1)地球资源技术卫星(ERTS2)陆地卫星3(Landsat3)陆地卫星4(Landsat4)陆地卫星5(Landsat5)陆地卫星6(Landsat6)陆地卫星7(Landsat7)陆地卫星1号（Landsat1）陆地卫星2号（Landsat2）陆地卫星3号（Landsat3）Landsat4Landsat5Landsat6Landsat71972.7.231975.1.221973.3.51982.7.161984.3.119931999.4.15RBV,MSSRBV,MSSRBV,MSSMSS,TMMSS，TMETMETM+5.1.2运行特征z旋转周期：卫星绕地球一圈的时间z日绕周期：每日绕地球的圈数z回归周期：卫星从某地上空开始运行直到又回到该地上空所经历的天数运行特征可归纳为:中等高度、近圆形、近极地、太阳同步、可重复轨道。z多光谱扫描仪(MultispectralScanner,MSS)z专题制图仪(ThematicMapper,TM)z增强型专题制图仪(EnhencedThematicMapperPlus,ETM+)z反束光导摄像机(RBV)5.1.3传感器陆地卫星的物理特征z灰阶z光谱效应z空间分辨率z不同季节对图像的影响z陆地卫星图象的投影性质z陆地卫星图象的经纬度z陆地卫星图象的重叠地面上各种地物的辐射强度不同表现在卫星图像上是色调的深浅不同，色调深浅的分级称为灰阶。灰阶是区分地物辐射强度和影像色调深浅的标准。陆地卫星图像的符号及注记z24MAY85zTM3zSUNEL42zAZ128z卫屋图象的经纬度数据是根据成象时间、卫星姿态数据和前进方向等因素,通过计算机求得的。它是由地面接收处理机构完成的,记录在胶片(或图像)上的文字注记中。5.2.15.2.1概述概述55.2.2.2.2运行特征运行特征5.2.35.2.3SpotSpot系列卫星的传感器系列卫星的传感器5.2.45.2.4SpotSpot系列卫星图像特征系列卫星图像特征5.2.55.2.5SpotSpot系列卫星的数据产品系列卫星的数据产品法国法国SPOTSPOT卫星卫星SpotSpot系列卫星发射时间表系列卫星发射时间表SPOT52002年4月发射SPOT41998年3月24日SPOT31993年9月26日SPOT21990年1月22日SPOT11986年2月22日Spot1,2,3Spot1,2,3号卫星星载设号卫星星载设备备Spot4Spot4号卫星星载设备号卫星星载设备zSPOT-5号卫星于2002年4月发射。星上搭载有三种成像装置，高分辨率几何装置(HRG)和植被探测器(VEGETATION)外，高分辨率立体成像(HRS)装置。它是目前国际上最优秀的对地观测卫星之一。5.2.35.2.3SpotSpot系列卫星的传感器系列卫星的传感器z高分辨率可见光扫描仪(HighresolutionVisiblerangeinstrument,HRV)z高分辨率可见光红外传感器(HighresolutionVisibleandinfrared,HRVIR)5.2.45.2.4SpotSpot系列卫星图像特征系列卫星图像特征垂直投影，比例尺相同，像幅面积为60×60km,可获得立体像对，地面分辨率高。5.2.55.2.5SpotSpot系列卫星的数据产品系列卫星的数据产品SPOTSPOT图像处理级别图像处理级别SPOT提供自1986年以来的卫星图像及相关处理产品，根据预处理级别，它们可分为：：加入了标准地图投影。：地理校正，加入大地控制点和平均高度改正。：完全地理校正，经数字高程模型1A级：图像仅做辐射校正，无几何校正处理，消除了因地形起伏而导致的投影误差。1B级：在1A级基础上，做部分几何校正，校正了全景变形和地球自转及曲率，轨高变化等带来的变形。2A级2B级正射级11AA级处理级处理此处理级是针对对影像处理十分有经验的用户，因为它是最基础的处理级，用户借助相关的影像处理软件，在这个处理级往上可以做很多高级别的处理。它是什么1A处理级只做过了探测器的均衡化：用线性模型补偿了CCD阵列单元探测器光敏感性间的差异。其绝对检校系数存放在辅助数据文件中以便将像素值转为相应的亮度值。1A处理级没有做过几何校正，但其给出的影像中心和四角座标点能将影像定位，定位精度在500米内。其它一些信息如星历参数、姿态、视向等等记录在辅助文件中，可供用户做进一步的精确几何校正。它做什么1A处理级影像适合那些自己做几何校正如正射校正和数字高程模型生成的用户。尤其在制图领域，需要精确几何校正和立体测图，也需要做详细的辐射研究，因而选择1A处理级产品，从最底层按自己的方式来做，是比较合适的。11AA级处理级处理一些技术描述：一些技术描述：文件大小全色：6000行，6000列36兆多光谱：3000行，3000列；4个波段36兆SPOT4星上全色、多光谱融合产品6000行，6000列；4个波段144兆22AA处理处理此处理级的影像是初级的制图产品，影像加入了标准的制图投影，利用了系统参数而不是外部的信息如大地控制点。其大地定位精度同1B级一样也是500米。它是什么和1A处理级一样，2A处理级做了探测器的均衡化：用线性模型补偿了CCD阵列单元探测器光敏感性间的差异。其绝对检校系数存放在辅助数据文件中以便将像素值转为相应的亮度值。2A处理级几何校正的重采样模型考虑了成像条件引起的影像内部几何变形，同时考虑了影像的投影系统（如UTM）。此模型基于先验的系统数据如卫星星历参数、姿态等等，但没有使用外部数据如大地控制点等，因此影像的定位误差（精度）还是500米。这个误差主要是转换偏差，用户用一个大地控制点便能将结果大大改善。一般说来，经过处理的SPOT图像显示时，是旋转过的平行四边形，且是指北的。它做什么2A处理级影像经过一个控制点处理后，便能大大提高精度到50米左右，这种产品适合在这个精度下，与其它同一制图系下的数据如矢量数据、扫描图和其它卫星影像一起进行叠合分析，或者在它上面再提取相关的信息。22AA处理处理一些技术描述：一些技术描述：全色：7500至0200行，7500至0200列100兆多光谱：3750至5100行，3750至5100列100兆SPOT4星上全色、多光谱融合产品7500至10200行，7500至10200列4个波段100兆文件大小11BB处理处理此处理级补偿了影像的内部几何变形。它是什么和1A处理级一样，1B处理级做了探测器的均衡化：用线性模型补偿了CCD阵列单元探测器光敏感性间的差异。其绝对检校系数存放在辅助数据文件中以便将像素值转为相应的亮度值。1B处理级的几何校正补偿了由于成像条件引起的影像内部几何变形，成像条件如卫星高度的变化、全景变形、地球曲率及成像间地球的自转等等。1B级包含的转换模型能将同轨道带相连的影像完美的匹配起来（相临的两幅影像有重叠部分）。影像定位精度在00米内。平原地带的影像长度的变形小于2x10?3。其它一些信息如星历参数、姿态、视向等等记录在辅助文件中，可供用户做进一步的精确几何校正。它做什么1B处理级影像适合几何测量如距离、角度或面积等值。适合那些需要做过初步几何校正的用户。11BB处理处理一些技术描述：一些技术描述：全色：6400至8500行，6000列52兆多光谱：3200至4250行，3000列52兆SPOT4星上全色、多光谱融合产品6400至8500行，6000列；4个波段208兆文件大小22BB处理处理此处理级的影像是影像地图级产品的基础，影像除了加入了制图投影外，还利用了大地控制点配准提高了影像上每一点的定位精度。它是什么和1A处理级一样，2B处理级做了探测器的均衡化：用线性模型补偿了CCD阵列单元探测器光敏感性间的差异。其绝对检校系数存放在辅助数据文件中以便将像素值转为相应的亮度值。2B处理级几何校正的重采样模型考虑了成像条件引起的影像内部几何变形，同时考虑了影像的投影系统（如UTM）。此模型考虑了先验的“系统数据”如卫星星历参数、姿态等等，也使用外部数据即大地控制点。大地控制点来源于地图或GPS点。影像的定位误差（精度）视乎控制点的精度，一般来说能到10米至30米（地面平坦情况下）。2B级产品按标准的制图图幅输出，加入图例等元素，便是影像地图。这种产品需要客户提供纸图或GPS点以提取大地控制点。它做什么2B处理级影像提供全球的准确和最新的数字地图，在地形起伏不大的区域，它可以作为地理信息系统的底图，在其上提取信息或者与其它的信息叠合分析。22BB处理处理一些技术描述：一些技术描述：全色：7500至10200行，7500至10200列；100兆多光谱：3750至5100行，3750至5100列100兆SPOT4星上全色、多光谱融合产品7500至10200行，7500至10200列4个波段400兆文件大小§§5.35.3气象卫星系列气象卫星系列5.3.5.3.11概述概述55.3.2.3.2轨道类型轨道类型55.3.3.3.3低轨气象卫星低轨气象卫星55.3.4.3.4高轨气象卫星高轨气象卫星气象卫星系列气象卫星系列20世纪60年代——第一代气象卫星①TIROS：TelevisionandInfraredObservationSatellite②ESSA：EnvironmentalScienceServiceAdministrationSatellite③Nimus：雨云④ATS：ApplicationTechnologySatellite发展历史1970~1977——第二代气象卫星ITOS-1：ImprovedTIROSOperationalSystemSMS（SynchronousMeteorologicalSatellite）地球同步气象卫星GOES（GeostationaryOperationalEnvironmentalSatellite）静止同步环境应用卫星NOAA系列Meteosat系列NOAA卫星的技术参数像幅宽度：2700km1978年以后——第三个发展阶段NOAA系列为代表FY-1FY-1：1988年9月7日FY-1-B：1990年9月3日FY-2：1997年6月10日卫星特点轨道特点短周期重复观测成像面积大，利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量资料来源连续、实时性强、成本低气象卫星资料的应用领域天气分析和气象预报气候研究和气候变迁的研究资源环境其他领域海洋卫星系列海洋卫星系列发展历史海洋遥感的特点需要高空和空间的遥感平台以微波为主电磁波与激光、声波的结合——扩大探测的途径海面实测资料的校正主要海洋卫星Seasat1：1978年发射Nimbus-7：1978年10月24日发射MOSI（日本海洋观测卫星）ERS（欧空局）RADARSAT（加拿大雷达卫星）z美国的泰罗斯卫星系列(TelevisionandInfraredobservationSatellite,TIROS)z美国的雨云卫星系列z美国的艾萨卫星系列z美国的诺阿卫星系列z风云一号卫星系列诺阿卫星上搭载的主要传诺阿卫星上搭载的主要传感器有感器有高级高级甚高分辨率辐射计甚高分辨率辐射计AVHRRAVH