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黄孝艳2012.12.181、遥感概念2、电磁波3、传感器4、遥感平台5、几种卫星介绍1遥感的概念•遥感（RemoteSensing）：是指借助对电磁波敏感的仪器，在不与探测目标接触的情况下，记录目标物对电磁波的辐射、反射、散射等信息，揭示目标物的特征、性质及其变化的综合探测技术。（遥远的感知）2、遥感技术原理图由遥感平台、传感器、信息传输接收装置、数字或图像处理设备以及相关技术等组成。接收预处理用户应用处理分析结果、图表输出遥感过程电磁波•可见光：肉眼看得见的是电磁波中很短的一段，从0.4-0.76微米这部分称为可见光。可见光经三棱镜分光后，成为一条由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光带，这光带称为光谱。•红640—780nm橙640—610nm黄610—530nm绿505—525nm蓝505—470nm紫470—380nm一、传感器的定义和功能传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度。传感器遥感器结构定义：遥感器是记录地物反射或者发射电磁波能量的装置，是遥感平台的核心部分。遥感器的一般组成：收集器探测器处理器记录器人的视觉系统是一个优良的传感器，但影像只能短暂保存，没有记录器遥感器1）收集器：透镜、反射镜、天线2）探测器：将收集的辐射能转换成化学能或电能感光胶片、光电管、光电二极管、电子耦合器件（CCD）、热电偶探测器、热释电探测器、天线3）处理器：对收集到的信号进行处理，显影、定影、信号放大、变换、校正等。包括摄影处理装置和电子处理装置4）记录器：胶片、磁带、磁盘传感器分类•按记录方式分：成像方式；非成像方式•按工作波段：可见光传感器；红外传感器；微波传感器。可见光到近红外区的光学波段称为光学传感器，针对微波的传感器称为微波传感器。按工作方式分为：主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫描仪（MSS）、TM、ETM(1,2)、HRV、红外扫描仪等。成像传感器类型使用胶片记录使用磁记录高光谱遥感图像的特征目标地物传感器遥感图像遥感图像处理目标地物的大小、形状及空间分布目标的物理属性特点目标地物的变化动态特点几何特征物理特征时间特征空间分辨率光谱分辨率辐射分辨率时间分辨率遥感影像的分辨率•空间分辨率一个像元代表的实地的最小尺寸•时间分辨率：同一个地区可获得的两个影像最小的时间间隔•光谱分辨率：传感器所能记录的波段数或者电磁波的间隔•辐射分辨率：传感器接受信号的敏感程度遥感平台•遥感平台（platform）是搭载传感器的工具。•根据运载工具的类型划分：•航天平台（150km）•航空平台（100m至十余公里）•地面平台（0~50m）遥感平台空间运载工具空中运载工具地面运载工具飞机气球遥感用汽车遥感用艇船宇宙飞船航天飞机遥感平台（航天遥感）（航空遥感）卫星18各种遥感平台的相对高度遥感平台——卫星低轨：150km-300km,ＩＫＯＮＯＳ、ＱＵＩＣＫＢＩＲＤ、ＳＰＯＴ－５高分辨率图象，寿命比较短，几天－几周用途：军事侦察中轨：700km-1000km,中分辨率，绝大多数资源卫星，landsat1-3:915,landsat4-5:705,spot:832,noaa:833/870用途：资源环境遥感高轨：35860km,地球静止卫星，NOAA/AVHRR(1.1km);SPOT-4/Vegetation(1.1km)低分辨率用途：通讯，气象在遥感平台中，航天遥感平台目前发展最快，应用最广。根据航天遥感平台的服务内容，可以将其分为：气象卫星系列陆地卫星系列海洋卫星系列1、主要的陆地卫星系列•（1）陆地卫星（Landsat）•（2）斯波特卫星（SPOT）•（3）中国资源一号卫星—中巴地球资源卫星（CBERS）•（4）其他陆地卫星•（5）环境卫星Landsat•设计寿命为6年•目前运转工作的是Landsat-5和Landsat-7•轨道：太阳同步的近极地圆形轨道，保证北半球中纬度地球获得中等太阳高度角的上午影像，且卫星通过某一地点的地方时相同。•覆盖周期：16-18天•图像的覆盖范围185×185km2（Landsat-7185×170km2）•分辨率不断提高(3015m,60m120m)•传感器分系统：Landsat(陆地）卫星上装置的传感器有反束光导管摄像机（RBV）、多光谱扫描仪（MSS）、专题制图仪（TM、ETM）Landsat传感器•MSS——MultispectralScannerSystem多光谱扫描仪分辨率为80m•TM——ThematicMapper专题制图仪7个波段，分辨率除第六波段为120m外，其余均为30m•ETM+——EnhanceThematicMapperPlus增强型专题制图仪8个波段，热红外波段的分辨率为60m，全色波段的分辨率为15m，其余波段的分辨率均为30mLandsat(陆地）卫星简介LandSat1LandSat2LandSat3LandSat4LandSat5LandSat6LandSat7发射时间1972.7.231975.1.221978.3.51982.7.161984.3.11993.10.51999.4.15覆盖周期18天18天18天16天16天16天波段数444778机载传感器MSSRBVMSSRBVMSSRBVMSS、TMMSS、TMETMETM+运行情况1978年退役1982年退役1983年退役1983年退役在役服务发射失败在役服务Landsat(陆地）卫星是目前世界范围内应用最广泛的民用对地观测卫星多光谱扫描仪（MSS）波段序号波长（μm）波段名称分辨率（m）40.5～0.6绿色7950.6～0.7红色7960.7～0.8近红外7970.8～1.1近红外79810.4～12.6热红外240MSS波段和波长范围MSS采集地面数据专题制图仪(TM)波段波长范围(μm)分辨率（m）10.45～0.533020.52～0.603030.63～0.693040.76～0.903051.55～1.7530610.40～12.5012072.08～2.3530TM波段、波长范围及分辨率TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，是在MSS基础上改进和发展而成的一种遥感器。TM采取双向扫描，提高了扫描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器的接收灵敏度。TM的7个波段及其能够测量的生态学特性波段主要生态学应用波段1（0.45-0.52μm）可见蓝光区识别水体、土壤和植被、识别针叶林与阔叶林植被、识别人为的（非自然）地表特征波段2（0.52-0.60μm）可见绿光区测量植被绿光反射峰值、识别人为的（非自然）地表特征波段3（0.60-0.90μm）可见红光区监测叶绿素吸收、识别植被类型、识别人为的（非自然）地表特征波段4（0.76-0.90μm）近红外反射区识别植被类型及生物量、识别水体和土壤湿度波段5（1.55-1.75μm）中红外反射区识别土壤温度和植物含水量、识别雪和云波段6（10.4-12.5μm）远红外反射区识别植被受胁迫程度和土壤温度、测量地表热量波段7（2.08-2.35）中红外反射区识别矿物及岩石类型、识别植被含水量增强型专题制图仪（ETM）波段波长范围(μm)地面分辨率（m）10.45～0.5153020.525～0.6053030.63～0.6903040.75～0.903051.55～1.7530610.40～12.506072.09～2.3530PAN0.52～0.9015ETM＋波段、波长范围及分辨率ETM数据是第三代推帚式扫描仪，是在TM基础上改进和发展而成的一种遥感器。landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合•真彩色(truecolor)：（三波段组合），分别对RGB三个波段的图像赋予RGB三种颜色，一一对应，合成后图像的色彩与原地区或景物的实际色彩一致，称为真彩色，真彩色是唯一的合成。•伪彩色(pseudocolor)：将黑白图像变换为彩色图像，对不同的灰度或灰度范围按值赋予不同的颜色或一个颜色系列，得到图像的彩色与实际彩色则不一致，即伪彩色图像。•假彩色(falsecolor)：（三波段组合），对得来不同波段图像分别赋予RGB三元色，并不与原来波段的RGB三个波段一一对应，得到图像的彩色与实际彩色则不一致，称为假彩色图像，假彩色图像是为了使一些地物的特征更加明显，有助于我们进行解译和分析。landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合•在TM7个波段光谱图像中：1、第5个波段包含的地物信息最丰富2、3个可见光波段（即第1、2、3波段）3、两个中红外波段（即第4、7波段）之间相关性很高，表明这些波段的信息中有相当大的重复性或者冗余性4、第4、6波段较特殊，尤其是第4波段与其他波段的相关性得很低，表明这个波段信息有很大的独立性landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合•321：真彩色合成，即3、2、1波段分别赋予红、绿、蓝色，则获得自然彩色合成图像，图像的色彩与原地区或景物的实际色彩一致，适合于非遥感应用专业人员使用。•432：标准假彩色合成，即4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色，获得图像植被成红色，由于突出表现了植被的特征，应用十分的广泛，而被称为标准假彩色。举例：卫星遥感图像示蓝藻暴发情况•451：信息量最丰富的组合，TM图像的光波信息具有3～4维结构，其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。•754：对不同时期湖泊水位的变化，也可采用不同波段，如用陆地卫星MSS7，MSS5，MSS4合成的标准假彩色图像中的蓝色、深蓝色等不同层次的颜色得以区别。从而可用作分析湖泊水位变化的地理规律。landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合•741：波段组合图像具有兼容中红外、近红外及可见光波段信息的优势，图面色彩丰富，层次感好，具有极为丰富的地质信息和地表环境信息；而且清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形迹（褶皱及断裂）显示清楚，不同类型的岩石区边界清晰，岩石地层单元的边界、特殊岩性的展布以及火山机构也显示清楚。•451：信息量最丰富的组合，TM图像的光波信息具有3～4维结构，其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。•743：我国利用美国的陆地卫星专题制图仪图像成功地监测了大兴安岭林火及灾后变化。可通过TM743彩色合成图的分析来指挥林火蔓延与控制和灾后林木的恢复状况。landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合SPOT•地球观测卫星系统•发射了5颗卫星（1986-2002）•轨道：太阳同步的近极地圆形轨道•覆盖周期：26天•重复观测能力1-5天•产生立体像对•分辨率：10米到几百米•传感器：为2台高分辩率可见光扫描仪（HighResolutionVisiblesensor——HRV）•它能满足资源调查、环境管理与监测、农作物估产、地质与矿产勘探、土地利用、测制地图及地图更新等多方面的需求。SPOTHRV各波段主要用途波段波长分辨率用途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0.51-0.73微米10米调查城市土地利用现状、区分主要干道、大型建筑物，了解城市发展状况中巴地球资源卫星（CBERS）•1999.10.14•轨道：太阳同步的近极地圆形轨道•覆盖周期：26天•重复观测能力：3天•最高空间分辨率：19.5mCBERS传感器CCD像机IR扫描仪波长范围(微米）0.45~0.520.52~0.590.63~0.690.77~0.890.51~0.730.5~1.11.55~1