1、1,第二章 环境遥感原理,环境遥感的理论基础 电磁波与电磁波谱 电磁辐射的度量 黑体辐射 电磁辐射源分析 地物的光谱特征,环境遥感技术系统 环境遥感试验 环境遥感信息提取 环境遥感信息传输 环境遥感信息处理 环境遥感信息应用,2,一、电磁波与电磁波谱,波的概念：波是振动在空间的传播。,机械波：声波、水波和地震波 电磁波（ElectroMagnetic Spectrum )由振源发出的电磁振荡在空气中传播。,演示,环境遥感的理论基础,3,4. 电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的：原理5.电磁辐射:这种电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。,4,电磁波的特性 电磁波是
2、横波 在真空中以光速传播 电磁波具有波粒二象性：电磁波在传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。 波动性：电磁波是以波动的形式在空间传播的，因此具有波动性 粒子性：它是由密集的光子微粒组成的，电磁辐射的实质是光子微粒的有规律的运动。电磁波的粒子性，使得电磁辐射的能量具有统计性,5,波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。,描述电磁波特性的指标,6,动量：P,能量：E,h : 普朗克常数，6.62607551034 J s,c : 光速 (c= f )； v : 频率,能量和动量是粒子
3、属性， 频率和波长是波动属性。,7,电磁波谱,1. 电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。在电磁波谱中，波长最长的是无线电波，其按波长可分为长波、中波、短波和微波。波长最短的是射线 依次为：射线X射线紫外线可见光红外线微波无线电波。电磁波的波长不同，是因为产生它的波源不同。,8,紫外线(UV)：0.01-0.4m，碳酸盐岩分布、水面油污染。 可见光：0.4-0.76 m，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。 红外线(IR) ：0.76-1000 m。近红外0.76-3.0 m中红外3.0-6.0 m；远红外6.0-15.0 m；超远红外15-1000 m。（
4、近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外。 微波：1mm-1m。全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大。,2、遥感常用的电磁波波段的特性,9,电磁波谱,10,二、电磁辐射的度量,11,L随而改变，辐射亮度L与观察角无关的辐射源称为朗伯源，绝对黑体才是朗伯源，太阳被近似视为朗伯源，遥感光谱测量时把涂有氧化镁的表面作为朗伯源标准版。,12,地物波谱特性的测量,1、地物反射波谱测量理论 （1）双向反射分布函数,入射辐照度,反射亮度,（2）双向反射比因子R(BRF) 目标的反射辐射通量与处于同一辐照度和观测条件下的标准参考面的反射辐射通量之比,13,双向反射分布函数 BRD
5、F 双向反射比因子 BRF,14,2、野外测量,垂直测量,被测地物反射率,标准板反射率,反射天顶角小于等于45度时,被测地物的仪器测量值,标准板的仪器测量值,15,非垂直测量,漫入射辐照度,太阳直射辐照度,太阳直射双向反射比因子,漫入射半球一定向反射比因子,太阳直射和漫入射的总辐照度,16,地物发射电磁波的能力以发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参照标准。 黑体：对任何波长的电磁波全部吸收。在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收系数等于1（100%）的物体。 黑体辐射(Black Body Radiation )：黑体的热辐射称为黑体辐射。,地物辐射与温度有关，而遥感器接收的是
6、地物辐射能量信息，如何从能量信息反演地物的温度？引出了一系列以黑体（Black body)为基准的定量法则。,三、黑体辐射,不透明材料： 吸收系数+反射系数=1,17,普朗克公式,描述黑体辐射通量密度与温度、波长分布的关系。,h: 普朗克常数，6.6260755*10-34Ws2 k: 玻尔兹曼常数，k=1.380658*10-23 WsK-1 c: 光速; : 波长（m）; T: 绝对温度（K）,18,1. Power Source: Blackbody Radiation,Plancks Law: The amount and spectrum of radiation emitted b
7、y a blackbody is uniquely determined by its temperature,Max Planck (1858 1947) Nobel Prize 1918,Emission from warm bodies peak at short wavelengths,wavelength,3、黑体辐射定律,(1)普朗克热辐射定律表示出了黑体辐射通量密度与温度的关系以及按波长分布的规律。,20,黑体辐射的三个特性,辐射通量密度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值。 温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不同。 随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动
8、。,(2)玻耳兹曼定律Stefan-Boltzmanns law 即黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。是红外装置测定温度的理论基础。,(3)维恩位移定律：Wiens displacement law,随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。,4、地物的发射率和基尔霍夫定律,发射率(Emissivity )：地物的辐射出射度（单位面积上发出的辐射总通量）W与同温下的黑体辐射出射度W黑的比值。它也是热红外遥感探测的基础和出发点。影响地物发射率的因素：地物的性质、表面状况、温度（比热、热惯量）：比热大、
9、热惯量大，以及具有保温作用的地物，一般发射率大，反之发射率就小。,24,按照发射率与波长的关系，把地物分为： 黑体或绝对黑体：发射率为1，常数。 灰体(grey body)：发射率小于1，常数 选择性辐射体：反射率小于1，且随波长而变化。,基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量W 黑。,在给定的温度下，物体的发射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，发射率也越大。,地物的热辐射强度与温度的四次方成正比，所以，地物微小的温度差异就会引起红外辐射能量的明显变化。这种特征构成了红外遥感的理论基础。,亮度温度：衡量地
10、物辐射特征的重要指标。由于自然地物不是黑体，习惯上用亮度温度TB来衡量地物的辐射特征。当物体的辐射功率等于某一黑体的辐射功率时，该黑体的绝对温度即为亮度温度。The temperature of the black body which radiates the same radiant energy as an observed object is called the brightness temperature of the object. 亮度温度与实地温度的关系：总小于实地温度。,亮度温度,实地温度,地物表面的发射率,等辐射功率的黑体的绝对温度,27,5、黑体的微波辐射,任何物体在一
11、定的温度下，不仅向外发射红外辐射，也发射微波辐射。二者基本相似。但微波是地物低温状态下的重要辐射特性，温度越低，微波辐射越明显。 微波辐射比红外辐射弱得多，但技术上可以经过处理来接收。,瑞里金斯公式黑体辐射的微波功率与温度成正比，与波长的平方成反比。微波波段与红外波段发射率的比较：不同地物之间微波发射率的差异比红外发射率要明显得多，因此，在可见光和红外波段中不易识别的地物，在微波波段中则容易识别。（表2-6）,29,30,6、地物的发射光谱,发射光谱：地物的发射率随波长变化的规律。 发射光谱曲线：按照发射率和波长之间的关系绘成的曲线。 岩石的发射光谱分析（图2-12）,31,岩石的发射光谱,S
12、iO2含量（%）,随着岩石中SiO2含量的减小，发射率的最低值（吸收的最大值）向长波方向迁移,TM6（10.4m-12.5m波段）可用于检测岩石硅化程度,32,四、电磁辐射源分析,自然辐射源 太阳辐射：是可见光和近红外(0.3-2.5m)的主要辐射源；常用5900的黑体辐射来模拟；其辐射波长范围极大；辐射能量集中-短波辐射。大气层对太阳辐射的吸收、反射和散射。 地球的电磁辐射：小于3 m的波长主要是太阳辐射的能量；地球自身发出的辐射主要集中在波长较长的部分，即6m以上的热红外区段。3-6 m之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。,33,太阳辐射的电磁波谱,34,太阳辐射的电磁波谱,0,35,太阳与
13、地球辐射的电磁波谱,36,从太阳与地球辐射的电磁波谱看出,太阳光谱相当于5800 K的黑体辐射； 太阳辐射的能量主要集中在可见光，其中0.38 0.76 m的可见光能量占太阳辐射总能量的46%，最大辐射强度位于波长0.47 m左右； 到达地面的太阳辐射主要集中在0.3 3.0 m波段，包括近紫外、可见光、近红外和中红外； 经过大气层的太阳辐射有很大的衰减； 各波段的衰减是不均衡的。 地球自身发出的辐射主要集中在波长较长的部分，即6m以上的热红外区段。36 m之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。,37,人工辐射源：主动式遥感的辐射源。雷达探测。分为微波雷达和激光雷达。 微波辐射源：0.8-30cm
14、 激光辐射源：激光雷达测定卫星的位置、高度、速度、测量地形等。,38,微波的波段划分,GPS卫星信号载波 L1：1 =19.03cm L2：2 =24.2cm,39,微波遥感特性：,能全天候、全天时工作()；对某些地物具有特殊的波谱特征；对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力()；对海洋遥感具有特殊意义()；分辨率较低，但特征明显()。,由于微波的波长较长，因而散射相对较小，在大气中衰减少，对云层、雨区的穿透能力较强，基本不受烟、云、雨的限制。对于热带雨林地区更有意义。,微波传感器的波长分辨率比较低，是由于其波长较长，衍射现象显著的缘故。同时，观察精度和取样速度往往不能协调。,这一特性可以用来
15、探测隐藏在林下的地形、地质构造、军事目标以及埋藏在地下的工程、矿藏、地下水等。 电磁波通过介质时，部分被吸收，强度要衰减。故将电磁波振幅减少1/e倍（37%）的穿透深度定义为趋肤深度H:H=(5.310-31/2)/ 式中：为地物的介电常数；为地物的导电率。,微波对于海水特别敏感，其波长很适合于海面动态情况（海面风、海浪等）的观测。,40,五、地物的光谱特性,任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。少数还有透射电磁波的特性。地物的这种特性称为地物的光谱特性。,41,地物的反射率、吸收率和透射率 对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；反之，吸收率高的地物，
16、其反射率就低。,地物的反射光谱特性,42,地物的反射率（反射系数或亮度系数）： 地物对某一波段的反射能量P与入射能量P0之比。反射率随入射波长而变化。 =（P/ P0）x 100% 影响地物反射率大小的因素： 入射电磁波的波长 入射角的大小 地表颜色与粗糙度,43,物体的反射,根据物体表面的粗糙程度，反射分为： 1）镜面反射：满足反射定律。如平静的水面，平行入射时，只在反射方向上才能探测到电磁波。 2）漫反射（朗伯反射）不随入射方向变化的反射， 且在任何角度探测的反射亮度是一常数。氧化镁、硫酸钡、碳酸镁表面在反射天顶角=450时可近似看作朗伯面 3）有向反射 4）混合反射,44,地物的反射光谱
17、：地物的反射率随入射波长变化的规律。 地物反射光谱曲线：根据地物反射率与波长之间的关系而绘成的曲线。地物电磁波光谱特征的差异是遥感识别地物性质的基本原理。 不同地物在不同波段反射率存在差异：雪、 沙漠、湿地、小麦的光谱曲线,45,46,47,传感器探测波段的设计，是通过分析比较地物光谱数据而确定的。 多光谱扫描仪（MSS）的波段设计：MSS1(0.5-0.6 m) MSS2(0.6-0.7 m)MSS3(0.7-0.8 m) MSS4(0.8-1.1 m),48,同类地物的反射光谱具有相似性，但也有差异性。不同植物；植物病虫害 地物的光谱特性具有时间特性和空间特性。 时间特性 空间特性,49,
18、不同植物光谱曲线比较,50,常见地物的光谱曲线比较,51,岩石的光谱曲线,52,时间特征,53,土壤的光谱曲线,54,水体的光谱曲线,55,地物的透射光谱特性,透射率：入射光透射过地物的能量与入射总能量的百分比。 透射率随着电磁波的波长和地物的性质而不同。 可见光、红外、微波的透射能力。,56,地物波谱特征,在可见光与近红外波段，地表物体自身的辐射几乎等于零。地物发出的波谱主要以反射太阳辐射为主。太阳辐射到达地面之后，物体除了反射作用外，还有对电磁辐射的吸收作用。电磁辐射未被吸收和反射的其余部分则是透过的部分，即：到达地面的太阳辐射能量反射能量吸收能量透射能量 一般而言，绝大多数物体对可见光都
19、不具备透射能力，而有些物体如水，对一定波长的电磁波透射能力较强，特别是对0. 45 0. 56m的蓝绿光波段，一般水体的透射深度可达1020 m，清澈水体可达100 m的深度。 对于一般不能透过可见光的地面物体，波长5 cm的电磁波却有透射能力，如超长波的透射能力就很强，可以透过地面岩石和土壤。,57,环境对地物光谱特性的影响,地物的物理性状： 表面颜色、粗糙度、风化状况及含水情况。 光源的辐射强度： 同一地物位于不同纬度和不同海拔高度反射光谱强度有差异。 季节： 季节不同，太阳高度角不同，同一地物同一地点，反射光谱曲线形态相似但反射率值不同。 探测时间： 一般中午反射率较高。 气象条件： 一
20、般晴天反射率大于阴天反射率,58,环境遥感技术系统,A: 能量来源：电磁能量（Energy Source or Illumination）；B：辐射与大气 （Radiation and the Atmosphere ）；C：与目标的作用 （Interaction with the Target ）；D：记录电磁辐射（传感器）（Recording of Energy by the Sensor ）；E：传输、接收与处理（Transmission, Reception, and Processing ）；F：解释与分析 （Interpretation and Analysis ）；G：应用 （Ap
21、plication ）。,59,在遥感探测前，提供地物的光谱特性，以便选择传感器的类型和工作波段； 遥感探测中和信息处理时提供校正所需要的有关信息和数据； 为判读和应用提供基础。,一、环境遥感试验,环境遥感技术系统,60,二、环境遥感信息获取,1 遥感平台 装载传感器进行遥感探测的运载工具，如飞机、人造卫星、宇宙飞船等 1.1 遥感平台的分类,1.2 简介航空和地面遥感平台,1.3 卫星平台,61,2.1 遥感平台的分类,空间运载工具,空中运载工具,地面运载工具,飞机,气球,遥感用飞机,遥感用艇船,卫星,宇宙飞船,航天飞机,遥感平台,（航天遥感）,（航空遥感）,62,各种遥感平台的相对高度,6
22、3,2.2 地面遥感平台和航空遥感平台,64,2.2.1 地面遥感汽车,65,2.2.2 遥感飞机,66,2.3 遥感卫星的空间位置和姿态,2.3.1 轨道形状和高度,2.3.2 轨道倾角,2.3.3 卫星姿态和坐标,2.3.4 太阳（地球）同步,2.3.5 运行周期,67,2.3.1 轨道形状和高度,1) 轨道形状,固定的椭圆轨道绕地球周期性的运行。,焦距 c,长半轴a,短半轴b,偏心率 e= c/a,68,2) 轨道高度,轨道高度:,卫星离地面的平均距离。,低轨卫星：150200km，寿命13周，举例 :多数是军事卫星,中轨卫星：3001500km，寿命1年以上，举例: 陆地卫星、气象卫星
23、、海洋卫星,高轨卫星：35800km, 寿命很长，举例：通信卫星; GPS卫星：22000km,卫 星,69,2.3.2 轨道倾角,定义： 卫星轨道平面与赤道面之间的夹角。,升交点,降交点,度量：,卫星经过升交点 方向的轨道面，顺时针转到赤道面的夹角。,70,极轨卫星和近极轨卫星,轨道倾角 90度,轨道倾角 接近 90度,极轨卫星,近极轨卫星,轨道倾角 越大，覆盖地球表面的面积越大， 一般的，资源卫星都是近极轨卫星。,71,2.3.3 卫星姿态和坐标,卫星轨道在地心坐标系中是不变的，卫星沿固定轨道运行，是时间的函数。,地心坐标系三轴定义：,X轴：地心至春分点,Y轴：赤道面内与X轴垂直,Z轴：垂
24、至于XY平面,72,三轴定向和姿态控制,要保持卫星姿态相对稳定，控制3轴，6个自由度。,X 卫星运动方向,Y 赤道面内垂直X轴,Z 垂直地球,滚动,俯仰,偏航, 滚动, 俯仰, 偏航,73,2.3.4 太阳同步,光照角 : 卫星轨道面至太阳至地心连线间的夹角。,光照角变化对遥感不利，必须进行,74,卫星轨道校正,1) 光照角变化是由地球绕太阳公转引起。,2) 公转一周360度,3) 公转一周时间为365.2564日,4) 每日校正量360/365.2564 = 0.9856度（向东偏移）,5) 卫星每圈校正量（)每日校正量（0.9856）/卫星每日绕地球的圈数（n）如陆地卫星14.56圈， =
25、0.0677,75,太阳同步与遥感,卫星与太阳同步，光照角保持不变化,卫星轨道上每一点的平均太阳时保持不变 （相同的纬度，所有点具有相同的太阳时）,相同的纬度，保证了太阳辐射量的大致相同,LANDSAT-4/5： 经过赤道9：45AM, 北京：10：00AM左右,76,2.3.5 卫星运行周期和覆盖周期,卫星绕地球运行一周所需要的时间，称为卫星周期（T）。,1) 卫星运行周期,2) 卫星覆盖周期,卫星覆盖全球一次的天数。对遥感动态监测更重要。,LANDSAT 16 SPOT 26 NOVA 12,77,中国风云1号卫星,中國的太陽同步軌道氣象衛星,.1988年9月7日由征火箭從太原衛星發射中心
26、發射成功.主要任務是獲取全球氣象資料,向地面站發送氣象信息,同時亦可搜集海洋資料.1990年5月10日,中國發射了第三顆風雲一號衛星.,78,中国风云2号卫星,79,陆地1号卫星,80,SPOT,1986年2月发射。SPOT-2于1990发射。装备HRV.,81,ERS-1,1991年发射，主要安装了微波遥感器，进行海洋、海冰、海风、环流观测。使用高分辨率雷达对地观测。,European remote sensing satellite,82,ADEOS,Advanced Earth Observation Satellite,1996年发射，主要进行全球变暖，臭氧层、热带雨林破坏，气候异常，
27、为下一代地球观测系统铺路。装备有海洋水色仪，高级可见光近红外辐射计等。,Japan,83,3 传感器,定义：遥感器是收集和记录地物反射或者发射电磁波能量的装置，是遥感技术的核心部分。 根据工作方式的不同，可以分为2类： 1）主动式：人工辐射源向目标地物发射电磁波，然后接收从目标地物反射回来的能量。如：侧视雷达、激光雷达、微波散射计等 2）被动式：接受自然界地物所辐射的能量。如：摄影机、多波段扫描仪、微波辐射计、红外辐射计等,84,遥感器按照记录方式分类,1）非成像方式：探测到地物辐射强度按照数字或者曲线图形表示，接收到地物的电磁波辐射信号不能形成图像。 如：近红外、热红外、微波辐射计、微波高度
28、计、散射计、激光高度计等。 2）成像方式（最常见）：传感器接收的地物电磁波（反射、发射或两个兼有）信号可转换成（数字或模拟）图像。又可分为： 摄影方式传感器（摄影机） 扫描方式传感器（光学-机械扫描仪、成像雷达）。,85,3.1 摄影方式的遥感器,有框幅摄影机、缝隙摄影机、全景摄影机、多光谱摄影机 基本性质： 快门打开的一瞬间将目标上所有的点射出的光全部收集进来，聚焦到胶片上成为一幅图像，并记录下来。 特点： 1) 历史悠久、较为完善、使用广泛。 2) 信息量大、分辨率高 3) 受到感光剂的限制，感光范围0.291.10微米，而且只能在晴朗的白天工作。 一般遥感中应用最多的是航空摄影机和多光谱
29、摄影机。,86,航空摄影机,87,2）航空摄影机,88,彩色红外照相机,89,3.2 扫描方式的遥感器,逐点逐行收集信息，使各点的信息按一定的先后顺序进入遥感器，经一段时间才能收集到描绘一幅图像所需要的全部信息。又可分为：,对目标面扫描的遥感器,对像面扫描的遥感器,90,对目标面扫描的遥感器,红外光学-机械扫描仪：TM,成像雷达,全景雷达,侧视雷达,多光谱扫描仪：MSS,侧视雷达天线固定，矩形荧光屏或感光胶片上形成纵（航）向条带图像。,全景雷达沿主线周而复始的旋转，在圆形荧光屏显示圆形图像；,直接对目标（一般是地面）扫描，一点一行顺序收集目标面上各单元信息（可看成一点）的信息，然后拼成一幅图像
30、。平面反射镜旋转或摆动对地面做舷向扫描，获得地面舷向一条细带的信息，然后靠飞行器向前飞行产生航向扫描。,91,扫描原理,92,扫描轨迹,93,path,94,对像面扫描的遥感器,电视摄像机,固体扫描仪CCD,先用光学系统将目标的辐射信息聚焦在机内监测系统的一个靶面或光敏面上，形成一幅图像，然后利用摄像管中的电子束对靶面扫描来收集信息，,依靠CCD组成的阵列进行电子自扫描来获得信息,95,固体扫描仪CCD工作原理,电耦合器件,96,SPOT-PATH,97,3.3 对目标面扫描的遥感器-成像侧视雷达,1) 一般脉冲雷达的工作原理：,98,2) 真实孔径侧视雷达,天线装载遥感平台的一侧或者两侧，能
31、够斜视航线的外部地面。 记录地物的回波强度（振幅、相位和偏振），形成明暗不同的线条。侧向扫描通过测距实现，航向扫描通过胶片移动与平台同步获得。 距离分辨率脉冲发射方向上。能够分辨两个目标的最小距离。,99,距离分辨率,原理：,含义：,100,方位分辨率,相邻两束脉冲之间，能够分辨两个目标的最小距离。 与波瓣角（ ）有关。,波瓣的宽度与距离成正比，则方位分辨率,101,3) 合成孔径侧视雷达,原理：用一根小天线作为发射辐射单元，将此辐射单元沿一直线运动，在运动中选择若干位置并发射信号、接受回波信号并记录（振幅和相位）。当辐射单元移动一段距离Ls 后将储存的信息对同一目标不同强度的信号进行叠加，效
32、果相当于一根长天线。,方位分辨率：,Ls的最大值：,102,103,加拿大Radarsat 卫星提供的SAR图象已经进入商业运营。Radarsat-1卫星于1995年11月4日发射成功，设计寿命5年，至今仍在正常运行,104,举例比较：,得到的是相干影象，不是地面的实际记录，必须经过处理才能得到实际地面影象。,条件：,= 4 cm d = 8 m R = 400 km,真实孔径雷达 ，方位分辨率= 2 km,合成孔径雷达 ，方位分辨率= 4 m,105,4.1 Landsat-X/TM,Landsat-D,106,陆地卫星轨道参数,107,陆地卫星的轨道,108,MSS,BAND 4: 0.5
33、0.6 um Green BAND 5: 0.60.7 um Red BAND 6: 0.70.8 um Near-Infrared BAND 7: 0.81.1 um Near-Infrared 80m Spatial resolution,109,TM 结构,110,TM的主要参数,111,TM 的波谱段和遥感意义,LANDSAT-7: 增加勒15米的全色波段，热红外波段分辨率提高到60米。,112,4.2 SPOT/HRV,1978年2月，法国政府批准的一项“地球观测试验卫星计划” 设计的时候考虑了 不同地球观测任务的需要，根据每颗卫星任务的不同，确定不同的有效载荷，而平台不作大的改动，
34、为 “积木式”结构。法国空间中心设计，比利时、瑞典等国共同发射。 1986年发射，1990，1993（1996故障），1998发射SPOT-4平台可以绕航偏轴转动，以便把图象的地球自转考虑在内，因此SPOT的图象是矩形的，而不像LANDSAT的图象是倾斜的。,113,SPOT卫星结构,114,SPOT卫星的轨道参数,115,SPOT/HRV遥感器,高分辨率可见光遥感器,基本原理：在望远镜的焦距平面上放置一条CCD（charge coupled device,电荷耦合器件）线性陈列的探测器，构成地面上的一条影象线，卫星沿影象线的垂直方面运行。则形成连续的地面影象。 特点：省去了复杂的光学机械，超
35、小型、速度快、功率损耗低、寿命长、简单可靠动态范围宽。,( High Resolution Visible range instruments ),116,CCD 的优点,1） CCD线阵上的每个点同时露光，保证了每个点上都有最大限度的曝光时间。2）机械部件大大简化，运行稳定，几何精度比较高。3）灵敏度高，可以探测到地面0.5的反射变化信息。,117,HRV的波谱设计,1） 全色波段0.510.73微米，10米，6000个CCD 2）多光谱波段， 20米，3*3000个CCD0.5000.590微米： Green0.6100.680微米： Red0.7900.890 微米： Near-Infr
36、ared,设计时考虑的4点： 植被、水体、土壤、与TM的兼容性等,SPOT4 的遥感器增加了新的中红外谱段，可用于估测植物水分，增强对植物的分类识别能力，并有助于冰雪探测。该卫星还装载了一个植被仪，可连续监测植被情况。,118,HRV的重叠,119,HRV侧照,120,SPOT卫星的独特处（1）,在不同的轨道以不同角度拍摄地面上的同一点。有利于大面积的测图。,121,SPOT-独特之处（2）,122,SPOT卫星的独特处（2）续,立体观测能力不同的角度对同一地区的摄影构成立体像对，提供了立体观测地面、描绘等高线或建立数字高程模型的可能性。,赤道一个覆盖周期内可以重复观察7次，中纬度地区（45度
37、）12次，同一地区的观察间隔15天。,123,成像光谱仪,新型传感器：多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像。基本上属于多光谱扫描仪，其构造与CCD线阵列推帚式扫描仪和多光谱扫描仪相同。区别在于通道数多，各通道的波段窄。,124,4.3 NOAA/AVHRR,NOAA：美国气象卫星；数据空间分辨率分为1.1km（千米）和4km（Global Area Coverage (GAC) 模式）两种； 温度分辨率为1度；一天可以重复4次获得图像(“像片”) ，周期为101.4分钟。共发射15颗。装备 AVHRR: （Advanced Very High Resolution Radimeter） C
38、hannel 1: 0.580.68 um 白天云图，地表图象Red Channel 2: 0.721.1 um 白天云图，水、冰、云、雪 Red-Near-Infreard Channel 3: 3.55-3.93 um Near-Infrared Channel 4: 10.311.3 um Thermal-Infreard Channel 5: 11.512.5 um Thermal-Infrared,125,126,GMS气象卫星 日本葵花气象卫星，地球卫星同步轨道，星上载有可见光-红外自旋扫描辐射计(成像)和空间环境监测仪。可提供：全景圆形图像、日本邻区局部放大图像、分割圆形为7扇形
39、图像，极地立体投影图像、墨卡托投影图像。 各种图像均有可见光、红外及等温、分层等图像。,127,近年来的遥感发射计划,128,传感器性能的衡量指标,空间分辨率 遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，通常用像元大小、像解率或视场角表示。如某传感器分辨率30m，海上两条船之间距离若30m，可区分为两条船，若30m，则视为一条船。 光谱分辨率 传感器所能纪录的电磁波谱中，某一特定的波长范围值，范围值越宽，光谱分辨率越低。多光谱遥感：如MSS波段数为5 ，宽1002000nm；高光谱遥感：如成像光谱仪波段可高达几百个，宽510nm。一般地，传感器波段越多，越容易区分和识别地物。 时间分辨率 对
40、同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔内目标变化情况的分辨能力。用以动态监测和预报，如植被动态监测、土地利用动态监测，河口三角洲、城市变迁的趋势及动力学分析，叠加分析可以提高地物的识别精度。 温度分辨率 热红外传感器分辨地表热辐射（温度）最小差异的能力，与探测器的响应率和传感器内部噪声直接有关，TM6图像的温度分辨率0.5K,129,三、 环境遥感信息传输,遥感平台上的传感器获取的目标信息传向地面的过程，即星地通讯。两种方式： 直接回收：非实时传输 将遥感信息资料（感光片、磁带）直接取回。飞机、气球、飞船、火箭常用此方式，方便、保密但非实时。 无线电传输：可实时或非实时传输 通过无线电
41、载频传输给接收站，人造卫星常采用的方式，保密性差。 实时：遥感器受到信息时立即发往接收站，用于林火、火山、洪水、污染等环境监测； 非实时：先将收到的信息存储，当平台飞越接收站上空接到发送指令后，再发送信息。如陆地卫星。,130,四、环境遥感信息处理,对地面站接收的遥感信息进行校正复原、加工提取、并提供满足用户要求的产品。 遥感信息处理的主要目的： 消除各种辐射畸变和几何畸变。使图像恢复或近似于目标物的真实情况； 利用图像增强技术突出地物的某些特征，便于区分和判读； 进一步分析、解释和识别处理后的图像，提取不同用途及可用性更高的信息,131,是环境遥感的最终目的；根据专业目标需要，选择适当的遥感信息及工作方法，以期社会和经济效益；后面详细讨论,五、环境遥感信息应用,132,环境遥感信息应用技术,遥感信息的使用者为了自己的应用目的而采取的各种技术，主要包括：,1) 遥感信息的选择技术,2) 遥感信息的处理技术,3) 专题信息提取技术,4) 制图技术,5) 参数量算技术,6) 数据统计技术等等,133,遥感影像网址,1，http:/antwrp.gsfc.nasa.gov/apod 2，http:/ 3，http:/ 4，http:/www.remotesensing.org/ 5, http:/
