遥感概论第4章遥感传感器.ppt

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遥感概论主讲人：

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2教学大纲教学大纲第一章第一章绪论绪论第二章第二章遥感物理基础遥感物理基础第三章第三章遥感平台遥感平台第四章第四章遥感传感器遥感传感器第五章第五章遥感影像及其特征遥感影像及其特征第六章第六章遥感图像处理遥感图像处理第七章第七章遥感图像目视解译遥感图像目视解译第八章第八章遥感数字图像计算机解译遥感数字图像计算机解译第九章第九章遥感专题制图遥感专题制图第十章第十章遥感应用遥感应用第十一章第十一章高光谱遥感及其应用高光谱遥感及其应用3第第44章章遥感传感器遥感传感器教学目的及要求：

教学目的及要求：

1、掌握遥感传感器组成和性能；、掌握遥感传感器组成和性能；2、了解摄影型、扫描型和微波成像类传感器特点、了解摄影型、扫描型和微波成像类传感器特点及工作方式。

及工作方式。

4第第44章章遥感传感器遥感传感器4.1遥感传感器遥感传感器（11）定义）定义传感器传感器：

在遥感中收集、探测和记录目标的电磁辐射信息的仪：

在遥感中收集、探测和记录目标的电磁辐射信息的仪器。

器。

（22）传感器的组成与工作原理）传感器的组成与工作原理基本原理：

收集器、探测器、信号处理器和输出器组成。

基本原理：

收集器、探测器、信号处理器和输出器组成。

收集器收集器探测器探测器处理器处理器输出器输出器功能功能收集信息常用收集器：

常用收集器：

摄影机透镜扫描仪反射镜雷达天线多波段遥感分光器探测器探测器测量地物电磁辐射性质和强度（最重要部分）常用探测元件：

常用探测元件：

摄影机感光胶片扫描仪光电管雷达微波检测器信号处理器信号处理器信号放大、光电转换等输出器输出器信息输出：

胶片、图像、磁带、波谱曲线等电电磁磁波波辐辐射射5第第44章章遥感传感器遥感传感器（33）传感器类型）传感器类型66（44）目前常用传感器）目前常用传感器第第44章章遥感传感器遥感传感器7第第44章章遥感传感器遥感传感器（55）传感器性能）传感器性能遥感进行地物监测，主要获取三方面信息：

遥感进行地物监测，主要获取三方面信息：

几何特征、物理特征与时间特征几何特征、物理特征与时间特征传感器空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率传感器空间分辨率、波谱分辨率、辐射分辨率、时间分辨率衡量传感器性能及遥感图像质量的重要指标！

衡量传感器性能及遥感图像质量的重要指标！

8第第44章章遥感传感器遥感传感器空间分辨率空间分辨率遥遥感感影影像像上上能能够够详详细细区区分分的的最最小小单单元元的的尺尺寸寸或或大大小小，用用来来表表征影像分辨地面目标细节能力的指标。

征影像分辨地面目标细节能力的指标。

直接描述方式直接描述方式地地面面分分辨辨率率：

遥遥感感影影像像能能分分辨辨的的最最小小地地面面尺尺寸寸（最最常常用用、最最基本）基本）像素分辨率像素分辨率：

一个像素对应的地面距离或尺寸：

一个像素对应的地面距离或尺寸地地面面采采样样间间隔隔：

与与像像素素分分辨辨率率相相同同，是是航航空空数数码码照照相相机机空空间间分辨率的表达方式分辨率的表达方式间接描述方式间接描述方式瞬瞬时时视视场场角角（传传感感器器的的角角分分辨辨率率）：

遥遥感感系系统统在在某某一一瞬瞬间间，探测单元对应的瞬时视场探测单元对应的瞬时视场影像分辨率影像分辨率：

区分最小影像单元的能力，：

区分最小影像单元的能力，与比例尺有关！

与比例尺有关！

9像元像元1011第第44章章遥感传感器遥感传感器波谱分辨率波谱分辨率评价传感器探测能力和遥感信息容量的重要指标评价传感器探测能力和遥感信息容量的重要指标传感器接受电磁波辐射所能区分的最小波长范围，或能分辨的传感器接受电磁波辐射所能区分的最小波长范围，或能分辨的最小波长间隔。

最小波长间隔。

表现在表现在33个方面：

波段宽度、波段数目、波段范围个方面：

波段宽度、波段数目、波段范围间隔愈小，分辨率愈高。

传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值，如感测人体选感测人体选择择8-128-12微米，探测森林火灾应选择微米，探测森林火灾应选择3-53-5微米。

微米。

意义：

意义：

1）多波谱遥感信息的应用大大拓宽了遥感的应用领域）多波谱遥感信息的应用大大拓宽了遥感的应用领域2）专题研究中波段选择的针对性较强）专题研究中波段选择的针对性较强3）提高判读效果）提高判读效果121314第第44章章遥感传感器遥感传感器辐射分辨率辐射分辨率传感器所能探测到的最小辐射功率，或遥感影像记录灰度传感器所能探测到的最小辐射功率，或遥感影像记录灰度值的最小差值。

值的最小差值。

意义：

提高辨识度意义：

提高辨识度在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级（D），如，如6bit，8bit，12bi等，其辐射分辨率为等，其辐射分辨率为26级、级、28级、级、212级。

级。

uReferstothesensitivityofthesensortoincomingradiance.uHowmuchchangeinradiancemusttherebeforeachangeinrecordedbrightnessvaluetakesplace.uThissensitivitytodifferentsignallevelswilldeterminethetotalnumberofvaluesthatcanbegeneratedbythesensor26=（0-63）6428=（0-255）256210=（0-1023）1024Examples:

GOESImager10bitLandsat7ETM+-8bit15单波段单波段遥感图像的遥感图像的总信息量总信息量与与空间分辨率空间分辨率（以像元数（以像元数nn表表示）、示）、辐射分辨率辐射分辨率（以灰度量化级（以灰度量化级DD表示）有关。

表示）有关。

多波段多波段遥感的图像总信息量还取决于波段数遥感的图像总信息量还取决于波段数kk，即与，即与波谱波谱分辨率、空间分辨率、辐射分辨率有关分辨率、空间分辨率、辐射分辨率有关。

热红外遥感的辐射分辨率热红外遥感的辐射分辨率温度分辨率，表示分辨地表热温度分辨率，表示分辨地表热辐射（温度）最小差异的能力。

辐射（温度）最小差异的能力。

为了获得较好的温度鉴别力，红外系统的噪声等效温度限制在为了获得较好的温度鉴别力，红外系统的噪声等效温度限制在0.1-0.5K之间之间,而使系统的温度分辨率达到而使系统的温度分辨率达到0.2-3.0K。

目前。

目前,TM6图像图像的温度分辨率可达到的温度分辨率可达到0.5K。

第第44章章遥感传感器遥感传感器辐射分辨率辐射分辨率161718第第44章章遥感传感器遥感传感器时间分辨率时间分辨率针对同一目标进行遥感采样的时间间隔，即相邻两次探测的针对同一目标进行遥感采样的时间间隔，即相邻两次探测的时间间隔时间间隔重访周期重访周期。

间隔越大，时间分辨率越低；间隔越小，时间分辨率越高。

取决于取决于卫星轨道类型与传感器视场角范围与传感器侧视能力卫星轨道类型与传感器视场角范围与传感器侧视能力u超短（短）周期时间分辨率，以小时为单位，如气象卫星；u中周期时间分辨率，以天为单位；u长周期时间分辨率，以年为单位。

意义意义11）进行动态监测和预报）进行动态监测和预报22）进行自然历史变迁和动力学分析）进行自然历史变迁和动力学分析33）利用时间差提高遥感的成像率和解像力）利用时间差提高遥感的成像率和解像力19第第44章章遥感传感器遥感传感器视场角视场角传感器对地扫描或成像的总角度传感器对地扫描或成像的总角度决定了一幅图像对地面的覆盖范围、高程测量精度决定了一幅图像对地面的覆盖范围、高程测量精度视场角越大，一幅图像包含地面范围越广视场角越大，传感器基高比越大，高程测量精度越高202122第第44章章遥感传感器遥感传感器4.2摄影型传感器摄影型传感器摄影型传感器：

用光学系统成像并用胶片记录影像的传感器摄影型传感器：

用光学系统成像并用胶片记录影像的传感器摄影图像摄影图像主要工作波段：

主要工作波段：

可见光波段可见光波段应用：

应用：

地面与航空遥感地面与航空遥感组成：

组成：

摄影机、滤光片、感光材料等摄影机、滤光片、感光材料等过程：

过程：

物镜物镜收集电磁波，聚焦到收集电磁波，聚焦到感光胶片感光胶片，感光材料探测并，感光材料探测并记录，在胶片上留下目标的记录，在胶片上留下目标的潜像潜像，经过摄影处理得到，经过摄影处理得到可见图可见图像像。

23n框幅式摄影机框幅式摄影机n缝隙式摄影机缝隙式摄影机n全景摄影机全景摄影机n多光谱摄影机多光谱摄影机特点：

特点：

摄影相机胶片记录的灵敏度和分辨率都很高摄影相机胶片记录的灵敏度和分辨率都很高响应波段窄，响应波段窄，0.4-1.1m图像几何关系稳定、严密（中心投影）图像几何关系稳定、严密（中心投影）不利于地物信息的实时传输和数字处理，难以进行较长时间不利于地物信息的实时传输和数字处理，难以进行较长时间的连续工作的连续工作第第44章章遥感传感器遥感传感器4.2摄影型传感器摄影型传感器24第第44章章遥感传感器遥感传感器4.2摄影型传感器摄影型传感器n单镜头框幅式摄影机单镜头框幅式摄影机一次曝光成像，中心投影一次曝光成像，中心投影最常见航空摄影机、航天摄影机25第第44章章遥感传感器遥感传感器4.2摄影型传感器摄影型传感器n缝隙式摄影机缝隙式摄影机也称航带式或推扫式摄影机缺点：

相机姿态变化不易控制意义：

设计思想是目前流行的线阵CCD传感器的基础。

26第第44章章遥感传感器遥感传感器4.2摄影型传感器摄影型传感器n全景摄影机全景摄影机又称全景扫描相机、扫描摄像头、摇头摄影机特点：

焦距长特点：

焦距长摄影视场角大（摄影视场角大（180）摄取摄取航迹到两边地平线之间的广大区航迹到两边地平线之间的广大区域域缺点：

全景畸变缺点：

全景畸变27282930第第44章章遥感传感器遥感传感器4.2摄影型传感器摄影型传感器n多光谱摄影机多光谱摄影机多光谱摄影机：

对同一地区、同一瞬间摄取多个波段影像的多光谱摄影机：

对同一地区、同一瞬间摄取多个波段影像的摄影机摄影机单镜头型多光谱摄影机（光束分离型摄影机）单镜头型多光谱摄影机（光束分离型摄影机）可以单个相机，也可多个相机组合可以单个相机，也可多个相机组合多镜头型多光谱摄影机多镜头型多光谱摄影机多相机组合型、多镜头组合型、光束分离型31第第44章章遥感传感器遥感传感器4.2摄影型传感器摄影型传感器n多光谱摄影机多光谱摄影机32第第44章章遥感传感器遥感传感器4.2摄影型传感器摄影型传感器n多光谱摄影机多光谱摄影机摄像机胶片：

黑白胶片全色胶片和全色红外胶片感光范围：

0.4-0.7m彩色胶片感光范围：

0.4-0.7m彩色红外胶片感光范围：

0.5-0.8m仅对绿光、红光和近红外光起作用正片上：

绿色物体呈蓝色、红色物体呈绿色、近红外呈红色负片上：

绿色物体呈黄色、红色物体呈蓝色、近红外呈青色3334缺点：

摄影机胶片响应波段窄，在0.4-1.1m不便于信息实时传输与数字处理，难以进行长时间连续工作摄像机滤光片：

玻璃滤光片胶质滤光片塑料滤光片液体滤光片为了减少大气散射蓝紫色光的影响，增加影像反差、防止偏色影响，常在摄影机镜头前加浅黄色滤光片限制蓝色光通过。

第第44章章遥感传感器遥感传感器4.2摄影型传感器摄影型传感器n多光谱摄影机多光谱摄影机35第第44章章遥感传感器遥感传感器4.3扫描型传感器扫描型传感器摄影像片一般只能记录摄影像片一般只能记录0.4-1.1m的电磁波，航天遥感携带胶的电磁波，航天遥感携带胶片有限，因此片有限，因此航天遥感航天遥感大多采用扫描型传感器。

大多采用扫描型传感器。

特点特点：

探测范围大探测范围大可见光至整个红外区可见光至整个红外区数据存储与传输方便数据存储与传输方便将电磁波信号转变为电信号，通将电磁波信号转变