第三章遥感成像原理与遥感图像特征PPT资料.ppt

1、速度的变化服从面积守恒规律，即卫。速度的变化服从面积守恒规律，即卫星的向径（卫星至地球的连线）在相同的时间内星的向径（卫星至地球的连线）在相同的时间内扫过的面积相等。扫过的面积相等。（3）人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行，）人造地球卫星在椭圆轨道上绕地球运行，其其运行周期取决于轨道的半长轴（与半长轴的二分运行周期取决于轨道的半长轴（与半长轴的二分之三次方成正比）。之三次方成正比）。不管轨道形状如何，只要半不管轨道形状如何，只要半长轴相同，它们就有相同的运行周期。长轴相同，它们就有相同的运行周期。2 轨道倾角倾角i决定了轨道面与赤道面，或与地轴之间的关系。i=0时轨道面与赤道面重合。i=90时

2、轨道面与地轴重合。i90时轨道面接近地轴，这时的轨道称近极地轨道。轨道近极地有利于增大卫星对地球的观测范围。3 卫星轨道及其运行特点卫星轨道及其运行特点1.近圆形轨道近圆形轨道不同地区获取的图像比例尺一致。解决了固定扫描频率对地面扫描成像时，扫描行之间衔接问题。2.近极地轨道近极地轨道有利于增大卫星对地面总的观测范围。3.与太阳同步轨道与太阳同步轨道 指的就是卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向。使得卫星每天在固定的时间（地方时）经过每个地点的上空，使资料获得时具有相同的照明条件。如，landsat 5，在张掖市获取数据时间为上午11:30左右。3 卫星轨道及其运行特点卫星轨道及其运行特

3、点4、地球同步轨道、地球同步轨道：卫星在：卫星在顺行轨道顺行轨道（轨道倾角（轨道倾角小于小于90度）上绕地球运行时，其运行周期（绕度）上绕地球运行时，其运行周期（绕地球一圈的时间）与地球的自转周期相同。这地球一圈的时间）与地球的自转周期相同。这种卫星轨道叫地球同步轨道。种卫星轨道叫地球同步轨道。24小时小时5、地球静止卫星轨道、地球静止卫星轨道：如果地球同步轨道卫星：如果地球同步轨道卫星正好正好在地球赤道上空离地面在地球赤道上空离地面35786千米的轨道千米的轨道上上绕地球运行，由于它绕地球运行的绕地球运行，由于它绕地球运行的角速度与角速度与地球自转的角速度相同地球自转的角速度相同，从地面上看

4、去它好像，从地面上看去它好像是静止的，这种卫星轨道叫是静止的，这种卫星轨道叫地球静止卫星轨道地球静止卫星轨道。地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例，地球静止卫星轨道是地球同步轨道的特例，它它只有一条只有一条。3 卫星轨道及其运行特点卫星轨道及其运行特点 在在地球静止卫星轨道地球静止卫星轨道运行的卫星的覆运行的卫星的覆盖范围很广，利用均布在地球赤道上的盖范围很广，利用均布在地球赤道上的 3颗这样的卫星就可以实现除南北极很小一颗这样的卫星就可以实现除南北极很小一部分地区外的全球通信。部分地区外的全球通信。1 遥感平台遥感平台一、气象卫星系列二、陆地卫星系列三、海洋卫星系列 摄影成像摄影成像一、摄影

5、机二、摄影像片的几何特征三、摄影胶片的物理特性遥感影像免费下载网站地址：遥感影像免费下载网站地址：https:/wist.echo.nasa.gov/wist-bin/api/ims.cgi?mode=MAINSRCH&JS=1 摄影成像摄影成像遥感传感器是获取遥感数据的关键设备（1）摄影类型的传感器；（2）扫描成像类型的传感器；（3）雷达成像类型的传感器；（4）非图像类型的传感器。摄影成像摄影机摄影成像摄影机1 1、分幅式摄影机、分幅式摄影机一次曝光得到目标物的一幅像片。一次曝光得到目标物的一幅像片。常角（50-70），宽角（70-105），特宽角（105-135）焦距：相机的镜头是一组透镜

6、，当平行光线穿过透镜时，会聚到相机的镜头是一组透镜，当平行光线穿过透镜时，会聚到一个点上，这个点叫做焦点。焦点到透镜中心的距离，就称为焦一个点上，这个点叫做焦点。焦点到透镜中心的距离，就称为焦距。距。短焦距（200mm）。航空在150左右，航天大于300。分辨力：70100线对/MM像幅大小：230mm*230mm,180*180等。摄影机外壳材料：不同波段选用不同材料镜头：根据所摄取的波段选择。摄影成像摄影机摄影成像摄影机2 2、全景摄影机、全景摄影机-扫描摄影机扫描摄影机缝隙式（或航带摄影机）和镜头转动式摄影机。缝隙式（或航带摄影机）和镜头转动式摄影机。不是一幅一幅地曝光，而是连续曝光，不

7、需快门。为了得到清晰的影像必须满足：缺点？摄影成像摄影成像摄影机摄影机、多光谱摄影机（、多光谱摄影机（目的和意义？目的和意义？）同一地区，同一瞬间摄取多个波段影像的摄影机。同一地区，同一瞬间摄取多个波段影像的摄影机。（1）多相机（如何获取某个波段的影像？如何获取某个波段的影像？）（2）多镜头型多物镜+相应滤光片+不同光谱感光特性的胶片（3）单镜头分光束分光装置+相应滤光片+不同光谱感光特性的胶片利用相应不同波段的多感光层胶片得到一合成的多光谱影像，如彩色摄影和红外彩色摄影。4 4、数码摄影机数码摄影机怎样实现？（两个关键点）怎样实现？（两个关键点）摄影成像摄影成像摄影像片的几何特征摄影像片的几

8、何特征主光轴主光轴：通过物镜中心并与主平面（或焦平：通过物镜中心并与主平面（或焦平面面）垂直的直线称为主光轴。垂直的直线称为主光轴。像主点像主点：主光轴与感光片的交点称为像主点。：主光轴与铅垂线的夹角主光轴与铅垂线的夹角a。两种摄影方式：、垂直摄影、倾斜摄影SabBASoOOo垂直摄影垂直摄影倾斜摄影倾斜摄影3 3、垂直摄影像片的几何特征垂直摄影像片的几何特征（1 1）像片的投影（）像片的投影（分两类？分两类？）中心投影中心投影定义：凡空间任意点定义：凡空间任意点A（物点）与一固定点（物点）与一固定点S（投影中心）连成的直线或延长线（即中心光线）（投影中心）连成的直线或延长线（即中心光线）被一

9、个平面（像平面）所截，则此直线与平面的交点被一个平面（像平面）所截，则此直线与平面的交点a（像点）称为（像点）称为A点的中心投影。点的中心投影。航摄像片为中心投影，地形图为正射投影SBbAaCc中心投影AaBbCc正射投影 从投影上而言，航空像片（正片）的位置，等从投影上而言，航空像片（正片）的位置，等于以投影中心为圆心，以焦距于以投影中心为圆心，以焦距f为半径，将为半径，将P旋转至旋转至P（下图），（下图），P即为正像的位置。即为正像的位置。（1）中心投影与垂直投影的区别）中心投影与垂直投影的区别 第一，投影距离与焦距f的影响：垂直投影图像的缩小和放大与投影距离无关，无无f的概的概念念，并有

10、统一的比例尺。第二，投影面倾斜的影响：第三，地形起伏的影响：投影距离的影响投影距离的影响中心投影：投影距离不同或焦距不同则像片的比例尺也不同。垂直投影：投影距离不同与像片比例尺无关。（不存在焦距）投影倾斜面的影响投影倾斜面的影响中心投影：投影面的倾斜造成各点的相对位置和形状相对位置和形状的变化。仅表现为比例尺有所放大。地形起伏的影响地形起伏的影响中心投影：地形起伏造成像点位移。不存在像点位移。（2）中心投影的透视规律）中心投影的透视规律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。点-点 线-若与像片平行的直线，仍为直线，且与地面目标的形状基本一致；若直线垂

11、直于地面，其中心投影有两种情况。曲线-曲线 面-线的组合。水平面、垂直面及其他。（2）像片的比例尺（一）定义：一）定义：像片上两点之间的距离与地面上相应两点实际距离之比。式中：f为焦距，为焦距，H为飞行器相对航高。为飞行器相对航高。（二）不知航高的情况下，像片比例尺的求得（二）不知航高的情况下，像片比例尺的求得航高未知时第一，已知某一地面目标的大小，可以通过量测其在像片上的影像而算出该像片的比例尺。第二，若具有摄影地区的地形图，先在像片上和地形图上找到两个地物的对应点，然后分别在像片上和地形图上量得其长度。已知某河流的宽度为20M，在像片上量得的宽度为0.5cm，则该像片的比例尺为：计算比例尺

12、实例1已知的地形图比例尺为1：50000，在地形图上量得AB两点的长度为3.5cm，像片上量得相应ab两点的长度为7cm，则像片的比例尺为：计算比例尺实例2 1.与焦距和航高的关系：与焦距和航高的关系：航空像片的比例尺与物航空像片的比例尺与物镜焦距成正比，与相对航空成反比。若焦距固定不变，镜焦距成正比，与相对航空成反比。若焦距固定不变，相对航高越高，比例尺就越小。相对航高越高，比例尺就越小。2.受地形因素的影响受地形因素的影响 （1）平坦地区：）平坦地区：摄像时像片处于水平位置，则摄像时像片处于水平位置，则像片的比例尺可以近似看成处处一致。像片的比例尺可以近似看成处处一致。例如：f=70mm,

13、H=3500mm,则像片比例尺为则像片比例尺为1：50000 一般在航空摄影时，焦距是固定的，比例尺主要一般在航空摄影时，焦距是固定的，比例尺主要随着航高而变化。随着航高而变化。（三）影响航空像片比例尺的因素（三）影响航空像片比例尺的因素（2）地形复杂地区）地形复杂地区 由于地形起伏使得每一地物点的航高不同，实由于地形起伏使得每一地物点的航高不同，实际比例尺与不一样。际比例尺与不一样。举例说明：在用举例说明：在用RC-5拍摄的像片拍摄的像片,已知航高已知航高2600m，焦距，焦距210mm,红松红松K36号样地的海拔高为号样地的海拔高为500m，红松，红松K40号样地海拔高为号样地海拔高为29

14、0m，则，则K36的的比例尺分母为：比例尺分母为：（3 3）像点位移）像点位移（1）、定义）、定义当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异称对于理想情况下的构像所产生的位置差异称像点位移像点位移地形起伏引起的像点位移spacbABCB0BbAA0sEpb0aa0像片倾斜引起的像点位移投影差：投影差：由于地面起由于地面起伏变化，投影在像片伏变化，投影在像片上的像点产生的直线上的像点产生的直线移位。其与地形起伏移位。其与地形起伏和像片倾斜都有关系。和像片倾斜都有关系。（2）、地形起伏引起的像点位移）、地形起伏引起的像点位移航空光学影像航空光学影像ADS40数字航空影像数字航空影像正射影像图正射影像图三峡正射影象图：三条航带三峡正射影象图：三条航带 、175175张航空影像张航空影像根据相似三角根据相似三角形原理，可得形原理，可得投影差的公式：投影差的公式：其中：r为像为像点点a到像主点到像主点的距离；的距离；H为摄影航高；为摄影航高；h为地面离差；为地面离差；投影差