中科院-遥感课件及资料

遥感技术基础中国科学院光电研究院姜小光2010年2月22日主要内容一、遥感的基本概念二、航天对地观测系统基本框架三、遥感卫星数据接收与处理四、主要卫星／传感器五、遥感应用的基本步骤六、遥感技术的发展特点和趋势一、遥感的基本概念遥感的定义：广义上的遥感：“遥感”的英文为RemoteSensing，即遥远的感知。泛指一切不接触物体而进行的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。狭义上的遥感：指不与探测目标相接触，利用传感器（遥感器），把目标的电磁波特性记录下来，通过对数据的处理、综合分析，揭示出物体的特质及其变化规律的综合性探测技术。一、遥感的基本概念一、遥感的基本概念电磁波谱一、遥感的基本概念遥感的物理基础任何物体都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，物体与电磁波的相互作用，形成了物体的电磁波特性，这是遥感探测物体的依据。波段：一定的电磁波范围彩色合成：将在红、绿、蓝波段获取的单波段图像分别赋予红色、绿色和蓝色，并将3个图像叠加到一起，形成彩色图像。假彩色合成：合成图像时，所用的波段的光谱段和赋予的相应的通道不相一致，合成出来的图像的颜色与实际地物的颜色不相一致。一、遥感的基本概念遥感平台：搭载传感器的平台，如飞机、气球、卫星、空间站等遥感的分类按照遥感平台：地面遥感：传感器在地面平台上（手提、车载、塔架等）航空遥感：传感器搭载在航空器上（飞机、气球）航天遥感：传感器搭载在航天器上（卫星、航天飞机）宇宙遥感：传感器在星际飞船上，对地月系统外的目标的探测一、遥感的基本概念遥感的分类（续）按传感器的探测波段紫外遥感：探测波谱在0.05~0.38um可见光遥感:探测波谱在0.38~0.76um红外遥感:探测波谱在0.76~1000um:近红外（0.76-1.3um）、短波红外(1.3-3um)、中红外(3-8um)、热红外(8-14um)和远红外(14um-1mm)微波遥感:探测波谱在1mm~1m多光谱遥感:将波谱划分为不同的窄波段进行探测一、遥感的基本概念遥感的分类按工作方式分主动遥感：由探测器主动发射电磁波并接收目标的反射回波信号。被动遥感：传感器自身不发射电磁波，被动接收目标对自然辐射源的发射能量或其自身发射的能量。成像遥感：传感器接收的电磁辐射信号可以转换成图像。非成像遥感：传感器接收的电磁辐射信号不能转换成图像。一、遥感的基本概念遥感的分类按遥感的应用领域分资源遥感环境遥感农业遥感林业遥感地质遥感城市遥感灾害遥感气象遥感水文遥感军事遥感…………一、遥感的基本概念分辨率空间分辨率：指像元所代表的地面范围的大小，即能分辨地面物体的最小单元。光谱分辨率：指传感器接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。辐射分辨率：是指传感器接收波谱信号时能分辨的最小辐射度差。时间分辨率：指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即重访周期。一、遥感的基本概念运载系统运载系统运载系统平台系统平台系统平台系统发射场系统发射场系统发射场系统测控系统测控系统测控系统地面系统（接收、预处理、运行管理等）地面系统（接收、预处理、地面系统（接收、预处理、运行管理等）运行管理等）有效载荷、有效载荷、稳定平台稳定平台二、航天对地观测系统框架二、航天对地观测系统框架我国对地观测技术和应用与国际先进水平的差距：z对地观测计划中缺乏应用的有效参与，与应用沟通不够，对应用的需求重视不够；z重视数据获取，不重视数据的应用，缺乏数据的科学分析和信息的提取、发布和共享机制；z缺乏完整的、支持自主对地观测卫星运行的地面业务体系我国对地观测发展中存在的问题：z空间与地面脱节z技术与应用脱节z工程建设与业务运行脱节对策：应用牵引载荷研制数据质量分析（载荷性能）真实性检验：数据产品、反演产品、应用产品数据质量控制：数据、信息、知识共享……二、航天对地观测系统框架z海洋卫星数据接收与处理z气象卫星数据接收与处理z军事卫星z资源卫星（陆地卫星）三、遥感卫星数据接收与处理北京密云站地址：北京市密云县溪翁庄镇三、遥感卫星数据接收与处理发展简介建站初期只能接收Landsat-5一颗卫星数据，现已发展到能接收、处理、存档、分发十多颗国内、外卫星数据。数据种类含盖可见光、红外和微波SAR，空间分辨率覆盖2.5米至1公里。基本实现了全天候、全天时、多种卫星、准实时服务功能，是目前国际上接收、处理与存档卫星数量最多的地面站之一。三、遥感卫星数据接收与处理发展简介（续）实现了卫星数据的全年不间断接收，并能快速地提供卫星数据产品和快视图象的网络查询。存档各类卫星数据100多万景，形成了我国目前最大的多种资源卫星数据档案库。建立了规范化的运行体系，是国际对地观测站网中重要成员之一。三、遥感卫星数据接收与处理三、遥感卫星数据接收与处理10米天线，1985年建成11米天线，1998年建成天线三、遥感卫星数据接收与处理接收系统10米天线接收系统11米天线接收系统三、遥感卫星数据接收与处理数据接收与记录的过程•预先了解详细的接收计划，获取预测的卫星轨道参数；•利用卫星轨道参数进行轨道预测，并在实际接收前预设好天线的指向；•当卫星出现在预测位置附近时，利用程序或自动跟踪的方法，锁定卫星；•卫星下行数据依次经过解调器（Demodulator）、位同步器（BSSC）、数据通道开关（DPS）、可重构帧相关器（RFC）等环节的处理后，实时进入计算机磁盘阵列（RAID）存储；三、遥感卫星数据接收与处理数据接收与记录的过程（续）•卫星过境后，对存储在磁盘阵列上的数据进行必要的数据处理（如LANDSAT-7的0级数据生成）；•将数据按照规定的格式转存到DLT磁带上；•DLT磁带运到（或通过网络传到）北京总部，完成接收和记录的环节。三、遥感卫星数据接收与处理数据处理系统之一（MPGS系统）三、遥感卫星数据接收与处理MPGS系统•1999年建立•SGIOrigin2000主机，8CPU，1G内存，365G硬盘，DLT磁带机，8mm磁带机，光盘刻录机等•处理LANDSAT-5TM、SPOT-1/2/4、RADARSAT-1数据•生产1景TM数据产品的时间约为10分钟三、遥感卫星数据接收与处理数据处理系统之二三、遥感卫星数据接收与处理LANDSAT-7系统•2000年建立•SGIOrigin2000主机，4CPU，1G内存，445G硬盘，DLT磁带机，8mm磁带机，光盘刻录机等•处理LANDSAT-7ETM+数据•生产1景TM数据产品的时间约为40分钟三、遥感卫星数据接收与处理SPOT-5系统•2002年9月建立•ALPHADS20E主机，2CPU，1.5G内存，198G硬盘，AIT磁带机，4mm磁带机，光盘刻录机(CD,DVD)等•处理SPOT-5数据(也可处理SPOT-1/2/4数据）•生产1景SPOT-5数据产品的时间约为10-15分钟，（2.5PAN-90分钟）。三、遥感卫星数据接收与处理ENVISAT系统•2003年11月建立•HPW8000工作站主机，2CPU，1G内存，250G硬盘，2*DLT-8000磁带机，光盘刻录机(CD,DVD)等•处理ENVISAT数据(AP,IM和WS的1B级产品）•生产1景数据产品的时间少于10分钟。三、遥感卫星数据接收与处理数据处理和产品生产的过程•通过卫星管理部门，获取精确的卫星参数；•建立产品生产的任务单，输入所有必要的处理要求；•加载存档数据DLT，读取所需的全部图象（或信号）及辅助数据；•如用户需要的是0级（或RAW）产品，则数据处理到此为止；•对于SAR数据，首先要进行比较复杂成像处理，然后再根据不同的需求分别进行几何变换及地图投影处理等；三、遥感卫星数据接收与处理数据处理和产品生产的过程（续）•对于光学数据，首先进行辐射校正处理，如用户要求1级产品，则数据处理到此为止；如用户要求更高级别产品，则继续进行相应的几何校正处理；•将数据处理所得到的结果按照要求的格式生成用户产品；•进行数据产品的检验，并生成规范的产品标志等；•产品经用户服务部交至用户手中。三、遥感卫星数据接收与处理星上携带TM传感器太阳同步轨道轨道高度705公里轨道倾角98.22º运行周期98.9分钟24小时绕地球约15圈穿越赤道时间为当地时间上午10点扫描带宽度185公里重访周期16天四、主要卫星美国陆地卫星五号TM图像四、主要卫星TM图像四、主要卫星太阳同步轨道轨道高度705公里轨道倾角98.22º运行周期98.9分钟（24小时绕地球约15圈）穿越赤道时间为当地时间上午10点扫描带宽度185公里重访周期16天陆地卫星7号于1999年4月15日由美国航空航天局发射，携带ETM+传感器四、主要卫星LANDSAT-7卫星图象四、主要卫星SPOT卫星系列四、主要卫星SPOT卫星系列性能一览表卫星成像仪分辨率光谱范围侧摆（º）视场宽度(km)SPOT11986－2002SPOT21990－SPOT31993－1996HRV高分辨率可见光成像仪多光谱：20米全色：10米多光谱（XS）B1：绿（0.50–0.59µm)B2：红（0.61–0.68µm)B3：近红外（0.79–0.89µm)全色（P）P：（0.49–0.69µm）是最大侧摆角：±27º60HRVIR（高分辨率可见光和近红外成像仪）多光谱：20米全色B2：10米多光谱（XI）B1：绿（0.50–0.59µm)B2：红（0.61–0.68µm)B3：近红外（0.79–0.89µm）SWIR:短波红外（1.58–1.75µm)全色（M）M：红（0.61–0.68µm）是最大侧摆角±27º60VEGETATION（植被传感器）星下点：1.15公里B0(0.43–0.47µm)，B2，B3，SWIR不2250HRG（高分辨率几何成像仪）多光谱：10米（B1，B2，B3）短波红外：20米全色：5米全色Supermode：2.5米多光谱和短近红外的波谱范围与SPOT4相同全色（M）M：（0.49–0.69µm)是最大侧摆角±27º60HRS（高分辨率立体成像仪）高程精度15米全色M：（0.49–0.69µm)不120最长600VEGETATOIN（植被传感器）星下点：1.15公里0.43–0.47µm，B2，B3，SWIR不2250SPOT52002/05/04-----SPOT41998－四、主要卫星北京密云幅SPOT-5多光谱卫星图像四、主要卫星中科院遥感卫星接收站平谷县城(局部)四、主要卫星10米分辨率四、主要卫星10米分辨率四、主要卫星5米分辨率四、主要卫星2.5米分辨率四、主要卫星RADARSAT-1四、主要卫星太阳同步轨道（晨昏）轨道高度796公里倾角98.6º重复周期24天农林业、灾害和海洋等遥感领域里有着很大的应用潜力。成不同分辨率，不同幅宽和不同信息特征的雷达图象，在并按不同入射角和辐照宽度可选择多达25种波束，从而形一九九五年11月4日加拿大发射升空。具有7种工作模式RADARSAT-1卫星四、主要卫星7种工作模式:精细模式、标准模式、宽模式、扫描宽模式、扫描窄模式、超低和超高模式;侧视:侧视角从20-49度可调印度遥感卫星系列（IRS）ƒIRS-1------民用（陆地）卫星类（IRS-1A~E)ƒIRS-P------专用卫星类(IRS-P2~7)ƒIRS-2------海洋和气象卫星系列ƒIRS-3------雷达卫星系列四、主要卫星IRS－1A,1B印度IRS系列卫星IRS－1C,1DIRS－1E(IRS－P1)IRS－P2(陆地)IRS－P3IRS－P4IRS－P5（测绘制图）IRS－P6（陆地）四、主要卫星印度遥感卫星遥感器特性遥感器LISS-1LISS-2LISS-3(2CCD)LISS-4(2种模式)PANWiFSAWiFS分辨率/m72.536.2523.5/VNIR70.5/SWIR5.85.818956幅宽/km1487414123.9/MX70.3/PAN70810740波段/0.45~0.520.52~0.590.62~0.680.77~0.86VNIR0.52~0.590.62~0.680.77~0.