第三章遥感传感器作业

1第三章遥感传感器C方向2012301610010卢昕一、名词解释1.遥感传感器：是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具，是遥感技术系统的重要组成部分，是获取遥感数据的关键设备。由收集器，探测器，处理器，输出器组成。2.探测器：将收集的辐射能转化为化学能或者电能的设备。具体的元器件如感光胶片、光电管等。3.推扫式成像仪：瞬间在像面上先形成一条线图像，甚至是一幅二维影像，然后对影像进行扫描成像的成像仪。4.成像光谱仪：以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器，通过将传统的空间成像技术与地物光谱技术有机的结合在一起，可以实现对同一地区同时获取几十个到几百个波段的地物反射光谱图像。5.瞬时视场：传感器成像瞬间形成的单个像元的视场，决定地面分辨率。6.MSS：MultispectralScanner多光谱扫描仪。成像板上排列有24+2个玻璃纤维单元，按波段排列成四列，每列有6个纤维单元，每个探测器的视场为86μrad，每个像元的地面分辨率为79mx79m，扫描一次每个波段获得6条扫描线图像，其地面范围474m*185km。7.TM：是相对MSS的改进，其中增加了一个扫描改正器，使扫描行垂直于飞行轨道，并使往返双向都对地面扫描。一个高级的多波段扫描仪共有探测器100个，分7个波段，一次扫描成像为地面的480m*185km。8.HRV:是一种线阵列推扫式扫描仪。仪器中有一个平面反射镜，将地面辐射来的电磁波反射到反射镜组，然后聚焦在CCD线阵列元件上，CCD的输出端以一路时序视频信号输出。由于使用线阵列的CCD元件作探测器，在瞬间能同时得到垂直航线的一条图像线，不需要用摆动的扫描镜，以“推扫”方式获取沿轨道的连续图像条带。9.SAR:合成孔径雷达,是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达。10.INSAR:相干雷达。是利用SAR在平行轨道上对同一地区获取两幅（或两幅以上）的单视复数影像来形成干涉，进而得到该地区的三维地表信息。11.CCD:电荷耦合器件，是一种由硅等半导体材料制成的固体器件，受光或电激发产生的电荷靠电子或空穴运载，在固体内移动，达到一路时序输出信号。12.真实孔径侧视雷达:真实孔径侧视雷达的天线装在飞机的侧面，发射机向侧向面内发射一束窄脉冲，地物反射的微波脉冲，由天线收集后，被接收机接受。回波信号经电子处理器的处理，在阴极射线管上形成一条相应于辐照带内各种地物反射特性的图像线，记录在胶片上。飞机向前飞行时对一条一条辐照带连续扫描，在阴极射线管处的胶片与飞机速度同步转动，就得到沿飞机航线侧面的由回波信号强度表示的条带图像。13.全景畸变:由于地面分辨率随扫描角发生变化，而使红外扫描影像产生畸变，这种畸变通常称为全景畸变，也就是整幅图像都发生了畸变。214.合成孔径侧视雷达:是用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动，在移动中选择若干个位置，在每个位置上发射一个信号接受相应发射位置的回波信号储存记录下来。存储时必须同时保存接受信号的幅度和相位。当辐射单元移动一段距离后存储的信号和实际天线阵列诸单元所接受的信号非常相似。15.距离分辨率:是在脉冲发射的方向上能分辨两个目标的最小距离，它与脉冲宽度有关。16.方位分辨率:是在雷达飞行方向上能分辨两个目标的最小距离，它与波瓣角有关。17.多中心投影:用以表示具有多个投影中心的遥感图像的几何特性的一种投影方式。18.斜距投影:侧视雷达图像在垂直飞行方向的像点位置是以飞机的目标的斜距来确定的，这种投影方式称为斜距投影.二、简答题1.目前遥感中使用的传感器可分为哪几种？遥感传感器包括哪几部分？答：1)目前遥感中使用的传感器可分为2种：a.扫描成像类传感器：包括红外扫描仪、MSS多光谱扫描仪、TM专题制图仪、ETM+增强型专题制图仪、HRV线阵列推扫式扫描仪、成像光谱仪；b.雷达成像仪：包括真实孔径雷达、SAR、以及INSAR等。2）遥感传感器分为收集器、探测器、处理器和输出器四部分。2.实现扫描线衔接应满足的条件是什么？答：假定旋转棱镜扫描一次的时间为t，一个探测器的地面分辨率为a，若要实现扫描线衔接，即既不重叠又没有空隙，则飞机的地速满足W=a/t，其中a=βH，则W/H=β/t,传感器的瞬时视场β和扫描周期t都为常数，只要保证卫星飞行速度和航高之比为一个常数，就能使扫描线正确衔接不出现条纹图像。3.叙述侧视雷达图像的影像特征。答：1）垂直飞行方向的比例尺由小变大；2）造成山体前倾，朝向传感器的山坡影像被压缩，而背向传感器的山坡被拉长，与中心投影相反，还会出现不同地物点重影现象。3）高差产生的投影差亦与中心投影影像投影差位移的方向相反，位移量也不相同；4）雷达立体图像的构像特点。从不同摄站对同一地区获取的雷达图像能构成立体影像。同侧立体像对形成的是反立体图像。34.物面扫描的成像仪为何会产生全景畸变？答：因为扫描仪的像距保持不变，总在焦面上，而物距随着扫描角会发生变化，这样就导致一个像元对应于地面地物的实际距离发生变化，即地面分辨率发生变化，产生全景畸变。5.SPOT卫星上的HRV推扫式扫描仪、TM专题制图仪、MSS多光谱扫描仪有何不同？答：HRV推扫式扫描仪是对像面扫描的成像仪，其上有CCD线阵列元件，可一次得到垂直于航线的一条图像线，无需摆动扫描镜，是以推扫的方式获取沿轨道的连续图像条带；MSS和TM都是对物面扫描的成像仪，MSS扫描仪上每个波段有6个相同大小的探测单元同时通过扫描的方式成像。TM是对MSS的改进，增加了一个扫描改正器，它使扫描行垂直于飞行轨道（MSS扫描不垂直于飞行轨道），另外使往返双向都对地面扫描。TM比MSS具有更高的空间分辨率和更好的频谱选择性和几何保真度，具有更高的辐射准确度和分辨率。6.侧视雷达影像的分辨力、比例尺、投影性质和投影差与中心投影航空或航天像片影像有何不同？答：侧视雷达影像的分辨率分为距离分辨率和方位分辨率两种，分别是在脉冲发射方向上和雷达飞行方向上能分辨的最小距离，而中心投影航空像片影像就只有一种地面分辨率。侧视雷达影像在垂直飞行方向的比列尺由小变大，而中心投影比例尺是不发生变化的，整幅图像的比例尺一样。雷达影像上的山体会前倾，朝向传感器的山坡影像被压缩，背向的山坡被拉伸，这点和中心投影刚好相反，而且雷达影像还会出现重影现象，而中心投影则不会出现，对于同侧获取的雷达影像构成的立体对是一个反立体，中心投影构成的是正立体。投影差方面侧视雷达因高差产生的投影差正好和中心投影投影差方向相反，位移量也不同，这也是造成雷达影像构成反立体的原因。三、能力训练题1、搜索网站资源，至少选择5种高分辨率测绘卫星或者资源卫星，针对这些卫星的典型应用或者主要特点，下载多种样例影像，并利用数字图像处理软件，裁剪样本影像，并针对这些样例影像的图像特征和主要应用，进行分析比较。要求提交电子文档，并发送给助教。答：1）QuickBird卫星特点及应用：QucikBird最高分辨率可达到0.61m,可用于制作1：2000比例尺的地形图。QucikBird卫星提供全色，多光谱数据，三波段融合彩色数据，全4色及多光谱捆绑数据，四波段融合彩色数据。QuickBird高分辨率的图像特点为测绘制图提供了史无前例的从国家到城市的准确有效生产地图的机会。其样品影像如下：（0.6m多光谱样品图）（Quickbird全色波段样品图）2）WorldView-2卫星特点及应用：更灵活的运转，更高容量，更快回访，更精确的拍摄多波段、高5清晰影像，新的彩色波段分析。做为全球仅有的8波段商业卫星，其制作影像地图的细节更加清晰。可广泛应用于大比例尺测图。其样品图像如下：（0.5m多光谱样品图）（0.5m全色波段）3）IKONOS卫星特点及应用：IKONOS是可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像的商业卫星，同时全色和多光谱影像可融合成1米分辨率的彩色影像。时至今日IKONOS已采集超过2.5亿平方公里涉及每个大洲的影像，许多影像被中央和地方政府广泛用于国家防御，军队制图，海空运输等领域。从681千米高度的轨道上，IKONOS的重访周期为3天，并且可从卫星直接向全球12地面站地传输数据。6IKONOS卫星的成功发射不仅实现了提供高清晰度且分辨率达1米的卫星影像，而且开拓了一个新的更快捷,更经济获得最新基础地理信息的途径，更是创立了崭新的商业化卫星影像的标准。其样品图像为：（1m多光谱图像）（Ikonos全色波段影像）4）GeoEye-1卫星特点及应用：真正的半米卫星，全色分辨率达到0.41m,多光谱分辨率1.65m,定位精度达到3m,有大规模测图能力，重访周期短，制图精度高，最大成图比例达到1：2000。其样品图像为：7（0.5m多光谱样品影像）89(Geoeye-1多种图像及其对比，以伦敦碗的形成为例)5）Alos卫星特点及应用：Alos卫星是日本发射的对地观测卫星，有三个星载传感器，全色遥感立体测绘仪（PRISM），主要用于数字高程测绘；先进的可见光与近红外辐射计-2（AVNIR-2）,用于精确陆地观测；相控阵型L波段合成孔径雷达（PALSAR），用于全天候对地观测。其样品影像为：（2.5m多光谱样品影像）10（10m多光谱影像样品）（2.5m全色影像样品）对比与分析：根据所选的卫星及影像特点来看，很明显全色波段的影像在细节方面较多光谱影像更为突出。多光谱影像的颜色表达更为直观。从图像的分辨率来看，上述几颗卫星都具有相当高的分辨率，但从图像的细致程度来看，Geoeye的0.41m分辨率显然最为突出，而Worldview的8波段多光谱图像在色彩融合方面最有优势。