3遥感技术基础.

1上节回顾（1）1电磁波和电磁波谱2电磁波辐射源3太阳辐射和大气对太阳辐射的作用4地物波谱特征2遥感技术基础2遥感平台3遥感器4常见遥感平台－遥感器1遥感技术应用系统31遥感技术应用系统组成1)空间信息采集系统2)地面接受和预处理系统3)地面实况调查系统4)信息分析应用系统A遥感平台B遥感器41.1地面接收和预处理系统1)航空遥感、飞船、探测火箭等获取的遥感信息：优缺点？2)航天遥感获取的遥感信息通过无线电的形式进行实时或者非实时地发送并被地面接收站接受。3)进行预处理（前处理、粗处理）。预处理主要作用：针对噪音和误差进行辐射纠正和几何纠正、图象分幅等，提供用户信息产品（光学图象和CCT磁带）…51.2地面实况调查系统1)遥感信息获取之前：地物波谱测定2)遥感信息获取同时：其它相关资料（区域环境和气象）的采集。设计遥感器和分析应用遥感信息的依据遥感信息校正和应用的辅助信息61.3信息分析应用系统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)参数量算与统计分析技术……课程的重点7气象卫星系统之指令和数据接受站8气象卫星资料存档CCT9气象卫星应用-制作电视节目10气象卫星应用-台风云图112遥感平台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122.1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汽车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）13各种遥感平台的相对高度14152.2地面遥感平台和航空遥感平台162.2.1地面遥感汽车三角架、遥感吊车：5米－50米遥感塔：30米－400米滑翔机，遥控飞机：50米－500米气球：500米－800米用途：地物波谱测量，近距离摄影测量，大气辐射纠正等。172.2.2遥感飞机低空：航空摄影测量2000米摄影测量、地面调查中空：2000米－2万米军事侦察和资源环境调查高空：2万－3万米，无人飞机，军事侦察和资源环境调查182.2.2遥感飞机奖状19双水獭遥感飞机20伊尔-14遥感飞机21遥感飞机22U-2232.3卫星低轨：150km-300km,高分辨率图象，寿命比较短，几天－几周用途：军事侦察中轨：700km-1000km,绝大多数资源卫星，landsat1-3:915,landsat4-5:705,spot:832,noaa:833/870用途：资源环境遥感高轨：35860km,地球静止卫星用途：通讯，气象242.3卫星2.3.1轨道形状和高度2.3.2轨道倾角2.3.3卫星姿态和控制2.3.4太阳（地球）同步2.3.5运行周期252.3.1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/a262)轨道高度轨道高度（卫星高度）:卫星离地面的平均距离。根据开普勒第一定律例如，地球同步静止卫星的运行周期与地球自转周期一致，则代入上式解算出卫星的平均高度为35860km。272)轨道高度轨道高度:低轨卫星：150—300KM，寿命1～3周，举例:多数是军事卫星中轨卫星：300～1500KM，寿命1年以上，举例:陆地卫星、气象卫星、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282.3.2轨道倾角定义：卫星轨道平面与赤道面之间的夹角。升交点：北上轨道，赤道面春分点：为黄道与赤道面在天球上的交点。可理解为太阳从南向北半球运动时，跟地球赤道平面的交点。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。29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。302.3.3三轴定向和姿态控制要保持卫星姿态相对稳定，控制3轴，3角度，共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ω俯仰偏航κω滚动φ俯仰κ偏航312.3.4太阳同步光照角β:卫星轨道面至太阳至地心连线间的夹角。太阳同步：光照角不随地球绕太阳公转而改变。光照角变化对遥感其观测地面时的太阳光照角度有关，必须进行……32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（△Ω)＝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，△Ω=0.067733太阳同步与遥感卫星与太阳同步，光照角保持不变化有利于卫星在相近的光照条件下对地面进行观测。但是由于季节和地理位置的变化，太阳高度角并不是任何时间都一致的。有利于卫星在固定的时间飞临地面接收站上空，并使卫星上的太阳电池得到稳定的太阳照度。LANDSAT-4/5：经过赤道9：45AM,北京：10：00AM左右342.3.5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)卫星运行周期开普勒第三定律：例如：高度H=915km的卫星，其运行周期T为103.267min352.3.5卫星运行周期和覆盖周期2)卫星覆盖周期（重复周期）：卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地空时所需要的天数。它与运行周期的关系为：LANDSAT16d;SPOT26d;NOVA12hr其中，n为每天卫星绕地圈数nint=Integer(n)；d为偏移系数，某天某一轨道相对于上一天同号轨道偏移的轨道数，若向西偏移为负值，向东偏移为正值，d=±1时为顺序排列，∣d∣1时为交错偏移。36同一天相邻轨道间在赤道处的距离式中，Ra为地球长轴半径。例如Landsat-1L=2873.95km，再减去卫星每天修正Ω=0.9863°（即进动角，为满足与太阳同步而作的修正），则L=2865.918km。3738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.39中国风云1号（续）40中国风云2号卫星中國的地球靜止軌道氣象衛星.1997年6月10日中國用長征三號運載火箭在西昌衛星發射中心首次發射成功.主要任務是獲取白天可見雲圖,晝夜紅外線和水汽雲圖;從分佈廣泛的氣象,海洋,水文數據收集平臺獲取觀測數據;播發展寬數字圖像廣播,低分辨率雲圖廣播和S波段天氣圖廣播資料,收集空間,環境監測數據.41中国风云2号卫星（续）42东方红1号1970年4月24日由長征一號運載火箭在酒泉衛星發射成功.衛星外形為直徑約1米的近似球形的多面體,重173千克,它的重量超過了前蘇聯,美,法,日四個國家第一顆人造衛星質量的總和.星載儀器和設備主要有:發射機,遙測裝置,音樂發生器,雷達應答機,雷達信標機,科學實驗儀器和工程參數測量傳感器等.它的任務是進行衛星技術試驗,探測電離層和大氣密度.衛星以20.009兆赫頻率發射[東方紅]音樂,工程遙測參數和科學探測數據.43卫星组装44卫星测试45卫星测试46海洋卫星47陆地1号卫星48LANDSAT-11972年发射，至今已经发射勒7颗。每天绕地球15圈，重访周期16天。185×170KM2.24秒。装备MSSTM49Assembling50Landsathistory1,July23,1972;2,January22,1975,3,March5,1978;4,July16,1982,5,March1,19846,launchedlater,failedtooperate;7,April15,1999.51Landsat452Landsat753SPOT1986年2月发射。SPOT-2于1990发射。装备HRV.54ERS-11991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。Europeanremotesensingsatellite55AfalsecolorJERS-1imageofTokyoandTokyoBay56ADEOSAdvancedEarthObservationSatellite1996年发射，主要进行全球变暖，臭氧层、热带雨林破坏，气候异常，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。573遥感器定义：遥感器是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。遥感器的一般组成：583遥感器1）采集单元：透镜、反射镜、天线2）分光单元：混合光－不同波段，棱镜、衍射光栅、分光滤色片3）探测与信号转化单元：感光胶片、光电管、光电二极管、电子耦合器件、热电偶探测器、热释电探测器、天线4）记录/通信单元：胶片、磁带、磁盘、转发异地593遥感器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60被动方式扫描(图像方式)非扫描非图像方式微波辐射计地磁测量仪重力测量仪傅立叶光谱仪其他图像方式(照相机)黑白天然彩色红外彩色红外其他像面扫描电视摄像机固体扫描仪(CCD)物面扫描光机扫描仪固体扫描仪61主动方式扫描(图像方式)非扫描(非图像方式)微波散射计微波高度计激光光谱仪激光高度计像面扫描（被动型相控阵雷达）物面扫描激光水深计激光测距仪微波辐射计真实孔径雷达合成孔径雷达62遥感器按照记录方式分类3.1摄影类型3.2光电成像类型3.3成像光谱仪633.1摄影方式的遥感器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0.29－1.10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摄影机。643.1摄影方式的遥感器1)画幅式：分幅式，23，18，中心，70－100线对/mm;焦距，镜头,2)全景式；缝隙式（航带）和镜头转动式3)多光谱摄影机：多相机组合、多镜头组合、光束分离型651)航空摄影机662）航空摄影机67彩色红外照相机683.2光电成像扫描方式的遥感器使用的光谱区间：获得的是电信号。处理，转换形成图像；数字形式，便于处理和传输。逐点、逐行，时序方式获得2维图像多光谱扫描仪CCD（ChargeCoupledDevice）6970713)一般脉冲雷达的工作原理：722)真实孔径侧视雷达天线装载遥感平台的一侧或者两侧，能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。侧向扫描通过侧距实现，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。73距离分辨率tAtB2AAtcR2BBtcRccttRARBRAB22sec2seccRRg原理：含义：74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（β）有关。d波瓣的宽度与距离成正比，则方位分辨率RdR753)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，效果相当于一根长天线。RLsR'RdR方位分辨率：Ls的最大值：2'dR76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：λ=4cmd=8mR=400km真实孔径雷达，方位分辨率=2km合成孔径雷达，方位分辨率=4m773.3成像光谱仪20世纪80年代初期开始研制面阵探测器＋推扫式扫描仪线阵探测器＋光机扫描仪781）微波散射计微波散射计是测量地物表面（体积）的散射或反射特性，用于研究