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遥感基础理论与应用前景主讲:胡潭高杭州师范大学遥感与地球科学研究院遥感的概念RemoteSensing“遥感”——遥远感知事物的意思。人眼看东西,遥感?照相机拍照片,遥感?为什么能遥感?遥感基本原理示意图遥感是一种远离目标,以电磁波(包括从紫外—可见光—红外—微波)为媒介,通过非直接接触而判定、测量并分析目标性质的技术。任何地物由于其组成和状态不同,其电磁波辐射特性也不同。根据不同地物的电磁波特征的差异识别不同的物体,这便是遥感的原理。电磁辐射与地物相互作用机理是遥感的物理基础。遥感的原理遥感基本原理示意图遥感的七个过程A:辐射源:提供电磁波B:大气窗口:电磁波辐射与大气(往、返)C:目标:电磁波与目标相互作用(遥感机理)D:遥感平台与传感器:记录从目标反射或辐射的电磁波E:地面站:数据传输、接收与处理F:专业机构:遥感数据的解译分析G:行业遥感应用A:辐射源太阳辐射地球辐射人工辐射:如雷达按辐射源不同分主动遥感和被动遥感被动遥感——遥感器利用地物对自然光源(如太阳辐射)的反射辐射或地物自身发射辐射(如地物的热辐射)来识别地物特性的遥感方式。主动遥感——由遥感器主动地向目标物发射一定能量和一定波长电磁波,然后再由遥感器探测、记录从目标物反射回来的一部分电磁波,以这种回波信息识别目标物的遥感方式(如雷达)。B、大气窗口电磁波在大气中传播时会与大气发生散射和吸收。使得只能某些波长的电磁波穿过大气层。这些波长范围即称大气窗口。ScatteringRayleigh散射:颗粒粒径比电磁波波长小Mie散射:颗粒粒径与电磁波波长相当无选择散射:颗粒粒径远比电磁波波长大ReachandinteractwiththeEarth’ssurfaceC:电磁波辐射与目标相互作用吸收、透射、反射镜面反射SpecularReflection漫反射DiffuseReflection树叶为什么是绿色的?水为什么是蓝色的?不同地物有不同波谱辐射特性Recordingofenergybythesensor遥感平台和传感器遥感平台遥感平台是放置传感器的运载工具。按照平台的特点,可以把遥感技术分为地面遥感、航空遥感、航天遥感等。地面遥感——以高度小于100米的地面平台遥感;航空遥感——高度在100米-30千米的平台遥感,如飞机、气球、飞艇等;航天遥感——高度大于30千米的平台遥感,如卫星、飞船等。地面遥感航空遥感运-八型涡轮螺旋桨飞机9000m13000m里尔飞机高空飞机塞斯纳208飞机4500m7300m安30飞机中空飞机低空飞机无人机2300m无人机无人机400m卫星遥感静止轨道卫星极轨卫星(太阳同步)Overlapinadjacentswaths主要卫星平台July23,1972January22,1975March5,1978July16,1982LandSatMarch1,1984April15,1999卫星参数LandSat1LandSat2LandSat3LandSat4LandSat5LandSat6LandSat7发射时间1972.7.231975.1.121978.3.51982.7.161984.31993.11999.4.15卫星高度920m920m920m705m705m发射失败705m半主轴7285.438km7285.989km7285.776km7083.465km7285.438km7285.438km倾角103.143度103.155度103.1150度98.9度98.2度98.2度经过赤道的时间8:50a.m.9:03a.m.6:31a.m.9:45a.m.9:30a.m.10:00a.m.覆盖周期18天18天18天16天16天16天扫幅宽度185km185km185km185km185km185km波段数444778机载传感器MSSMSSMSSMSS、TMMSS、TMETM+运行情况1978退役1976年失灵,1980年修复,1982退役1983退役1983年TM传感器失效,退役在役服务2003.5月出现故障法国Spot5卫星2002年5月3日发射,2.5米分辨率。重访时间2-3天,这取决于纬度35美国Ikonos-2卫星1999年09月发射轨道:680km相机:三反同轴TDICCD相机,焦距10m,口径700mm,F数14.3GSD:0.82m/3.28m(@nadir)覆盖宽度11.3km整星沿俯仰和滚动轴方向实现±50°姿态机动,最大回转速度4°/s,回转加速度0.2°/s2。一轨成像能力最大20,000km2;在地面像元分辨率1-2m情况下,借助姿态机动重访周期3天美国的IKONOS卫星美国QuickBird-2卫星成像方式推扫式扫描成像方式传感器全色波段多光谱分辨率0.61m(星下点)2.44m(星下点)波长450-900nm蓝:450-520nm绿:520-660nm红:630-690nm近红外:760-900nm量化值16bitor8bit星下点成像沿轨/横轨迹方向(+/-25度)立体成像沿轨/横轨迹方向辐照宽度以星下点轨迹为中心,左右各272km成像模式单景16.5km×16.5km条带16.5km×165km轨道高度450km倾角98度(太阳同步)重访周期1–6天(0.7m分辨率,取决于纬度)•空间分辨率:0.61米全色2.44米多光谱•450公里高的太阳同步轨道•幅宽:16.5公里•特点:–高分辨率–大幅宽–全球统一服务标准36美国GeoEye(OrbView-5)卫星发射时间:2008年9月6日,7年寿命,15年燃料空间分辨率:全色0.41米,多光谱1.65米(4个波段)卫星轨道高度:684km,过顶时间上午10:30,重访周期2天精确定位精度:3m组成星座:轨道观测-2、轨道观测-3、艾科诺斯和地球之眼-137Digitalglobe于2007年9月18日发射。平均重访周期为1.7天,每天能够拍摄多达50万平方公里的0.5米分辨率图像,能有效地进行同轨立体成像.WorldviewII于2009年10月8日发射平均重访周期为1.1天,每天能够拍摄多达100万平方公里的0.5米分辨率图像美国WorldView卫星Life3-5yearOrbitAltitude=Approx.700km,Sun-SynchronousPeriod=Approx.99min.,RecurrentPerid=Approx.45day,LocaltimeatDescendingNode=10:30AM±15min.Weigh:Approx.4ton(atlift-off)Powe:Approx.7000W(EOL)ObservationBand0.52-0.77µm(Forward-Nadir-Backward)Base/Heightratio1.0S/N70SpatialResolution(IFOV)2.5m(3.57µrad)MTF0.20SwathWidth35kmPointingAngle±1.5°(crosstrack)日本的ALOS卫星加拿大雷达2号卫星C波段、全极化、双侧视;3-100米分辨率;12种观测模式;俄罗斯的资源-DK卫星发射时间:2006年6月15日发射场:哈萨克斯坦的拜科努尔发射场发射火箭:“联盟-U”运载火箭卫星重量:6.57吨载荷(全色):1米分辨率多光谱(彩色):2米分辨率覆盖范围:每天70万平方公里的观测范围;其它载荷(1):“Arina”的试验性装置,可以记录地震发生前数小时内近地空间的高能带电粒子情况;其它载荷(2):分光计能够记录银河系中的正电子和反质子等辐射流,了解宇宙中的暗物质。1.合成孔径雷达ASAR2.成像光谱仪MERIS3.扫描辐射计AATSR4.雷达高度计RA-25.微波辐射计MWR6.大气成分光谱仪GOMOS7.微量气体成像光谱仪SCIAMACHY欧洲的Envisat卫星传感器组合应用4243日本嗅碳遥感卫星太阳同步轨道667公里高度,1750公斤。发射后6个月在轨运行,设计寿命5年,载两个传感器,每3天获取56,000个观测点的数据。44美国轨道碳观测卫星有效载荷整流罩没有与卫星分离,造成失败北京一号对地观测小卫星[DMC+4]卫星重量:166.4公斤平台重量:约97公斤寿命:5年(推进系统7年)可靠性(寿命末):推进系统7年,电源系统在5年末时相当于使用初期的92%卫星轨道:标称686km的太阳同步轨道,升交点地方时10:45多光谱相机:包含三个谱段即绿、红、近红外;分辨率32米;刈副宽度600km;全色相机:全色,分辨率4米,刈副宽度24km;观测重访周期:2-3天星上存储容量:固态存储器(4G),硬盘(240G)传输速率:X波段20/40Mbps,S波段8.14Mbps环境一号星座项目性能指标轨道:~650km太阳同步轨道整星重量:~470kg星体尺寸:1200mm1200mm980mm宽覆盖CCD相机分辨率:30m幅宽:700km(两台)红外相机分辨率:150m(近、中红外)幅宽:720km超光谱成像仪分辨率/幅宽:100m/50km光谱分辨率:5nm寿命:三年环境一号A、B星主要技术指标环境一号星座项目性能指标轨道:~500km太阳同步轨道整星重量:~690kg星体尺寸:1200mm1200mm3000mm工作频段:S波段地面分辨率:20m(4视)成象幅宽:100km辐射分辨率:3dB极化方式:HH或VV入射角:25~47寿命:三年环境一号C星主要技术指标设计寿命2年;一台20m多光谱相机;一台2.36m高分辨率相机;一台258m分辨率宽视场相机在资源一号03星之前发射资源一号02B星,以保证资源卫星数据产品的连续性。02B星充分继承了现有型号的成熟技术和研制经验,并采用了高分辨率相机作为有效载荷,提高了资源卫星图像的分辨率水平。资源一号02B星设计寿命3年;寿命末期功率2300瓦;一台5米全色/10米多光谱相机;一台20米多光谱相机;一台40/80米红外相机;一台73米分辨率宽视场相机;在资源01/02星的基础上研制03/04星是保持资源卫星遥感数据连续性的重要手段。与01/02星相比,03/04星有效载荷变化较大,平台性能也有较大提升。资源一号03/04星利用资源二号卫星平台设计寿命3年影像地面分辨率:像元分辨率优于5m的三线阵立体测绘,优于2m的正射影像高分辨率数据,和优于10m的多光谱数据为全国基础地理信息系统建设、维护和更新提供数据源,满足1:5万比例尺地形图所要求的原始影像地面分辨率及其相应的平面误差和高程误差的精度要求,同时兼顾1:2.5万或更大比例尺地图修测及国土资源调查等方面的需求。资源三号—高分辨率立体测图卫星一号设计寿命3年;寿命末期功率2500瓦地面像元分辨率1m(全色),4m(多光谱)成像光谱范围0.4-0.9μm,地面覆盖宽度20-30km。主要任务是对用户关注地区进行高分辨率的可见光和多光谱成像。其图像可应用于资源详查、土地和城市规划、工程选址及监测、大比例尺地形图基础地理信息数据库建设与更新、灾害影响分析等专题遥感应用方向。1米全色/4米多光谱高分辨率卫星采用自旋稳定设计寿命3年5通道扫描辐射计分辨率:可见光为1.25km,热红外波段为5km是我国第一代静止气象卫星,已经发射3颗,“十一五”期间将再发射2颗,还拟增加1—2颗,以保持静止轨道气象卫星连续稳定运行。风云二号气象卫星我国新一代极轨气象卫星,其目标是实现全球全天候、多光谱三维定量探测设计寿命:3年有效载荷主要包括可见红外辐射计、中分辨率成像光谱仪、红外分光计、微波辐射计、微波湿度计、微波成像仪、臭氧总量/垂直探测仪、辐射收支仪、空间环境探测等01批共2颗,首颗卫星在2006年发射风云三号气象卫星设计寿命5年成像辐射计有12个可见光和红外通道,空间分辨率(星下点):可见光1km,红外4km。闪电探测仪、大气垂直探
本文标题:遥感技术(一):遥感基础理论与应用前景
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