人教版高中地理选修7-地理信息技术应用：遥感信息的获取和处理-课件1

1遥感信息的获取和处理本章主要内容第一节遥感平台第二节卫星运行轨道第三节传感器及其工作原理第四节主要卫星系统2第一节遥感平台一、航空遥感平台大气层中运行的遥感平台。低于30km(对流层、平流层)。包括低、中、高空飞机，以及飞艇、气球等。低空，2000m以下中空，2000m～6000m高空，6000m以上，12000m～30000m3第一节遥感平台特点主要通过摄影、扫描方式；机动性；（时间、区域）灵活性；（高度、速度、片种）高分辨率；维修方便。4第一节遥感平台二航天遥感平台大气层外（太空）运行的平台。主要类型高空探测火箭遥感卫星宇宙飞船（双子星座系列、阿波罗系列、天空实验室、礼炮号轨道站、和平号空间站等）航天飞机5第一节遥感平台特点：用扫描的方式获取地面影像（除了美航天飞机可摄影方式获得）；宏观综合动态快速不受自然、人为因素约束等。6第一节遥感平台三地面遥感平台300m以下，近距离测量地物的波谱信息。包括车、船、塔等，高度均在0～50m的范围内。7第一节遥感平台总结航空遥感•优点：空间分辨率高，可表现细部特征；•缺点：时间分辨率低。航天遥感：•优点：覆盖面积较大，现势性好；•缺点：发射成本高，但一旦运行，总价低。8遥感平台高度用途其它静止卫星36,000km定点地球观测气象卫星圆轨道卫星(地球观测卫星)500km－1,000km定期地球观测Landsat、SPOT、MOS等小卫星400km左右各种调查航天飞机240km－350km不定期地球观测空间实验天线探空仪100m－100km各种调查(气象等)高度喷气机10,000－12,000m侦察大范围调查中低高度飞机500－8,000m各种调查航空摄影测量飞艇500－3,000m空中侦察各种调查直升机100－2,000m各种调查摄影测量无线遥控飞机500m以下各种调查摄影测量飞机直升机牵引飞机50－500m各种调查摄影测量牵引滑翔机系留气球800以下各种调查索道10－40m遗址调查吊车5－50m近距离摄影测量地面测量车0－30m地面实况调查车载升降台9第二节卫星运行轨道本节主要内容：一开普勒定律二卫星轨道参数三卫星轨道类型四卫星姿态10第二节卫星运行轨道一、开普勒定律开普勒第一定律：所有行星轨道均为一椭圆，太阳位于椭圆的二焦点之一上。卫星轨道也为一椭圆（圆形轨道只是椭圆轨道的一个特例）。这时位于椭圆两焦点之一的是地球。轨道离地最近的点叫近地点，反之为远地点。开普勒第二定律：行星的向径（行星至太阳的连线）在相等的时间内扫过相等的面积。卫星的向径（卫星至地心的连线）也遵循这一规律。也就是说，卫星在离地近的地方经过时速度要快些，在离地远的地方运行的速度要慢些。11第二节卫星运行轨道12第二节卫星运行轨道开普勒第三定律：行星公转的周期的平方与它的轨道平均半径的立方成正比。同样卫星绕地球的运行周期的平方与其轨道的平均半径的立方成正比。C开普勒常数C=2.7573×10-8min2/km332)(iiHRT＝13第二节卫星运行轨道二卫星轨道参数（1）轨道的长半径a卫星轨道远地点到椭圆轨道中心的距离（2）轨道的形状决定于轨道的偏心率（扁率）e和ae＝(a-b)/ab为短半径当e→0时，轨道近似圆形；当e→1时，轨道呈长椭圆形（探空）。14第二节卫星运行轨道卫星的空间轨道15第二节卫星运行轨道（3）轨道面倾角轨道面与赤道面两面的夹角为轨道面倾角i。当卫星绕地球自西向东方向移动时，轨道面倾角在0°—90°之间，；反之在90°—180°之间变动。当倾角为0°时，卫星绕赤道运行；当倾角为90°时，轨道面与赤道面垂直，即极轨卫星。16第二节卫星运行轨道（4）升交点赤径——升交点的地球向径与春分点向径之间的夹角星下点——卫星与地心的连线与地面的交点星下点轨迹——同一轨道星下点的连线升交点——卫星由南向北运行时，卫星轨道与赤道面的交点；降交点——卫星由北向南运行时，卫星轨道与赤道面的交点；若轨道面倾角小于90°，由于地球自转，且卫星运转方向与地球自转一致，则升交点西退，降交点东进；若轨道面倾角大于90°，则反之。17第二节卫星运行轨道（5）近地点角距——升交点向径与轨道近地点向径之间的夹角。当＝0°时，升交点即为近地点的星下点；当＝180°时，升交点即为远地点的星下点。（6）卫星过近地点时间t、、t、i决定了卫星轨道面与赤道面的相对位置。18第二节卫星运行轨道（7）其它参数卫星速度VV=G—万有引力常数，M—地球质量，R—地球平均半径，H—卫星平均离地高度。星下点的平均速度（地速）VN=V卫星高度HH=—R如地球同步静止卫星的运行周期与地球自转周期一致，代入上式则得出卫星的平均高度为35860kmHRGMHRR32CT19第二节卫星运行轨道卫星运行周期TT=如高度905km的卫星，其运行周期为103.267min)(HRC20第二节卫星运行轨道同一天相邻轨道间在赤道处的距离LL=2RaRa为地球长轴半径如陆地卫星1号L=2873.956km，再减去卫星每天修正0.9863，则L=2865.918km每天卫星绕地圈数nn==重复周期D6024TLRa2T602421第二节卫星运行轨道三卫星轨道类型A.（近）极地、（近）圆形、太阳同步轨道陆地卫星的轨道设计为与太阳同步的近极地圆形轨道，以确保北半球中纬度地区获得中等太阳高度角(25°一30°)的上午成像，而且卫星以同一地方时、同一方向通过同一地点，保证遥感观测条件的一致，利于图像的对比22第二节卫星运行轨道陆地卫星运行轨道23第二节卫星运行轨道24第二节卫星运行轨道第一天典型的陆地卫星地面轨迹25第二节卫星运行轨道18天的轨迹分布26第二节卫星运行轨道三卫星轨道类型B，圆形、地球同步轨道C，倾斜轨道27第二节卫星运行轨道四卫星姿态28第二节卫星运行轨道X，Y，Z三轴定向X轴——沿轨道前进的切线方向，绕X轴旋转——滚动，控制滚动使Y轴尽量与地心铅垂线一致，使图象中心点C和象底点N重合，不致引起图象变形Y轴——垂直轨道面的方向，绕Y轴旋转的姿态角——俯仰，卫星绕地球一周时可以认为Y轴无转动，以保持扫描宽度稳定。在陆地卫星太阳同步轨道中，Y轴一年向东旋转360°，以保持太阳高度角一致29第二节卫星运行轨道X，Y，Z三轴定向Z轴——垂直于XY平面的，绕Z轴旋转的姿态角——航偏。卫星绕地球运行时，Z轴必须自转，其自转方向与卫星运转方向相同，自转周期等于卫星绕地球运转周期。如卫星在Z轴方向不能精确定向，观察台有可能全部对准太空方向。30第二节卫星运行轨道卫星轨道与太阳角关系31第三节传感器及其工作原理本节主要内容：一摄影类型传感器二扫描类型传感器三微波成像类型传感器32第三节传感器及其工作原理辐射信息收集器探测器处理器输出器33第三节传感器及其工作原理1.收集器：收集地物辐射来的能量。具体的元件如透镜组、反射镜组、天线等。2．探测器：将收集的辐射能转变成化学能或电能。具体的元器件如感光胶片、光电管、光敏和热敏探测元件、共振腔谐振器等。3．处理器：对收集的信号进行处理。如显影、定影、信号放大、变换、校正和编码等。具体的处理器类型有摄影处理装置和电子处理装置。4．输出器：输出获取的数据。输出器类型有扫描晒像仪、阴极射线管、电视显像管、磁带记录仪、XY彩色喷笔记录仪等等。34第三节传感器及其工作原理一摄影类型传感器画幅式摄影机缝隙摄影机全景摄影机多光谱摄影机35第三节传感器及其工作原理画幅式摄影机主要由收集器——物镜和探测器——感光胶片组成，另外还需有暗盒、快门、光栏、机械传动装置等。曝光后的底片上只有一个潜像，须经摄影处理后才能显示出影像来。36第三节传感器及其工作原理常用航空摄影机RC—10（WILD）象幅：23×23cm,焦距：88、152、304mm分辨率：70线对/mm最大畸变差：10、3、4mRMKA15/23象幅：23×23cm,焦距：152mm最大畸变差:5m暗盒容量：120m37第三节传感器及其工作原理航天摄影机RMKA30／23空间画幅式摄影机焦距为305.128mm，像幅为23×23cm，标称卫星高度为250km，影像比例尺为1：820000，每幅影像相应地面的范围为189×189km。物镜最大畸变差为6m。分辨力为39线对／mm。每4—6s或8—12s曝一次光。摄影机姿态控制在土0.5°以内。可摄取到纵向重叠为60％一80％的立体像对。利用这种像片可测绘1：50000和1：100000比例尺的地形图和影像图。38第三节传感器及其工作原理航天摄影机美国在SIS—4lG次航天飞机飞行中，使用大像幅摄影机对地面进行摄影。整个摄影机系统由一个对地摄影机和一个恒星摄影机组成。对地摄影机的焦距为30.5cm，分辨力为80线对／mm，像幅为23×46cm，航高为225km处时，影像比例尺为1：738000，像幅在地面上的尺寸为170km×340km。设置恒星摄影机的目的是为了测定对地摄影机摄影时的姿态角，测定的精度可达土5”。航天飞机姿态的控制精度也在0.5°以内。39第三节传感器及其工作原理航空摄影机基本构造40第三节传感器及其工作原理大像幅摄影机LFC构造41第三节传感器及其工作原理缝隙摄影机缝隙摄影机又称航带摄影机。在飞机或卫星上，摄影瞬间所获取的影像，是与航向垂直，且与缝隙等宽的一条地面影像。在摄影机焦面前方放置一开缝的挡板，将缝隙外的影像全挡去。当飞机或卫星向前飞行时，摄影机焦平面上与飞行方向成垂直的狭缝中的影像，也连续变化。如果摄影机内的胶片也不断地进行卷绕，且其速度与地面在缝隙中的影像移动速度相同，就能得到连续的条带状的航带摄影负片。42第三节传感器及其工作原理43第三节传感器及其工作原理全景摄影机在物镜焦面上平行于飞行方向设置一狭缝，并随物镜作垂直航线方向扫描，得到一幅扫描成的影像图，因此又称扫描像机，又由于物镜摆动的幅面很大，能将航线两边的地平线内的影像都摄入底片。44第三节传感器及其工作原理45第三节传感器及其工作原理多光谱摄影机多光谱摄影机——对同一地区，在同一瞬间摄取多个波段影像的摄影机。采用多光谱摄影的目的，是充分利用地物在不同光谱区，有不同的反射特征，来增加获取目标的信息量，以便提高影像的判读和识别能力包括：•多镜头型多光谱摄影机•单镜头分光束多光谱摄影机46第三节传感器及其工作原理多镜头型多光谱摄影机多镜头型多光谱摄影机，是由多个物镜构成的摄影机。有时直接将多个单镜头摄影机组合在一起构成多光谱摄影机。这种摄影机要实现多光谱摄影，还必须选配相应的滤光片与不同光谱感光特性的胶片组合，使各镜头在底片上成像的光谱，限制在规定的各自的波区内。47第三节传感器及其工作原理利用这种型式的多光谱摄影机摄影时，还必须做到以下几点：(1)快门的同步性要好；(2)各物镜的光轴必须严格平行；(3)由于不同波长的光，聚焦后的实际焦面位置不同，须校正像机使各承像面在成像最清晰的位置上。(4)由于不同波区的光照度不同，再加上胶片的光谱感光度不同，因此各波段的最佳光谱曝光时间须经试验后确定。48第三节传感器及其工作原理国产DGP-1型四镜头多光谱航空相机焦距：100mm;相对孔径：1：45光圈范围：1/3~1/16；快门速度：1/50，1/100，1/200胶片宽度：70mm；象幅尺寸：57×57mm；分辨率：中心约45~50线对/毫米，边缘35线对/毫米重叠率：60%，30%；摄影周期：最小3秒波段数：4个1）蓝光波段：0.4~0.5m2）绿光波段：0.5~0.6m3）红光波段：0.6~0.7m4）近红外波段：0.7~0.9m49第三节传感器及其工作原理多光谱摄影的实现腾冲多光谱摄影胶片——滤光片组合情况光谱段04~0505~0606~0707~09滤光片颜色蓝绿红红外波长04~0505~0606~0707