遥感导论复习重点(3)

一般来说，传感器的波段数越多，波段越窄，地面物体的信息越容易区分和识别，针对性越强。

四、辐射分辨率

辐射分辨率是指传感器接受波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图象上表现为每一个像元的辐射量化级。(P82)

如landsat5的TM3，已知最大、最小辐射量值Rmax、Rmin 和量化级D，则其辐射分辨率为 Rl = （ Rmax—Rmin）/D，用%表示为 R= Rl /（ Rmax—Rmin）*100%

遥感图像的信息量:假设图象上像元取各灰度值的概率相同，即图象上各像元所取的灰度值不同，但是各灰度值出现的概率相同，设灰度量化级为D(辐射分辩率)，根据信息论的研究公式，则每个像元所能包含的最大信息量为Log2D ，一幅图象内有n个像元(空间分辩率)，则一个单波段图象所包含的最大信息量为Im=n*log2D 一幅图象有K个波段，则信息总量为Is=K*Im=K*n*log2D=K*(A/P2)*log2D

其中A为一景图象所对应的地面面积，P为图象的空间分辨率，D为量化级数。

可见，遥感图像的总信息量取决于空间分辨率P、波谱分辨率K和辐射分辨率D的大小。 五、温度分辨率

指热红外传感器地表热辐射（温度）最小差异的能力。

与探测器的响应率和传感器系统内的噪声有直接关系，一般为噪声等效温度的2～6倍。为了获得更好的温度鉴别力，红外系统的噪声等效温度限制在0.1～0.5K之间，而使系统的分辨率达到0.2～3.1K。目前TM6图象的温度分辨率可达到0.5K。

复习题

1. 传感器的组成和分类

2. 了解摄影式和扫描式传感器 3. 成像光谱仪（重点） 4. 掌握传感器的性能

第四章 航空遥感简介

§4-1 航空遥感系统

概念：航空遥感是以中低空遥感平台为基础进行进行摄影或扫描成像的遥感方式。 特点：

1.图像空间分辨率高且具有较大的灵活性。

2.平台的高度和航线可在一定范围内变化，而且便于资料回收以及设备的检修更换。

3.航空遥感的摄影费用昂贵，不可能在短期内对同一区域反复摄影成像，因而限制了航空遥感在监测方面的应用。

一、航空遥感平台

1.气球

2.飞机:飞机平台在高度和速度上可以控制，也可以根据需要在特定的地区、时间飞行，它可以携带多种传

感器，信息回收方便，而且仪器可以及时得到维修。 按飞机高度可以分低空飞机、中空飞机和高空飞机三种。

二、航空摄影方式

（一）按摄影机主光轴与铅垂线之间的关系分

主光轴

像主点

航摄倾角或像片倾角

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按照主光轴与铅垂线之间的关系，可将航空摄影分为垂直摄影和倾斜摄影

垂直摄影：航摄倾角α≤3°的航空摄影;垂直摄影是航空遥感图象的主要获取方法。 倾斜摄影：航摄倾角α＞3°的航空摄影 （二）按像片所采用的波段分

1.普通黑白摄影：

2.天然彩色摄影：与地物颜色一致。 3.黑白红外摄影：

4.彩色红外摄影：滤掉了可见光。 5.多光谱摄影：

6.机载侧视雷达

（三）按照摄影的实施方式分

1.单片摄影：

2.单航线摄影：

航向重叠一般为60%，不得小于53%。

*航向重叠度：两个航线重叠的面积占整个摄影相片的比 3.多航线摄影（面积摄影）： 旁向重叠一般为15%～30%。 航向重叠与旁向重叠：

航片的有效使用面积：

（四）按航摄比例尺分

1.大比例尺航空摄影：像片比例尺大于1︰1万；

2.中比例尺航空摄影：像片比例尺为1︰1万～1︰3万； 3.小比例尺航空摄影：像片比例尺为1︰3万～1︰10万； 4.超小比例尺航空摄影：像片比例尺为1︰10万～1︰25万； 三、航空遥感特点

1.空间分辨率高，信息量大。

2.灵活，适用于一些专题遥感研究。

3.实验技术系统，是各种星载遥感仪器的先行检验者。 4.信息获取方便。

5.缺点:受天气等条件的限制大；观测范围受到限制；数据的周期性和连续性不如航天遥感。

c b a

§4-2 航空像片的几何特性

一、航空像片属于中心投影 （一）中心投影

中心投影：空间任意直线均通过一固定点（投影中心）

投射到一平面（投影平面）上而形成的透视关系。

照相机摄影是中心投影的实例。S 是镜头，投影面（远

离实物一侧）是胶片，影相为负片。

摄影中心投影中的几个术语定义： 1）固定点 S 称作投影中心

2）过投影中心垂直于投影面 P 的 直线称作主光轴 3）主光轴垂直于地面的投影称作垂直中心投影

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p

S A C

4）投影中心 S 到投影面（胶片）的距离称作焦距 f ，S 到投影面的垂足称作像中心点

（二）中心投影成像特征

在中心投影上:

1.点的像还是点。

2.直线的像一般仍是直线，但如果直线的延长线通过投影中心时，则该直线的像就是一个点。

3.空间曲线的像一般仍为曲线。但若空间曲线在一个平面上，而该平面又通过投影中心时，它的像则成为直线。

（三）中心投影和垂直投影的区别

两类投影的区别主要表现在三个方面：

1.投影距离的影响。 2.投影面倾斜的影响。 3.地形起伏的影响。

航空像片是中心投影，地形图是垂直投影。

由上可知，将中心投影变为垂直投影必须统一像片比例尺，纠正因像片倾斜和地形起伏所引起的误差，这是在用航空像片绘制地形图时必须要解决的问题。

（四）航空像片的主要点和线

像主点（o）：航空摄影机主光轴SO与像面的交点，称为像主点。

像底点（n）：通过镜头中心S的地面铅垂线（主垂线）与像面的交点，称为像底点。

等角点（c）：主光轴与主垂线的夹角是像片倾斜角α，像片倾角的分角线与像面的交点称为等角点。当

地面平坦时，只有以等角点为顶点的方向角，才是地面与像片上对应相等的角度。 主纵线与主横线：包括主垂线与主光轴的平面称为主垂面，主垂面与像面的交线VV称为主纵线，它在

像片上是通过像主点和像底点的直线。与主纵线垂直且通过像主点的h0h0称为主横线。主纵线与主横线构成像片上的直角坐标轴。

等比线：通过等角点且垂直于主纵线的直线hch0称为等比线。在等比线上比例尺不变。 在水平像片上，像主点、像底点和等角点重合，主横线和等比线重合。

二、航空像片比例尺及其测定 （一）像片比例尺

在平坦地区 地形起伏区

（二）像片比例尺测定

平坦地区。 丘陵地区。

三、像点位移

像点位移：在中心投影的相片上，地形起伏除引起相片比例尺的变化外，还会引起平面上的点在相片位置

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上的移动，称像点位移。

（一）因地形起伏引起的像点位移（又称投影差）

1.投影差大小与像点距离像主点的距离成正比，即距离像主点愈远，投影差愈大。像片中心部分投影差小，像主点是唯一不因高差而产生投影差的点。 2.投影差大小与高差成正比，高差愈大，投影差也愈大。高差为正时，投影差为正即像点离像点向外移动；高差为负时（即低于起始面），投影差为负，即像点向着中心点移动。 3.投影差与航高成反比，即航高愈高，投影差愈小。 （二）因像片倾斜引起的像点位移（又称倾斜误差）

υ 为辐射角，即在投影面上点位辐射线与主横线的夹角；α 为投影面与水平面的夹角；rα为辐射距；f 为焦距。

特点：

1.倾斜误差的方向是在像点与等角点的连线上。 2.倾斜误差与像点距等角点距离的平方成正比。

3.当φ=0°或φ=180°，δα=0，即在等比线上的像点不因像片倾斜而产生位移。 4.当φ=90°或φ=270°时，｜sinφ｜=1，即在主纵线上像点倾斜误差最大。

投影面倾斜角α一般不大于 3° ，sin α 是正值，而φ取值却从 0° 到 360° 变化，使辐射距覆盖整个影像，因而使误差δα可正可负。具体分析如下：

当 0°〈 φ〈 180°，则误差δα 为负值，即向内收缩； 当 180°〈 φ〈 360°，则误差δα为正值，即向外扩张；

复习题

1. 航空遥感的特点 2. 航空摄影的分类

3.摄影像片的主要特征:

投影方式（投影距离的影响、投影面倾斜的影响、地形起伏的影响）；像片比例尺；像点位移（以地形起伏引起的）

第五章 航天遥感简介

§5-1 航天遥感及特点

与航空遥感相比具有以下特点

1. 平台高度高，观察的地面范围大，可以发现地表大面积内宏观的、整体的特征；

2.造地球卫星等航天平台发送上天后，自动运转，不需供给燃料和其他物资，取得同样的资料，费用比航空遥感低廉。

3.遥感可以对地球进行周期性的、重复的观察，有利于对地球表面的资源、环境、灾害等实行动态监测。 4.航天平台远高于航空平台，通常航天遥感的分辨率小于航空遥感，但是随着新一代高分辨率的传感器的研

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制，航天遥感的分辨率将有很大的提高。如Quikbird的分辨率达到了几米。 航天遥感平台采集信息的方式

1.宇航员操作，如在―阿波罗‖飞船上宇航员利用组合像机拍摄地球照片： 2.卫星舱体回收，如中国的科学实验卫星回收的卫星像片；

3.通过扫描将图像转换成数字编码，传输到地面接收站；

4.卫星数据采集系统收集地球或其它行星、卫星上定位观测站发送的探测信号，中继传输到地面接受站。 遥感卫星的轨道类型：

通常遥感卫星的轨道可以分为太阳同步轨道和地球同步轨道两种。 太阳同步轨道：

特点:每天同一时间通过地面某一固定点。800~1500km 地球同步轨道：

特点:卫星公转角速度和地球自传角速度相同，相对于地面静止于空中某一点。36000km

§5-2 航天遥感分类

按照航天遥感平台的服务内容可以分为：陆地卫星系列、气象卫星系列和海洋卫星系列。 一、气象卫星系列

1、气象卫星简介

美国的―泰诺斯 ‖(TIROS)卫星系列：第一代实验气象卫星，60-65年共发射10颗，极轨气象卫星。 美国的雨云（Nimbus）卫星系列： 64-78年共发射了7颗，太阳同步轨道。 美国的艾萨（ESSA）卫星系列：66-69年共发射了9颗。

美国的NOOA卫星系列：70-94年共发射了16颗。太阳同步轨道。

1960年4月美国发射了第一颗气象卫星泰罗斯-1(Tiros-1)。随后，前苏联也相继发射了自己的气象卫星。目前，在轨道上运行的大多数气象卫星是由美国和俄罗斯发射的，其中很大一部分为极地轨道卫星，简称极轨卫星。

1966年美国发射第一颗业务气象卫星艾萨(ESSA)是极轨卫星，主要提供可见光云图。 1970年、1978年美国又相继发射诺阿(NOAA）和泰罗斯－N系列业务气象卫星。这些卫星都属于极轨气象卫星。极轨气象卫星的飞行高度一般在800－1500公里左右。由于卫星的飞行高度低，因此卫星照片分辨率高，图象清晰。 1974年，美国成功地研制了第一颗静止业务环境监测卫星(GOES)。静止业务环境监测卫星在赤道的某一经度、约36000公里高度上，它环绕地球一周约需24小时，几乎与地球自转同步。从地球上看好象卫星是相对静止的，故又称为地球静止卫星。

目前，日本GMS系列静止气象卫星、俄罗斯的GOMES卫星、欧盟 METEOSAT-3 卫星、印度的INSAT以及美国的两颗静止卫星(GOES-E和GOES-W)共6颗卫星组成地球静止气象卫星监测网。这些卫星位于赤道上空约36000公里高，每半小时向地球发送一次图片。

中国也先后成功地发射了6颗气象卫星（3颗风云－1和3颗风云－2）。依靠这些卫星，中国建立了自己的卫星天气预报和监测系统。风云－1是一种极地轨道气象卫星。风云－2是一种静止气象卫星。 2、气象卫星的特点（见P48）

⑴轨道：低轨和高轨。低轨即近极地太阳同步轨道，高轨即地球同步轨道。 ⑵成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理容量。

⑶短周期重复观测：静止气象卫星30分钟一次；极轨卫星半天一次。利于动态监测。 ⑷资料来源连续、实时性强、成本低。 气象卫星观测的优势和特点

1.空间覆盖优势

极轨气象卫星在约900km的高空对地观测，一条轨道的扫描宽度可达2800km。每天都可以得到覆盖全球的资料。

地球静止卫星在3．6万公里的高空观测地球，一颗静止卫星的观测面积就可达1亿7千万平方公里，约为地球表面的1／3。

只有通过卫星的大范围观测，才使人类获得了几乎无常规观测的大范围海洋、两极和沙漠地区的资料。

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