1、第三章 遙感傳感器C 方向 20 盧昕一、名詞解釋1. 遙感傳感器：是測量和記錄被探測物體的電磁波特性的工具， 是遙感技術系統 的重要組成部分，是獲取遙感數據的關鍵設備。 由收集器， 探測器， 處理器， 輸出器組成。2. 探測器：將收集的輻射能轉化為化學能或者電能的設備。 具體的元器件如感光 膠片、光電管等。3. 推掃式成像儀： 瞬間在像面上先形成一條線圖像，甚至是一幅二維影像，然 后對影像進行掃描成像的成像儀。4. 成像光譜儀： 以多路、 連續并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信息的儀器， 通 過將傳統的空間成像技術與地物光譜技術有機的結合在一起， 可以實現對同一地 區同時獲取幾十個到幾百個波段

2、的地物反射光譜圖像。5. 瞬時視場： 傳感器成像瞬間形成的單個像元的視場，決定地面分辨率。6. MSS：Multispectral Scanner 多光譜掃描儀。成像板上排列有 24+2 個玻璃纖維單元，按波段排列成四列，每列有 6個纖維單元，每個探測器的視場為 86卩 rad，每個像元的地面分辨率為79mx79m掃描一次每個波段獲得6條掃描線圖 像，其地面范圍 474m*185km。7. TM :是相對MSS勺改進，其中增加了一個掃描改正器，使掃描行垂直于飛行 軌道，并使往返雙向都對地面掃描。一個高級的多波段掃描儀共有探測器 100 個，分 7 個波段，一次掃描成像為地面的 480m*185

3、km。8. HRV :是一種線陣列推掃式掃描儀。儀器中有一個平面反射鏡，將地面輻射來的電磁波反射到反射鏡組，然后聚焦在 CCD線陣列元件上，CCD勺輸出端以一路 時序視頻信號輸出。由于使用線陣列的CCDS件作探測器，在瞬間能同時得到垂 直航線的一條圖像線，不需要用擺動的掃描鏡，以“推掃”方式獲取沿軌道的連 續圖像條帶。9.SAR :合成孔徑雷達 ,是利用雷達與目標的相對運動把尺寸較小的真實天線孔 徑用數據處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達。10.INSAR:相干雷達。是利用SAF在平行軌道上對同一地區獲取兩幅 （或 兩幅以 上）的單視復數影像來形成干涉，進而得到該地區的三維地表信息。11

4、. CCD:電荷耦合器件，是一種由硅等半導體材料制成的固體器件，受光或電激 發產生的電荷靠電子或空穴運載，在固體內移動，達到一路時序輸出信號。12. 真實孔徑側視雷達 : 真實孔徑側視雷達的天線裝在飛機的側面， 發射機向側向 面內發射一束窄脈沖，地物反射的微波脈沖，由天線收集后，被接收機接受。回 波信號經電子處理器的處理， 在陰極射線管上形成一條相應于輻照帶內各種地物 反射特性的圖像線， 記錄在膠片上。飛機向前飛行時對一條一條輻照帶連續掃描， 在陰極射線管處的膠片與飛機速度 同步轉動，就得到沿飛機航線側面的由回波 信號強度表示的條帶圖像。13. 全景畸變 : 由于地面分辨率隨掃描角發生變化，而

5、使紅外掃描影像產生畸變， 這種畸變通常稱為全景畸變，也就是整幅圖像都發生了畸變。14. 合成孔徑側視雷達 :是用一個小天線作為單個輻射單元， 將此單元沿一直線不 斷移動， 在移動中選擇若干個位置， 在每個位置上發射一個信號 接受相應發射 位置的回波信號儲存記錄下來。 存儲時必須同時保存接受信號的幅度和相位。 當 輻射單元移動一段距離后存儲的信號和實際天線陣列諸單元所接受的信號非常 相似。15. 距離分辨率 : 是在脈沖發射的方向上能分辨兩個目標的最小距離，它與脈沖 寬度有關。16. 方位分辨率 :是在雷達飛行方向上能分辨兩個目標的最小距離， 它與波瓣角有 關。17. 多中心投影 :用以表示具有

6、多個投影中心的遙感圖像的幾何特性的一種投影 方式。18. 斜距投影 : 側視雷達圖像在垂直飛行方向的像點位置是以飛機的目標的斜距 來確定的，這種投影方式稱為斜距投影 .二、簡答題1. 目前遙感中使用的傳感器可分為哪幾種？遙感傳感器包括哪幾部分？答： 1)目前遙感中使用的傳感器可分為 2 種：a. 掃描成像類傳感器：包括紅外掃描儀、 MSS多光譜掃描儀、TM專題制圖儀、 ETM增強型專題制圖儀、HRV線陣列推掃式掃描儀、成像光譜儀；b. 雷達成像儀：包括真實孔徑雷達、SAR以及INSAR等。2) 遙感傳感器分為收集器、探測器、處理器和輸出器四部分。2. 實現掃描線銜接應滿足的條件是什么？答：假定

7、旋轉棱鏡掃描一次的時間為t，一個探測器的地面分辨率為 a,若要實 現掃描線銜接，即既不重疊又沒有空隙，則飛機的地速滿足 W=a/t ，其中 a= B H,則W/H= /t,傳感器的瞬時視場B和掃描周期t都為常數，只要保證衛星 飛行速度和航高之比為一個常數，就能使掃描線正確銜接不出現條紋圖像。3. 敘述側視雷達圖像的影像特征。答： 1) 垂直飛行方向的比例尺由小變大；2) 造成山體前傾，朝向傳感器的山坡影像被壓縮， 而背向傳感器的山坡被拉長， 與中心投影相反，還會出現不同地物點重影現象。3) 高差產生的投影差亦與中心投影影像投影差位移的方向相反，位移量也不相 同；4) 雷達立體圖像的構像特點。從

8、不同攝站對同一地區獲取的雷達圖像能構成 立體影像。同側立體像對形成的是反立體圖像。4. 物面掃描的成像儀為何會產生全景畸變？ 答：因為掃描儀的像距保持不變，總在焦面上，而物距隨著掃描角會發生變化， 這樣就導致一個像元對應于地面地物的實際距離發生變化， 即地面分辨率發生變 化，產生全景畸變。5. SPOT衛星上的HRV推掃式掃描儀、TM專題制圖儀、MSS多光譜掃描儀有何 不同？答：HRV推掃式掃描儀是對像面掃描的成像儀， 其上有CCD線陣列元件，可一次 得到垂直于航線的一條圖像線， 無需擺動掃描鏡， 是以推掃的方式獲取沿軌道的 連續圖像條帶；MSS和TM都是對物面掃描的成像儀，MSSB描儀上每個

9、波段有 6個相同大小的探測單元同時通過掃描的方式成像。 TM是對MSS勺改進，增加 了一個掃描改正器，它使掃描行垂直于飛行軌道（MSS3描不垂直于飛行軌道）， 另外使往返雙向都對地面掃描。TM比MSS具有更高的空間分辨率和更好的頻譜 選擇性和幾何保真度，具有更高的輻射準確度和分辨率。6. 側視雷達影像的分辨力、比例尺、投影性質和投影差與中心投影航空或航天 像片影像有何不同？答： 側視雷達影像的分辨率分為距離分辨率和方位分辨率兩種，分別是在脈沖 發射方向上和雷達飛行方向上能分辨的最小距離， 而中心投影航空像片影像就只 有一種地面分辨率。側視雷達影像在垂直飛行方向的比列尺由小變大， 而中心投影比例

10、尺是不發生 變化的，整幅圖像的比例尺一樣。雷達影像上的山體會前傾， 朝向傳感器的山坡影像被壓縮， 背向的山坡被拉伸， 這點和中心投影剛好相反， 而且雷達影像還會出現重影現象， 而中心投影則不會 出現，對于同側獲取的雷達影像構成的立體對是一個反立體， 中心投影構成的是 正立體。投影差方面側視雷達因高差產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，這也是造成雷達影像構成反立體的原因 。三、能力訓練題1、搜索網站資源，至少選擇 5 種高分辨率測繪衛星或者資源衛星， 針對這些衛星的典型應用或者主要特點， 下載多種樣例影像， 并利用 數字圖像處理軟件， 裁剪樣本影像， 并針對這些樣例影像的

11、圖像特征 和主要應用，進行分析比較。要求提交電子文檔，并發送給助教。答： 1） QuickBird 衛星特點及應用： QucikBird 最高分辨率可達到 0.61m, 可用于制作 1 ： 2000 比例 尺的地形圖。 QucikBird 衛星提供全色，多光譜數據，三波段融合彩色數據，全色及多光譜捆綁數據，四波段融合彩色數據。QuickBird高分辨率的圖像特點為 測繪制圖提供了史無前例的從國家到城市的準確有效生產地圖的機會。 其樣品影 像如下：（0.6m多光譜樣品圖）（Quickbird全色波段樣品圖）2）WorldView-2 衛星特點及應用：更靈活的運轉，更高容量，更快回訪，更精確的拍攝

12、多波段、高清晰影像，新的彩色波段分析。做為全球僅有的8波段商業衛星，其制作影像地 圖的細節更加清晰。可廣泛應用于大比例尺測圖。其樣品圖像如下：（0.5m多光譜樣品圖）（0.5m全色波段）3）IKONOS衛星特點及應用：IKONOS是可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光譜影像的商 業衛星，同時全色和多光譜影像可融合成1米分辨率的彩色影像。時至今日 IKONOS已采集超過2.5億平方公里涉及每個大洲的影像，許多影像被中央和地 方政府廣泛用于國家防御，軍隊制圖，海空運輸等領域。從681千米高度的軌道 上，IKONOS的重訪周期為3天，并且可從衛星直接向全球12地面站地傳輸數據。IKONOS衛星的成功

13、發射不僅實現了提供高清晰度且分辨率達 1米的衛星影像, 而且開拓了一個新的更快捷，更經濟獲得最新基礎地理信息的途徑，更是創立了 嶄新的商業化衛星影像的標準。其樣品圖像為：（1m多光譜圖像）（Ikonos全色波段影像）4）GeoEye-1 衛星特點及應用：真正的半米衛星，全色分辨率達到0.41m,多光譜分辨率1.65m,定位精度達到3m,有大規模測圖能力，重訪周期短，制圖精度高，最大成圖比例 達到1 : 2000。其樣品圖像為：（0.5m多光譜樣品影像）（Geoeye-1多種圖像及其對比，以倫敦碗的形成為例）5）Alos衛星特點及應用：Alos衛星是日本發射的對地觀測衛星，有三個星載傳感器，全色 遙感立體測繪儀（PRISM，主要用于數字高程測繪；先進的可見光與近紅外輻 射計-2（AVNIR-2）,用于精確陸地觀測；相控陣型L波段合成孔徑雷達（PALSAR, 用于全天候對地觀測。其