1、第三章第三章 遙感成像原理與遙感圖像特征遙感成像原理與遙感圖像特征 郭斌郭斌 西安科技大學測繪科學與技術學院西安科技大學測繪科學與技術學院 本章主要內容：本章主要內容： 遙感成像原理、遙感圖像特征，包括攝影成像、掃描成像、微遙感成像原理、遙感圖像特征，包括攝影成像、掃描成像、微波成像等機理及圖像特征。波成像等機理及圖像特征。 遙感平臺（遙感平臺（platformplatform）是搭載傳感器的工具。）是搭載傳感器的工具。根據運載工具的類型劃分：根據運載工具的類型劃分：航天平臺航天平臺150km150km以上，以上， 衛星、宇宙飛船。衛星、宇宙飛船。航空平臺航空平臺百米至十余千米，低、中、高空飛

2、機以及飛船、氣球等。百米至十余千米，低、中、高空飛機以及飛船、氣球等。地面平臺地面平臺0 050m50m， 車、船、塔等。車、船、塔等。 衛星在空間運行，遵循天體運動的開普勒三定律。衛星在空間運行，遵循天體運動的開普勒三定律。一、開普勒第一定律一、開普勒第一定律 星體繞地球（或者太陽）運動的軌道是一個橢圓，地球（太星體繞地球（或者太陽）運動的軌道是一個橢圓，地球（太陽）位于橢圓的一個焦點上。陽）位于橢圓的一個焦點上。 軌道離地最近的點稱近地點，反之為遠地點。軌道離地最近的點稱近地點，反之為遠地點。開普勒定律（開普勒定律（1 1）遠日點遠日點ca太陽太陽 b近日點近日點地球軌道地球軌道二、開普勒

3、第二定律二、開普勒第二定律 從地心或者太陽中心到星體的連線（星體向徑），在從地心或者太陽中心到星體的連線（星體向徑），在單位時間掃過的面積相等（面積速度守恒）。單位時間掃過的面積相等（面積速度守恒）。 衛星在離地近的地方經過時的速度要快些，在離地遠衛星在離地近的地方經過時的速度要快些，在離地遠的地方運行的速度要慢些。的地方運行的速度要慢些。開普勒定律（開普勒定律（2 2）a遠地點遠地點近地點近地點Minor axisMajor axisvpvaRpra 三、開普勒第三定律三、開普勒第三定律行星的公轉周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。行星的公轉周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。衛

4、星繞地球的運行周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成衛星繞地球的運行周期的平方與它的軌道平均半徑的立方成正比。正比。 T T2 2/ /（R+HR+H）3 3=C=CT T：運行周期；：運行周期；R R：地球半徑；：地球半徑；H H：離地高度；：離地高度；C C：開普勒常數：開普勒常數四、衛星的軌道參數四、衛星的軌道參數赤道坐標系赤道坐標系赤道坐標系是取赤道面為基準赤道坐標系是取赤道面為基準面，以地球自轉軸、以及從地面，以地球自轉軸、以及從地心指向春分點的直線為坐標軸心指向春分點的直線為坐標軸所構成的坐標系。雖然由于地所構成的坐標系。雖然由于地軸的運動，該坐標系相對于恒軸的運動，該坐標系相對于恒

5、星其位置是變動的，但是，對星其位置是變動的，但是，對于軌道壽命有限的衛星運動來于軌道壽命有限的衛星運動來說，影響很小。說，影響很小。開普勒的軌道參數開普勒的軌道參數五、開普勒的五、開普勒的6 6個參數個參數（1 1）軌道傾角）軌道傾角 軌道平面與地球赤道平面的夾角。具體計算是在衛星軌軌道平面與地球赤道平面的夾角。具體計算是在衛星軌道升高時由赤道平面反時針旋轉到軌道平面的夾角。道升高時由赤道平面反時針旋轉到軌道平面的夾角。Z當當0 0 i90i90 時，衛星運動方向與地球自轉方向一致，因此叫時，衛星運動方向與地球自轉方向一致，因此叫“正方向衛正方向衛星星”；Z當當9090 i180i180 時，

6、叫時，叫“反方向衛星反方向衛星”，即衛星運動與地球自轉方向相反；，即衛星運動與地球自轉方向相反；Z當當i=90i=90 時，衛星繞過兩極運行，叫時，衛星繞過兩極運行，叫“極軌極軌”或或“兩極兩極”衛星；衛星；Z當當i=0i=0 或或180180 時，衛星繞赤道上空運行，叫時，衛星繞赤道上空運行，叫“赤道衛星赤道衛星”。（2 2）升交點赤經（）升交點赤經（h h） 衛星由南向北運行時經過赤道平面的那一點，叫衛星由南向北運行時經過赤道平面的那一點，叫“升交點升交點” ；該點離春分點的經度值就是升交點赤經。該點離春分點的經度值就是升交點赤經。 軌道傾角和升交點赤經共同決定衛星軌道平面的空間位置。軌道

7、傾角和升交點赤經共同決定衛星軌道平面的空間位置。（3 3）近地點幅角（）近地點幅角（g g） 地心與升交點連線和地心與近地點連線之間的夾角。由于入地心與升交點連線和地心與近地點連線之間的夾角。由于入軌后其升交點和近地點是相對穩定的，所以近地點幅角通常是不軌后其升交點和近地點是相對穩定的，所以近地點幅角通常是不變的，它可以決定軌道在軌道平面內的方位。變的，它可以決定軌道在軌道平面內的方位。（4 4）橢圓半長軸（）橢圓半長軸（A A） 近地點和遠地點連線的一半，它標志衛星軌道的大小。近地點和遠地點連線的一半，它標志衛星軌道的大小。 它確定了衛星距地面的高度，按照衛星高度的不同又將衛它確定了衛星距地

8、面的高度，按照衛星高度的不同又將衛星分為低軌衛星（星分為低軌衛星（150150300300公里）、中軌衛星（約公里）、中軌衛星（約10001000公里左公里左右）和高軌衛星（右）和高軌衛星（3600036000公里處）。公里處）。（5 5）橢圓偏心率（）橢圓偏心率（e e） 橢圓軌道兩個焦點間距離之半與半長軸的比值，用以表示橢圓軌道兩個焦點間距離之半與半長軸的比值，用以表示軌道的形狀。軌道的形狀。（6 6）衛星過近地點時刻（）衛星過近地點時刻（T T） 以近地點為基準表示軌道面內衛星位置的量。以近地點為基準表示軌道面內衛星位置的量。六、其它常用遙感衛星參數六、其它常用遙感衛星參數衛星高度：衛星

9、高度：衛星距離地面的高程。衛星距離地面的高程。運行周期：運行周期：衛星繞地球一圈所需的時間。衛星繞地球一圈所需的時間。重復周期：重復周期：衛星從某地上空開始運行，經過若干時間的運行衛星從某地上空開始運行，經過若干時間的運行后，回到該地上空時所需的天數。后，回到該地上空時所需的天數。降交點時刻：降交點時刻：衛星經過降交點時的地方太陽時的平均值。衛星經過降交點時的地方太陽時的平均值。掃描寬度：掃描寬度：傳感器所觀測的地面帶的橫向寬度。傳感器所觀測的地面帶的橫向寬度。RCTH32 近圓形軌道近圓形軌道 近極地軌道近極地軌道 太陽同步軌道太陽同步軌道 可重復軌道可重復軌道人造衛星的運動軌道取決于衛星的

10、任務要求，區分為低軌道、中高軌道、地球人造衛星的運動軌道取決于衛星的任務要求，區分為低軌道、中高軌道、地球同步軌道、地球靜止軌道、太陽同步軌道，大橢圓軌道和極軌道。人造衛星繞同步軌道、地球靜止軌道、太陽同步軌道，大橢圓軌道和極軌道。人造衛星繞地球飛行的速度快，低軌道和中高軌道衛星一天可繞地球飛行幾圈到十幾圈，地球飛行的速度快，低軌道和中高軌道衛星一天可繞地球飛行幾圈到十幾圈，不受領土、領空和地理條件限制，視野廣闊。能迅速與地面進行信息交換、包不受領土、領空和地理條件限制，視野廣闊。能迅速與地面進行信息交換、包括地面信息的轉發，也可獲取地球的大量遙感信息，一張地球資源衛星圖片所括地面信息的轉發，

11、也可獲取地球的大量遙感信息，一張地球資源衛星圖片所遙感的面積可達幾萬平方千米。遙感的面積可達幾萬平方千米。 衛星的軌道平面與赤道平面的夾角一般是不會變的衛星的軌道平面與赤道平面的夾角一般是不會變的, , 但會但會繞地球自轉軸旋轉。繞地球自轉軸旋轉。軌道平面繞地球自轉軸旋轉的方向與地球公轉的方向相同軌道平面繞地球自轉軸旋轉的方向與地球公轉的方向相同，旋轉的角速度等于地球公轉的平均角速度，旋轉的角速度等于地球公轉的平均角速度, , 即即0.98560.9856度度/ /日或日或360360度度/ /年年, , 這樣的軌道稱為太陽同步軌道。這樣的軌道稱為太陽同步軌道。衛星軌道傾角很大，繞過極地地區，

12、也稱極軌衛星。衛星軌道傾角很大，繞過極地地區，也稱極軌衛星。在太陽同步軌道上，衛星于同一緯度的地點，每天在同一在太陽同步軌道上，衛星于同一緯度的地點，每天在同一地方時同一方向通過。地方時同一方向通過。一、太陽同步軌道一、太陽同步軌道 （ sun-synchronous satellite orbit sun-synchronous satellite orbit ） 衛星的軌道面以與地球的公轉方向相同方向而同時旋轉衛星的軌道面以與地球的公轉方向相同方向而同時旋轉的近圓形軌道。的近圓形軌道。太陽同步衛星，軌道近似穿越極地，太陽同步衛星，軌道近似穿越極地，通過地球上同一點上空的時間一致。通過地球上

13、同一點上空的時間一致。赤道 在無數條同步軌道中在無數條同步軌道中, ,有一條圓形軌道有一條圓形軌道, ,它的軌道平面與它的軌道平面與地球赤道平面重合地球赤道平面重合, ,在這個軌道上的所有衛星在這個軌道上的所有衛星, ,從地面上從地面上看都像是懸在赤道上空靜止不動看都像是懸在赤道上空靜止不動, ,這樣的衛星稱為地球這樣的衛星稱為地球靜止軌道衛星靜止軌道衛星, ,簡稱靜止衛星簡稱靜止衛星, , 這條軌道就稱為地球靜這條軌道就稱為地球靜止衛星軌道止衛星軌道, , 簡稱靜止衛星軌道簡稱靜止衛星軌道, , 高度大約是高度大約是3580035800公公里。里。 人們通常簡稱的同步軌道衛星一般指的是靜止衛

14、星。人們通常簡稱的同步軌道衛星一般指的是靜止衛星。 能夠長時間觀測特定地區，衛星高度高，能將大范圍的能夠長時間觀測特定地區，衛星高度高，能將大范圍的區域同時收入視野，應用于氣象和通訊領域。區域同時收入視野，應用于氣象和通訊領域。二、地球靜止衛星軌道二、地球靜止衛星軌道（Geosynchronous satellite orbit Geosynchronous satellite orbit ）衛星運行周期與地球自轉周期衛星運行周期與地球自轉周期(23(23小時小時5656分分4 4秒秒) )相同的相同的軌道稱為地球同步衛星軌道（簡稱同步軌道）。軌道稱為地球同步衛星軌道（簡稱同步軌道）。地球同步

15、衛星，相對靜止在赤道某一點上空。地球同步衛星，相對靜止在赤道某一點上空。 氣象衛星是作為聯合國世界氣象組織的全球氣象監測（氣象衛星是作為聯合國世界氣象組織的全球氣象監測（WWWWWW）計劃的內容而發射的衛星。是用計劃的內容而發射的衛星。是用5 5個地球靜止軌道衛星和個地球靜止軌道衛星和2 2個個太陽同步極地軌道衛星對全球的氣象同時進行觀測，它們是太陽同步極地軌道衛星對全球的氣象同時進行觀測，它們是GMS(GMS(日本日本) )、GOESGOES一一E E（美國）美國）GOESGOES一一W W（美國）、美國）、METEOSATMETEOSAT（歐空局）、歐空局）、COMSCOMS（俄羅斯）及衛

16、星俄羅斯）及衛星NOAANOAA（美國）、美國）、MeteopMeteop（俄羅斯），前俄羅斯），前5 5個以約個以約7070度的間隔配置在赤道上空，后兩個度的間隔配置在赤道上空，后兩個在不同的極地軌道上。在不同的極地軌道上。 氣象衛星不僅進行氣象觀測，還具有數據收集平臺氣象衛星不僅進行氣象觀測，還具有數據收集平臺DCP DCP 功能。功能。它可以收集來自地面或海上觀測站的信息，在觀測的同時，它可以收集來自地面或海上觀測站的信息，在觀測的同時，向地面轉送向地面轉送S S一一VISSRVISSR信號，進行統計處理的直方圖、云量、信號，進行統計處理的直方圖、云量、海水表面、風分布等的數據組也被保存

17、下來。海水表面、風分布等的數據組也被保存下來。一、一、 氣象衛星氣象衛星 美國美國NOAANOAA極軌衛星從極軌衛星從19701970年年1212月第一顆發射以來，近月第一顆發射以來，近4040年連年連續發射了續發射了1818顆，最新的顆，最新的NOAA-19NOAA-19也將在也將在20092009年上半年發射升空。年上半年發射升空。NOAANOAA衛星共經歷了衛星共經歷了5 5代，目前使用較多的為第五代代，目前使用較多的為第五代NOAANOAA衛星，衛星，包括包括NOAA-15NOAA-15NOAA-18NOAA-18。 NOAA-18NOAA-18衛星：發射時間衛星：發射時間200520

18、05年年5 5月月1111號，正式運行日期號，正式運行日期20052005年年6 6月月2626日，軌道高度：日，軌道高度：854854公里，軌道傾角：未知，軌道周公里，軌道傾角：未知，軌道周期：期：102102分。分。 風云一號氣象衛星是中國研制的第一代太陽同步軌道氣象衛風云一號氣象衛星是中國研制的第一代太陽同步軌道氣象衛星。風云一號氣象衛星共星。風云一號氣象衛星共4 4顆，是中國的極軌氣象衛星系列，顆，是中國的極軌氣象衛星系列，共發射了共發射了3 3顆，即顆，即FY-1AFY-1A，1B1B，1C1C。風云一號。風云一號A A和風云一號和風云一號B B衛衛星分別在星分別在19881988年

19、年9 9月月7 7日和日和19901990年年9 9月月3 3日發射升空。風云一號日發射升空。風云一號C C衛星在性能上作的較大改進，被列入世界氣象業務應用衛星衛星在性能上作的較大改進，被列入世界氣象業務應用衛星的序列，風云一號的序列，風云一號D D衛星于衛星于20052005年年5 5月月1515日發射升空。日發射升空。 風云二號系列靜止氣象衛星是我國第一代靜止氣象衛星，計風云二號系列靜止氣象衛星是我國第一代靜止氣象衛星，計劃發射劃發射5 5顆，即風云二號顆，即風云二號A/B/C/D/EA/B/C/D/E，兩顆試驗星（風云二號，兩顆試驗星（風云二號A/BA/B），三顆業務星（風云二號），三顆

20、業務星（風云二號C/D/EC/D/E）。其中風云二號）。其中風云二號A A星于星于19971997年年6 6月月1010日發射成功，風云二號日發射成功，風云二號B B星于星于20002000年年6 6月月2525日發射日發射成功，風云二號成功，風云二號C C星和星和D D星已分別于星已分別于20042004年年1010月月1919日和日和20062006年年1212月月8 8日年發射。日年發射。E-E-風云二號氣象衛星于風云二號氣象衛星于20092009年發射。年發射。 風云一號風云一號C C衛星軌道參數衛星軌道參數軌道特征：太陽同步軌道軌道特征：太陽同步軌道 軌道高度：軌道高度：863km

21、863km 軌道傾角：軌道傾角：98.7998.79 軌道偏心率：軌道偏心率：0.00188 0.00188 軌道回歸周期：軌道回歸周期：10.6110.61天天 軌道降交點地方時：軌道降交點地方時：834834（1999199907070404） LandsatLandsat是美國于是美國于19721972年在世界上第年在世界上第1 1次發射的真正的地球觀測衛星，由于它次發射的真正的地球觀測衛星，由于它的出色的觀測能力推動了衛星遙感的飛躍發展。是太陽同步軌道衛星的出色的觀測能力推動了衛星遙感的飛躍發展。是太陽同步軌道衛星 。 星上搭載多光譜掃描儀（星上搭載多光譜掃描儀（MSSMSS）和專題掃

22、描儀（和專題掃描儀（TMTM）兩種遙感器。兩種遙感器。 Landsat Landsat -1 -1用于國內和國外的大范圍研究，驗證研究數據對探測、繪制、用于國內和國外的大范圍研究，驗證研究數據對探測、繪制、測量和評定地球資源和環境條件的實際應用。測量和評定地球資源和環境條件的實際應用。LandsatLandsat -2 -2具有更大的能力，能白天和夜晚測量來自陸地和水面的輻射。有具有更大的能力，能白天和夜晚測量來自陸地和水面的輻射。有效載荷基本上與效載荷基本上與LandsatLandsat -1 -1相同。相同。LandsatLandsat -3 -3用于繼續研究和發展中分辨力多光譜遙感系統。

23、用于繼續研究和發展中分辨力多光譜遙感系統。 TM TM是是4 4號星以后搭載的。號星以后搭載的。6 6號星以后僅搭載號星以后僅搭載ETMETM，并予定追加并予定追加IFOVIFOV為為1515的全的全色波段。色波段。Landsat-7Landsat-7是是LandsatLandsat計劃中的最后一顆衛星。這顆衛星的發射，標志著一個計劃中的最后一顆衛星。這顆衛星的發射，標志著一個時代即大型、昂貴的時代即大型、昂貴的LandsatLandsat系列地球觀測衛星時代行將結束。系列地球觀測衛星時代行將結束。1 1、LandsatLandsat衛星衛星二、陸地衛星二、陸地衛星衛星編號衛星編號1234、5

24、高度（高度（KM）920920920705軌道面傾角（度）軌道面傾角（度） 99.90699.21099.11798.220旋轉周期（旋轉周期（MIN）10310310398.9日繞圈數日繞圈數14141414.5回歸周期（天）回歸周期（天）18181816覆蓋全球圈數覆蓋全球圈數251251251233降交點時刻（太降交點時刻（太陽地方時）陽地方時）8：509：089：319：45掃描帶寬度（掃描帶寬度（KM）185185185185降交點西退（降交點西退（KM）2875287528752752相鄰降交點距離相鄰降交點距離（KM）159.38159.38159.38172lLANDSAT主要

25、軌道參數：主要軌道參數：儀器儀器波段波段 （ m）IFOV(m)（瞬間視場角）瞬間視場角）動態范圍動態范圍（bits）RBVm RBVpMSS TM ETM+1. 0.475-0.575 (blue)2. 0.580-0.680 (red)3. 0.689-0.830 (near IR) 0.505-0.750 (PAN)4. 0.5-0.6 (green)5. 0.6-0.7 (red)6. 0.7-0.8 (near IR)7. 0.8-1.1 (near IR)8. 10.4-12.6 (thermal) 1. 0.45-0.52 (blue)2. 0.52-0.60 (green)3.

26、 0.63-0.69 (red)4. 0.76-0.90 (near IR)5. 1.55-1.75 (SWIR)7. 2.08-2.35 (SW IR)6. 10.4-12.5 (thermal IR) 波段同波段同TM，加一個全色波段（加一個全色波段（panchromatic）79*7979*7979*79 79*7979*7979*7979*79240*240 30*3030*3030*3030*3030*3030*30120*120 第第6波段為波段為60*60，全色波段，全色波段為為15*15，其余同，其余同TM， 6666 8888888 8lLANDSAT系列衛星成像儀器特征系列

27、衛星成像儀器特征LANDSAT-7 （原稱為地球資源技術衛星）是LANDSAT -6的改進型。其特點是具有同NASA的跟蹤和數據中繼衛星的橫向中繼站，還擁有數據流中的海事星全球定位系統信息，能提供圖像定位信息。該衛星還裝有寬帶高容量磁帶記錄儀以及增強主題測繪儀以適度改進LANDSAT -6。近極近環形太陽同步軌道 軌道高度：705千米傾角:98.22運行周期：98.9分鐘24小時繞地球:15圈 穿越赤道時間:上午10點掃描帶寬度:185千米 重復周期:16天,衛星繞行:233圈軌道參數lLANDSAT-72 2、SPOTSPOT衛星衛星 86 87 88 89 90 91 92 93 94 9

28、5 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 SPOT 5 SPOT 4 衛星運行服務中斷發射日或重新開始服務日 SPOT 1 SPOT 2SPOT 3 86.2 90.1 93.9 97.11 98.3 02.5.4SPOT對地觀測衛星系統是由法國空間研究中心研制開發，比利時、瑞典等國參與.它搭載兩臺高分辨率遙感器HRV，具有通過斜視進行立體觀測等優點。： 采用高度為830km，軌道傾角98.7度的太陽同步準回歸軌道，通過赤道時刻為地方時上午10:30。回歸天數為26天，但由于采用傾斜觀測，所以實質上可以對同一地區用45天的間隔進行觀測。S

29、pot 53 3、中巴資源衛星、中巴資源衛星中巴地球資源衛星于中巴地球資源衛星于1999年年10月月14日由長征四號乙火箭送上太空。并于日由長征四號乙火箭送上太空。并于2000年年3月月2日在軌交付使用。日在軌交付使用。衛星運行距地面衛星運行距地面778千米的近極地太陽同步軌道上，每天繞地千米的近極地太陽同步軌道上，每天繞地143圈，圈，26天天可將全球觀測一遍。星上載有分辯率為可將全球觀測一遍。星上載有分辯率為20米的米的5波段波段CCD相機、分辯率為相機、分辯率為78米的米的4波段紅外多光譜掃描儀和分辯率為波段紅外多光譜掃描儀和分辯率為256米的米的2波段廣角成像儀以及空間環波段廣角成像儀

30、以及空間環境監測儀和數據采集系統。境監測儀和數據采集系統。CBERS 1衛星用于監測國土資源的變化；評估森林儲量、農作物長勢和產衛星用于監測國土資源的變化；評估森林儲量、農作物長勢和產量；監測災害及評估災害損失；勘探地下資源，監督資源的合理開發；監測量；監測災害及評估災害損失；勘探地下資源，監督資源的合理開發；監測空間環境，為空間科研提供資源等。為新一輪國土資源大調查提供長期穩定空間環境，為空間科研提供資源等。為新一輪國土資源大調查提供長期穩定的空間信息資源。我國已經啟動的的空間信息資源。我國已經啟動的1999-2010年的新一輪國土資源大調查工作，年的新一輪國土資源大調查工作，這是一項跨世紀

31、的宏偉工程，將為國家加強土地資源、礦產資源和海洋資源這是一項跨世紀的宏偉工程，將為國家加強土地資源、礦產資源和海洋資源的規劃、管理、保護和合理利用，促進國民經濟可持續發展和社會全面進步的規劃、管理、保護和合理利用，促進國民經濟可持續發展和社會全面進步提供決策依據。提供決策依據。CBERS-1 參數4 4、IKONOS(IKONOS(伊科諾斯伊科諾斯) )衛星衛星 IKONOS(IKONOS(伊科諾斯伊科諾斯) )衛星于衛星于19991999年年9 9月月2424日發射成功，是世日發射成功，是世界上第一顆提供高分辨率衛星影像的商業遙感衛星。界上第一顆提供高分辨率衛星影像的商業遙感衛星。IKONO

32、SIKONOS衛星的成功發射不僅實現了提供高清晰度且分辨率衛星的成功發射不僅實現了提供高清晰度且分辨率達達1 1米的衛星影像，而且開拓了一個新的更快捷米的衛星影像，而且開拓了一個新的更快捷, ,更經濟獲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。星影像的標準。 發射日期 1999 年 9 月 24 日 發射平臺 雅典娜2號發射地點 美國加利福尼亞范登堡空軍基地 衛星制造商 LOCKHEED MARTIN 傳輸及數據處理系統制造商 RAYTHEON光學系統制造商 KODAK軌道高度 681 公里軌道傾角 98.1 度

33、軌道運行速度 6.5 - 11.2 千米 / 秒 影像采集時間 每日上午 10:00- 11:00 重訪頻率 1 米 分辨率數據:2.9 天 1.5 米 分辨率數據:1.5 天 軌道周期 98 分鐘 軌道類型 太陽同步 重量 817 千克5 5、QuickBirdQuickBird衛星衛星QuickBirdQuickBird指的是美國的快鳥遙感衛星。指的是美國的快鳥遙感衛星。 QuickBirdQuickBird衛星于衛星于20012001年年1010月由美國月由美國DigitalGlobeDigitalGlobe公司發射，是目前世界上公司發射，是目前世界上最先提供亞米級分辨率的商業衛星，具有

34、引領行業的地理最先提供亞米級分辨率的商業衛星，具有引領行業的地理定位精度，海量星上存儲，單景影像比同時期其他的商業定位精度，海量星上存儲，單景影像比同時期其他的商業高分辨率衛星高出高分辨率衛星高出2 21010倍。而且倍。而且QuickBirdQuickBird衛星系統每年衛星系統每年能采集七千五百萬平方公里的衛星影像數據，存檔數據以能采集七千五百萬平方公里的衛星影像數據，存檔數據以很高的速度遞增。在中國境內每天至少有很高的速度遞增。在中國境內每天至少有2 2至至3 3個過境軌道，個過境軌道，有存檔數據約有存檔數據約500500萬平方公里。萬平方公里。QuickBirdQuickBird衛星參

35、數衛星參數 軌道高度：軌道高度：450km 450km 傾角：傾角：9898度（太陽同步）度（太陽同步） 重訪周期：重訪周期：1 16 6天天6 6、EOEO衛星衛星 地球觀測衛星地球觀測衛星-1-1（EO-1EO-1）是）是NASANASA新千年計劃（新千年計劃（NMPNMP）的第一）的第一顆對地觀測衛星，也是面向顆對地觀測衛星，也是面向21 21 世紀為接替世紀為接替Landsat7 Landsat7 而研制而研制的新型地球觀測衛星，目的是為了對衛星本體和新遙感器的的新型地球觀測衛星，目的是為了對衛星本體和新遙感器的技術進行驗證。該衛星于技術進行驗證。該衛星于20002000年年1111月

36、月2121日成功發射。日成功發射。EO-1 EO-1 上搭載了上搭載了3 3 種傳感器，即高光譜成像光譜儀種傳感器，即高光譜成像光譜儀HyperionHyperion，高級，高級陸地成像儀陸地成像儀ALIALI（Advanced Land ImagerAdvanced Land Imager）和大氣校正儀）和大氣校正儀ACAC（Atmosp heric CorrectorAtmosp heric Corrector）。）。 三、海洋衛星三、海洋衛星 “海洋衛星海洋衛星”的主要任務是鑒定利用微波遙感器從空間觀的主要任務是鑒定利用微波遙感器從空間觀測海洋及其有關海洋動力學現象的有效性。測海洋及其有

37、關海洋動力學現象的有效性。 1 1、SeasatSeasat衛星衛星 19781978年年6 6月美國發射的月美國發射的“海洋衛星海洋衛星”1 1號，工作號，工作105105天后，由天后，由于衛星上電源系統發生短路而失靈。衛星在軌道于衛星上電源系統發生短路而失靈。衛星在軌道( (高度高度776776800800公里，傾角公里，傾角 108108，周期，周期100.63100.63分鐘分鐘) )上與運載火上與運載火箭末級箭末級“阿金納阿金納”號連在一起，重約號連在一起，重約 2.32.3噸。衛星上有噸。衛星上有5 5種種主要的科學儀器。一臺主要的科學儀器。一臺L L波段合成孔徑雷達波段合成孔徑雷

38、達(SAR(SAR）雷達）雷達高度計高度計 (ALT)(ALT) 微波散射計系統微波散射計系統(SASS)(SASS) 掃描式多信道掃描式多信道微波輻射計微波輻射計(SMMR)(SMMR) 可見光和紅外掃描輻射計可見光和紅外掃描輻射計 (VIR)(VIR)。2 2、Radarsat Radarsat 衛星衛星 RADARSAT-2RADARSAT-2是一顆搭載是一顆搭載C C波段傳感器的高分辨率商用雷達衛波段傳感器的高分辨率商用雷達衛星，由加拿大太空署與星，由加拿大太空署與MDAMDA公司合作，于公司合作，于20072007年年1212月月1414日在日在哈薩克斯坦拜科努爾基地發射升空。衛星設

39、計壽命哈薩克斯坦拜科努爾基地發射升空。衛星設計壽命7 7年而預年而預計使用壽命可達計使用壽命可達1212年。年。 攝影是通過成像設備獲取物體影像的技術。傳統攝影是依靠光攝影是通過成像設備獲取物體影像的技術。傳統攝影是依靠光學鏡頭及放置在焦平面的感光膠片來記錄物體影像。數字攝影是通學鏡頭及放置在焦平面的感光膠片來記錄物體影像。數字攝影是通過放置在焦平面的光敏元件，經光過放置在焦平面的光敏元件，經光/ /電轉換，以數字信號來記錄物電轉換，以數字信號來記錄物體的影像。依據探測波段，有近紫外攝影、可見光攝影、紅外攝影體的影像。依據探測波段，有近紫外攝影、可見光攝影、紅外攝影和多光譜攝影等。和多光譜攝影

40、等。攝影機是成像遙感最常用的傳感器，可裝載在地面平臺、航攝影機是成像遙感最常用的傳感器，可裝載在地面平臺、航空平臺及航天平臺上，有分幅式和全景式攝影機之分。空平臺及航天平臺上，有分幅式和全景式攝影機之分。攝影機攝影機分幅式攝影機分幅式攝影機全景攝影機全景攝影機( (掃描攝影機掃描攝影機) )多光譜攝影機多光譜攝影機數碼攝影機數碼攝影機縫隙式攝影機縫隙式攝影機( (推掃式推掃式) )鏡頭轉動式攝影機鏡頭轉動式攝影機( (揮掃式揮掃式) )多相機組合型多相機組合型多鏡頭組合型多鏡頭組合型光束分離型光束分離型1 1、分幅式攝影機、分幅式攝影機 這種傳感器的成像原理是在某一個攝影瞬間獲得一張這種傳感器

41、的成像原理是在某一個攝影瞬間獲得一張完整的像片（完整的像片（1818厘米厘米1818厘米或厘米或2323厘米厘米2323厘米幅厘米幅面），一張像片上的面），一張像片上的所有像點共用一個攝影中心和同所有像點共用一個攝影中心和同一個像片面一個像片面，即所謂中心投影，就是平面上各點的投，即所謂中心投影，就是平面上各點的投影光線均通過一個固定點（投影中心或透視中心），影光線均通過一個固定點（投影中心或透視中心），投射到一平面（投影平面）上形成的透視關系。投射到一平面（投影平面）上形成的透視關系。（1 1）縫隙式攝影機）縫隙式攝影機 又稱推掃式攝影機或航帶攝影機。又稱推掃式攝影機或航帶攝影機。 在飛機或

42、衛星上，攝影瞬間所獲取的影象，是與航線方向在飛機或衛星上，攝影瞬間所獲取的影象，是與航線方向垂直且與縫隙等寬的一條線影象。當飛機或衛星向前飛行垂直且與縫隙等寬的一條線影象。當飛機或衛星向前飛行時，攝影機焦平面上與飛行方向成垂直的狹縫中的影象也時，攝影機焦平面上與飛行方向成垂直的狹縫中的影象也連續變化。當攝影機內的膠片不斷卷動，且其速度與地面連續變化。當攝影機內的膠片不斷卷動，且其速度與地面在縫隙中的影象移動速度相同，則能得到連續的航帶攝影在縫隙中的影象移動速度相同，則能得到連續的航帶攝影像片。膠片卷動速度像片。膠片卷動速度V V與飛行速度與飛行速度v v和相對航高和相對航高H H有關，以獲有關

43、，以獲得清晰的影象得清晰的影象 V=vV=v* *f/Hf/H，f f為焦距。為焦距。2 2、全景式攝影機、全景式攝影機（2 2）鏡頭轉動式攝影機）鏡頭轉動式攝影機 在物鏡的焦面上平行于飛行方向設置一條狹縫，并隨物鏡作在物鏡的焦面上平行于飛行方向設置一條狹縫，并隨物鏡作垂直于航線方向掃描，得到一幅掃描成像的圖象。物鏡擺動垂直于航線方向掃描，得到一幅掃描成像的圖象。物鏡擺動的幅面很大，能將航線兩邊的地平線內的影象都攝入底片。的幅面很大，能將航線兩邊的地平線內的影象都攝入底片。 但由于相機的像距保持不變，而物距隨掃描角的增大而增大，但由于相機的像距保持不變，而物距隨掃描角的增大而增大，因此出現兩邊

44、比例尺逐漸縮小的現象，整個影像產生所謂因此出現兩邊比例尺逐漸縮小的現象，整個影像產生所謂全全景畸變景畸變。再加上掃描的同時，飛機向前運動，以及。再加上掃描的同時，飛機向前運動，以及掃描擺動掃描擺動的非線性的非線性等因素，使影像的畸變更為復雜。等因素，使影像的畸變更為復雜。3 3、多光譜攝影機、多光譜攝影機u對同一地區，在同一瞬間攝取多個波段影象的攝影機。對同一地區，在同一瞬間攝取多個波段影象的攝影機。u可充分利用地物在不同光譜區有不同的反射特征，來增多獲可充分利用地物在不同光譜區有不同的反射特征，來增多獲取目標的信息量，以提高識別地物能力。取目標的信息量，以提高識別地物能力。u有三種基本類型：

45、有三種基本類型： 多攝影機型多光譜攝影機多攝影機型多光譜攝影機 多鏡頭型多光譜攝影機多鏡頭型多光譜攝影機 光束分離型多光譜攝影機光束分離型多光譜攝影機a、多相機組合型；b 、多鏡頭組合型； c 、光束分離型多光譜攝影機多光譜攝影機4 4、數碼攝影機、數碼攝影機 成像原理與一般攝影機同，結構也類似。所不同的是其記成像原理與一般攝影機同，結構也類似。所不同的是其記錄介質不是感光膠片，而是光敏電子器件，如錄介質不是感光膠片，而是光敏電子器件，如CCDCCD（電荷耦（電荷耦合器件合器件Charge Coupled DeviceCharge Coupled Device的縮寫）的縮寫）攝影機從飛行器上對

46、地攝影時，根據攝影機攝影機從飛行器上對地攝影時，根據攝影機主光軸與地面主光軸與地面的關的關系，可以分為垂直攝影和傾斜攝影。系，可以分為垂直攝影和傾斜攝影。1、垂直攝影、垂直攝影 攝影機主光軸垂直于地面或偏離垂線在攝影機主光軸垂直于地面或偏離垂線在3 3以內。以內。 取得的像片稱水平像片或垂直像片。取得的像片稱水平像片或垂直像片。 航空攝影測量和制圖大都是這類像片。航空攝影測量和制圖大都是這類像片。垂直攝影垂直攝影2 2、傾斜攝影、傾斜攝影 攝影機主光軸偏離垂線大于攝影機主光軸偏離垂線大于3 3。全景攝影成像時，鏡頭垂直飛行器下方航帶中心線時為全景攝影成像時，鏡頭垂直飛行器下方航帶中心線時為垂直

47、攝影，其余狀態下均為傾斜攝影。傾斜攝影時，主光軸垂直攝影，其余狀態下均為傾斜攝影。傾斜攝影時，主光軸偏離垂線角度越大，影像畸變也越大，給圖像糾正帶來困難，偏離垂線角度越大，影像畸變也越大，給圖像糾正帶來困難，不利于制圖。但有時為了獲取較好的立體效果且對制圖要求不利于制圖。但有時為了獲取較好的立體效果且對制圖要求不高，也采用傾斜攝影。不高，也采用傾斜攝影。傾斜攝影傾斜攝影3 3、像片的幾何特征、像片的幾何特征（1 1）像片的投影）像片的投影 中心投影與垂直投影的區別中心投影與垂直投影的區別 中心投影的透視規律中心投影的透視規律（2 2）像片的比例尺）像片的比例尺（3 3）像點位移）像點位移（1

48、1）像片的投影）像片的投影 垂直投影垂直投影：物體影像是通過互相平行的光線投影到與光線垂：物體影像是通過互相平行的光線投影到與光線垂直平面上的。直平面上的。 相片比較尺處處一致相片比較尺處處一致 投影距離無關投影距離無關 中心投影中心投影：物體通過物鏡中心投射到承影面上：物體通過物鏡中心投射到承影面上 常用的大比例尺地形圖屬于垂直投影或近垂直投影，而攝影常用的大比例尺地形圖屬于垂直投影或近垂直投影，而攝影像片屬于中心投影。像片屬于中心投影。正像和負像正像和負像中心投影與垂直投影的區別中心投影與垂直投影的區別投影距離的影響投影距離的影響垂直投影比例尺垂直投影比例尺和投影距離無關和投影距離無關中心

49、投影焦距固定，航高改中心投影焦距固定，航高改變，其比例尺也隨之改變變，其比例尺也隨之改變H1H1H2H2f f垂直投影垂直投影中心投影中心投影中心投影：投影距離不同或焦距不同則像片的比例尺也不同。中心投影：投影距離不同或焦距不同則像片的比例尺也不同。垂直投影：投影距離不同與像片比例尺無關。（不存在焦距）垂直投影：投影距離不同與像片比例尺無關。（不存在焦距）投影面傾斜的影響傾斜水平ABCabc比例尺f/HHf傾斜傾斜中心投影：投影面的傾斜造成同一個像片不同部位比例尺的差異。中心投影：投影面的傾斜造成同一個像片不同部位比例尺的差異。垂直投影：只表現為比例尺有所放大。垂直投影：只表現為比例尺有所放大

50、。地形起伏對垂直投影地形起伏對垂直投影無影響無影響對中心投影引起投影差對中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同航片各部分的比例尺不同BACabcACABCabcCA地形起伏的影響地形起伏的影響中心投影：地形起伏造成中心投影：地形起伏造成像點位移像點位移。垂直投影：不存在垂直投影：不存在像點位移像點位移。若地形高于基準面若地形高于基準面, ,像點向離開像主點方像點向離開像主點方向位移向位移; ;若地形低于基準面若地形低于基準面, ,像點向像主點像點向像主點方向位移方向位移中心投影的透視規律中心投影的透視規律 地面物體上一點，在中心投影上還是一個點，同一投影線上地面物體上一點，在中心投影上還是一

51、個點，同一投影線上的點重合。的點重合。 與像面平行的直線，在中心投影上仍然是直線，兩條相交直與像面平行的直線，在中心投影上仍然是直線，兩條相交直線的交角投影后不變。線的交角投影后不變。 與像面垂直的直線，投影的后的形狀，取決于其中像片中的與像面垂直的直線，投影的后的形狀，取決于其中像片中的位置。位置。 平面上的曲線，在中心投影的像片上仍為曲線。平面上的曲線，在中心投影的像片上仍為曲線。 面狀物體，中心投影影像也隨位置而變化。面狀物體，中心投影影像也隨位置而變化。（2 2） 像片的比例尺像片的比例尺 即即 像片上兩點之間距離與像片上兩點之間距離與地面上兩點實際距離之比。地面上兩點實際距離之比。1

52、fabmHAB H H為攝影平臺的高度（航高）為攝影平臺的高度（航高） f f為攝影機的焦距為攝影機的焦距 通常通常f f在像片的邊緣或相應的影像資料（遙感攝影的在像片的邊緣或相應的影像資料（遙感攝影的報告、設計書）中找到，報告、設計書）中找到，H H由攝影部門提供。由攝影部門提供。計算比例尺方法計算比例尺方法 知道知道f f和和H H H H未知：未知： 通過求某個地物的長與其影像長之比通過求某個地物的長與其影像長之比 利用地形圖，求兩點實際距離與影像距離之比利用地形圖，求兩點實際距離與影像距離之比 已知某河流的寬度為已知某河流的寬度為20M20M，在像片上量得的寬度為，在像片上量得的寬度為

53、0.5cm0.5cm，則，則該像片的比例尺為：該像片的比例尺為： 已知的地形圖比例尺為已知的地形圖比例尺為1 1：5000050000，在地形圖上量得，在地形圖上量得ABAB兩點兩點的長度為的長度為3.5cm3.5cm，像片上量得相應，像片上量得相應abab兩點的長度為兩點的長度為7cm7cm，則，則像片的比例尺為：像片的比例尺為：（3 3） 像點位移像點位移 在中心投影上，地形的起伏除引起像片比例尺變化外，還會引在中心投影上，地形的起伏除引起像片比例尺變化外，還會引起平面上的點位在像片位置上的移動，這種現象稱為起平面上的點位在像片位置上的移動，這種現象稱為像點位移像點位移 其位移量就是中心投

54、影與垂直在同一水平面上的投影誤差。其位移量就是中心投影與垂直在同一水平面上的投影誤差。HrhHhobHhoaHAAoafAAoaHfAHfaafAAoaAfoaAAASoaAAAAHfaaHfAaaASaahbhahba同理可求得0000000000000000000000AAAAASA位移量公式推導位移量公式推導Hhr由式可以看出：由式可以看出： 位移量與地形高度差位移量與地形高度差h h成正比成正比，即高差越大，引起的，即高差越大，引起的的像點位移量也越大的像點位移量也越大 位移量與像點到像主點的距離位移量與像點到像主點的距離r r成正比，成正比，即距主點越即距主點越遠的像點，位移量越大，像片中心部分位移量較小遠的像點，位移量越大，像片中心部分位移量較小 位移量與攝影高度位移量與攝影高度(H)(H)成反比成反比 感光特征曲線感光特征曲線：橫坐標為曝光量的對數值，縱坐標為膠片的：橫坐標為曝光量的對數值，縱坐標為膠片的光學密度。光學密度。 光學密度光學密度：膠片的變黑程度，以阻光率的對數值表示。：膠片的變黑程度，以阻光率的對數值表示。 感光度感光度：是指感光材料對光的敏感程度，即感光的快慢。：是指感光材料對光的敏感程度，即感光的快慢