石大遥感导论课件03-04遥感光学基础、传感器.pptVIP

遥 感 导 论 第三章 遥感光学基础：早期遥感影像多为光学摄影，为胶片或照片介质。主要介绍黑白照片和彩色照片的成像原理，以及80年代以前常见的光学处理原理，少数在第八章图像校正与增强中介绍，略。 第四章 传感器：传感器是获取地物电磁辐射信息的装置，它将电磁波收集、量测并记录在胶片或磁带上，是遥感系统中数据获取的关键设备。 本章主要介绍传感器的基本组成 部件、性能衡量指标、类型、发展 史和发展趋势 组成：四个基本部件 收集器：负责收集地面目标的电磁波能量，透镜组、反射镜组、天线等。 探测器：将收集到的电磁辐射,转变为化学能或电能，感光胶片、光电管、光敏热敏元件、共振腔谐振器。 处理器：对信号进行各种处理，显影、定影、信号放大、变换、校正和编码等，摄影处理和电子处理装置。 输出器：扫描晒像仪、阴极射线管、电视显像管、磁带记录仪、XY彩喷记录仪等 传感器：在遥感中收集、探测和记录目标的电磁辐射信息的仪器。 传感器的组成：收集器、探测器、处理器和输出器 收集器 探测器 处理器 输出器 功能—收集信息 常用收集器： 摄影机-透镜 扫描仪-反射镜 雷达-天线 多波段遥感-分光器 探测器—测量地物电磁辐射性质和强度（最重要部分） 常用探测元件： 摄影机-感光胶片 扫描仪-光电管 雷达-微波检测器 信号处理器—信号放大、光电转换等 输出器—信息输出：胶片、图像、磁带、波谱曲线等 电磁波辐射 传感器的记录信息的形式: 数字影像（D-digital signals） ：记录在磁性介质之上的数字矩阵，能够被计算机存储、处理和使用，又称为数字量。 模拟影像（A-analog signals ）：基于光学原理，利用感光胶片来曝光成像，通过光学摄影获得的物质胶片、相片；又称为模拟量（对现实的模拟）。 模拟影像和数字影像之间的转换称为数摸转换，A/D转换。 4.1 传感器的类型 目前最常见的成像传感器的分类： 4.2 传感器的性能 最具实用意义的性能指标是传感器的分辨率，包括空间、时间、光谱、温度分辨率。 （一）空间分辨率 指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，通常用像元（像素）大小、像解率或视场角表示。是像素所代表的地面范围的大小，或地面物体能分辨的最小单元，用来表征分辨目标细节能力的指标。 像元（pixel），单位：米，越小空间分辨率越高； 像解率：单位尺寸里能分辨的平行细线的条数，线/毫米或线对/毫米 视场角：传感器在某个瞬间的视域，又叫传感器的角分辨率。 瞬时视场是指在扫描成像过程，一个光敏探测元件通过望远镜系统投影到地面上的直径或边长。 对于特定传感器地面分辨率是定值，但印制的遥感影像比例尺可放大或缩小，地面分辨率在不同比例尺的具体影像上的反映称为影像分辨率。 例如专题制图仪TM1~5，7波段的一个象素（pix）代表地面28.5米×28.5米，或概略地说它的空间分辨率为30米，在1：10万图像上影像分辨率为0.3mm，问题：在1：20 万图像上则为？ ！？ （二）光谱分辨率（波谱分辨率） 波谱分辨率是指遥感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，波谱分辨率愈高，反之则低。一般认为，当最小波长间隔在不同量级变化时，其遥感类型命名也不同（见下表） 光谱分辨率变化幅度与遥感类型的关系 0.45-0.515 0.63-0.69 0.775-0.90 一般来说，传感器的波段数越多，波段宽度越窄，地物的信息越容易区分和识别，针对性越强。但也会造成信息量太大，反而不利于识别地物信息。所以，要根据实际需要，恰当地选择波段。 ！ 高光谱遥感：有几十个以上波段，波段宽度小于10nm，一般覆盖了0.30-2.5um之间的连续谱段，航空较多。 因其谱段连续且窄，根据所获遥感影像，可提取某一地物的连续光谱曲线，故高光谱传感器又叫成像光谱仪 （三）时间分辨率 对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔，称为遥感图像的时间分辨率。 根据回归周期的长短，时间分辨率可分为三种类型: 超短（短）周期时间分辨率，以小时为单位，如气象卫星； 中周期时间分辨率，以天为单位； 长周期时间分辨率，以年为单位。 例如，陆地资源卫星landsat 16天一次，静止气象卫星（地球同步气象卫星）：1次/0.5小时；太阳同步气象卫星：2次/天 （四）温度分辨率 指热红外传感器分辨地表热辐射（温度）最小差异的能力。如TM6图像的温度分辨率可达到0.5K。 与探测器的响应率和传感器系统内的噪声有关，一般为噪声等效温度的2-6倍。0.2-3K。 （五）辐射分辨率 传感器所能探测到的最小辐射功率，或遥感影像记录灰度值的最小差值。 意义：提高辨识度 在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级(D)，如6bit，8bit，12b