遙感成像原理與遙感圖像特征.doc

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1、第三章遙感成像原理與遙感圖像特征目的與要求：掌握可見(jiàn)光、近紅外、熱紅外和SAR成像機(jī)理，遙感器的類型及其特性對(duì)遙感影像的影響，評(píng)價(jià)遙感影像的主要指標(biāo)等。重點(diǎn)及難點(diǎn)：遙感器與遙感成像特性，評(píng)價(jià)遙感影像的主要指標(biāo)；遙感成像機(jī)理。教學(xué)法：講授法、演示法教學(xué)過(guò)程：第一節(jié)傳感器一、傳感器的定義和功能傳感器是收集、探測(cè)、記錄地物電磁波輻射信息的工具。它的性能決定遙感的能力，即傳感器對(duì)電磁波段的響應(yīng)能力、傳感器的空間分辨率及圖像的幾何特征、傳感器獲取地物信息量的大小和可靠程度。二、傳感器的分類按工作方式分為：主動(dòng)方式傳

2、感器：側(cè)視雷達(dá)、激光雷達(dá)、微波輻射計(jì)。被動(dòng)方式傳感器：航空攝影機(jī)、多光譜掃描儀（MSS）、TM、ETM、HRV、紅外掃描儀等。三、傳感器的組成收集器：收集地物的輻射能量。探測(cè)器：將收集的輻射能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能或電能。處理器：將探測(cè)后的化學(xué)能或電能等信號(hào)進(jìn)行處理。輸出器：將獲取的數(shù)據(jù)輸出。四、傳感器的工作原理收集、量測(cè)和記錄來(lái)自地面目標(biāo)地物的電磁波信息的儀器，是遙感技術(shù)的核心部分。?根據(jù)傳感器的工作方式分為：主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式：人工輻射源向目標(biāo)物發(fā)射輻射能量，然后接收目標(biāo)物反射回來(lái)的能量，如雷達(dá)。被動(dòng)式

3、：接收地物反射的太陽(yáng)輻射或地物本身的熱輻射能量，如攝影機(jī)、多光譜掃描儀（MSS、TM、ETM、HRV）。?傳感器按照記錄方式1）非成像方式：探測(cè)到地物輻射強(qiáng)度，以數(shù)字或者曲線圖形表示。如：輻射計(jì)、雷達(dá)高度計(jì)、散射計(jì)、激光高度計(jì)等。2）成像方式：地物輻射（反射、發(fā)射或兩個(gè)兼有）能量的強(qiáng)度用圖象方式表示。如：攝影機(jī)、掃描儀、成像雷達(dá)。五、攝影型傳感器1、航空攝影機(jī)：是空中對(duì)地面拍攝像片的儀器，它通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)采用感光材料記錄地物的反射光譜能量。記錄的波長(zhǎng)范圍以可見(jiàn)光~近紅外為主。2、成像原理：由于地物各部分反射

4、的光線強(qiáng)度不同，使感光材料上感光程度不同，形成各部分的色調(diào)不同所致。涉及的概念u主光軸：通過(guò)物鏡中心并與主平面（或焦平面）垂直的直線稱為主光軸。u像主點(diǎn)：主光軸與感光片的交點(diǎn)稱為像主點(diǎn)。u航攝傾角：主光軸與鉛垂線的夾角a3.航空攝影的分類1）按照航攝傾角分類垂直航空攝影傾斜航空攝影:立體感強(qiáng)2）按攝影實(shí)施方式分類單片攝影航線攝影航向重疊：60-53%面積攝影(多航線攝影)航向重疊：60-53%旁向重疊：30-15%3）按感光片和所用波段分類普通黑白攝影：0.38-0.76μm彩色紅外攝影：0.38-1.3

5、μm黑白紅外攝影：0.38-1.3μm天然彩色攝影：0.38-0.76μm多光譜攝影：通常藍(lán)、綠、紅及近紅四個(gè)波段4）按比例尺分類大比例尺航空攝影：比例尺大于1／l0000中比例尺航空攝影：比例尺為1／10000～1／30000小比例尺航空攝影：比例尺為1／30000～1／l00000超小比例尺航空攝影：比例尺為1／～1／4.攝影像片的幾何特征4.1像片的投影(1)中心投影和垂直投影航片是中心投影：攝影光線交于同一點(diǎn)地圖是正射投影：即攝影光線平行且垂直投影面。(２)中心投影和垂直投影的區(qū)別u投影距離的影響

6、?正射投影:比例尺和投影距離無(wú)關(guān)?中心投影:焦距固定，航高改變，其比例尺也隨之改變u投影面傾斜的影響?正射投影:總是水平的，不存在傾斜問(wèn)題?中心投影，若投影面傾斜，航片各部分的比例尺不同u地形起伏的影響?地形起伏對(duì)正射投影無(wú)影響?對(duì)中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同(3)中心投影的透視規(guī)律u點(diǎn)的像仍然是點(diǎn)。u與像面平行的直線的像還是直線；若直線垂直于地面，有兩種情況：第一，直線與像片垂直并通過(guò)投影中心時(shí)，該直線在像片上的像為一個(gè)點(diǎn)；第二；直線的延長(zhǎng)線不通過(guò)投影中心，這時(shí)直線的投影仍為直線，但該垂直線

7、狀目標(biāo)的長(zhǎng)度和變形情況則取決于目標(biāo)在像片中的位置。u平面上的曲線，其中心投影一般仍為曲線。特殊情況下為直線4.2航空像片比例尺航空像片上某一線段長(zhǎng)度與地面相應(yīng)線段長(zhǎng)度之比，稱為像片比例尺。（1）平均比例尺：以各點(diǎn)的平均高程為起始面，并根據(jù)這個(gè)起始面計(jì)算出來(lái)的比例尺。（2）主比例尺：由像主點(diǎn)航高計(jì)算出來(lái)的比例尺，它可以概略地代表該張航片的比例尺。平坦地區(qū)、攝影時(shí)像片處于水平狀態(tài)（垂直攝影），則像片比例尺等于像機(jī)焦距（f）與航高（H）之比。4.3像點(diǎn)位移-地形起伏位移量與地形高差成正比。當(dāng)高差為正時(shí)，像點(diǎn)位移

8、為正，是背離像主點(diǎn)方移動(dòng)；高差為負(fù)時(shí)，像點(diǎn)位移為負(fù)，是朝向像主點(diǎn)方向移動(dòng)。位移量與像點(diǎn)距離像主點(diǎn)的距離成正比，即距像主點(diǎn)越遠(yuǎn)的像點(diǎn)位移量越大，像片中心部分位移量較小。像主點(diǎn)無(wú)位移。位移量與攝影高度（航高）成反比。即攝影高度越大，因地表起伏的位移量越小。六、掃描方式的傳感器1.光/機(jī)掃描成像1.1概念：依靠機(jī)械傳動(dòng)裝置使光學(xué)鏡頭擺動(dòng)，形成對(duì)目標(biāo)地物逐點(diǎn)逐行掃描。探測(cè)元件把接受到的電磁波能量能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在磁介質(zhì)上記錄或再經(jīng)電/