第三章 遥感成像原理与图像特性1

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1、第三章遥感成像原理与图像特性本章主要内容：遥感平台摄影成像扫描成像微波遥感遥感图像特征§3.1遥感平台一、概念遥感平台（platform）：搭载传感器的工具。1.地面遥感：平台高度一般在100m以下。三角架：0.75-2.0米；对测定各种地物的波谱特性和进行地面摄影。遥感塔：固定地面平台；用于测定固定目标和进行动态监测；高度在6米左右。遥感车、航测船：高度的变化；测定地物波谱特性、取得地面图像；遥感船除了从空中对水面进行遥感外，可以对海底进行遥感。2.航空遥感：平台高度在百余米至几十km。如飞机、气球。低空平台：2000米以内，对流层下层中。中空平台：2000-6000米，对流层中层。高空

2、平台：12000米左右的对流层以上。气球：低空气球：凡是发放到对流层中去的气球称为低空气球；高空气球：凡是发放到平流层中去的气球称为高空气球。可上升到12-40公里的高空。填补了高空飞机升不到，低轨卫星降不到的空中平台的空白。航天遥感：平台高度在150km以上。如卫星、火箭、飞船、空间站、航天飞机。地球同步轨道卫星（35000km）、太阳同步卫星（600—1000km）、太空飞船（200—300km）、航天飞机（240—350km）、探空火箭（200—1000km）、国际空间站（长110米,宽88米,大致相当于两个足球场大小,总质量达400余吨,倾角为51.6°,高度为397Km的轨道上,

3、可供6～7名航天员在轨工作）国际空间站二、卫星遥感轨道卫星在空间中的位置和姿态可用以下6个参数来描述：1.轨道长半径a2.卫星轨道偏心率e3.椭圆面倾斜角i4.升交点赤径Ω5.近地点角距ω6.卫星过近地点时刻t和运行周期T1、轨道长半径a2、卫星轨道偏心率e卫星椭圆轨道的长半轴确定了卫星距地面的高度。b－短半轴确定了轨道的形状。3.轨道面倾斜角i卫星轨道与赤道面的夹角当0°﹤i﹤90°时,顺轨卫星(与地球自转方向一致)当i=90°时,极轨卫星当90°﹤i﹤180°时,逆轨卫星(与地球自转方向相反)4.升交点赤径Ω卫星轨道升交点向径与春分点向径之间的夹角――确定星下点地面的太阳高度角。升交点

4、：卫星由南向北运行时与地球赤道面的交点。由于地球绕太阳公转一周光照角一年变化360°,每天变化0.98565°,为了保证太阳光照角不变,须对卫星轨道的升交点赤径加以修正,每天修正量为0.98565°若卫星一天运行n圈,则每圈修正0.98656°/n，这样就实现了卫星轨道面与太阳地球连线间的夹角不随太阳公转而变化，即太阳同步。这种轨道称为太阳同步轨道。5.近地点角距ω近地点远地点春分点方向升交点降交点Ωωi升交点向径与近地点向径的夹角地球公转与光照角6、卫星过近地点时刻t和运行周期Tc－开普勒系数R－地球半径H－卫星离地面平均高度若T＝24小时，与地球自转周期相同，这种卫星轨道称地球同步轨道

5、。设地球自转角速度α＝360°/0.997269（恒星日），则卫星一天内相对地球运行的圈数n＝360°/(α－Ω’)T，Ω’为轨道面的进动角速度。若n为整数N，即卫星的星下点每天以整数圈N经过同一地面点，则称这类轨道为回归轨道。所以当N＝1时，为地球同步卫星。赤道上的轨道星下轨迹之间的间隔为D＝2пR/N由于地球大气的影响，卫星高度一般不能低于约160公里，因此运行周期不能低于88分钟，回归数不能大于17。通常取N为13、14、15，赤道上的间隔分别为2668、3078、2859km。总结a、e确定轨道的形状和大小；i、Ω确定轨道面的方向；ω确定轨道面中长轴的方向；T确定任一时刻卫星在轨道

6、中的位置。§3、2航天遥感平台根据其服务的对象将航天遥感平台分为气象卫星系列、陆地卫星系列、海洋卫星系列、间谍侦察卫星。§3、2、1、气象卫星1、气象卫星概述（1）气象卫星发展的三个阶段第一代气象卫星：20世纪60年代，实验性卫星泰诺斯TIROS艾萨ESSA雨云Nimus艾托ATS特点：多运用可见光摄像技术（电视摄像机）获取白天可见光云图资料。第二代气象卫星1970－1977年日本GMS美国SMSGOES、NOAA欧空局Meteosat俄罗斯COMSMeteop特点：a、扫描辐射仪代替了电视摄像技术；b、普遍两通道传感器，可提供昼夜高低分辨率云图，定量计算海面和云顶温度，地面温度水文资料

7、。c、建立起全球气象卫星探测系统。第三代气象卫星：1978年以后美国NOAA特点：a、传感器通道增加，质量提高b、观测精度提高，大气温度分辨率1－1.5℃，云图分辨率1kmc、资料传输一数字为主（数字产品）d、国际间的合作加强，向全球100多个接收站提供每天资料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