遥感原理与应用-第3章 (2).ppt

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1、第三章遥感传感器及其成像原理内容提纲扫描成像类传感器雷达成像仪传感器分类摄影类型的传感器扫描成像类型的传感器雷达成像类型的传感器非图像类型的传感器3.1扫描成像类传感器对物面扫描的成像仪对地面直接扫描成像（红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪）对像面扫描的成像仪瞬间在像面上先形成一幅影像，然后对影像进行扫描成像（线阵列CCD推扫式成像仪）成像光谱仪以多路、连续并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器3.1.1对物面扫描的成像仪红外扫描仪MSS多光谱扫描仪TM专题制图仪ETM+增强型专题制图仪红外扫描仪扫描成像过程当旋转棱镜旋

2、转时，第一个镜面对地面横越航线方向扫视一次，在扫描视场内的地面辐射能，由刈幅的一边到另一边依次进人传感器，经探测器输出视频信号，经电子放大器放大和调制，在阴极射线管上显示出一条相应于地面扫描视场内的景物的图像线，这条图像线经曝光后在底片上记录下来。接着第二个扫描镜面扫视地面，由于飞机向前运动，胶片也作同步旋转，记录的第二条图像正好与第一条衔接。依次下去，就得到一条与地面范围相应的二维条带图像。红外扫描仪的分辨率红外扫描仪的瞬时视场d：探测器尺寸（直径或宽度）；f:扫描仪的焦距红外扫描仪垂直指向地面的空间分辨率H:航高在仪器设计

3、时已经确定，所以对于一个使用着的传感器，其地面分辨率的变化只与航高有关。航高大，a0值自然就大，则地面分辨率差。：扫描角：航高：地面分辨率：平行于航行方向地面分辨率：垂直于航行方向地面分辨率全景畸变由于地面分辨率随扫描角发生变化，使红外扫描影像产生畸变，这种畸变通常称之为全景畸变，形成原因是像距保持不变，总在焦面上，而物距随扫描角发生变化所致。扫描线的衔接当扫描镜的某一个反射镜面扫完一次后，第二个反射镜面接着重复扫描，飞机的飞行使得两次扫描衔接。如何让每相邻两条带很好地衔接，可由以下的关系式来确定。假定旋转棱镜扫描一次的时间为

4、t，一个探测器地面分辨率为a，若要使两条扫描带的重叠度为零，但又不能有空隙，则必须W为飞机的地速：将出现扫描漏洞：将出现扫描重叠瞬时视场和扫描周期都为常数，所以只要速度w与航高H之比为一常数，就能使扫描线正确衔接，不出现条纹图像热红外像片的色调特征热红外像片上的色调变化与相应的地物的辐射强度变化成函数关系。地物发射电磁波的功率和地物的发射率成正比，与地物温度的四次方成正比，因此图像上的色调也与这两个因素成相应关系。热红外像片中飞机巳发动的发动机温度较高，色调很浅，显得亮。尾喷温度更高，色调显得更亮。未发动的飞机发动机，温度较低

5、，显得很暗。水泥跑道发射率较高，出现灰色调。飞机的金属蒙皮，发射率很低，显得很黑。从像片上可看出，热红外扫描仪对温度比对发射本领的敏感性更高，因为它与温度的四次方成正比，温度的变化能产生较高的色调差别。MSS多光谱扫描仪陆地卫星上的MSS（MultispectralScanner）由扫描反射镜、校正器、聚光系统、旋转快门、成像板、光学纤维、滤光器和探测器等组成。扫描反射镜扫描反射镜是一个表面镀银的椭圆形的铰反射镜，长轴为33cm，短轴为23cm。当仪器垂直观察地面时，来自地面的光线与进入聚光镜的光线成90°。扫描镜摆动的幅度为

6、±2.89°，摆动频率为13.62Hz，周期为73.42ms，它的总观测视场角为11.56°。扫描镜的作用是获取垂直飞行方向两边共185km范围内的来自景物的辐射能量，配合飞行器的往前运行获得地表的二维图像反射镜组反射镜组由主反射镜和次反射镜组成，焦距为82.3cm，第一反射镜的孔径为22.9cm，第二反射镜的孔径为8.9cm，相对孔径为3.6。反射镜组的作用是将扫描镜反射进入的地面景物聚集在成像面上。成像板成像板上排列有24＋2个玻璃纤维单元，按波段排列成四列，每列有6个纤维单元，每个纤维单元为扫描仪的瞬时视场的构像范围，由

7、于瞬时视场为86μrad，而卫星高度为915km，因此它观察到地面上的面积为79mx79m。探测器探测器的作用是将辐射能转变成电信号输出。它的数量与成像板上的光学纤维单元的个数相同，所使用的类型与响应波长有关，MSS4-6采用18个光电倍增管，MSS-7使用6个硅光电二极管，Landsat2,3的MSS8采用2个汞钢筛热敏感探测器。其致冷方式采用辐射致冷器致冷。经探测器检波后输出的模拟信号进入模数变换器进行数字化，再由发射机内调制器调制后向地面发送或记录在宽带磁带记录仪上。MSS成像过程扫描仪每个探测器的瞬时视场为86μrad

8、，卫星高为915km，因此扫猫瞬间每个像元的地面分辨率为79mx79m，每个波段由6个相同大小的探测单元与飞行方向平行排列，这样在瞬间看到的地面大小为474mx79m。又由于扫描总视场为11.56°，地面宽度为185km，因此扫描一次每个波段获取6条扫描线图像，其地面范围为4