（测绘工程）遥感图像的成像原理与处理技术

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1、第四章遥感图像的成像原理与处理技术第四章遥感图像的成像原理与处理技术“遥感”一词首次见于美国地理学会在!"#$年主办的一次有关环境遥感的学术讨论会上。此后的%&多年中，随着航天技术、传感器技术、计算机技术及其它相关科学的迅猛发展，遥感技术得到了很大的发展，遥感图像在国民经济的诸多领域发挥巨大的作用。进入"&年代以后，高分辨率’’(传感器的出现，使遥感图像的空间分辨率由)*+,-*./011的2&3提高到目前的$4%3甚至!3以上；高光谱分辨率成像光谱仪的出现，使多光谱遥感图像的光谱分辨率可达到54!

2、&+3；加拿大雷达卫星（67(76178）的成功发射以及美国的地球观测雷达系统9:1/176的研制标志着雷达图像的空间分辨率大大提高。所有这些说明，遥感图像应用于地图的测绘和;<1基础信息的获取已成为可能。然而，由于这些新型传感器与常规的框幅式光学摄影机在成像几何方面存在较大甚至是本质的差别，使得前面介绍的针对框幅式航空像片的几何处理模型不能直接应用于航天遥感图像。尽管如此，摄影测量解决几何定位问题的方法，例如用三点共线方程描述像点、传感器与相应物点的关系，从而由像点解求物点坐标，依据立体影像的特征

3、（如灰度值、边缘）进行同名像点量测，等等，仍然可以应用于遥感图像，而只需要根据不同传感器的成像机理修改常规的数学模型。因此，摄影测量方法是遥感图像几何处理的必要手段。为此，本章对遥感图像成像机理作简要介绍，以作为进一步学习和研究遥感图像几何处理方法的基础。·2""·第四篇摄影遥感技术及01&定位技术应用第一节遥感技术概述一、遥感的概念遥感（!"#$%"&"’()’*）就是遥远感知事物的意思，也就是不直接接触目标物和现象，在距离地物几公里到几百公里、甚至上千公里的飞机、飞船、卫星上，使用光学或电子光学

4、仪器（称为传感器）接收地面物体反射或发射的电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面，经过信息处理、判读分析和野外实地验证，最终服务于资源勘探、动态监测和有关部门的规划决策。通常把这一接收、传输、处理、分析判读和应用遥感信息的全过程称为遥感技术。遥感之所以能够根据收集到的电磁波信息来判读地面目标物和现象，是因为一切物体，由于其种类、特征和环境条件的不同，而具有完全不同的电磁波的反射或发射辐射特征。因此，遥感技术主要是建立在物体反射或发射电磁波的原理基础之上的。遥感技术的分类方法很多。按电

5、磁波波段的工作区域，可分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感和多波段遥感等。按被探测的目标对象领域的不同，可分为农业遥感、林业遥感、地质遥感、气象遥感、海洋遥感和水文遥感等。按传感器的运载工具的不同，可分为航空遥感和航天遥感两大系统。航空遥感以飞机、气球作为传感器的运载工具，航天遥感以卫星、飞船或火箭作为传感器的运载工具。目前，一般采用的遥感技术分类法如图+,-所示；首先按传感器记录方式的不同，把遥感技术分为图像方式和非图像方式两大类；然后，根据传感器工作方式的不同，把图像方式和非图像方式再分别分为被动

6、方式和主动方式两种。被动方式是指传感器本身不发射信号，而是直接接收目标物辐射或反射的太阳散射；主动方式是指传感器本身发射信号，然后再接收从目标物反射回来的电磁波信号。·/..·第四章遥感图像的成像原理与处理技术ììì宽波段摄影ïïï摄影法{ïïï多波段摄影ïïï被动方式í光学机械扫描（多波段扫描仪）ïïïïï图像方式íï扫描法电子束扫描（反束光导管摄像机）ïïï{ïïî!!"（电荷耦合器件）ïïï侧视雷达ïíï主动方式{ïî激光雷达ïïì雷达高度计ïï雷达散射计ïïïï非图像方式（主动式和被动式）í

7、微波辐射计ïïïï红外辐射计ïïîî⋯图#$%二、遥感的电磁波谱自然界中凡是温度高于绝对零度（$&’()）的物体都发射电磁波。产生电磁波的方式有能级跃迁（即“发光”）、热辐射以及电磁振荡等，所以电磁波的波长变化范围很大，组成一个电磁波谱（图#$&）。图#$&电磁波谱在遥感技术中，电磁波一般用波长来表示，其单位有+*（埃）、,-（纳米）、、.-等。!-目前遥感技术所应用的电磁波段仅占整个电磁波谱中的一小部分，主要在紫外、可见光、红外、微波波段。表#$%为电磁波分类名称和波长范围。·0/%·第四篇摄影遥

8、感技术及’()定位技术应用表中虽然给各波长段赋予不同的名称，但在两个光谱段之间是没有明显的界线的，而且目前对波段的划分方法也各不相同。这里仅根据表中各波段来分述其性质。表!"#遥感技术使用的电磁波分类名称和波长范围三、遥感信息的获取地物发射或反射的电磁波信息，通过传感器收集、量测并记录在胶片或磁带上，然后进行光学或计算机处理，最终才能得到可供进行几何定位和图像解译的遥感图像。遥感信息获取的关键是传感器。由于电磁波随着波长的变化其性质有很大的差异，地物对不同波段电磁波的