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光/机扫描仪的特点
• 利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出
•
的电学图象数据，存储、传输和处理方面十分方便。 但装置庞杂，高速运动使其可靠性差；在成像机理上，
存在着目标辐射能量利用率低的致命弱点。
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(2) 推扫式扫描成像
• 用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的
校正和编码等。具体的处理器类型有摄影处理装置和电子处理装置。
输出器：输出获取的数据。输出器类型有扫描晒像仪、阴极射线管、
电视显像管、磁带记录仪、彩色喷墨仪等等。
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二、传感器类型
遥感传感器是获取遥感数据的关键设备，由于设计和获取 数据的特点不同，传感器的种类也就繁多，就其将基本结构原 理来看，目前遥感中使用的传感器大体上可分为如下一些类型：
-有三种基本类型： •多摄影机型多光谱摄影机 •多镜头型多光谱摄影机 •光束分离型多光谱摄影机
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1 摄影类-多光谱摄像机
a、多相机组合型；b 、多镜头组合型； c 、光束分离型
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棱镜分光实验－光谱分解 The Prism Experiment (Newton, 1666)
Zhou, 2006
• 在中心投影的像片上，地形
的起伏除引起像片比例尺变 化外，还会引起平面上的点 位在像片上的位置移动，这 种现象称为像点位移。
f n r a0
S
h
a
像点
H-h H
rh h H Rh h H h
R h N
A 地面点
h A0 A’
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2 扫描成像类传感器
• 摄影类传感器的弱点：乳胶片感光技术本身存在着致命的弱点，
• 微波遥感：指通过传感器获取从目标地物发射或反射
的微波辐射，经过判读处理来认识地物的技术。
• 物体的微波反射、发射与它们的可见光或热红外的反
射、发射无直接关系。一般说来，微波响应给人们一 个完全不同于光和热的视角去观察世界。
• 为什么应用微波遥感？
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• 微波波段：
波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是 分米波、厘米波、毫米和亚毫米波的统称
像平面 投影中心 f 比例尺 =f/H H
地物
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(2) 像片的投影
中心投影和垂直投影
c d C a B b d C D A 正射投影 c a B b
D
中心投影
A
航片是中心投影，即摄影光线交于同一点 地图是正射投影，即摄影光线平行且垂直投影面。
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中心投影和垂直投影的区别
正射投影:比例尺 和投影距离无关 中心投影:焦距固定，航高改 变，其比例尺也随之改变
此，如果要使CCD元件能探测热红外区的电磁波，只有借助其他仪器
（如多元阵列热红外探测器），将热红外区的电磁辐射转换成电能，再 由CCD元件响应和感知。 思考：为什么CDD相机相比光/机类相机空间分辨率较高？
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(3) 高光谱成像光谱仪
• 成像光谱仪：既能成像又能获取目标光谱曲线的“谱像合一”的
技术，称为成像光谱技术。按该原理制成的扫描仪称为成像光谱
玻璃棱镜可以将白光分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
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摄影像片的几何特征
(1) 像片的比例尺
(2) 像片的投影
(3) 像点位移
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(1) 像片的比例尺
• 航片上两点之间的距离与地面上相应两点实际水平距离之
比，称之为摄影比例尺1/m。平坦地区、摄影时像片处于水 平状态（垂直摄影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与 航高（H）之比。
“推扫”方式获取沿轨道德连续图像条带。
• 扫描方式上具有推扫式扫描成像特点。探测元件数目越多，体积
越小，分辨率就越高。电子藕合器件CCD逐步替代光学机械扫描
系统。
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推扫式成像示意图
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电荷耦合器件：CCD (Charge Coupled Device) ，是一种由硅等半导 体材料制成的固体器件，受光或电激发产生的电荷靠电子或空穴运载， 在固体内移动，达到一路时序输出信号。 CCD的缺点：光谱灵敏度的有限，只能在可见光和近红外（1.2μm 以内）区能直接响应地物辐射来的电磁波。对于热红外区没有反应。因
它所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近；其次，照相一次成
型，图象存储、 传输和处理都不方便。
• 扫描成像类传感器：逐点逐行地以时序方式获取二维图像，有两
种主要的形式：
(1) 光/机扫描仪(mechanical line scanning)，它的特点是对地面直接扫 描成像，这类仪器如红外扫描仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪、 自旋和步进式成像仪及多频段频谱仪等； (2) 推扫式扫描仪(push broom scanning)，瞬间在像面上先形成一条线 图像，甚至是一幅二维影像，然后对影像进行扫描成像，这类仪 器有线阵列CCD推扫式成像仪等。
f
H2 H1
正射投影 中心投影
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地形起伏对正射投影 无影响
对中心投影引起投影差 航片各部分的比例尺不同
a
b
c
a
b
c
C A’ B A C’ A’ B C’
C
A
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正射投影:总是水平的， 不存在倾斜问题
中心投影，若投影面倾斜， 航片各部分的比例尺不同 水平
倾斜 f
b
a
c
H
A
B
C
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(3) 像点位移
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1 摄影类-缝隙摄像机
又称航带摄像机。在摄影瞬间 获取影像，与航向垂直，且与 缝隙等宽的一条地面影像。连 续暴光，不需要快门。
f W p Wi W H
Wp:航摄软片卷绕速度
Wi:影像在航摄机焦平面内移动速度
W:飞机地速
1 摄影类-全景摄像机
镜头转动式 又称航带摄像机。在摄影瞬间 获取在物镜焦平面上平行于飞
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微波遥感的特点 (1)
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微波遥感的特点 (1)
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微波遥感的特点 (2)
• 旱季
• 雨季
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微波遥感的特点 (2)
2.对土壤、森林、冰雪等有一定的穿透能力
1米波长
1厘米波长
由树顶反射的微波信号
由树顶、树干、 地面反射的信号
由树顶、树干反 射的信号
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微波遥感的特点 (2)
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微波遥感的特点 (3)
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• 微波极化：
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同一地区同一 波段不同极化 的雷达图像存 在着明显的区 别。 不同极化的图 像就象不同波 段一样可彩色 合成。
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微波遥感的特点
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微波遥感的特点 (1)
1.全天候、全天时, 能穿透云雾、雨雪，不受天气影响
地球上经常有40%-60%的地区被云层覆盖着，尤其是占地球面积五分之三的 海洋上，气候条件变化更大，经常被云层遮蔽，可见光和红外遥感无能为力 微波雷达遥感可以作为光学图像的补充，对多云多雾地区监测，发挥重要作用
•线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪。它利用点探测器收集光
谱信息，经色散元件后分成不同的波段，分别成像于线阵列探测器 的不同元件上，通过点扫描镜在垂直于轨道方向的面内摆动以及沿 轨道方向的运行完成空间扫描，而利用线探测器完成光谱扫描。
面阵探测器加推扫式示意图
线阵列探测器加光机扫描示意图
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3 微波遥感与雷达成像
仪。
• 特点：高光谱成像仪是遥感进展的新技术，其图像是多达数百个
波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、
近红外、中红外和热红外区域全部光谱带，可以收集200或200以 上波段的收据数据，使图像中的每一像元均得到连续的反射率曲
线，而不像其他一般传统的传感器成像在波段之间存在间隔。
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多光谱/ 高光谱比较
3.能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的信息
• 例如，微波高度计和合成孔径雷达具有测量距离的能力
，可用于测定大地水准面。
• 利用微波探测海面风力场，可提取海面动态信息。 • 根据冰的界电常数不同，可以探测海冰的结构和分类。 • 根据含盐度对水的界电常数的影响可以探测海水的含盐
度。
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微波对海水海风等的变化敏感
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成像光谱仪类型
成像光谱仪按其结构的不同，可分为两种类型
•面阵探测器加推扫式扫描仪的成像光谱仪。它利用线阵列探测器进
行扫描，利用色散元件将收集到的光谱信息分散成若干个波段后， 分别成像于面阵列的不同行。这种仪器利用色散元件和面阵探测器 完成光谱扫描，利用线阵列探测器及沿轨道方向的运动完成空间扫 描，它具有空间分辨率高（不低于10～30m等特点，主要用于航天 遥感。
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摄影成像
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1 摄影类-分幅式摄像机
一次曝光得到一幅影像。
以单中心投影方式获取某一观测区
的一幅影像的成像方式。 一张像片上的所有像点共用一个摄影 中心和同一个像片面，即所谓中心投 影，就是平面上各点的投影光线均通 过一个固定点（投影中心或透视中 心），投射到一平面（投影平面）上 形成的透视关系。
图像斑点噪声较为严重。
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微波遥感的分类
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在微波遥感中开展主动式遥感的必要性？
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主动式微波-侧视雷达
雷达工作的原理：
由发射机通过天线在很短时间内，向目标地物发射一束很 窄的大功率电磁波脉冲，然后用同一天线接收目标地物反 射的回波信号
一种成像方式
• 法国SPOT卫星上装载的HRV（High Resolution Visible range
instrument）是一种线阵列推扫式扫描仪。仪器中有一个平面反射
镜，将地面辐射来的电磁波反射到反射镜组，然后聚焦在CCD线