传感器
一、传感器的定义和功能 传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息 的工具。 它的性能决定遥感的能力，即传感器对电磁波段 的响应能力、传感器的空间分辨率及图像的几何 特征、传感器获取地物信息量的大小和可靠程度 。
遥感器结构
定义：遥感器是记录地物反射或者发射电磁波能量的装置， 是遥感平台的核心部分。遥感器的一般组成：
使用胶片 记录
使用磁记 录 高光谱
成像传感器类型
遥感图像的特征
目标地物
传感器
遥感图像
遥感图像处理
空间分辨率
光谱分辨率 辐射分辨率
几何特征 物理特征 时间特征
目标地物的大小、形状 及空间分布
目标的物理属性特点 目标地物的变化动态特点
时间分辨率
遥感影像的分辨率
• 空间分辨率
一个像元代表的实地的最小尺寸
多光谱扫描仪（MSS）
波段序号 4 5 6 7 8 波长（μ m） 0.5～0.6 0.6～0.7 0.7～0.8 0.8～1.1 10.4～12.6 波段名 称 绿色 红色 近红外 近红外 热红外 分辨率（m） 79 79 79 79 240
MSS波段和波长范围
MSS采集地面数据
专题制图仪(TM)
landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合
• 在TM7个波段光谱图像中： 1、 第5个波段包含的地物信息最丰富 2、 3个可见光波段（即第1、2、3波段） 3、两个中红外波段（即第4、7波段）之间相关性很高，表明这些波 段的信息中有相当大的重复性或者冗余性 4、第4、6波段较特殊，尤其是第4波段与其他波段的相关性得很低， 表明这个波段信息有很大的独立性
landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合
• 741：波段组合图像具有兼容中红外、近红外及可见光波段信息的优 势，图面色彩丰富，层次 感好，具有极为丰富的地质信息和地表环境 信息；而且清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形 迹（褶皱及断裂）显示清楚，不同类型的岩石区边界 清晰，岩石地层 单元的边界、特殊岩性的展布以及火山机构也显示清楚。
landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合
• 321：真彩色合成，即3、2、1波段分别赋予红、绿、蓝色，则获得 自然彩色合成图像，图像的色彩与原地区或景物的实际色彩一致，适 合于非遥感应用专业人员使用。 • 432：标准假彩色合成，即4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色，获 得图像植被成红色，由于突出表现了植被的特征，应用十分的广泛， 而被称为标准假彩色。 举例：卫星遥感图像示蓝藻暴发情况 • 451：信息量最丰富的组合，TM图像的光波信息具有3～4维结构，其 物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。 • 754：对不同时期湖泊水位的变化，也可采用不同波段，如用陆地卫 星MSS7，MSS5，MSS4合成的标准假彩色图像中的蓝色、深蓝色等 不同层次的颜色得以区别。从而可用作分析湖泊水位变化的地理规律。
高轨：35860km, 地球静止卫星，NOAA/AVHRR(1.1km); SPOT4/Vegetation(1.1km) 低分辨率 用途：通讯，气象
在遥感平台中，航天遥感平台目前发展 最快，应用最广。 根据航天遥感平台的服务内容，可以将 其分为： 气象卫星系列 陆地卫星系列 海洋卫星系列
1、主要的陆地卫星系列
• 时间分辨率：
同一个地区可获得的两个影像最小的时间间隔
• 光谱分辨率：
传感器所能记录的波段数或者电磁波的间隔
• 辐射分辨率：
传感器接受信号的敏感程度
遥感平台
• • • • • 遥感平台（platform）是搭载传感器的工具。 根据运载工具的类型划分： 航天平台（>150km） 航空平台（100m至十余公里） 地面平台（0~50m）
TM数据是第二代多光谱段光学——机械扫描仪，是在MSS基 础上改进和发展而成的一种遥感器。TM采取双向扫描，提高了扫 描效率，缩短了停顿时间，并提高了检测器的接收灵敏度。
波段 1
2 3 4 5 6 7
波长范围(μ m) 0.45～0.53
0.52～0.60 0.63～0.69 0.76～0.90 1.55～1.75 10.40～12.50 2.08～2.35
• （1）陆地卫星（Landsat） • （2）斯波特卫星（SPOT） • （3）中国资源一号卫星—中巴地球资源卫 星（CBERS） • （4）其他陆地卫星 • （5）环境卫星
Landsat
• 设计寿命为6年 • 目前运转工作的是Landsat-5和Landsat-7 • 轨道：太阳同步的近极地圆形轨道，保证北半球中纬度地 球获得中等太阳高度角的上午影像，且卫星通过某一地点 的地方时相同。 • 覆盖周期：16-18天 • 图像的覆盖范围185×185km2（ Landsat-7 185×170km2 ） • 分辨率不断提高(30 15m,60m 120m ) • 传感器分系统： Landsat(陆地）卫星上装置的传感器有反 束光导管摄像机（RBV）、多光谱扫描仪（MSS）、专题 制图仪（TM、ETM）
增强型专题制图仪（ETM）
ETM数据是第三代推帚式扫描仪，是在TM 基础上改进和发展而成的一种遥感器。
波段
1 2 3
波长范围(μ m)
0.45～0.515 0.525～0.605 0.63～0.690
地面分辨率（m）
30 30 30
4
5 6 7 PAN
0.75～0.90
1.55～1.75 10.40～12.50 2.09～2.35 0.52～0.90
Landsat传感器
• MSS——Multispectral Scanner System 多光谱扫描仪 分辨率为80m • TM——Thematic Mapper专题制图仪 7个波段，分辨率除第六波段为120m外，其余均为30m • ETM+——Enhance Thematic Mapper Plus增强型专题 制图仪 8个波段，热红外波段的分辨率为60m，全色波段的分辨 率为15m，其余波段的分辨率均为30m
30
30 60 30 15
ETM＋波段、波长范围及分辨率
landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合
• 真彩色(true color)：（三波段组合），分别对RGB三个波段的图像赋 予RGB三种颜色，一一对应，合成后图像的色彩与原地区或景物的实 际色彩一致，称为真彩色，真彩色是唯一的合成。 • 伪彩色(pseudo color)：将黑白图像变换为彩色图像，对不同的灰度 或灰度范围按值赋予不同的颜色或一个颜色系列，得到图像的彩色与 实际彩色则不一致，即伪彩色图像。
黄孝艳
2012.12.18
1、遥感概念 2、电磁波 3、传感器 4、遥感平台 5、几种卫星介绍
1 遥感的概念
• 遥感（Remote Sensing）：
是指借助对电磁波敏 感的仪器，在不与探测目标 接触的情况下，记录目标物 对电磁波的辐射、反射、散 射等信息，揭示目标物的特 征、性质及其变化的综合探 测技术。 （遥远的感知）
主要生态学应用
识别水体、土壤和植被、识别针叶林与阔叶林植被、 识别人为的（非自然）地表特征 测量植被绿光反射峰值、识别人为的（非自然）地 表特征 监测叶绿素吸收、识别植被类型、识别人为的（非 自然）地表特征 识别植被类型及生物量、识别水体和土壤湿度 识别土壤温度和植物含水量、识别雪和云 识别植被受胁迫程度和土壤温度、测量地表热量 识别矿物及岩石类型、识别植被含水量
• 451：信息量最丰富的组合，TM图像的光波信息具有3～4维结构，其 物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。
• 743：我国利用美国的陆地卫星专题制图仪图像成功地监测了大兴安 岭林火及灾后变化。可通过TM743彩色合成图的分析来指挥林火蔓延 与控制和灾后林木的恢复状况。
SPOT
• • • • • • • 地球观测卫星系统 发射了5颗卫星（1986-2002） 轨道：太阳同步的近极地圆形轨道 覆盖周期：26天 重复观测能力1-5天 产生立体像对 分辨率：记录器
人的视觉系统是一个优良的传感器，但影像只能短暂保 存，没有记录器
遥感器
1）收集器：透镜、反射镜、天线
2）探测器：将收集的辐射能转换成化学能或电能感光胶 片、光电管、光电二极管、电子耦合器件（CCD）、热电 偶探测器、热释电探测器、天线 3）处理器：对收集到的信号进行处理，显影、定影、信 号放大、变换、校正等。包括摄影处理装置和电子处理装 置 4）记录器：胶片、磁带、磁盘
landsat卫星MSS/TM/ETM数据——波段组合
• 假彩色(false color)：（三波段组合），对得来不同波段图像分别赋予 RGB三元色，并不与原来波段的RGB三个波段一一对应，得到图像 的彩色与实际彩色则不一致，称为假彩色图像，假彩色图像是为了使 一些地物的特征更加明显，有助于我们进行解译和分析。
Landsat(陆地）卫星简介
Landsat (陆地）卫星是目前世界范围内应用最广泛的民用对地观测卫星
LandSat1 发射 时间 1972.7.2 3 18天 4 MSS RBV 1978年退 役
LandSat2 1975.1.2 2 18天 4 MSS RBV 1982年退 役
LandSat3 1978.3.5 18天 4 MSS RBV 1983年退 役
• 传感器：为2台高分辩率可见光扫描仪（High Resolution Visible sensor——HRV） • 它能满足资源调查、环境管理与监测、农作物估产、地质与矿 产勘探、土地利用、测制地图及地图更新等多方面的需求。
SPOT HRV 各波段主要用途
波段 XS1 波长 0.5-0.59 绿色 分辨率 20米 用途 位于植被叶绿素光谱反射曲线最大值的 波长附近，对植被识别有利，同时位于 水体最小衰减值的长波一边，能探测水 的混浊度和10-20米的水深。