光学遥感常用基础知识1. 遥感与摄影测量概述遥感Remote Sensing遥感是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。

遥感的分类（1）按遥感平台分地面遥感：传感器设置在地面平台上，如车载、船载、手提、固定或活动高架平台等。

航空遥感：传感器设置于航空器上，主要是飞机、气球等。

航天遥感：传感器设置于环地球的航天器上，如人造地球卫星、航天飞机、空间站、火箭等。

光学和雷达都属于航天遥感范畴。

航宇遥感：传感器设置于星际飞船上，指对地月系统外的目标的探测。

（2）按传感器的探测波段分紫外遥感：探测波段在0.05~0.38μm之间。

可见光遥感：探测波段在0.38~0.76μm之间。

因受太阳光照条件的极大限制，加之红外摄影和多波段遥感的相继出现，可见光遥感已把工作波段外延至近红外区（约0. 9μm）。

在成像方式上也从单一的摄影成像发展为包括黑白摄影、红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影及多波段摄影和多波段扫描，其探测能力得到极大提高。

因此我们常见的光学遥感属于可见光遥感范畴。

红外遥感：探测波段在0.76~1000μm之间。

微波遥感：探测波段在1mm~10m之间。

雷达属于微波遥感范畴。

多波段遥感：指探测波段在可见光波段和红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。

（3）按传感器类型分主动遥感：主动遥感由探测器主动发射一定电磁波能量并接收目标的后向散射信号。

我们常用的雷达属于主动遥感范畴。

被动遥感：被动遥感的传感器不向目标发射电磁波，仅被动接收目标物的自身发射和对自然辐射源的反射能量。

我们常用的光学属于被动遥感范畴。

（4）按记录方式分成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号可转换成（数字或模拟）图像。

非成像遥感：传感器接收的目标电磁辐射信号不能形成图像。

（5）按应用领域分可分为环境遥感、大气遥感、资源遥感、海洋遥感、地质遥感、农业遥感、林业遥感等等。

遥感平台Platform搭载传感器的工具。

摄影成像摄影是通过成像设备获取物体影像的技术。

传统摄影依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记录物体影像。

数字摄影则通过放置在焦平面的光敏元件，经光/电转化，以数字信号来记录物体的影像。

扫描成像扫描成像是依靠探测元件和扫描镜头对目标地物以瞬时视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标地物电磁辐射特性信息，形成一定谱段的图像。

其探测波段可包括紫外、红外、可见光和微波波段，成像方式分为电子扫描成像、光学机械扫描成像、固体扫描成像三种。

目前光学卫星常见的成像方式是固体扫描成像。

固体扫描是用固定的探测元件，通过遥感平台的运动对目标地物进行扫描的一种成像方式。

电子耦合器件CCD目前固体扫描成像常用的探测元件是电子耦合器件CCD。

CCD是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件。

具有感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、灵敏度高、动耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点。

微波遥感与成像微波遥感是指通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。

微波遥感具有能全天时全天候工作、对某些地物具有特殊波谱特征、对冰雪森林土壤具有一定穿透能力、对海洋遥感具有特殊意义等特点。

微波遥感的工作方式分主动式（有源）和被动式（无源）两大类。

我们常接触到的合成孔径雷达属于主动式微波遥感。

合成孔径雷达SAR合成孔径雷达SAR即Synthetic Aperture Radar的缩写。

合成孔径雷达就是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达。

摄影测量学Photogrammetry摄影测量的含义是基于像片的量测。

传统摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科和技术。

摄影测量学分类根据摄影时摄影机所处的位置的不同，摄影测量学可分为：地面摄影测量、航空摄影测量和航天摄影测量。

根据应用领域的不同，摄影测量学可分为：地形摄影测量与非地形摄影测量两大类。

根据技术处理手段的不同（也是历史阶段的不同），摄影测量学可分为：模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量。

2. 遥感产品基本概念4D产品是指DEM、DOM、DLG和DRG。

数字高程模型Digital Elevation Model，缩写DEM数字高程模型是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。

DEM是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据。

数字正射影像图Digital Orthophoto Map ，缩写DOM数字正射影像图是对航空（或航天）像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。

它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。

数字线划地图Digital Line Graphic，缩写DLG数字线划地图是与现有线划基本一致的各地图要素的矢量数据集，且保存各要素间的空间关系和相关的属性信息。

数字线划地图的内容包括行政界线、地名、水系、交通网、等高线、高程注记点、地图数学基础等等。

数字栅格地图Digital Raster Graphic，缩写DRG数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品，是根据现有纸质、胶片等地形图经扫描和几何纠正及色彩校正后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格数据集。

简单理解，DRG是DLG的栅格表现形式。

数字地形模型Digital Terrain Model，缩写DTM数字地形模型是利用大量选择的已知X、Y、Z坐标点，对连续地面的一个简单统计表示。

或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

DEM与DTM的区别：除了平面坐标，DEM栅格结点的属性只包含海拔高度，DTM不仅包含海拔高度，还包含其他的地表形态属性，如坡度、坡向等。

数字建筑高度模型Digital Height Model，缩写DHM数字建筑高度模型展示城市建筑物高度信息。

数字表面模型Digital Surface Model，缩写DSM数字表面模型是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。

DSM不仅涵盖了高程信息以及其它地表信息，还包含了建筑物高度信息。

DSM=DHM+DTM。

数字真正射影像图True Orthophoto，缩写TDOM数字真正射影像是基于DSM对高重叠率的遥感影像进行纠正而获得。

真正射影像的效果是一种垂直视角的观测效果，避免了一般正射影像在同一区域向不同方向倾斜的弊端。

3. 与遥感影像相关的常见概念矢量数据结构矢量也叫向量，数学上是指具有大小和方向的量。

矢量数据结构是利用欧几里得几何学中的点、线、面及其组合体来表示地理实体空间分布的一种数据组织方式。

我们所说的DLG 即是矢量数据结构，我们工作中常见的矢量格式有*.shp、*.tab等。

栅格数据结构栅格数据结构是指将空间分割成有规则的网格，在各个网格上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。

每个网格即为一个像素。

我们常说的DOM、DEM、DRG、DTM、DSM，以及我们所分发的个卫星原始数据均是栅格数据结构，我们工作中常见的栅格格式有*.img、*.tif、*.ntf、*.pix等。

像素Pixel像素也称像元，是构成影像的最小单位。

空间分辨率Resolution图像的空间分辨率是指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。

如GeoEye-1的全色波段空间分辨率为0.41m，一个像素代表地面0.41m ×0.41m。

采样& 采样间隔像片上的像点是连续分布的，但在影像数字化过程中不可能将每一个连续的像点全部数字化，而只能每隔一个间隔读一个点的灰度值，这个过程称为采样。

相邻两次采样间的时间间隔或空间间隔即为采样间隔。

地面采样间隔Ground Sampling Distance，缩写GSD地面采样间隔是相邻像素中心的距离。

地面采样间隔受限于空间分辨率。

波谱分辨率 Spectral Range波谱分辨率是指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。

间隔越小，波谱分辨率越高。

波段 Band在指定的最低波长与最高波长之间的波长范围。

我们常说的波段就是指卫星影像所包含全色 Panchromatic 全色波段，一般指使用0.5微米到0.75微米左右的单波段，即从绿色往后的可见光波段。

由于是单波段影像，全色影像在图上显示是灰度图片。

全色遥感影像一般空间分辨率高，但无法显示地物色彩。

实际操作中，我们经常将全色影像与多光谱影像融合处理，得到既有全色影像的高分辨率，又有多光谱影像的彩色信息的影像。

多光谱 Multispectral多波段遥感又称多光谱遥感，是利用具有两个以上波谱通道的传感器对地物进行同步成像的一种遥感技术，它将物体反射或辐射的电磁波信息分成若干波谱段进行接收和记录。

我们常说的多光谱是指蓝（blue）、绿（green）、红（red）、红边（red edge）、近红外（Near Infra-red，缩写NIR）等波段。

真彩色合成True Color根据彩色合成原理，可选择同一目标的单个多光谱数据合成一幅彩色图像，当合成图像的红绿蓝三色与三个多光谱段相吻合，这幅图像就再现了地物的彩色原理，就称为真彩色合成。

假彩色合成False Color根据加色法彩色合成原理，选择遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，就可以合成彩色影像。

由于原色的选择与原来遥感波段所代表的真实颜色不同，因此生成的合成色不是地物真实的颜色，因此这种合成叫做假彩色合成。

我们多用的假彩色合成方式为近红外、红、绿组合。

辐射分辨率Dynamic Range辐射分辨率，即我们常说的量化值，也称动态范围，是指传感器接收波谱信号时，能分时间分辨率Revisit Time时间分辨率是指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。

时相所谓时相就是指时间段。

世界标准时间Coordinated Universal Time，缩写UTC世界标准时间又称格林尼治时间，是经度零度即子午线时间。

我们影像元文件中记录的拍摄时间均为UTC时间。

北京时间比格林尼治时间早8小时，即：北京时间=世界时+8小时。

幅宽与标准景面积Swath Width & Nominal Scene Size我们经常接触到的幅宽是指卫星扫描成像时纬向的有效宽度。