4
16.5km 4 4 0.61 16.5km
3.1.2 波谱分辨率（光谱分辨率）
波谱分辨率：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↓，分辨率↑ 波长间隔愈小，分辨率愈高。即在等长的波段宽 度下，传感器的波段数越多，各个波段宽度越窄， 地面物体的信息越容易区分和识别，识别性越强。 光谱分辨率通过遥感器所选用的的通道数（波段 数量的多少）、每个通道的中心波长、带宽，这三 个因素共同决定光谱分辨率。
3.1.1 空间分辨率
空间分辨率：是针对遥感器或图像而言的，指 图像上能够能够识别的两个相邻地物的最小单 元的尺寸或大小，是用来表征影像分辨地面目
标细节能力的指标。
地面分辨率：是针对地面而言，空间分辨率数
值在地面上的实际尺寸称为地面分辨率。
空间分辨率的三种具体表示方法
像元分辨率（扫描影像）
（3）瞬时视场（IFOV）
S f
IFOV越小，最小可分辨单元越小， 空间分辨率越高

H
IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小 一个瞬时视场内的信息，表示一个像元
S: 探测元件的尺寸；H: 遥感平台的航高；f : 望
远镜系统的焦距
IFOV
（4）地面分辨率的计算（扫描影响）①
IFOV也可理解成：扫描成像过程中一个光敏探 测元件通过望远镜系统投射到地面上的直径或 者边长。
3.1.3 时间（时相）分辨率
D时 （D+T）时
（重访周期T： 取决于卫星和传感器的特性、地面带 宽、目标所处纬度）
3.1.3 时间（时相）分辨率
Landsat-4～7卫星:采用轨道高度为、轨道面倾角为 度的太阳同步轨道，重访周期为16天。
SPOT卫星:采用轨道高度约为、轨道面倾角为度的太 阳同步轨道，重访周期为26天。
3.1.5 传感器技术的发展前景
传感器数据获取技术趋向“三多和三高” 多平台：卫星、航天飞机、无人机
多传感器：全景相机、光电扫描仪、CCD线阵面阵扫描
仪、激光扫描仪、合成孔径雷达
多角度：CCD阵列可同时获取三个角度的扫描成
像,Terra卫星上的MISR可同时从9个角度对地观测成像
3.1.5 传感器技术的发展前景
S
H S IFOV H f
f

H
S: 探测元件的边长
H: 遥感平台的航高
f : 望远镜系统的焦距
IFOV
（4）地面分辨率的计算（摄影影像）②
摄影比例尺：
1/ m l / L f / H
H Rs Rg f
Rg Rs m
Rs：胶片的分辨率和摄影镜头的分辨率所构成
的系统分辨率，单位线对/mm
•瞬时视场角（2θ） 扫描镜在旋转的一瞬 间，接收到的目标物
3.1.3 辐射分辨率
2比特图像
6比特图像
3.1.3 辐射分辨率
辐射分辨率算法是RL =（Rmax-Rmin ）/D，Rmax 为最大辐射量值，Rmin为最小辐射量值，D为量 化级。RL越小，表明传感器越灵敏。 例如：Landsat5的TM3 最小辐射量值Rmin=-0.0083mv/(cm2·sr·μm) 最大辐射量值Rmax=1.410mv/(cm2·sr·μm)
成像雷达。
成像传感器是目前最常见的传感器类型
光学摄影类型
框幅摄影机 全景摄影机 多光谱摄影机 TV摄影机
（摄影成像类型）
光电成像类型 被动式
扫描仪
（扫描成像类型）
成像传感器
电荷耦合器件CCD 面阵成像光谱仪 线阵成像光谱仪
成像光谱仪
全景雷达 主动式
（雷达成像类型）
真实孔径雷达
侧 视 雷达
合成孔径雷达
3.1.2 波谱分辨率（光谱分辨率）
波谱范围？
波段划分？
3.1.2 波谱分辨率（光谱分辨率）
例如：可以分辨红外、红橙黄绿青蓝紫紫外 的传感器的光谱分辨率就比只能分辨红绿蓝 的传感器的光谱分辨率高。 一般来说，传感器的波段数越多波段宽度越 窄，地面物体的信息越容易区分和识别，针 对性越强。 现在的技术可以达到5-6nm（纳米）量级， 400多个波段。细分光谱可以提高自动区分 和识别目标性质和组成成分的能力。
像元所对应的地面实际尺寸（米）
线对（摄影影像）
线对在地面的覆盖宽度（米）
瞬时视场（扫描影像）
遥感器内单个探测元件的受光角度率的表现形式
低分辨率影像
高分辨率影像
（1）像元（pixel）：对扫描影像而言，指单
个像元所对应的地面面积大小，单位为m×m
3.2.2 传感器分类
②按传感器工作的波段:
--可见光传感器、红外传感器、微波传感器
③ 遥感器按照记录方式分类 1）非成像方式：探测到地物辐射强度按照数字或者 曲线图形表示。如：辐射计、雷达高度计、散射计、
激光高度计等。
2）成像方式： 地物辐射（反射、发射或两个兼有） 能量的强度用成像方式表示。如：摄影机、扫描仪、
3.2 遥感传感器
3.2.1 传感器概述
定义：传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射 信息的工具。 分类 ① 根据工作方式的不同，可以分为2类
主动式：人工辐射源向目标地物发射电磁波，然后接收 从目标地 物反射回来的能量。如：侧视雷达、激光雷 达、微波散射计等 被动式：接收自然界地物所辐射的能量。如：摄影机、 多波段扫描仪、微波辐射计、红外辐射计等
IKONOS卫星:搭载了一台EK数码相机，既可以垂直观 测，也可以倾斜观测，垂直观测获取1米分辩率全色 图像的重访周期约为3天，倾斜观测获取1.5米分辩率 全色图像的重访周期为1～2天。 QuickBird卫星:提供0.61米分辨率的全色图像和2.44 ～2.88米分辨率的多光谱图像，重访周期为1～3.5天 (与纬度有关)。
红外扫描仪工作原理
利用光学系统的机械
转动和飞行器向前飞
行的两个相互垂直的 运动方向，形成对地 物目标的二维扫描， 逐点逐行将不同目标物的红外辐射能汇聚到红外探测 器上，红外探测器将光能转变成电信号，电信号通过 放大处理后记录下来，经过电光能转换器件把电信号
在普通胶片上成像。
红外扫描仪成像过程
• 当旋转棱镜旋转时，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； • 地面辐射能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。
第三章 遥感传感器及其成像原理
遥感图像特征
内 容 提 纲

几何特征

物理特征
时间特征

遥感传感器

扫描成像类传感器 雷达成像类传感器

3.1 遥感图像特征
遥感图像特征
几何特征
物理特征
时间特征
这三个方面的特征表现为
空间分辨率 光谱分辨率
辐射分辨率
时间分辨率
3.2.4 扫描成像类型的传感器工作原理 扫描成像原理：依靠探测元件和扫描镜对目标
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。

探测波段：紫外、红外、可见光和微波波段
成像方式：光机扫描成像、CCD固体自扫描成像、
成像光谱仪。
光机扫描仪
光机扫描仪是借助遥感平台沿飞行方向运动与 遥感器自身的光机对目标地物逐点、逐行横向 扫描，达到地面覆盖，得到地面条带图像的成 像装置。 红外扫描仪 多光谱扫描仪
量化级D为28=256级，其辐射分辨率RL=(Rmax –
Rmin)/D=0.0055 mv/(cm2·sr·μm)
空间分辨率和光谱分辨率的矛盾 提高空间分辨率 瞬时视场IFOV要小。
IFOV小 探测元件接受到的辐射能量相 应减少，即瞬时获得的入射能量小 对微弱 能量差异的检测能力差 辐射分辨率低 除技术上改进探测元件以外，实际工作中 考虑较高空间分辨率的图像 （例如SPOT-HRVPAN）和较高光谱分辨率的图像(例如LANDSATTM)进行图像融合，避其弱点，达到既要清晰， 又色彩丰富。
3.2.3 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，采用光机扫描系统 （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
–具有高光谱分辨率方式获取图像信息的仪器
传感器数据获取技术趋向“三多和三高”
空间分辨率：IKNOS的1m到Quird的0.61m到“地眼一号”
0.641m黑白分辨率
高光谱分辨率：已经达到5-6nm，500-600个波段，在轨
的对地观测卫星（EOS- Terra卫星）具有220个波段。
时间分辨率：1-3天的周期覆盖率，利用INSAR/DINSAR/双天线INSAR进行高精度三维地形及其变化的测 定成为可能；遥感小卫星星座
3.1.3 时间（时相）分辨率
时间分辨率：是相邻两次对地面同一区域进行观测 的时间间隔。
对卫星遥感而言，时间分辨率与卫星和传感器的设 计能力（如卫星的高度、传感器的视场角大小、传 感器的观测角度等）、星载传感器的视场角所扫过 的地面细长条带的重叠度、观测对象的纬度（纬度 越高，星载传感器的视场角所扫过的地面细长条带 的重叠度越大，重访周期越短）等因素有关。在周 期性的对地观测中，时间分辨率越高，对地面动态 目标的监视、变化检测、运动规律分析越有利。
空间分辨率举例
QuickBird图像 （美国，2001，分辨率最高的一颗商业卫星）