南京大学国际地球系统科学研究所 遥感物理讲座-8遥感成像机理.pptVIP

《遥感物理》课程讲座-8----遥感成像机理 田 庆 久 南京大学国际地球系统科学研究所 2005年4月1日 为到达传感器处总的入瞳辐射 为地表对太阳光的反射辐射 为地表对天空光的反射辐射 为向上散射的程辐射 1、可见/近红外至短波红外波段（0.4-2.5μm） 太阳光进入大气层后就被分为两个部分，一部分直接到达地表，另一部分被大气散射。在可见光-短波红外光谱区（0.4-2.5μm），传感器所能接收的太阳光包括太阳光直射地表后地表的反射辐射、被大气散射辐射的太阳光（天空光）在地表的反射辐射、大气的上行散射辐射 三个部分 ，所以，到达传感器处总的入瞳辐射 为： 图 遥感器接受太阳地表反射辐射过程 地表对太阳光的反射辐射： 到达地表的太阳辐射取决于太阳光的入射角，当太阳光垂直地表时，光谱辐射量最大；随着入射角的减小，其值也随之减小。因此，考虑到地形因素影响 ，地表某一点处的光谱辐照度为： 太阳光到达地表后，受到地表反射，则地表某一点处光谱反射辐射为： 为地表光谱反射率。对于一个朗伯体，光谱反射率不随观察角的变化而变化，只随波长和空间位置的变化而变化。 太阳光谱辐射在到达地表以前受到大气的严重影响，因此垂直于太阳光平面的地表光谱辐照度为： 为太阳至地表光路上大气透过率 。 图 太阳光地表辐射几何模型 从地面反射的太阳辐射通过大气后进入传感器，考虑到反射的太阳辐射通过大气到达传感器时的大气透过率，则太阳光由地表反射后到达传感器的光谱辐射为： ：为至遥感器光路光谱透过率。 * * --- 南京大学硕士研究生课程--- 内 容 引 言 遥感系统成像工作原理 遥感器工作类型及主要特性 探测器元件及主要特性 遥感成像信息传输理论 遥感科学的不断深入、遥感应用领域的不断拓展极大地推动了遥感技术的发展，促使各式各样、服务于不同科研目的、满足于不同需要的遥感器的诞生。遥感对地观测技术已从可见光发展到红外、微波，从单波段延伸到多波段、多极化、多角度，从空间维拓宽到光谱维。在理论上已从定性发展到定位、定量，从分散发展到集成。在应用上已从已从资源环境深入到经济、社会诸领域。一个多层、立体、多角度、全方位和全天候的对地观测网正在形成。人们将看到高、中、低轨道结合；大、中、小卫星协同；粗、中、细、精分辨率互补的全球综合信息网络系统。空间光学技术、固态技术和计算机技术的进步推动着空间遥感技术经历了一场深刻的变革，空间遥感器系统也变得日趋复杂，正向着具有更高空间分辨率、光谱分辨率和辐射分辨率，以及具有偏振（极化）信息提取能力和多时相、多用途的方向发展，已成为一种满足持续发展过程中连续、动态、不同尺度、不同精度和不同层次的信息需求的必要手段，并在自然资源管理和环境监测领域中广泛应用。 光学遥感器接收到的辐射能E是地物位置x、时间t、波长λ和地面分辨单元观测几何位置θ的函数，即：E=f（x、t、λ、θ）。当x、t、λ或θ变化到一定程度时，遥感器才能检测到该变化信息。 一、引 言 1995-2005年近十年间，如果目前所有的地球观测卫星计划都能实施，那么同时将会有31颗在轨的能够提供30米或者更高分辨率数据的卫星传感器。 （A）具有大面积覆盖度和5到30米的分辨率及多光谱波段； （B）具有窄刈幅和1米或者更高的全色波段空间分辨率； （C）具有30米空间分辨率的高光谱传感器； （D）具有5到10米空间分辨率的雷达传感器。 图 近十年在轨和计划发射的陆地观测卫星系列表 图:近十年在轨和计划发射的陆地观测卫星运行状况系列表 图 陆地覆盖范围和空间分辨率 图 传遥器的波段数及对应的空间分辨率 图 卫星陆地覆盖时相周期图表 图 多光谱遥感光谱覆盖范围和光谱分辨率 入瞳 辐射 扫描系统 成象光学 探测器 电子系统 A/D转换 DN输出 遥感器系统 滤波或色散元件 平台姿态与运动 图 光学遥感系统的组成 二、遥感系统成像工作原理 遥感器按照设计的参数将上行的辐射分光，然后传给电子器件产生电信号，经过增益和模数转换产生最后的输出值。 遥感器的空间响应、光谱响应和辐射响应决定了输出图像的各种特性。遥感器对地面景物成像时，由遥感器光学系统、探测器和电子系统引起两种空间效应：空间模糊和几何畸变。理想的探测器只在瞬时视场有显著响应 。 遥感器接收到入瞳辐射后通过探测器产生电信号，在经过增益和模数转换（A/D）产生遥感影像数值（DN） 。遥感器的空间响应、光谱响应和辐射响应决定了输出图像的信息特征。进入传感器的辐射量通过光学系统后，由分光器件分成不同的光谱段后到达探测器焦平面转换为测量值。该测量值的大小直接与探测器的光谱响应率相关，从而又与光学系统的透过率和探测器的光谱灵敏度相关