《04第四章传感器.ppt

第四章 传感器 遥感技术的核心 主要内容： 一、传感器的定义 二、传感器的组成 三、传感器的分类 四、传感器的性能指标 五、摄影型传感器 六、扫描方式的传感器 传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。它遥感技术系统中数据获取的关键设备。 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。 遥感传感器由四个基本部件组成： 收集器。如透镜组、反射镜组、天线、棱镜。 探测器。如感光胶片、光电管、光敏和热敏探测元件。 处理器。如摄影处理装置和电子处理装置。 输出器。如扫描晒像仪、阴极摄像管、电视显像管等。胶片和磁带。 传感器的记录信息的形式: ??数字影像：记录在磁性介质之上的数字矩阵，能够被计算机存储、处理和使用，又称为数字量。 ??模拟影像：基于光学原理，利用感光胶片来曝光成像，通过光学摄影获得的物质胶片、相片；又称为模拟量（对现实的模拟）。 ??模拟影像和数字影像之间的转换称为数摸转换，A/D转换。 ??A-analog signals; D-digital signals. 三、（4.1）传感器的类型 按数据记录方式划分：非成像方式、成像方式（光学类 （摄影成像类） 、扫描类 （扫描成像类）） 按波段划分：可见光、红外、微波 按工作方式划分：被动（光学摄影类、光电成像类、成像光谱仪）、主动（侧视雷达、全景雷达） 四、（4.2）传感器的性能 （一）空间分辨率 指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，是像素所代表的地面范围的大小，或地面物体能分辨的最小单元，用来表征分辨目标细节能力的指标。通常用像元（像素）大小、像解率或视场角表示。 像元（pixel），单位：米，越小空间分辨率越高； 像解率，对于光学影像像片，单位距离内能分辨的线宽或间隔相等的平行细线的条数来表示，单位：线/毫米，越大空间分辨率越高； 瞬时视场是指在扫描成像过程，一个光敏探测元件通过望远镜系统投影到地面上的直径或边长。 对于特定传感器地面分辨率是定值，但印制的遥感影像比例尺可放大或缩小，地面分辨率在不同比例尺的具体影像上的反映称为影像分辨率。例如专题制图仪TM1~5，7波段的一个象素（pix）代表地面28.5米×28.5米，或概略地说它的空间分辨率为30米，在1：10万图像上影像分辨率为0.3mm，在1：20 万图像上则为？。 （二）光谱分辨率（波谱分辨率） 波谱分辨率是指遥感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，波谱分辨率愈高，反之则低。一般认为，当最小波长间隔在不同量级变化时，其遥感类型命名也不同（见下表） 光谱分辨率变化幅度与遥感类型的关系 Mss: 100~2000nm；成像光谱仪：5~10nm。一般来说，传感器的波段数越多，波段宽度越窄，地物的信息越容易区分和识别，针对性越强。但也会造成信息量太大，反而不利于识别地物信息。所以，要根据实际需要，恰当地选择波段。 （三）时间分辨率 对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔，称为遥感图像的时间分辨率。根据回归周期的长短，时间分辨率可分为三种类型： 超短（短）周期时间分辨率，以小时为单位，如气象卫星； 中周期时间分辨率，以天为单位； 长周期时间分辨率，以年为单位。 例如，陆地资源卫星landsat 16天一次，静止气象卫星（地球同步气象卫星）：1次/0.5小时；太阳同步气象卫星：2次/天 五、（4.3）光学成像（摄影）类型传感器 光学照相机是最早的一种遥感器，也是今天常见的一种遥感器。它的工作波段在近紫外、可见光到近红外（0.32～1.3微米）之间，通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射光谱能量。工作平台主要是航空平台，侦察卫星和早期的回收式遥感卫星。 用于遥感的光学相机有以下几种类型： 框幅式摄影机（分幅式摄影机）； 缝隙式摄影机（又称航带摄影机） ； 全景摄影机（又称扫描摄影机 ）； 多光谱摄影机 。 分幅式摄影机 全景摄影机 分幅式摄影机 根据摄影的目的要求不同，相机的镜头透镜可用常角（视场角50°-70°）、宽角（视场角70°-105°）和特宽角镜头（视场角105°-135°）。在同样平台高度的情况下，视场角愈大，覆盖地面范围愈大。 镜头与焦平面的距离为该相机的焦距，焦距f100mm的为短距，100-200mm为中焦距，200mm为长焦距。现在常用的航空摄影相机的焦距在150mm左右。用于航天的摄影机的焦距需要大于300mm，甚至大于1000mm的。 一般的遥感摄影机镜头中心的光学分辨率通常在70-100线对/mm。分幅式摄影机拍摄的地面一般呈长宽一致的方形。在胶片上形成缩小了的地面影像。 RMKA30/