第04章 遥感图像的成像原理.ppt

成像光谱仪基本上属于多光谱扫描仪，其构造与CCD线阵列推动式扫描仪和多光谱扫描仪相同，区别仅在于通道数多，各通道的波段宽度很窄。 由于高光谱数据能以足够的光谱分辨率区分出那些具有诊断性光谱特征的地表物质，而这是传统宽波段遥感数据所不能达到的，由此可见，高光谱数据在遥感地物定量分析上具有极大的应用前景。 成像光谱仪（Imaging Spectrometer）按其结构的不同，可分为两种类型： 成像光谱仪原理简介 成像光谱仪原理简介 － 它利用线阵列扫描器进行扫描，利用色散元件将收集到的光谱信息分散成若干个波段后，分别成像于面阵的不同行。这种仪器利用色散元件和面阵探测器完成光谱扫描，利用线阵列扫描器及其沿轨道方向的运动完成空间扫描，它具有空间分辨率高（不低于10～30m)等特点，主要用于航天遥感。 1、面阵探测器加推扫式扫描仪的成像光谱仪。 （推扫式成像：Pushbroom imaging） 二维面阵列成像光谱仪 色散型分光器 狭缝 透镜 阵列遥感器 成像光谱仪原理简介 － 它利用点探测器收集光谱信息，经分散元件后分成不同的波段，分别成像于线阵列探测器的不同元件上，通过点扫描镜在垂直于轨道方向的面内摆动以及沿轨道方向的运动完成空间扫描，而利用线探测器完成光谱扫描。 离散元件 入射光圈 物镜 平行光管 线阵 线阵列成像光谱仪 2、线阵列探测器加光机扫描仪的成像光谱仪。 （掸扫式成像，Whisk broom imaging） 成像光谱仪原理简介 图像数据立方体（DataCube）就是适应于成像光谱数据的表达而发展起来的一种新型的数据格式，它是类似扑克牌式的各光谱段图像的叠合。 成像光谱仪数据具有光谱分辨率极高的优点，同时也带来了海量数据不便于进行存贮、检索和分析的缺点。为了解决这一问题，必须对数据进行压缩处理，而且不能沿用常规少量波段遥感图像的二维结构表达方式。 成像光谱仪原理简介 影像数据立方体正面的图像是一幅自己选择的三个波段图像合成，它是表示空间信息的二维图像，在其下面则是单波段图像叠合； 位于立方体边缘的信息表达了各单波段图像最边缘各像元的地物辐射亮度的编码值或反射率。 4.5 合成孔径侧视雷达原理简介 微波遥感（Microwave Remote Sensing）因其具有全天候、全天时的工作能力，能够实现实时动态监测，对一些物体及地表层具有一定的穿透能力，这些优点使它在军事和民用上都发挥了重要作用。所以，微波遥感已成为当今世界上遥感界研究开发应用的重点。 雷达（Radar）就是一种主动式的微波遥感传感器，它有侧视雷达和全景雷达两种形式，其中在地学领域主要使用侧视雷达。 合成孔径侧视雷达原理简介 侧视雷达是向遥感平台行进的垂直方向的一侧或两侧发射微波，再接收由目标反射后散射回来的微波的雷达。通过观测这些微波信号的振幅、相位、极化以及往返时间，就可以测定目标的距离和特性。 按照天线结构的不同，侧视雷达又分为： 真实孔径侧视雷达(SLAR)和 合成孔径侧视雷达(Synthetic Aperture Radar ，SAR )。 一、侧视雷达（Side Looking Radar） 合成孔径侧视雷达原理简介 真实孔径侧视雷达的工作原理：它是向平台行进方向（称为方位向）的侧方（称为距离向）发射宽度很窄的脉冲电波波束，然后接收从目标返回的后向散射波。 按照反射脉冲返回的时间排列可以进行距离向扫描，而通过平台的前进，扫描面在地表上移动，可以进行方向向的扫描。 二、真实孔径侧视雷达原理 机载侧视雷达的工作原理 合成孔径侧视雷达原理简介 雷达影像的空间分辨率包括两个方向：距离分辨率和方位分辨率。 二、真实孔径侧视雷达原理 合成孔径侧视雷达原理简介 二、真实孔径侧视雷达原理 距离分辨率 距离分辨率是指雷达所能识别的同一方位角上的两个目标之间的最小距离，它由脉冲宽度τ和光速c来计算，即为： c ?τ/2（斜距分辨率）或 c ?τ/ ( 2cosθd)（地距分辨率）。 θd＝俯角 R＝斜距 距离向分辨率 合成孔径侧视雷达原理简介 二、真实孔径侧视雷达原理 方位分辨率 方位分辨率为波束宽度β与到达目标的距离R之积，即β ?R，而波束宽度与波长λ成正比，与天线孔径尺寸D成反比，所以方位分辨率为：λ?R/D。 D 天线 β ΔL1 ΔL2 R1 R2 方位向分辨率 合成孔径侧视雷达原理简介 由此，要提高真实孔径雷达的距离分辨率，必须降低脉冲宽度τ 。然而脉冲宽度过小则反射功率下降，反射脉冲的信噪比降低。为了解决这一矛盾，实际采用脉冲压缩的方法，以达到既不降低功率又减少脉冲宽度的目标，从而提高距离分辨率。 二