第三章遥感成像原理与遥感图像特征-2 北京大学

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1、遥感成像原理---摄影成像摄影机通过光学镜头以及感光胶片来记录物体影像分幅式摄影机全景式摄影机多光谱摄影机数码摄影机摄影像片的几何特征摄影胶片的物理特性二、摄影像片的几何特征像片的投影像片的比例尺像点位移（一）像片的投影１、中心投影和垂直投影ABCDabcd中心投影ABCDabcd垂直投影中心投影，即摄影光线交于同一点垂直投影，即摄影光线平行且垂直投影面。（一）像片的投影２、中心投影和垂直投影的区别垂直投影:比例尺和投影距离无关中心投影:焦距固定，航高改变，其比例尺也随之改变H1H2f垂直投影中心投影H1H2（一）像片的投影２、中心投影和垂直投影的区别垂直投影:若投影面倾斜，影像的比例尺有

2、所放大中心投影，若投影面倾斜，航片各部分的比例尺不同倾斜水平ABCabcABCa’bc’aca’c’（一）像片的投影２、中心投影和垂直投影的区别地形起伏对垂直投影无影响对中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同ABCBACabcabcA’C’C’A’（一）像片的投影２、中心投影的透视规律点的像仍然是点。与像面平行的直线的像还是直线；如果直线垂直于地面，有两种情况：第一；当直线与像片垂直并通过投影中心时，该直线在像片上的像为一个点；第二；直线的延长线不通过投影中心，这时直线的投影仍为直线，但该垂直线状目标的长度和变形情况则取决于目标在像片中的位置。平面上的曲线，在中心投影的像片上一般仍为曲线

3、。即航片上某线段与地面相应线段的水平距离L之比，称之为摄影比例尺1/m。平坦地区、摄影时像片处于水平状态（垂直摄影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与航高（H）之比。fH比例尺=f/H像平面投影中心地物（二）航空像片比例尺地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化。fH0h1h2比例尺：（三）像点位移在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上的位置移动，这种现象称为像点位移。SnNRrA0A’hha0aH-hfHA地面点像点r：像点到像主点的距离h：高差H：航高（三）像点位移（1）位移量与地形高差成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当高差为正

4、时，像点位移为正，是背离像主点方移动；高差为负时，像点位移为负，是朝向像主点方向移动。（2）位移量与像点距离像主点的距离成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点无位移。（3）位移量与摄影高度（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏的位移量越小。遥感成像原理---扫描成像一、光/机扫描成像概念：依靠机械传动装置使光学镜头摆动，形成对目标地物逐点逐行扫描。探测元件把接受到的电磁波能量能转换成电信号，在磁介质上记录。瞬时视场角：扫描镜在一瞬时时间可以视为静止状态，此时，接受到的目标物的电磁波辐射，限制在一个很小的角度之内，这个角度称为瞬时视场角。即扫描仪的空间分辨

5、率。总视场角：扫描带的地面宽度称总视场。从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角，叫总视场角。工作原理：扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同波长的探测元件上。几种光机扫描仪红外扫描仪：接受地物的红外辐射能量，并把它传给探测元件。多光谱扫描仪（MSS)：与红外扫描仪基本类似，其不同之处是，外加一个分光系统，把来自地物的电磁波信号，分成若干个不同的波段，同时用多个探测器同步记录相应波段的信息。而红外扫描仪只在红外波段工作。专题制图仪TM：专题制图仪TM的成像原理与MSS一致

6、，与MSS相比，空间分辨率由80米提高到30米；探测波段由4个增加到7个。特点：利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理方面十分方便。但装置庞杂，高速运动使其可靠性差；在成像机理上，存在着目标辐射能量利用率低的致命弱点。二、固体自扫描成像（推帚式扫描仪）光机扫描仪的探测元件需要光学镜头的机械摆动完成扫描，探测元件的响应时间要足够快固体自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。探测元件：电子藕合器件CCD。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。三、高光

7、谱成像光谱扫描特点：高光谱成像仪是遥感进展的新技术，其图象是多达数百个波段的非常窄的连续的光谱波段组成，光谱波段覆盖了可见光、近红外、中红外和热红外区域全部光谱带。光谱仪成像时多采用扫描式和推帚式，可以收集200或200以上波段的收据数据。使图象中的每一像元均得到连续的反射率曲线，而不像其他一般传统的成像谱光仪在波段之间存在间隔。AVIRIS成像光谱仪（美）:224个波段，0.38-2.5um,波段宽度为10nmCASI