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第三章 遥感 数据获取 - 传感器

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第三章 遥感 数据获取 - 传感器. 本章主要介绍获得遥感数据的传感器、其类型、工作原理和发展趋势等。. 本章提要( … ) 第一节传感器的定义和功能 第二节传感器的分类 第三节传感器的组成 第四节 传感器的工作原理 第五节摄影型传感器 第六节扫描方式的传感器 第七节微波遥感的传感器 第八节 传感器发展趋势. 返回. 下一章. §1 传感器的定义和功能. 传感器 是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。

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第三章 遥感数据获取-传感器

本章主要介绍获得遥感数据的传感器、其类型、工作原理和发展趋势等。

本章提要(…)

第一节传感器的定义和功能

第二节传感器的分类

第三节传感器的组成

第四节 传感器的工作原理

第五节摄影型传感器

第六节扫描方式的传感器

第七节微波遥感的传感器

第八节 传感器发展趋势

返回

下一章

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§1传感器的定义和功能

  • 传感器是收集、探测、记录地物电磁波辐射信息的工具。
  • 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。

To be continued…

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§2传感器的分类

(1)按工作方式分为:

主动方式传感器:侧视雷达、激光雷达、微波辐射计。

被动方式传感器:航空摄影机、多光谱扫描仪(MSS)、TM、ETM(1,2)、HRV、红外扫描仪等。

To be continued…

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(2)按传感器记录方式分为:

成像方式、非成像方式

  • 成像方式:传感器把地物的电磁波能量强度用图像的形式表示。
  • 非成像方式:传感器把地物的电磁波能量强度用数字或曲线图形表示。

To be continued…

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画幅式摄影机

缝隙式摄影机

摄影类型

全景式摄影机

多光谱摄影机

成像类传感器

光机扫描仪

光电成像

推帚式扫描仪

成像光谱仪

真实孔径雷达

侧视雷达

合成孔径雷达

(3)按成像类型分类

To be continued…

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§3 传感器的组成

  • 收集器:收集来自地物目标镜、天线。
  • 分光器:将地面电磁波信息分解为需要的光谱成分。如分光棱镜、衍射光栅等。
  • 探测器:将收集的辐射能转变成化学能或电能。
  • 处理器:将探测后的化学能或电能等信号进行处理。
  • 输出:将获取的数据输出。

To be continued…

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§4 传感器的工作原理

  • 是收集、量测和记录来自地面目标地物的电磁波信息的仪器,是遥感技术的核心部分。
  • 根据传感器成像方式分为:摄影类型、光电扫描类型和雷达3种。
  • 光电扫描类型又分为:光机扫描和推帚式扫描2种。

To be continued…

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三种常用遥感传感器

  • 传统摄影 传感器
  • 推扫式CCD传感器
  • 光机扫描仪
  • CCD,英文全称:Charge-coupled Device,中文全称:电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号。它是一种特殊半导体器件,上面有很多一样的感光元件,每个感光元件叫一个像素,一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。
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§5 摄影型传感器

航空摄影机:是空中对地面拍摄像片的仪器,它通过光学系统采用胶片或磁带记录地物的反射光谱能量。记录的波长范围以可见光~近红外为主。

To be continued…

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§6 扫描方式的传感器

  • 光机扫描仪:

用光学系统接收来自目标地物的辐射,并分成几个不同的光谱段,使用探测仪器把光信号转变为电信号,同时发射信号回地面,如MSS、TM等。

分为红外扫描仪和多光谱扫描仪。

To be continued…

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§6 扫描方式的传感器

  • 推帚式扫描仪:

用平行排列的CCD探测杆收集地面辐射信息,每根探测杆由3 000/6 000个CCD元件呈一字排列,负责收集某一波段的地面辐射信息,是推帚式扫描成像。

例如法国的SPOT卫星的HRV传感器每线性列阵4096个CCD元件( 目前传感器中普遍使用),地面分辨率高达15m。(工作原理图)

To be continued…

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将CCD探测原件按线性排列方式装置,与卫星前进方向垂直,沿着卫星前进方向推帚式扫描,且探测元件的数目等于扫描线上的像元数。不需要用摆动的扫描镜

推扫式扫描仪

线性阵列CCD

光学系统

扫描线

前进方向

推帚式扫描仪工作原理

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§7 微波遥感的传感器

  • 主动微波遥感(…)
    • 雷达
    • 侧视雷达
    • 合成孔径侧视雷达
  • 被动微波遥感(…)

是指通过向目标地物发射微波并接受其后向辐射信号来实现对地观测的遥感方式。主要传感器为雷达,此外还有微波高度计和微波散射计。

是指通过传感器,接受来自目标地物发射的微波,而达到探测目的的遥感方式。被动接受目标地物微波辐射的传感器为微波辐射计,被动探测目标地物微波散射特性的传感器为微波散射计。

本节结束

返回

下一节

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1.更高空间分辨率传感器的研制

随着遥感应用深入,多波段扫描仪已经从机械扫描发展到CCD推帚式扫描,空间分辨率从80米到20米、10米,如QuikBird数据已达到0.5米。

§8 传感器的发展趋势

  • 中华人民共和国国庆60周年,天安门地区国庆阅兵现场的卫星影像Digitalglobe公司旗下的Quickbird(快鸟)卫星拍摄,0.6米分辨率。拍摄时间2009年10月1日。
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2.更精细的光谱分辨率传感器的研制

高光谱传感器是在电磁波谱的可见光,近红外光,中红外光和热红外波段范围内获取许多非常窄的光谱。

与一般遥感传感器的区别:

可分离出几十个至数百个很窄的波段来接收信息;

每个波段宽度仅小于10nm;

所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的光谱曲线;

光谱覆盖从可见光至热红外的全部电磁辐射范围。

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3.多波段、多极化、多模式合成孔径卫星雷达传感器的研制3.多波段、多极化、多模式合成孔径卫星雷达传感器的研制

星载主动式(微波)遥感使得探测手段多样化,如加拿大Radarsat就具有多模式工作能力,可以改变空间分辨率、入射角、侧视方向等参数。还有欧洲空间局ERS-1卫星C段SAR计划,通过干涉测量技术研究火山爆发后火山锥的变化。

ERS-1卫星

Radarsat卫星

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4.进行立体观测和测量的传感器的研制

CCD固体扫描仪可对地面立体观测。

两种形式:同轨立体观测和异轨立体观测。

异轨立体观测方式

同轨立体观测方式

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“资源三号”卫星于2012年1月9日成功发射,重约2650千克,设计寿命约5年。“资源三号”卫星于2012年1月9日成功发射,重约2650千克,设计寿命约5年。

  • 卫星配置前视、正视、后视三台全色相机,立体测绘成功率达到100%,可

同时获取优于2.1米的全色数据和优于6米的多光谱数据。它主要应用于中国

地理信息行业的数字城市、天地图、地理国情监测三大平台建设提供自主高

分辨率影像产品。