1、 第三章遥感技术系统内容介绍与学习目的 ：本章主要介绍了遥感技术系统的组成；摄影方式、扫描方式及雷达方式传感器的基本结构、成像机理；常见遥感卫星轨道参数及其传感器工作特点；航空摄影像片、专题制图仪图像、固体自扫描图像、热红外图像及成像雷达图像等的特性（空间特性、波普特性、时间特性）。通过本章的学习，要重点掌握本章典型遥感图像的特性，正确理解不同遥感图像的信息内涵，从而达到在工作中能正确选择和使用遥感图像的目的。第一节 概 述遥感技术系统是实现遥感目的的方法论、设备和技术的总称。现已成为一个从地面到高空的多维、多层次的立体化观测系统。遥感技术系统主要有： 遥感平台系统，即运载工具。包括各种飞机、
2、卫星、火箭、气球、高塔、机动高架车等； 遥感器系统，如各种主动式和被动式、成像式和非成像式、机载的和星载的传感器及其技术保障系统； 数据传输和接收系统，如卫星地面接收站、用于数据中继的通讯卫星等； 数据接收系统，用于地面波谱测试和获取定位观测数据的各种地面台站网； 数据处理系统，用于对原始遥感数据进行转换、记录、校正、数据管理和分发； 分析应用系统，包括对遥感数据按某种应用目的进行处理、分析、判读、制图的一系列设备、技术和方法。遥感技术系统是一个非常庞杂的体系。对某一特定的遥感目的来说，可选定一种最佳的组合，以发挥各分系统的技术优势和总体系统的技术经济效益。一、遥感平台遥感中搭载遥感器的工具统
3、称为遥感平台，它是遥感器赖以工作的场所，平台的运行特征及其姿态稳定状况直接影响传感器的性能和遥感资料的质量。目前，遥感平台按高度可分为地面、航空和航天遥感平台 (表 31) 。在不同高度进行多平台遥感，可获得不同比例尺、分辨率和地面覆盖面积的遥感图像。地面遥感平台指用于安置遥感器的三脚架、遥感塔、遥感车等，高度在 100m以下，在上放置地物波谱仪、辐射计、分光光度计等，可以测定各类地物的波谱特性。航空遥感平台指高度在 100m以上， 100km以下，用于各种调查、空中侦察、摄影测量的平台。航天遥感平台一般指高度在 240km以上的卫星等，其中高度最高的要数气象卫星 GMS所代表的静止卫星，它位
4、于赤道上空 3600km的高度上， Landsat，SPOT等地球卫星高度也在 700 900km之间。二 传感器传感器是记录地物反射获发射电磁波能量的装置，是遥感技术系统的核心部分，目前对成像传感器的主要分类如下（图 3-1）：（ 1）按数据记录方式可分为成像方式传感器和非成像方式传感器两大类。非成像方式传感器记录的是地物的一些物理参数。在成像系统中，按成像原理又可分为摄影成像、扫描成像等类型。（ 2）按传感器工作的波段可分为可见光传感器、红外传感器和微波传感器。从可见光到红外区的光学波段的传感器统称为光学传感器，微波领域的传感器统称为微波传感器。(3)按工作方式可分为主动式传感器和被动式传
5、感器。被动式传感器接收目标自身的热辐射或反射太阳辐射，如各种摄像机、扫描仪、辐射计等；主动式传感器能向目标发射强大的电磁波，然后接收目标反射的回波，主要指各种形式的雷达，其工作波段集中在微波区。三、遥感卫星地面接收站遥感卫星地面站是跟踪、接收、记录、处理遥感卫星数据的地面系统。一般由地面接收站和地面处理站两部分组成。前者由大型抛物面的主、副反射面天线和磁带机组成，主要任务是搜索、跟踪卫星，接收并记录卫星遥感数据、遥测数据及卫星姿态数据。天线具有若干波段 (一般是 X波段或 S波段 )、全半球跟踪能力，安装方式为方位一俯仰，并设有自动倾斜机构，以解决卫星过顶的跟踪问题。接收记录的数据通常通过若干
6、磁带机记录在高密度数字磁带 (HDDT)上。后者由计算机图像处理系统和光学图像处理系统组成。计算机图像处理系统主要功能是对地面接收站接收记录的数据进行回放输入，分幅并进行辐射校正和几何校正处理，最后获得卫星数据的计算机兼容磁带 (CCT)和图像产品。光学图像处理系统主要功能是对数据处理后生成的潜影胶片进行冲洗、放大、合成、分割，从而产生各种类型和规格的正负胶片和像片等产品。目前世界上有一定规模的遥感卫星地面站约有 25个 (表 32) ，其中有 18个是由接收美国陆地卫星数据开始发展壮大并形成较大规模的。为了进行全球范围的研究，美国在全世界设置覆盖大陆的陆地卫星地面接收站，目前运行的地面站已经
7、达 21个。全球陆地仅剩南极洲、中亚、西伯利亚等少数空白区。各国的接收站每接收一幅图，都要在当天用微波回送到美国的地球资源观测数据中心 (EROSData)。覆盖全球的卫星系统，遍布全世界的地面站，使美国优先获得全球性的地球资源信息，为进行全球研究提供了可能。中国遥感卫星地面站于 1986年底在北京建成并投入使用，它面向全国提供卫星遥感数据及空间遥感信息服务，是我国大陆唯一的国家级民用多种资源卫星接收与处理基础设施。 20多年来，我国遥感地面站在接收、处理、存档、分发各类对地观测卫星数据，以及卫星遥感影像数据接收与处理相关技术的研究上取得了重大进步，从建成时只能够接收处理一颗光学遥感卫星发展到
8、现在能接收处理十多颗卫星，谱段涵盖光学与微波，分辨率从 1000m到 2.5m，同时代理分发 0.61m高分辨率卫星数据，实现了重大的突破。目前，中国遥感地面站是国际资源卫星地面站网成员，是世界上接收与处理卫星数量最多的地面站之一，分别与美国、欧空局、加拿大、法国、印度等国家和组织的卫星管理机构签订了卫星数据接收协议。正在接收美国 LANDSAT-5， 7，法国 SPOT-2， 4， 5，加拿大 RADARSAT-1，欧空局 ENVISAT-1和 ERS-1 2，印度 RESOURCESAT-1，美国 Terra和 Aqua，以及中巴合作的 CBERS-02B等11颗卫星数据，实现了全天候、全
9、天时的对地观测。四、遥感信息的传输遥感平台上遥感器所收集的信息只有准确、及时地送回地面并迅速进行处理，才能加以利用。遥感信息向地面传输一般采用以下两种方式。1直接回收这是遥感信息传输的初级形式，是在遥感平台返回地面后，直接回收遥感器输出的磁带或胶片，如飞机、航天飞机等，或由遥感平台按地面指令使再入舱与仪器舱分离，独立返回地面，然后从再人舱内取出磁带或胶片，如国土卫星等。直接回收比较容易，利于保密，但不能实时传输。2视频数据传输视频数据传输是将遥感器收集的目标物信息，用无线电发往地面接收站，它是将探测器输出的视频数据，通过通信设备，以 s波段 (2000 4000MHz)15Mbps均数据率、
10、x波段 (8000 12500MHz)85Mbps的数据率或 Ku波段 (1250018000MHz)等视频信道向地面发送。视频数据可以在地面接收站视野内或经跟踪和数据中继卫星 (TDRS)、国内通信卫星 (DOMSAT)在地面接收站视距作用范围以外区域，进行实时或近实时传输 (图 32)，也可以先将数据暂时记录在平台上的宽带视频磁带机，待平台飞越地面站上空时再向地面传送，称为非实时 (延时 )传输。第二节典型传感器工作方式传感器是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具，是遥感技术系统的重要组成部分，是遥感成像技术的核心。一、传感器的基本组成及工作原理无论哪一种传感器，它们基本是由收集系统 (收集器 )、探测系统 (探测器)、信息转化系统 (处理器 )和记录系统 (输出器 )四部分组成 (图 33) 。1收集器收集地物辐射来的能量。具体的元件如透镜组、反射镜组、天线等。对于多波段遥感，收集系统还包括按波段分波束的元件，例如滤光片、棱镜、光栅等。2探测器将收集的辐射能转变成化学能或电能。常用的探测元件有感光胶片、光电管、光敏和热敏探测元件、共振腔谐振器等。3处理器对收集的信号进行处理。如显影、定影、信号放大、变换、校正和编码等。具体的处理器类型有摄影处理装置和电子处理装置。4输出器输出获取的数据。输出器类型有扫描晒像仪、阴极射线管、电视显像管、磁带记录仪、 XY彩色喷笔记录仪等。
