第1章绪论 1.1遥感的基本概念 一切地面目标，由于种类及其所处环境条件的差异，因而具有反射或辐射不同被长申磁 波信息的特性，遥感正是利用地面目标反射或辐射电磁波的固有特性，通过观察目标的电磁 波信息，获取目标的信息，完成远距离识别物体的技术。 遥感(Remote Sensing)作为一门综合技术是美国学者在1960年提出来的。为了比较 全面地描述这种技术和方法，Pruitt把遥感定义为“以摄影方法或以非摄影方式获得被探 测目标的图象或数据的技术” 。从现实意义看，一般我们称遥感是一种远距离目标，通过非 直接接触 0判定 测量并分析目标性质的技术。 外线合运 对 卫 究小组 感的定义是 观测 细 地目标 接受地（休）表或其以 或反射从紫 某些波段 法到探测目标物的整个信的收传。处星和应用处理它是若空技术的出现出 现的，属于空间科学范围，被称之为字宙中的“眼睛” 遥感通过对目标进行探测，获取目标的信息，然后对所获取的信息进行加工处理，从而 实现对目标进行定位、定性或定量的描述。目标信息的获取主要是利用从目标反射和辐射来 的电磁波，接收从目标反射利辐射来的电磁波信息的设备称之为传感器(Remote Sensor), 如航空摄影中的航摄相机等。搭载这些传感器的载体称之为遥感平台(Platform),如航摄飞 机、人造地球卫星等。 1.2遥感技术系统 现代遥感技术系统一般由四部分组成：遥感平台、传感器、遥感数据接收与处理系统、 遥 处理系统是遥感技术应用的三 个主要技术因 ,遥感应用工作者必须对它们有所了解和掌 在感技术中指 器能其正堂丁作的丁且称为超成平台，它是传成婴输作 甘次 色定状况直接影响传感器 的性能和 感资料的质量。目前 卫星和航天飞机等。 2.传感器(Remote sensor) 收集、记录和传输目标信息的装置称为传感器，它是遥感的核心技术。目前应用的传感 器主要有：摄影机、摄像仪、扫描仪、光谱辐射计等。平台和传感器代表着遥感技术的水平。 3.遥感数据接收处理系统 面数据楼收从遥感平台传送来的国像和数据。必建立泥感地面接收站：地面核收链由一 和 统(TRRS),图像黄 c (Image Digital Pr 的大型 批物天线 感平台发的 据磁 或其他形 往图像数据处理机构。 贸预定的保片和数用产行加工处理和心仔：最后根搭用程 收和记录系统记录在磁带上的视频图修 4.分析处理系统 用户得到的遥感资料，是经过预处理的图像胶片或数据，然后再根据各自的应用目的 对这些资料进行分析、研究、判断解释，从中提取有用信息，并将其翻译成为我们所用的文 字资料或图件，这一工作称为“解译”。目前，解译已经形成一些规范的技术路线和方法
第1章 绪论 1.1 遥感的基本概念 一切地面目标，由于种类及其所处环境条件的差异，因而具有反射或辐射不同波长电磁 波信息的特性，遥感正是利用地面目标反射或辐射电磁波的固有特性，通过观察目标的电磁 波信息，获取目标的信息，完成远距离识别物体的技术。 遥感（Remote Sensing）作为一门综合技术是美国学者在 1960 年提出来的。为了比较 全面地描述这种技术和方法，Pruitt 把遥感定义为“以摄影方法或以非摄影方式获得被探 测目标的图象或数据的技术”。从现实意义看，一般我们称遥感是一种远距离目标，通过非 直接接触而判定、测量并分析目标性质的技术。 联合国运用卫星对地球进行遥感研究小组对遥感的定义是：“观测物质或近地目标从紫 外线到微波的某些波长的电磁发射现象”。详细地说,就是运用现代的运载工具和电子光学 仪器,以主动和被动方式接受地(水)表或其以下一定深度处的研究对象发射或反射从紫外线 到微波的,能通过大气的某些波段的电磁波信息,经过加工处理,获得研究对象的有用信息, 达到探测目标物的整个信息的接收、传输、处理和应用处理。它是随着空间技术的出现而出 现的,属于空间科学范围,被称之为宇宙中的“眼睛”。 遥感通过对目标进行探测，获取目标的信息，然后对所获取的信息进行加工处理，从而 实现对目标进行定位、定性或定量的描述。目标信息的获取主要是利用从目标反射和辐射来 的电磁波，接收从目标反射利辐射来的电磁波信息的设备称之为传感器(Remote Sensor)， 如航空摄影中的航摄相机等。搭载这些传感器的载体称之为遥感平台(P1atform)，如航摄飞 机、人造地球卫星等。 1.2 遥感技术系统 现代遥感技术系统一般由四部分组成：遥感平台、传感器、遥感数据接收与处理系统、 遥感资料分析解译系统，其中遥感平台、传感器和数据接收与处理系统是遥感技术应用的三 个主要技术因素，遥感应用工作者必须对它们有所了解和掌握。 1．遥感平台（Platform） 在遥感技术中搭载传感器并能使其正常工作的工具称为遥感平台，它是传感器赖以工作 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 遥感平台主要有飞机、卫星和航天飞机等。 2．传感器（Remote sensor） 收集、记录和传输目标信息的装置称为传感器，它是遥感的核心技术。目前应用的传感 器主要有：摄影机、摄像仪、扫描仪、光谱辐射计等。平台和传感器代表着遥感技术的水平。 3．遥感数据接收处理系统 为了接收从遥感平台传送来的图像和数据，必须建立遥感地面接收站。地面接收站由地 面数据接收和记录系统(TRRS)，图像数据处理系统(Image Digital Processing System, IDPS) 两部分组成，地面数据接收和记录系统的大型抛物天线，能够接收遥感平台发回的数据，这 些数据是以电信号的形式传回，经检波后，被记录在视频磁带上。然后把这些视频磁带，数 据磁带或其他形式的图像资料等，送往图像数据处理机构。图像处理机构的任务是将数据接 收和记录系统记录在磁带上的视频图像信息和数据，进行加工处理和贮存。最后根据用户的 要求，制成一定规格的图像胶片和数据产品分发给用户。 4. 分析处理系统 用户得到的遥感资料，是经过预处理的图像胶片或数据，然后再根据各自的应用目的， 对这些资料进行分析、研究、判断解释，从中提取有用信息，并将其翻译成为我们所用的文 字资料或图件，这一工作称为“解译”。目前，解译已经形成一些规范的技术路线和方法
(1)常规目视解译技术。所谓常规目视解译是指人们用肉眼或手持放大镜或立体镜等 简单工具，凭借解译人员的经验， 来识别目标的性质和变化规律的万法。由于目视解牵 法的 军译既受解译人员专业水平和经验的 影响，图僧 图处理朵是受 0计纪发 用电子计算机对遥感像故据进行分析处理，获得目标地物的光信息 对待判地物到 现自动识别相分类。该技术既快速、客观、准确 又能直接得到解译结果，是遥感分桥解译 的发展方向。近年来，在目标识别上，不仅仅是光谱信息基础上模型，己发展到应用地表纹 理、形状等相结合的判别模型，从而大大提高了目标识别的可靠性。 1.3遥感的分类 自从遥感技术问世以来，由于其应用领域广，涉及学科多，学者们从自身角度以及遥感 传感器和平台技术的不断发展，尚未形成统一的遥感分类体系。究其原因主要是人们对遥感 分类所持根据不同。从遥感自身的特点及应用领域可以从以下几个角度进行分类。 1.3.1按遥感平台划分 随若谣成技术发展，谣感已讲入了多平台时代，因此从谣成平台讲行分类可划分为：地 面遥感、航空遥感、航天遥感和航宇遥感。 1.地面遥感是以近地表的截体作为遥感平台的探测技术。如汽车、三脚架、气球和 车船等。所用的传感器可以是成像和非成像方式。地面遥感是获得成像或非成像方式的数据， 由于它与地面其他观测数据具有绝对同步关系，为构建地表物理模型莫定基础。 2.航空遥感 是以飞机为平台从空中对目标地物进行探测的技术。 主要的特点是沿航 线分幅获取地面目标地物，因此 灵活性) 所获得的图像比例尺大，分辨率高，已形成了 航空影天遥是以卫、火 年代发展起来的 从外层空间对目标地物进行探测的 代遥感技术。其特 . 现的中只图修不持区。度的然规律与现元风时福分讲 到高分排率的地观 ,同时主 短，为动态监测地球表面环境提供了可能」 4.航字遥感是以字宙飞船为平台对宇宙星际的目标进行探测遥感技术。随着运载火箭 技术的不断发展，人类逐步从地球环境向字宙星际环境的延伸，从而实现了对月球、火星等 星际环境的遥测。这一技术为进一步探索地球的起源提供科学数据。 1.3.2按探测的电磁波段划分 根据传感器所接收的电磁波谱，遥感技术可分为五种： 1.可见光遥感传感器仅采集与记录目标物在可见光波段的反射能量，主要有摄影机、 扫描仪、摄像仪等 2.红外遥感 传感采集并记录目标地物在电磁波红外被段的反射或辐射能量，主要有 摄影机、扫描仪等 传感器采集并记录目标地物在微波波段反射能量，所用传感器主要包括 扫描仪 感器将 反射或辐射来的 能量分制成若干个窄的光 谱带，同步 时得 月标 的多幅图像。目前 更用的多 普遥感传感器有多
（1）常规目视解译技术。所谓常规目视解译是指人们用肉眼或手持放大镜或立体镜等 简单工具，凭借解译人员的经验，来识别目标物的性质和变化规律的方法。由于目视解译所 用的仪器设备简单，在野外和室内都可进行。既能获得一定的效果，还可验证仪器方法的准 确程度，所以它是一种最基本的解译方法。但是，目视解译既受解译人员专业水平和经验的 影响，也受眼睛视觉功能的限制．并且速度侵，不够精确。 （2）图像处理技术。图像处理技术是是 20 世纪发展起来的一种识别地物方法，它是利 用电子计算机对遥感影像数据进行分析处理，获得目标地物的光谱信息，进而对待判地物实 现自动识别相分类。该技术既快速、客观、准确，又能直接得到解译结果，是遥感分桥解译 的发展方向。近年来，在目标识别上，不仅仅是光谱信息基础上模型，已发展到应用地表纹 理、形状等相结合的判别模型，从而大大提高了目标识别的可靠性。 1.3 遥感的分类 自从遥感技术问世以来，由于其应用领域广，涉及学科多，学者们从自身角度以及遥感 传感器和平台技术的不断发展，尚未形成统一的遥感分类体系。究其原因主要是人们对遥感 分类所持根据不同。从遥感自身的特点及应用领域可以从以下几个角度进行分类。 1.3.1 按遥感平台划分 随着遥感技术发展，遥感已进入了多平台时代，因此从遥感平台进行分类可划分为：地 面遥感、航空遥感、航天遥感和航宇遥感。 1. 地面遥感 是以近地表的载体作为遥感平台的探测技术。如汽车、三脚架、气球和 车船等。所用的传感器可以是成像和非成像方式。地面遥感是获得成像或非成像方式的数据， 由于它与地面其他观测数据具有绝对同步关系，为构建地表物理模型奠定基础。 2. 航空遥感 是以飞机为平台从空中对目标地物进行探测的技术。主要的特点是沿航 线分幅获取地面目标地物，因此其灵活性大，所获得的图像比例尺大，分辨率高，已形成了 航空摄影完整的理论体系，是为地方尺度的遥感提供数据。 3. 航天遥感 是以卫星、火箭以及航天飞机为平台，从外层空间对目标地物进行探测的 技术系统。航天遥感是 20 世纪 70 年代发展起来的现代遥感技术。其特点是已形成从粗分辨 率到高分辨率的对地观测手段，不仅可用于宏观区域的自然规律与现象的研究，同时高分辨 率小卫星为地方尺度的大比例尺制图与资源环境调查研究提供新的数据源，另外重复周期 短，为动态监测地球表面环境提供了可能。 4. 航宇遥感 是以宇宙飞船为平台对宇宙星际的目标进行探测遥感技术。随着运载火箭 技术的不断发展，人类逐步从地球环境向宇宙星际环境的延伸，从而实现了对月球、火星等 星际环境的遥测。这一技术为进一步探索地球的起源提供科学数据。 1.3.2 按探测的电磁波段划分 根据传感器所接收的电磁波谱，遥感技术可分为五种： 1. 可见光遥感 传感器仅采集与记录目标物在可见光波段的反射能量，主要有摄影机、 扫描仪、摄像仪等。 2. 红外遥感 传感采集并记录目标地物在电磁波红外波段的反射或辐射能量，主要有 摄影机、扫描仪等。 3. 微波逼感 传感器采集并记录目标地物在微波波段反射能量，所用传感器主要包括 扫描仪、微波辐射计、雷达、高度计等。 4. 多光谱遥感 传感器将把目标物反射或辐射来的电磁辐射能量分割成若干个窄的光 谱带，同步探测同时得到目标物不同波段的多幅图像。目前所使用的多光谱遥感传感器有多
光谱摄影机、多光谱扫描仪和反束光导管摄像仪等。 5.紫外遥感传感器采集和记录目标物在紫外波段的辐射能量，由于太阳辐射能量到达 地面的紫外波能量非常弱，因此可用波段非常窄(0.30.4m),但对地质遥感有非常重要 的意义。 6.高光谱遥感高光谱遥感是近年发展起来的新的遥感探测技术，它是将某一波长范 围内，以小于10m波长间隔对地观察，探测地表某目标地物的反射或发射能量的探测技术 光语选感迪常米讲，可分为成像尚光和非成像尚光。非成像尚光 ,是指利用尚光 非成像 透射率及其辐 可 仪的工作性 野外 宽及位) 模拟成 数据的应用潜力奠定基础 成像高光谱，是指以 10 的米波密，深地面日标地 为波段特征的探测技术，目前成像高光谱仪都在 9-10mm的波宽，有128以上的波段对地表进行探测其反射能量。如AS高光谱传感器有128 个波段，波宽9.6nm:AVIRIS高光谱传感器有224个波段，波宽10nm。 1.3.3按电磁辐射源划分 根据传威器所接收的能量来，谣成转术可别分为主动和被动谣两种 1.被动遥感指传感器探测和记录目标地物的太阳辐射的反射或是目标地物自身发射 的热辐射和微波的能量。其中目标物反射的电磁波能量，其输入能量是太阳自然辐源而非人 工辐射源，热红外和微波波段的发射能量是地物吸收太阳辐射能量后的再辐射。 2.主动遥感是指传感器带有电磁波发射装置，在探测过程中，向目标地物发射电磁 波辐射能量，然后接收和记录目标物反射或散射回来的电磁波的遥感。如雷达、闪光摄影等 属此类。 1.3.4按应用领域划分 根据遥感的应用领域进行划分，可分为地质遥感、农业遥感、林业遥感、水利遥感、海 洋遥感、环境遥感、灾害遥感等。 1.4遥感的特点 从遥感传感器与遥感平台的发展来看，遥感技术有以下六个方面的特点： 1探范用广，非取信息的范用大 一幅陆地卫星照片对应地面约三万四千多平方公 里，覆盖我国全部领土仅需五百多张。因此对国土资源概查有着重大意义，同时宏观的特点 使得大面积以至全球范围研究生态环境和资源问题成为现实，许多大的特征形迹如长达几千 公里的地 且径广公里的人 才能显现出才 而 期性 球各处进行观察使得有可能进行动 获取信总方使而且快 利用遥感获取信息不受地形限制。对于高山冰雪、戈壁沙 漠、海洋等地区 般方法不易获得的资料，卫星像片则可以获得大量有用的资料。同时 卫星还可以不受任何政治、地球条件的限制，覆盖地球的任何一角和整个地球。这使得我们 能够及时地获得各种地表信息，并使得过去对农田、森林、城市等大区域成图所需几年到十 几年的时间大为缩短。例如英国过去对其24万平方公里的国土进行常规地面调查需6000 人工作6年，现在采用卫星遥感只需4个人工作9个月即。 4.综合性。遥感技术构成对地球观察监测的多层空间、多波段、多时相的探测网。它
光谱摄影机、多光谱扫描仪和反束光导管摄像仪等。 5. 紫外遥感 传感器采集和记录目标物在紫外波段的辐射能量，由于太阳辐射能量到达 地面的紫外波能量非常弱，因此可用波段非常窄（0.3~0.4 m ），但对地质遥感有非常重要 的意义。 6. 高光谱遥感 高光谱遥感是近年发展起来的新的遥感探测技术，它是将某一波长范 围内，以小于 10nm 波长间隔对地观察，探测地表某目标地物的反射或发射能量的探测技术。 高光谱遥感通常来讲，可分为成像高光谱和非成像高光谱。非成像高光谱，是指利用高光谱 非成像光谱（辐射）仪在野外或实验室测量特征地物的反射率、透射率及其辐率，从而从不 同侧面揭示特征地表波谱特征以及其性质。野外或实验室高光谱的研究，为进一步模拟成像 光谱仪的工作性，确定传感器测量光谱范围、波段设置（波段数、波宽及位置）和评价遥感 数据的应用潜力奠定基础，常用的非成像光谱仪有 ASD、LI-1800 等。成像高光谱，是指以 小于 10nm 的光谱波宽，探测地面目标地物的波段特征的探测技术，目前成像高光谱仪都在 9-10nm 的波宽，有 128 以上的波段对地表进行探测其反射能量。如 AIS 高光谱传感器有 128 个波段，波宽 9.6nm；AVIRIS 高光谱传感器有 224 个波段，波宽 10nm。 1.3.3 按电磁辐射源划分 根据传感器所接收的能量来源，遥感技术可划分为主动和被动遥感两种。 1. 被动遥感 指传感器探测和记录目标地物的太阳辐射的反射或是目标地物自身发射 的热辐射和微波的能量。其中目标物反射的电磁波能量，其输入能量是太阳自然辐源而非人 工辐射源，热红外和微波波段的发射能量是地物吸收太阳辐射能量后的再辐射。 2. 主动遥感 是指传感器带有电磁波发射装置，在探测过程中，向目标地物发射电磁 波辐射能量，然后接收和记录目标物反射或散射回来的电磁波的遥感。如雷达、闪光摄影等 属此类。 1.3.4 按应用领域划分 根据遥感的应用领域进行划分，可分为地质遥感、农业遥感、林业遥感、水利遥感、海 洋遥感、环境遥感、灾害遥感等。 1.4 遥感的特点 从遥感传感器与遥感平台的发展来看，遥感技术有以下六个方面的特点： 1. 探测范围广，获取信息的范围大。一幅陆地卫星照片对应地面约三万四千多平方公 里，覆盖我国全部领土仅需五百多张。因此对国土资源概查有着重大意义，同时宏观的特点 使得大面积以至全球范围研究生态环境和资源问题成为现实，许多大的特征形迹如长达几千 公里的地壳深部断裂，直径上干公里的大环形构造等只有在卫星遥感图像上才能显现出来。 2. 获取的信息内容丰富、新颖,能讯速反映动态变化。正因为遥感探测范围广，获取信 息的范围大，所以获取的信息内容丰富。卫星周期性对地球各处进行观察使得有可能进行动 态观测，获取新颖的资料，从而实现对地的动态变化监测。 3. 获取信息方便而且快速。利用遥感获取信息不受地形限制。对于高山冰雪、戈壁沙 漠、海洋等地区。一般方法不易获得的资料,卫星像片则可以获得大量有用的资料。同时, 卫星还可以不受任何政治、地球条件的限制,覆盖地球的任何一角和整个地球。这使得我们 能够及时地获得各种地表信息，并使得过去对农田、森林、城市等大区域成图所需几年到十 几年的时间大为缩短。例如英国过去对其 24 万平方公里的国土进行常规地面调查需 6000 人工作 6 年，现在采用卫星遥感只需 4 个人工作 9 个月即。 4. 综合性。遥感技术构成对地球观察监测的多层空间、多波段、多时相的探测网。它
从三个空间：地理空间（经、纬、高程）、光谱空间、时间空间提供给我们五维信息，使得能 更加全面深入的观察分析问题 5.成本 划设计，利用卫片进行物测只需0.6美分 平方公里 、高光语遥感发展逐步 盖大气窗口的 红外 红外 n1100 感几百米 几十米逐步发展几 和几土原兴 感逐步发展到高光谱遥感。 1.5遥感技术应用的发展 任何一门科学和技术的形成与发展，总是和时代的发展和要求相一致，感技术的发展 当然也不例外。它的形成是与传感技术、宇航技术、通讯技术以及电子计算机技术的发展相 联系，与军事侦察、环境监测、资源开发利用和全球变化的需要相适应的。 20世纪50年代以来，随着科学技术的发展，在普通照相机和飞机的基础上， 一些新的 信息探测系统相继出现。“遥感(Remote Seinsing)”这一术语是1960年美国学者伊林 布鲁伊持(Evelyn L.·Pruitt)首先提出的，1962年在美国密执安大学召开的（国际环境 料 “不做止万 技术 这门新学科的形成。 感 力从可见光打寝到了紫 物信息 等。对 遥感技术的应用大致可划分三个阶段：航空遥感、航天遥感与遥感信息定量化
从三个空间：地理空间(经、纬、高程)、光谱空间、时间空间提供给我们五维信息，使得能 更加全面深入的观察分析问题。 5. 成本低。例如某水渠规划设计，利用卫片进行勘测只需 0.6 美分／平方公里。 6. 高分辨率、高光谱遥感发展逐步走向成熟。当代遥感技术已能全面覆盖大气窗口的 所有部分光学遥感包括可见光,近红外和短波红外区域。热红外遥感的波长可达 8~14μm；微 波遥感观测目标物电磁波的辐射和散射,分被动微波遥感和主动微波遥感,波长范围为 0.1~100cm。目前卫星遥感的空间分辨率已从原来的几公里、几百米、几十米逐步发展几米 和几十厘米，航空数字摄影测量能获得更高的空间分辨率。光谱分辨率从单一波、多光谱遥 感逐步发展到高光谱遥感。 1.5 遥感技术应用的发展 任何一门科学和技术的形成与发展，总是和时代的发展和要求相一致，遥感技术的发展 当然也不例外。它的形成是与传感技术、宇航技术、通讯技术以及电子计算机技术的发展相 联系，与军事侦察、环境监测、资源开发利用和全球变化的需要相适应的。 20 世纪 50 年代以来，随着科学技术的发展，在普通照相机和飞机的基础上，一些新的 信息探测系统相继出现。“遥感（Remote Seinsing）”这一术语是 1960 年美国学者伊林 L.布鲁伊持 (Evelyn L.·Pruitt)首先提出的，1962 年在美国密执安大学召开的(国际环境 科学遥感讨论会)上，这一术语被正式通过，从此就标志着遥感这门新学科的形成。随着遥 感技术的不断发展，人类观测电磁辐射的能力从可见光扩展到了紫外、红外、微波等。对目 标物信息的收集方式从摄影成到扫描仪；资料由成像到数据(非图像)；平台由汽车、飞机发 展到了卫星、火箭、宇宙飞船；应用研究从军事、测绘领域扩展到了农、林、水、气象、地 质、地理、环境和工程等部门。 遥感技术的应用大致可划分三个阶段：航空遥感、航天遥感与遥感信息定量化
第2章遥感信息源 地表目标反射、发射的申磁福射能经与大气、地表相石作用后，被各种谣成仪器所接吸 并记录下来。这些记录者地表目标电磁辐射数量与性质变化的遥感数据，直接或间接地提供 了许多基本的生物、物理、地学变量和变量组合，如地理位置、地形高度、植被、水体、人 工连筑、表面温度、表面湿度、表面粗糙度、土地覆盖度等，成为解释目标性质和现象的很 有价值的数据源。 2.1遥感信息源的特征与评价 遥感技术的发展、遥感采集手段的多样性，观测条件的可控性，确保了所获得的遥感数 据的多源性，即多平台、多波段、多视场、多时相、多角度、多极化等。 从这个意义上可以认为遥感数据是“多维的”。这种多维性可以通过不同的分辨率和特 性来度量相描述。 2.1.1 空间分辨率及几何特征 一、空间分辨率(Spatial Resolution) 遥感器可以放置在太空站、轨道卫星、航天飞机、航空飞机、高塔、遥感车等不同 的遥感干台上。这些不同平台的高度、运行速度、观察范围、图像分辨率、应用目的等均不 相同，它们构成了一个对地球表面观测的立体观测系统。 选择平台的主要依据是地面分辨率，又称空间分辨率。前者是针对地面而言，指可以识 别的最小地面距离或最小目标物的大小。后者是针对遥感器或图像而言的，指图像上能够详 细区分的最小单 无的尺 性距离的度量 有智 种欧 象元((Pixel]):指单个像元所对应的地面面积大小，单位为米（）回或公里(k)。如美国 QuikBird商业卫星 个像元相当地面面积0.61m×0.61。 其空间分辨率 为0g1 Landsat/TM一个像元相当地面面积28.5m×28.5m,简称空间分辨率30m:NOAA/AV阳RR 一个像元约相当地面面积1100m×1100m,简称空间分辨率1.1km(或1km)。像元是扫描影像 的基本单元，是成像过程中或用计算机处理时的基本采样点，由亮度值表示。 对于光电扫描成像系统，像元在扫描线方向的尺寸大小取决于系统几何光学特征的测 定，而飞行方向的尺寸大小取决于探测器连续电信号的采样速率。 数确定 对摄影统而言，影像最小 肠包含的组对 纹或规 暗系对 感器内单 探测元件的受光角 见测视野，单 (mrac 测器大 小分 时视场内 给定的时视 内，往往包含者不止一种地面覆盖类型。他所记录的是一种复合信号相应。因此一般图像包 含的是“纯”像元和“混合”像元的集合体，这依赖于IFOV的大小和地面物体的空间复杂 性
第2章 遥感信息源 地表目标反射、发射的电磁辐射能经与大气、地表相互作用后，被各种遥感仪器所接收 并记录下来。这些记录着地表目标电磁辐射数量与性质变化的遥感数据，直接或间接地提供 了许多基本的生物、物理、地学变量和变量组合，如地理位置、地形高度、植被、水体、人 工连筑、表面温度、表面湿度、表面粗糙度、土地覆盖度等，成为解释目标性质和现象的很 有价值的数据源。 2.1 遥感信息源的特征与评价 遥感技术的发展、遥感采集手段的多样性，观测条件的可控性，确保了所获得的遥感数 据的多源性，即多平台、多波段、多视场、多时相、多角度、多极化等。 从这个意义上可以认为遥感数据是“多维的”。这种多维性可以通过不同的分辨率和特 性来度量相描述。 2.1.1 空间分辨率及几何特征 一、空间分辨率（Spatial Resolution） 遥感器可以放置在太空站、轨道卫星、航天飞机、航空飞机、高塔、遥感车等不同 的遥感干台上。这些不同平台的高度、运行速度、观察范围、图像分辨率、应用目的等均不 相同，它们构成了一个对地球表面观测的立体观测系统。 选择平台的主要依据是地面分辨率，又称空间分辨率。前者是针对地面而言，指可以识 别的最小地面距离或最小目标物的大小。后者是针对遥感器或图像而言的，指图像上能够详 细区分的最小单元的尺寸或大小，或指遥感器区分两个目标的最小角度或线性距离的度量。 它们均反映对两个非常靠近的目标物的识别、区分能力，有时也称分辨力或解像力。一般可 有三种表示法： 像元({Pixel])：指单个像元所对应的地面面积大小，单位为米(m)或公里(km)。如美国 QuikBird 商业卫星一个像元相当地面面积 0.61 m×0.61 m，其空间分辨率为 0.61m； Landsat/TM 一个像元相当地面面积 28.5 m×28.5 m ，简称空间分辨率 30m；NOAA/AVHRR 一个像元约相当地面面积 1100m×1100m，简称空间分辨率 1.1km(或 1km)。像元是扫描影像 的基本单元，是成像过程中或用计算机处理时的基本采样点，由亮度值表示。 对于光电扫描成像系统，像元在扫描线方向的尺寸大小取决于系统几何光学特征的测 定，而飞行方向的尺寸大小取决于探测器连续电信号的采样速率。 线对数（Line pairs）：对于摄影系统而言，影像最小单元常通过 1mm 间隔包含的线对 数确定，单位为线对/mm。所谓线对是指一对同等大小的明暗条纹或规则间隔的明暗条对。 瞬时视场（IFOV）：指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野，单位为毫弧度（mrad）。 IFOV 越小最小分辨单元（可分像素）越小，空间分辨率越高。IFOV 取决于遥感光学系统 和探测器大小。一个瞬时视场内的信息，表示一个像元。然而，在任何一个给定的瞬时视场 内，往往包含着不止一种地面覆盖类型。他所记录的是一种复合信号相应。因此一般图像包 含的是“纯”像元和“混合”像元的集合体，这依赖于 IFOV 的大小和地面物体的空间复杂 性
二、几何特征 每张遥感图像与所表示的地表景光特征之间有特定的几门关系。这种几何关系是由遥感 仪器的设计、特定的观测条件、地形起伏和其他因素决定的。 关 地面标原 复杂的 有其 空间分布特征（位置 形状大◆相 二维平面记录) 受大气传输效应和遥感器成像特征的影响 这些地面目标的 “发生变 其中垂直摄影的图像属于地面中心投影，像点的位移是从中心点向四周的发射状，且越 往边缘变形越大：扫描所成的图像属多中心投影，由于扫描仪往返扫描，像点位移主要在与 天底线垂直方向上变化，且越往扫描边缘变形越大。可见不同的遥感器的几何丞相机理不同 几何畸变的性质也不同，与地面目标的几何形态关系也不同。在这里以多光谱扫描仪MSS 为例加以说明。 请变大小 变原用 几何晴变 崎变原因 几何時李 酰变大小 (m) (m) X≤6400 地球自转引 △Y≤648 起的 扫墙对间同 AY≤640 内的歪斜 Y=210 △Y≤960 扫描领游 航偏 △x≥400 AX≤5 转建度 时间 图2-1陆地卫足Ss图形几何 图2-1显示了MSS几何畸变的主要原因及大小。从图中可见，这些几何畸变有的是由于 卫星的姿态、轨道，地球的运动和形状等外部因素所引起的：有的是由于遥感器本身结构性 能和扫描镜的不规则运动，检测器采样延迟、探测器的配置、波段间的配准失调等内部因素 所引起的：也有的则由于纠正上述误差而进行一系列换算和模拟而产生的处理误差。这些 的 有的种 是它们大部分可以通过几何纠正来加以消除和减少。 2.1.2光谱分辨率 一、电磁波谱 电磁波谱是按电磁波在真空中的波长或频率来划分的。它包括从无线电波、微波、红外 光、线井 ,紫外光、X射线、Y射线、宇宙射线等波谱区的划分没有明确的物理定义， 因而男 成系统之间的关系 去风轻处大加内树王 气效应与 a)反映能源 )反映遥感系统月
二、几何特征 每张遥感图像与所表示的地表景光特征之间有特定的几门关系。这种几何关系是由遥感 仪器的设计、特定的观测条件、地形起伏和其他因素决定的。 地面目标是个复杂的多维模型。它有其一定的空间分布特征(位置、形状、大小、相互 关系）。地面原型(一个无限的、连续的多维信息源)，经遥感过程转为遥感信息(一个有限 化、离散化二维平面记录)后，受大气传输效应和遥感器成像特征的影响，这些地面目标的 空间特征被部分歪曲，发生变形。 其中垂直摄影的图像属于地面中心投影，像点的位移是从中心点向四周的发射状，且越 往边缘变形越大；扫描所成的图像属多中心投影，由于扫描仪往返扫描，像点位移主要在与 天底线垂直方向上变化，且越往扫描边缘变形越大。可见不同的遥感器的几何丞相机理不同， 几何畸变的性质也不同，与地面目标的几何形态关系也不同。在这里以多光谱扫描仪 MSS 为例加以说明。 图 2-1 陆地卫星 MSS 图形几何畸变 图 2-1 显示了 MSS 几何畸变的主要原因及大小。从图中可见，这些几何畸变有的是由于 卫星的姿态、轨道，地球的运动和形状等外部因素所引起的；有的是由于遥感器本身结构性 能和扫描镜的不规则运动，检测器采样延迟、探测器的配置、波段间的配准失调等内部因素 所引起的；也有的则由于纠正上述误差而进行一系列换算和模拟而产生的处理误差。这些误 差有的是系统的，有的是随机的；有的是连续的，有的是非连续性的，十打复杂。尽管遥感 图像的几何误差原因多种多样，并且不断变化，它们构成了遥感图像所固有的几何特性，但 是它们大部分可以通过几何纠正来加以消除和减少。 2.1.2 光谱分辨率 一、电磁波谱 电磁波谱是按电磁波在真空中的波长或频率来划分的。它包括从无线电波、微波、红外 光、可见光、紫外光、X 射线、Y 射线、宇宙射线等。波谱区的划分没有明确的物理定义， 因而界线并非严格、固定，是一种相互渗透的过渡关系。 图 2-2 显示了电磁辐射能源与大气吸收特征、遥感系统之间的关系。（a）反映能源， 即太阳和地面发射能量的光谱分布；（b）反应大气效应与大气窗口；（c）反映遥感系统所 利用的波段范围。他必须位于大气窗口内，并对应于相关的电磁辐射能源
5800K的黑体 黑体辐射曲线和太阳幅时 太闲能 200尔的黑体 (a) 60K的的体 1000m 常见移仪测的颜谱范围 相 。一热扫描 。一帽达 (e) 多谱段扫 天然微波 020406"12461020406010020005m 波长m) (比例尺中断) 遥感所利用的电波谱范围是株的电花μ)一可见光S(.38一 0.74um)一近红外NR(0.74一1.3um)一短波红外SWIR(1.3一3um)一中红外(3一 海油国(1mm ~1m):其中紫外一远红外(0.315山m)为光学波段， 它又包括紫外一短波红外的反射波段(0.3~3u)以及发射红外波段(3~15μm)。前者，遥 感器听接收的能量主要来自太阳辐射和地面物体的反射辐射，其中的紫外一近红外波段 (0.3~0.9μ)又称摄影波段，可用于直接摄影成像，只是紫外(W)容易被大气吸收与散射， 遥感用的不多：后者，遥感器所接收的能量主要来自地面物体自身的发射辐期 它直接与热 有关，所以又被称为热红外波段。当然它也接收部分的太阳辐射和地物的反射辐射。其中 6.0~8.0μm由于水汽的强吸收而非大气窗口，遥感难以利用。 二、光谱分辨率(Spectral Resolution 深成信息的名被设特性，多用光分推率来述。来德分销指深成器所洗田的洁段 量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小。即选择的通道数、每个通道的中心波长 带宽，这三个因素共同决定光谱分辨率】 比如，对于黑/白全色航空像片，照相机用一个综合的宽波段(0.4~0.7μm,波段间 隔为0.3μm)记录下整个可见光红、绿、蓝的反射辐射：Landsat/TW有7个波段，能较好 的区分同一物体或不同物体在7个不同波段的光谱响应特性的差异，其中以3为例，逼感 器用 较窄的波段(0.63~0.69μm波段间隔为0.06μm)已录下红光区内的一个特定范用 的反射辐射：而航空可见、红外成像光谱仪AVIRIS,有224个波段(0.4~2.45μm,波段间 近对性越器可以捕捉到各种物质特波长 分辨率越高，专题研究 的 对大量 的影 感率和精度 分波段记录的遥感图像，可以构成 个多维的向量空间，空间的维数就是采用的波段数 例如，洗用3个波段，构成一 个三维特征空间。图像上的一个像元， 在名波段均有 个米 值。每个像元在个波段的图像数据（亮度值）构成一个多维向量，它们对应于多维空间上的 个点，用X:向量表示，如图2-3
图 2-2 遥感系统的电磁波普范围 遥感所利用的电磁波谱范围主要是紫外 UV(0.3～0.38μm)一可见光 VIS（0.38～ 0.74μm）一近红外 NIR(0.74～1.3μm)一短波红外 SWIR(1.3～3μm)一中红外(3～6μm)一 远红外 FIR(6～15μm)一微波 MW（1mm～1m）；其中紫外一远红外(0.3～15μm)为光学波段， 它又包括紫外一短波红外的反射波段(0.3～3μm)以及发射红外波段(3～15μm )。前者，遥 感器听接收的能量主要来自太阳辐射和地面物体的反射辐射，其中的紫外一近红外波段 (0.3～0.9μm)又称摄影波段，可用于直接摄影成像，只是紫外(UV)容易被大气吸收与散射， 遥感用的不多；后者，遥感器所接收的能量主要来自地面物体自身的发射辐射，它直接与热 有关，所以又被称为热红外波段。当然它也接收部分的太阳辐射和地物的反射辐射。其中 6.0～8.0μm 由于水汽的强吸收而非大气窗口，遥感难以利用。 二、光谱分辨率（Spectral Resolution） 遥感信息的多波段特性，多用光谱分辨率来描述。光谱分辨率指遥感器所选用的波段数 量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔的大小。即选择的通道数、每个通道的中心波长、 带宽，这三个因素共同决定光谱分辨率。 比如，对于黑／白全色航空像片，照相机用一个综合的宽波段(0.4～0.7μm ，波段间 隔为 0.3μm))记录下整个可见光红、绿、蓝的反射辐射；Landsat／TM 有 7 个波段，能较好 的区分同一物体或不同物体在 7 个不同波段的光谱响应特性的差异，其中以 TM3 为例，遥感 器用一个较窄的波段(0.63～0.69μm 波段间隔为 0.06μm)已录下红光区内的一个特定范围 的反射辐射；而航空可见、红外成像光谱仪 AVIRIS，有 224 个波段(0.4～2.45μm，波段间 隔近 10nm)，可以捕捉到各种物质特征波长的微小差异。可见，光谱分辨率越高，专题研究 的针对性越强，对物体的识别精度越高，遥感应用分析的效果也就越好。但是，面对大量多 波段信息以及它所提供的这些微小的差异，人们要直接地将它们与地物特征联系起来，综合 解译是比较困准的，而多波段的数据分析，可以改善识别和提取信息特征的概率和精度。 分波段记录的遥感图像，可以构成一个多维的向量空间，空间的维数就是采用的波段数。 例如，选用 3 个波段，构成一个三维特征空间。图像上的一个像元，在各波段均有一个光谱 值。每个像元在个波段的图像数据（亮度值）构成一个多维向量，它们对应于多维空间上的 一个点，用 Xij 向量表示，如图 2-3
ai 图2-3三维向量空间 2.1.3时间分辨率 时间分辨率(Temporal Resolution)是关于遥感影像间隔时间的一项性能指标。遥感 探测器按一定的时间周期重复采集数据，这种重复周期，又称回归周期。它是由飞行器的轨 道高度、轨道倾角、运行周期、轨道间隔、偏栘系数等参数所决定。这种重复观测的最小时 间间隔称为时间分辨率。 根据遥感系统探测周期的长短可将时间分辨率划分为三种类型 用 时间分辨率： 要指气象 泽森分主要指对地观的资源卫星系列，以“天”为单位，可以用来反 映月、句、年内的变化。如探测值物的季相节律，捕捉某地域农时历关健时刻的遥感数据。 以取 一定的农学参数，进行作物估产与动态监测，农林牧等再生资源的调查，早涝灾害监 测、气候、大气、海洋动力学分析等。 长周期时间分辨率：主要指较长时间间隔的各类遥感信息，用以反映“年”为单位的变 化，如湖泊消长、河道迁徙、海岸进退、城市扩展、灾情调查、资源变化等等。至于数百年 千年的自然环境历史变迁，则需要参照历史考古等信息研究遥感影像上留下的痕迹，寻找 其周围环境因子的差异，以恢复当时的古地理环境。 2.1.4辐射分辨率 一辐射分辨率(Radiant resolution) 辐射分辨率指遥感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。即探测器的灵敏度一 感器感测元件在接收光谱信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的 分所能力。 一般用灰度的分级数来表示，即最暗一最亮灰度值（亮度值）间分级的数日- 化级数。它对于目标识别是一个很有意义的元素。例如Landsat/MSS,起初以6bits(取值 范围0~63)记录反射辐射值 个波段扩展到7bit 值犯 127 而Landsat4、 的6个波段在 居的 以8bits(取 辨率提高，图 的可检 最小可分像素越 而但是 通量即 射 间分 们之间必须有个折衷
图 2-3 三维向量空间 2.1.3 时间分辨率 时间分辨率（Temporal Resolution）是关于遥感影像间隔时间的一项性能指标。遥感 探测器按一定的时间周期重复采集数据，这种重复周期，又称回归周期。它是由飞行器的轨 道高度、轨道倾角、运行周期、轨道间隔、偏栘系数等参数所决定。这种重复观测的最小时 间间隔称为时间分辨率。 根据遥感系统探测周期的长短可将时间分辨率划分为三种类型： 超短或短周期时间分辨率：主要指气象卫星系列(极轨和静止气象卫星)，以“小时”为 单位，可以用釆反映一天以内的变比。如探测大气海洋物理现象、突发陆灾害监测(地震、 火山爆发、森林火灾等)、污染源监测等。 中周期时间分辨率：主要指对地观测的资源卫星系列， 以“天”为单位，可以用来反 映月、旬、年内的变化。如探测值物的季相节律，捕捉某地域农时历关键时刻的遥感数据， 以获取一定的农学参数，进行作物估产与动态监测，农林牧等再生资源的凋查，旱涝灾害监 测、气候、大气、海洋动力学分析等。 长周期时间分辨率：主要指较长时间间隔的各类遥感信息，用以反映“年”为单位的变 化，如湖泊消长、河道迁徙、海岸进退、城市扩展、灾情调查、资源变化等等。至于数百年、 上千年的自然环境历史变迁，则需要参照历史考古等信息研究遥感影像上留下的痕迹，寻找 其周围环境因子的差异，以恢复当时的古地理环境。 2.1.4 辐射分辨率 一 辐射分辨率（Radiant Resolution） 辐射分辨率指遥感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。即探测器的灵敏度——遥 感器感测元件在接收光谱信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同辐射源的辐射量的 分辨能力。一般用灰度的分级数来表示，即最暗一最亮灰度值(亮度值)间分级的数目——量 化级数。它对于目标识别是一个很有意义的元素。例如 Landsat／MSS，起初以 6 bits（取值 范围 0～63）记录反射辐射值，经数据处理把其中 3 个波段扩展到 7 bits（取值范围 0～127）； 而 Landsat4、5／TM，7 个波段中的 6 个波段在 30m×30m 的空间分辨率内，其数据的记录 以 8 bits（取值范围 0～255），显然 TM 比 MSS 的辐射分辨率提高，图像的可检测能力增强。 对于空间分辨率与辐射分辨率而言，有一点是需要说明的。一般瞬时视场 IFOV 越大， 最小可分像素越大，空间分辨率越低；但是，IFOV 越大，光通量即瞬时获得的入射能量越 大，辐射测量越敏感，对微弱能量差异的检测能力越强，则辐射分辨率越高。因此，空间分 辨率越大，将伴之以辐射分辨率的降低。可见，高空间分辨率与高辐射分辨率难以两全，它 们之间必须有个折衷
二辐射量特性 入射到遥感器的电磁波用探测元件变换为电信号后进行数字化，在这一变换处理中 输入和输出的关系表示为图2-4中的曲线。图中左侧的无信号区是探测原件的灵敏度对该部 分电磁波很弱而无响 的区域，右侧的饱和区是指电磁波即使再强输出业务变化 两个区域所 inearity) 此外 范围 (写包含以存在进行无意义的量化的危险，输入信号中的有效信号S 通常以B头 与噪声N之比称为信噪比S/N(signa1 to nois ratio),用下式表示： S/N比率=201ogo(S/N)[dB] 有效量化的级数是动态范围和S/N比率所确定。 成和专量传齐法的超量个原发蜜吃显列北特份火以表际 在量化数据中，对应 log、n(bit) 一遥感中经常使用的是比药雄此特藏者描表2。可是在计氧机处强中使用一 个字节或两个字节的数据进行处理 图像数据的全部数据量用下式表 行数X像元数×通道数X比特数/8(byte) 出A 无应区 动 和区城 图2-4输入输出特征曲线 表？-1主要传感器的量化比特数 遥感器 卫星 量化比特 MSS Landsat 6 校正后为8比特数据 Landsat HRV (XS) HRV (PA) AVHRR NOAA 10 发送时有10比特和16比特数据 SAR JERS 1 3 实数部分3比特，虚数部分3比特 2.2 遥感图像的数据格式 多波段图像具有空间的位置和光谱的信息。多波段图像的数据格式根据在二维空间的像 元配置中如何存贮各种波段的信息而分为以下几类（图2-6） (1)BSQ格式(band sequential) 各波段的二维图像数据按波段顺序排列。 (（(像元号顺序)，行号顺序)，波段顺序)》 (2)BIL格式(band interleaved by 对每一行中代表一个波段的光谱值进行排列，然后按波段顺序排列该行，最后对各行
二 辐射量特性 入射到遥感器的电磁波用探测元件变换为电信号后进行数字化，在这一变换处理中， 输入和输出的关系表示为图 2-4 中的曲线。图中左侧的无信号区是探测原件的灵敏度对该部 分电磁波很弱而无响应的区域，右侧的饱和区是指电磁波即使再强输出业务变化的区域，这 两个区域所夹的区域输入输出几乎是呈线性关系。把这种线性关系的近似性称为线性化 （linearity）。此外，该区域的输入宽度所对应的最大输入与最小输入之比称为动态范围 （dynamic range），通常以 dB 为单位表示。 当输入信号包含噪声，就会存在进行无意义的量化的危险。输入信号中的有效信号 S 与噪声 N 之比称为信噪比 S／N（signal to noise ratio），用下式表示： 10 S N S N dB / 20log ( / ) [ ] 比率 = 有效量化的级数是动态范围和 S／N 比率所确定。 在量化数据中，对应一个通道一个像元的信息量用比特（bit）表示。1 比特可以表示 成 0 或 1 两个状态的信息量。如果设数据的量化级数为 n，则其信息量用下式表示： 2 log ( ) n bit 遥感中经常使用的是 6 比特、8 比特或者 10 比特（表 2-1）。可是在计算机处理中使用 字节（byte：1byte=8bites）为单位，所以，通常用一个字节或两个字节的数据进行处理。 图像数据的全部数据量用下式表示为： 行数×像元数×通道数×比特数／8（byte） 图 2-4 输入输出特征曲线 表 2-1 主要传感器的量化比特数 遥感器 卫星 量化比特 摘 要 MSS Landsat 6 校正后为 8 比特数据 TM Landsat 8 HRV（XS） SPOT 8 HRV（PA） SPOT 6 AVHRR NOAA 10 发送时有 10 比特和 16 比特数据 SAR JERS 1 3 实数部分 3 比特，虚数部分 3 比特 2.2 遥感图像的数据格式 多波段图像具有空间的位置和光谱的信息。多波段图像的数据格式根据在二维空间的像 元配置中如何存贮各种波段的信息而分为以下几类（图 2-6） （1）BSQ 格式（band sequential） 各波段的二维图像数据按波段顺序排列。 （（（像元号顺序），行号顺序），波段顺序） （2）BIL 格式（band interleaved by line） 对每一行中代表一个波段的光谱值进行排列，然后按波段顺序排列该行，最后对各行
进行重复。 (像元号顺序)，波段顺序)，行号顺序) 光泼段次学进行排列，然后对该行的全部像元进行这种波段 interlea e 次序排列，最后 元号顺序)，行号顺序 (4)行程编码格武（ 为了压缩数据，采用行程编码形式，属波段连续方式，即对每条扫描线仅存储亮度值 以及该亮度值出现的次数，如一条扫描线上有60个亮度值为10的水体。它在计算机内以 060010整数格式存储。其涵义为60个像元，每个像元的亮度值为10。计算机仅存60和10： 这要比存储60个10的存储量少得多。但是对于仅有较少相似值的混杂数据，此法并不适宜。 (5)DF格式 一种不必转换格式就可以在不同平台间传递的新型数据恪式，由美国国家 应用中 工B MIS 01 生要 :栅格图像数 图像色、 科学数据9 供的“ 文件， 生取购俊数据的构时可以高接的鲜金亮地理定位、 轨道参数、图像属性、图 像噪声等各种信息参数】 具体地讲， 一个DF文件包括一个头文件和一个或多个数据对象 个数据对象是由 个数据描述符和一个数据元素组成。前者包含数据元素的类型、位置、尺度等信息：后者是 实际的数据资抖。DF这种数据组织方式可以实现HDF数据的自我描述。DF用户可以通过 应用界面来处理这些下同的数据集。例如一套8bit图像数据集 一般有3个数据对象- 个描述数据集成 1个是图像数据本身、1个描述图像的尺寸大 通的彩 像显 B3个波显 下的 ,这种按被段进 而在 大似然比分类法中对每个像元进行的处理最适合BP方式 言息以外还附带有各种注记信息。这是提供数据结构在进行数 分发时，对存储方式用注记信息的形式来说明所提供的格式。 以往曾使用多利 982年左右起逐渐以世界标准格式的形式进行分发。因为这种格式是由Landsat Techni1Ca Working Group确定的，所以也叫LTWG格式 世界标准格式具有超结构(super structure)的构造，在它的卷描述符、文件指针、 文件说明符的3种记录中记有数据的记录方法。其图像数据部分为SQ方式或BIL方式。 2.3 卫星遥感系统 2.3.1航天遥感 一、遥感卫星的姿态 多卫星在 太空中飞行时由于受各种因素的影响，其姿态是不断变化的 ,这使得它所 载的 地表 想状态 (1)轴领斜 三轴倾斜是指遥感卫星在飞行的过程中发生的滚动、俯仰与偏航现象。滚动是一种横向 摇摆，俯仰是一种纵向摇摆，偏航则是指遥感卫星在飞行过程中偏移运行轨道。 (2)振动
进行重复。 （（（像元号顺序），波段顺序），行号顺序） （3）BIP 格式（band interleaved by pixel） 在一行中，每个像元按光谱波段次序进行排列，然后对该行的全部像元进行这种波段 次序排列，最后对各行进行重复。 （（波段次序，像元号顺序），行号顺序） （4）行程编码格式（run-length encoding） 为了压缩数据，采用行程编码形式，属波段连续方式，即对每条扫描线仅存储亮度值 以及该亮度值出现的次数，如一条扫描线上有 60 个亮度值为 10 的水体。它在计算机内以 060010 整数格式存储。其涵义为 60 个像元，每个像元的亮度值为 10。计算机仅存 60 和 10； 这要比存储 60 个 10 的存储量少得多。但是对于仅有较少相似值的混杂数据，此法并不适宜。 （5）HDF 格式 HDF 格式是一种不必转换格式就可以在不同平台间传递的新型数据恪式，由美国国家 高级计算应用中心(NCSA)研制，已经应用于 MODIS、MISR 等数据中。 HDF 有 6 种主要数据类型：栅格图像数据、调色板(图像色谱)、科学数据集、HDF 注释(信 息说明数据)、Vdata(数据表)、Vgroup（相关数据组合)。HDF 采用分层式数据管理结构， 并通过所提供的“层体目录疗构”可以直接从嵌套的文件中获得各种信息。因此，打开一个 HDF 文件，在读取图像数据的同时可以方便的查取到其地理定位、轨道参数、图像属性、图 像噪声等各种信息参数。 具体地讲，一个 HDF 文件包括一个头文件和一个或多个数据对象。一个数据对象是由一 个数据描述符和一个数据元素组成。前者包含数据元素的类型、位置、尺度等信息；后者是 实际的数据资抖。HDF 这种数据组织方式可以实现 HDF 数据的自我描述。HDF 用户可以通过 应用界面来处理这些下同的数据集。例如一套 8 bit 图像数据集一般有 3 个数据对象——1 个描述数据集成员、1 个是图像数据本身、1 个描述图像的尺寸大小。 在普通的彩色图像显示装置中，图像是分为 R、G、B 3 个波段显示的，这种按波段进行 的处理最适合 BSQ 方式。而在最大似然比分类法中对每个像元进行的处理最适合 BIP 方式。 BIL 方式具有以上两种万式的中间特征。 在遥感数据中，除图像信息以外还附带有各种注记信息。这是提供数据结构在进行数据 分发时，对存储方式用注记信息的形式来说明所提供的格式。以往曾使用多种格式，但从 1982 年左右起逐渐以世界标准格式的形式进行分发。因为这种格式是由 Landsat Technical Working Group 确定的，所以也叫 LTWG 格式。 世界标准格式具有超结构（super structure）的构造，在它的卷描述符、文件指针、 文件说明符的 3 种记录中记有数据的记录方法。其图像数据部分为 BSQ 方式或 BIL 方式。 2.3 卫星遥感系统 2.3.1 航天遥感 一、遥感卫星的姿态 遥感卫星在太空中飞行时由于受各种因素的影响，其姿态是不断变化的。这使得它所搭 载的传感器在获取地表数据时不能始终保持设定的理想状态，从而对所获取的数据质量有很 大的影响。为了修正这些影响，在获取地表数据的同时，必须测量、记录遥感卫星的姿态数 据。一般来说，遥感卫星的姿态变化可以从下述两方面来描述： （1）三轴倾斜 三轴倾斜是指遥感卫星在飞行的过程中发生的滚动、俯仰与偏航现象。滚动是一种横向 摇摆，俯仰是一种纵向摇摆，偏航则是指遥感卫星在飞行过程中偏移运行轨道。 （2）振动