遥感原理及应用
Remote Sensing
本章内容
第三章 遥感数据
3.1 遥感平台 3.2 遥感数字图像基础 3.3 遥感成像过程 3.4 常见的遥感数据
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感平台
3.1 遥感平台
遥感平台指放置遥感传感器的运载工具。
卫星 空间运载工具 （航天遥感） 宇宙飞船 航天飞机 飞机 空中运载工具 （航空遥感） 地面运载工具 气球 三角架 遥感塔 遥感用车、船
遥感平台
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感平台
遥感平台
卫星轨道参数
轨道倾角
卫星轨道平面与赤道面之间的夹角 轨道倾角接近90度， 称为近极地轨道
1
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感平台
气象卫星
卫星轨道参数
极轨气象卫星
太阳同步卫星
NOAA、FY-3等
卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向。 卫星与太阳同步，光照角保持不变化，保证了太阳辐射量 的大致相同，遥感资料处理带来方便。
静止气象卫星
GOES、Meteosat、GMS、FY-2等
地球同步卫星
卫星绕地公转的角速度与地球自转的角速度相同，因而使 得它相对于地面某点的位置总是固定的。又称静止卫星。
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
气象卫星
陆地卫星
气象卫星的特点
陆地卫星
轨道：低轨和高轨 成像面积大 短周期重复观测、实时性强 综合观测、成本低
Landsat SPOT CBERS EO-1 IKONOS ……
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
海洋卫星
海洋卫星
海洋卫星
海洋卫星的特点
SeaStar HY-1 ERS Radarsat ……
大尺度、同步覆盖 以微波和水色遥感为主 与激光、声波的结合
2
遥感原理及应用
Remote Sensing
图像的数字化
3.2 遥感数字图像基础
图像数字化
连续的模拟信息转换为离散的数字图像的过程 即A/D转换（模数转换） 采样 量化
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
图像的数字化
图像的数字化
采样（sampling）
量化（quantization）
空间离散化处理
灰度值的离散化处理
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
图像的数字化
图像的数字化
量化
量化
量化的质量/精度用灰度级来表示，灰度级越多，图 像的视觉效果越好。
由于传感器上探测元件的灵敏度直接影响有效量化 的级数，因此，不同传感器提供的有效量化的级数 是不同的。
3
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的数据格式
遥感图像的数据格式
多光谱数据的存储顺序
BSQ顺序
BSQ顺序 BIL顺序 BIP顺序
按波段顺序记录图像数据
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的数据格式
遥感图像的数据格式
BIL顺序
BIP顺序
按扫描行顺序记录图像数据
按像元顺序记录图像数据
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的数据格式
遥感图像的数据格式
HDF文件格式
GeoTIF文件格式
一种不必转换格式就能在不同平台之间传递的新型 数据格式，美国国家高级计算应用中心NCSA研制 是一种分层数据管理结构，由目录Directory和数据 对象集Collection组成，通过所提供的总体目录结构 可以直接从嵌套的文件中获取各种信息。
在TIFF图像的基础上，添加了地理信息的标签 所有的GeoTIF特有信息都编码在TIFF的预留标签中
4
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
遥感图像的地学评价指标
空间分辨率 光谱分辨率 时间分辨率 辐射分辨率
空间分辨率
遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小 一般用像元大小来表示
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
遥感图像的地学评价指标
空间分辨率
常用的几种遥感图像的空间分辨率
传感器类型 MSS ETM+ HRG 卫星名称 Landsat Landsat SPOT IKONOS MODIS EOS 空间分辨率（米） 80 15、30、60 2.5、10、20 1、4 250、500、1000
光谱分辨率
遥感传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，即波段数、波段中心波 长和带宽。
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
遥感图像的地学评价指标
光谱分辨率
常用的几种遥感图像的光谱分辨率
传感器类型 MSS ETM+ 卫星名称 Landsat Landsat IKONOS MODIS Hyperion EOS EO-1 波段数 4 6+1+1 4+1 36 220
时间分辨率
遥感传感器重复观测的最小时间间隔 时间分辨率不仅仅取决于飞行器的回归周期，还取 决于遥感传感器等因素。
5
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
遥感图像的地学评价指标
时间分辨率
常用的几种遥感图像的时间分辨率
传感器类型 ETM+ CCD 卫星名称 Landsat CBERS IKONOS MODIS EOS FY2 时间分辨率 16天 26天 1~6天 0.5天 0.5小时
辐射分辨率
遥感传感器对于光谱信号强弱的敏感程度、区分能 力。 一般用灰度的分级数来表示
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
辐射分辨率
常用的遥感数字图像的辐射分辨率
传感器类型 MSS TM AVHRR MODIS 卫星名称 Landsat Landsat NOAA EOS 有效量化级数 64 256 1024 4096 信息量/bit 6 8 10 12
3.3 遥感成像过程
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
摄影成像与扫描成像
扫描成像过程
摄影
利用光学摄影波段，通过照相机直接成像。 工作波段： 紫外—近红外（0.3-0.9μm）
扫描
依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场角为 单位进行取样，得到一定谱段的图像。 工作波段：紫外—热红外（0.3-14μm）
6
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
扫描成像过程
扫描类型
视场（FOV）
摆扫式（光机扫描） 推扫式（线阵扫描） 成像光谱仪
遥感器能够受光的范围 决定成像宽度
瞬时视场（IFOV）
形成每个像元的视场 决定空间分辨率
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感数字图像记录过程
遥感数据接收
遥感地面接收系统
辐射能量
光电转换
卫星控制系统 数据接收系统 数据处理系统 数据存储系统 数据发布系统
电信号
A/D转换
DN值
遥感原理及应用
Remote Sensing
Landsat/TM数据
3.4 常见的遥感图像数据
ETM+技术指标
幅宽：185km 成像周期：16天 轨道高度：705km 波段数：8个 空间分辨率：15米、30米、60米 量化级数：256级（8位）
7
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
Landsat/TM数据
Landsat ETM+波段特性 波段 Band1 Band2 Band3 Band4 Band5 Band6 Band7 Band8（PAN） 光谱范围 0.45~0.52μm 0.52~0.60μm 0.63~0.69μm 0.76~0.90μm 1.55~1.75μm 10.4~12.5μm 2.08~2.35μm 0.52~0.90 μm 空间分辨率 30m 30m 30m 30m 30m 60m 30m 15m
Landsat/TM数据
TM数据的查询
Landsat通过自定义的全球参考系统（WRS）的行列 号来进行图像的定位。 根据 Landsat 的轨道图查询研究地区对应 TM图像的 轨道号，轨道号格式为：列号-行号。
列号取决于经度，行号取决于纬度 如南京地区对应的TM影像轨道号为120-38
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
Landsat/TM数据
Landsat/TM数据
TM数据的获取
TM数据的应用
购买
主要用于陆地资源环境领域
中国遥感数据网， http:// rs.ceode.ac.cn
植被 土地 地质 水体 ……
免费索取
USGS， http:// glovis.usgs.gov GLCF, UMD，http://glcf.umiacs.umd.edu 国际科学数据服务平台，http://datamirror.csdb.cn
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
SPOT/HRG数据
SPOT/HRG数据
SPOT/HRG波段特性 波段 Band1（PAN） Band2 Band3 Band4 Band45 光谱范围 0.49~0.69μm 0.49~0.61μm 0.61~0.68μm 0.78~0.89μm 1.58~1.78 μm 空间分辨率 2.5m或5m 10m 10m 10m 20m
HRG技术指标
幅宽：60km 成像周期：1~4天 轨道高度：832km 波段数：5个 空间分辨率：2.5米、10米、20米 量化级数：256级（8位）
8
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
SPOT/HRG数据
EOS/MODIS数据
HRG数据的应用
EOS-TERRA
测绘制图 资源环境 城市规划和区域规划 军事应用 ……
EOS－AM，上午星 1999年12月发射
EOS- AQUA
EOS－PM，下午星 2002年5月发射
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
EOS/MODIS数据
EOS/MODIS数据
MODIS数据指标
MODIS数据的获取
幅宽：2330公里 成像周期：0.5天 轨道高度：705km 波段数：36 空间分辨率：250，500，1000米 量化级数：4096级（12位）
国际发布
https://reverb.echo.nasa.gov
DVB-S广播 国内MODIS接收站
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
EOS/MODIS数据
EOS/MODIS数据
广义的MODIS数据产品
几种重要的MODIS产品
产品编号 MOD02 MOD04 MOD07 产品说明 经过辐射校正与几何定位的数据 气溶胶产品 大气廓线产品 经过大气校正的地表反射率 陆面温度 土地覆盖 植被指数 叶绿素a含量
MODIS数据具有44种产品：MOD01-MOD44
如植被指数、陆面温度、气溶胶光学厚度、海洋色素浓度 等
其中最为重要的是L1B格式数据（MOD02）
MOD09 MOD11 MOD12 MOD13 MOD21
L1B格式数据是经过辐射校正和地理定位的数据，它是几 乎所有陆地、海洋、大气产品生产的主要输入数据之一。
9
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
EOS/MODIS数据
其它遥感数据
MODIS数据的应用
NOAA/AVHRR数据
大气 陆地 海洋
成像周期：0.5天 5个多光谱波段
R、NIR、MIR、TIR1、TIR2 分辨率均为1.1km
幅宽：2800km
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
其它遥感数据
其它遥感数据
IKONOS数据
CBERS/CCD数据
成像周期：1-3天 1个全色波段，分辨率1m 4个多光谱波段
成像周期：26天 1个全色波段，分辨率19.5m 4个多光谱波段
G、B、R、NIR 分辨率均为4m
G、B、R、NIR 分辨率均为19.5m
幅宽：11km
幅宽：113km
遥感原理及应用
Remote Sensing
其它遥感数据
HJ/CCD数据
成像周期：4天 4个多光谱波段
G、B、R、NIR 分辨率30m
幅宽：700km
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Remote Sensing
本章内容
第三章 遥感数据
3.1 遥感平台 3.2 遥感数字图像基础 3.3 遥感成像过程 3.4 常见的遥感数据
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感平台
3.1 遥感平台
遥感平台指放置遥感传感器的运载工具。
卫星 空间运载工具 （航天遥感） 宇宙飞船 航天飞机 飞机 空中运载工具 （航空遥感） 地面运载工具 气球 三角架 遥感塔 遥感用车、船
遥感平台
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感平台
遥感平台
卫星轨道参数
轨道倾角
卫星轨道平面与赤道面之间的夹角 轨道倾角接近90度， 称为近极地轨道
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遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感平台
气象卫星
卫星轨道参数
极轨气象卫星
太阳同步卫星
NOAA、FY-3等
卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向。 卫星与太阳同步，光照角保持不变化，保证了太阳辐射量 的大致相同，遥感资料处理带来方便。
静止气象卫星
GOES、Meteosat、GMS、FY-2等
地球同步卫星
卫星绕地公转的角速度与地球自转的角速度相同，因而使 得它相对于地面某点的位置总是固定的。又称静止卫星。
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
气象卫星
陆地卫星
气象卫星的特点
陆地卫星
轨道：低轨和高轨 成像面积大 短周期重复观测、实时性强 综合观测、成本低
Landsat SPOT CBERS EO-1 IKONOS ……
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
海洋卫星
海洋卫星
海洋卫星
海洋卫星的特点
SeaStar HY-1 ERS Radarsat ……
大尺度、同步覆盖 以微波和水色遥感为主 与激光、声波的结合
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Remote Sensing
图像的数字化
3.2 遥感数字图像基础
图像数字化
连续的模拟信息转换为离散的数字图像的过程 即A/D转换（模数转换） 采样 量化
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Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
图像的数字化
图像的数字化
采样（sampling）
量化（quantization）
空间离散化处理
灰度值的离散化处理
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
图像的数字化
图像的数字化
量化
量化
量化的质量/精度用灰度级来表示，灰度级越多，图 像的视觉效果越好。
由于传感器上探测元件的灵敏度直接影响有效量化 的级数，因此，不同传感器提供的有效量化的级数 是不同的。
3
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Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的数据格式
遥感图像的数据格式
多光谱数据的存储顺序
BSQ顺序
BSQ顺序 BIL顺序 BIP顺序
按波段顺序记录图像数据
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的数据格式
遥感图像的数据格式
BIL顺序
BIP顺序
按扫描行顺序记录图像数据
按像元顺序记录图像数据
遥感原理及应用
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遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的数据格式
遥感图像的数据格式
HDF文件格式
GeoTIF文件格式
一种不必转换格式就能在不同平台之间传递的新型 数据格式，美国国家高级计算应用中心NCSA研制 是一种分层数据管理结构，由目录Directory和数据 对象集Collection组成，通过所提供的总体目录结构 可以直接从嵌套的文件中获取各种信息。
在TIFF图像的基础上，添加了地理信息的标签 所有的GeoTIF特有信息都编码在TIFF的预留标签中
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Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
遥感图像的地学评价指标
空间分辨率 光谱分辨率 时间分辨率 辐射分辨率
空间分辨率
遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小 一般用像元大小来表示
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
遥感图像的地学评价指标
空间分辨率
常用的几种遥感图像的空间分辨率
传感器类型 MSS ETM+ HRG 卫星名称 Landsat Landsat SPOT IKONOS MODIS EOS 空间分辨率（米） 80 15、30、60 2.5、10、20 1、4 250、500、1000
光谱分辨率
遥感传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，即波段数、波段中心波 长和带宽。
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
遥感图像的地学评价指标
光谱分辨率
常用的几种遥感图像的光谱分辨率
传感器类型 MSS ETM+ 卫星名称 Landsat Landsat IKONOS MODIS Hyperion EOS EO-1 波段数 4 6+1+1 4+1 36 220
时间分辨率
遥感传感器重复观测的最小时间间隔 时间分辨率不仅仅取决于飞行器的回归周期，还取 决于遥感传感器等因素。
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遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
遥感图像的地学评价指标
时间分辨率
常用的几种遥感图像的时间分辨率
传感器类型 ETM+ CCD 卫星名称 Landsat CBERS IKONOS MODIS EOS FY2 时间分辨率 16天 26天 1~6天 0.5天 0.5小时
辐射分辨率
遥感传感器对于光谱信号强弱的敏感程度、区分能 力。 一般用灰度的分级数来表示
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感图像的地学评价指标
辐射分辨率
常用的遥感数字图像的辐射分辨率
传感器类型 MSS TM AVHRR MODIS 卫星名称 Landsat Landsat NOAA EOS 有效量化级数 64 256 1024 4096 信息量/bit 6 8 10 12
3.3 遥感成像过程
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
摄影成像与扫描成像
扫描成像过程
摄影
利用光学摄影波段，通过照相机直接成像。 工作波段： 紫外—近红外（0.3-0.9μm）
扫描
依靠探测元件和扫描镜对目标地物以瞬时视场角为 单位进行取样，得到一定谱段的图像。 工作波段：紫外—热红外（0.3-14μm）
6
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
扫描成像过程
扫描类型
视场（FOV）
摆扫式（光机扫描） 推扫式（线阵扫描） 成像光谱仪
遥感器能够受光的范围 决定成像宽度
瞬时视场（IFOV）
形成每个像元的视场 决定空间分辨率
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感数字图像记录过程
遥感数据接收
遥感地面接收系统
辐射能量
光电转换
卫星控制系统 数据接收系统 数据处理系统 数据存储系统 数据发布系统
电信号
A/D转换
DN值
遥感原理及应用
Remote Sensing
Landsat/TM数据
3.4 常见的遥感图像数据
ETM+技术指标
幅宽：185km 成像周期：16天 轨道高度：705km 波段数：8个 空间分辨率：15米、30米、60米 量化级数：256级（8位）
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遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
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Landsat/TM数据
Landsat ETM+波段特性 波段 Band1 Band2 Band3 Band4 Band5 Band6 Band7 Band8（PAN） 光谱范围 0.45~0.52μm 0.52~0.60μm 0.63~0.69μm 0.76~0.90μm 1.55~1.75μm 10.4~12.5μm 2.08~2.35μm 0.52~0.90 μm 空间分辨率 30m 30m 30m 30m 30m 60m 30m 15m
Landsat/TM数据
TM数据的查询
Landsat通过自定义的全球参考系统（WRS）的行列 号来进行图像的定位。 根据 Landsat 的轨道图查询研究地区对应 TM图像的 轨道号，轨道号格式为：列号-行号。
列号取决于经度，行号取决于纬度 如南京地区对应的TM影像轨道号为120-38
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Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
Landsat/TM数据
Landsat/TM数据
TM数据的获取
TM数据的应用
购买
主要用于陆地资源环境领域
中国遥感数据网， http:// rs.ceode.ac.cn
植被 土地 地质 水体 ……
免费索取
USGS， http:// glovis.usgs.gov GLCF, UMD，http://glcf.umiacs.umd.edu 国际科学数据服务平台，http://datamirror.csdb.cn
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遥感原理及应用
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SPOT/HRG数据
SPOT/HRG数据
SPOT/HRG波段特性 波段 Band1（PAN） Band2 Band3 Band4 Band45 光谱范围 0.49~0.69μm 0.49~0.61μm 0.61~0.68μm 0.78~0.89μm 1.58~1.78 μm 空间分辨率 2.5m或5m 10m 10m 10m 20m
HRG技术指标
幅宽：60km 成像周期：1~4天 轨道高度：832km 波段数：5个 空间分辨率：2.5米、10米、20米 量化级数：256级（8位）
8
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SPOT/HRG数据
EOS/MODIS数据
HRG数据的应用
EOS-TERRA
测绘制图 资源环境 城市规划和区域规划 军事应用 ……
EOS－AM，上午星 1999年12月发射
EOS- AQUA
EOS－PM，下午星 2002年5月发射
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
EOS/MODIS数据
EOS/MODIS数据
MODIS数据指标
MODIS数据的获取
幅宽：2330公里 成像周期：0.5天 轨道高度：705km 波段数：36 空间分辨率：250，500，1000米 量化级数：4096级（12位）
国际发布
https://reverb.echo.nasa.gov
DVB-S广播 国内MODIS接收站
遥感原理及应用
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遥感原理及应用
Remote Sensing
EOS/MODIS数据
EOS/MODIS数据
广义的MODIS数据产品
几种重要的MODIS产品
产品编号 MOD02 MOD04 MOD07 产品说明 经过辐射校正与几何定位的数据 气溶胶产品 大气廓线产品 经过大气校正的地表反射率 陆面温度 土地覆盖 植被指数 叶绿素a含量
MODIS数据具有44种产品：MOD01-MOD44
如植被指数、陆面温度、气溶胶光学厚度、海洋色素浓度 等
其中最为重要的是L1B格式数据（MOD02）
MOD09 MOD11 MOD12 MOD13 MOD21
L1B格式数据是经过辐射校正和地理定位的数据，它是几 乎所有陆地、海洋、大气产品生产的主要输入数据之一。
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遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
EOS/MODIS数据
其它遥感数据
MODIS数据的应用
NOAA/AVHRR数据
大气 陆地 海洋
成像周期：0.5天 5个多光谱波段
R、NIR、MIR、TIR1、TIR2 分辨率均为1.1km
幅宽：2800km
遥感原理及应用
Remote Sensing
遥感原理及应用
Remote Sensing
其它遥感数据
其它遥感数据
IKONOS数据
CBERS/CCD数据
成像周期：1-3天 1个全色波段，分辨率1m 4个多光谱波段
成像周期：26天 1个全色波段，分辨率19.5m 4个多光谱波段
G、B、R、NIR 分辨率均为4m
G、B、R、NIR 分辨率均为19.5m
幅宽：11km
幅宽：113km
遥感原理及应用
Remote Sensing
其它遥感数据
HJ/CCD数据
成像周期：4天 4个多光谱波段
G、B、R、NIR 分辨率30m
幅宽：700km
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