卫星图像的类型

卫星图像是遥感的基本工具之一。的卫星图像类型可供地质学家、环境科学家和其他人使用的方法正在迅速扩大，这里只讨论最常用的方法。

地球资源技术卫星(ERTS-1)是第一颗无人数字成像卫星，于1972年7月23日发射。同一系列的其他四颗卫星，后来被命名为陆地卫星，每隔几年发射一次。陆地卫星航天器携带了多光谱扫描仪(MSS)，一个返回光束Vidicon (RBV)，后来，主题映射器(TM)成像系统。

陆地卫星多光谱扫描仪产生的图像代表地球的四个不同波段电磁波谱．这四个波段被指定为波段4为绿色光谱区域(0.5至0.6微米);波段5为红色光谱区(0.6至0.7微米);波段6为近红外区域(0.7至0.8微米);7波段为另一个近红外区域(0.8至1.1微米)。

来自四个扫描器通道的辐射反射率数据首先转换成电信号，然后转换成数字形式传输到地球上的接收站。记录的数字数据被重新格式化为我们所知的计算机兼容磁带(CCT)和/或在特殊处理实验室转换为黑白图像。这些图像被记录在四张黑白胶卷上，然后以通常的方式进行摄影打印。

每个波段的黑白图像提供了不同种类的信息，因为四个波段中的每一个都记录了不同的辐射范围。例如，绿色波段(波段4)最清楚地显示了水下特征，因为可见光光谱中波长在绿色区域的光能够穿透浅水，因此在沿海研究中很有用。这两个近红外波段用于测量人眼灵敏度以外的太阳光线的反射率(可见范围)，在植被覆盖的研究中很有用。

当这些黑白波段组合在一起时，就产生了假彩色图像。例如，在最流行的波段4、5和7的组合中，红色被分配给近红外波段7(绿色和蓝色分别分配给波段4和5)。植被呈现红色，因为植物组织是光谱红外部分中反射性最强的材料之一，因此，植被越健康，图像的颜色就越红。因为水几乎吸收了所有的红外线，所以清澈的水在7波段呈现黑色。因此，即使是在非常浅的沿海地带，也不能使用这条带来研究水下的特征，但它在描绘水体和陆地区域之间的接触方面是有用的。

地质测绘界最初对飞行RBV最感兴趣，因为它提供了更好的几何精度和地面分辨率(130英尺;40米)比MSS(260英尺/80米分辨率)更有效，RBV在陆地卫星1、2和3上共享空间。RBV系统包含三个不同光谱波段的相机:蓝绿、绿黄和红红外。每个相机都包含一个光学镜头、一个快门、RBV传感器、一个热电冷却器、偏转和聚焦线圈、擦除灯和传感器电子设备。三个RBV相机在航天器上对准，以查看与陆地卫星的MSS相同的70平方英里(185平方公里)的地面场景。虽然RBV今天没有运行，但有图像可用并可用于测绘。

TM是陆地卫星4号和5号首次携带的传感器，具有7个光谱波段，包括可见光、近红外和热红外频谱的区域。TM的地面分辨率为100英尺(30米)，利用从MSS的操作中获得的经验，可以满足更高的性能参数要求。

选择7个光谱波段作为它们的带通和辐射分辨率。例如，TM的波段1与水的最大透射率相吻合，显示出优于MSS的沿海水域测绘能力;对针叶林的分化也具有有益的特征落叶植物．波段2-4覆盖了对植被特征最重要的光谱区域。波段5的读数可以估计植被和土壤湿度，波段6的热图可以估计植物蒸腾速率。7级主要由地质应用驱动，包括识别矿化过程中被渗透流体改变的岩石。带型比MSS窄，有严格的公差规定，包括光谱响应的陡坡和最小的带外灵敏度。

地质研究通常使用TM波段组合7 (2.08-2.35 pm)， 4 (0.76-0.90 pm)和2 (0.50-0.60 pm)，因为这种组合能够区分感兴趣的特征，如土壤湿度异常，岩性变化，在某种程度上，矿物学岩石的组成和沉积物。波段7通常分配给红色通道，波段4分配给绿色通道，波段2分配给蓝色通道。这个过程的结果是一个彩色合成图像;任何给定像素的颜色表示三个波段亮度值的组合。随着传感器的全动态范围，有16.77 x 106种可能的颜色。按照惯例，这种假色组合被称为TM 742 (RGB)。除了TM 742波段组合外，地质学家有时还使用热波段(TM波段6;下午10.4-12.5)，因为它包含了可能与水文地质有关的有用信息。

法国Système pour l’observation de la Terre (SPOT)从太阳同步500英里(830公里)高轨道上的一系列卫星获取数据，倾角为98.7°。国家空间研究中心(CNES)设计了SPOT系统，法国工业与比利时和瑞典的合作伙伴共同建造了它。与美国陆地卫星一样，SPOT由遥感卫星和地面接收站组成。成像由两台高分辨率可见光(HRV)仪器完成，这些仪器可以在全色(黑白)模式下进行广谱观测，也可以在多光谱(彩色)模式下进行窄光谱感知。地面分辨率分别为33英尺和66英尺(10米和20米)。为了直接在航天器下方观看，这两个仪器可以指向相邻的区域。通过将地面辐射指向传感器的镜子，可以观测到距离最低点280英里(450公里)内的任何区域

电磁波谱的一部分，显示波长、频率和名称之间的关系电磁辐射具有不同的特点

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射线i

x射线|紫外线

1um10um 100um 1mm 1cm 10cm 1m 10m 100m 1km 10km 100km

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1 q10

雷达电台

乐队

音频

微波j

近中远

命名法

©Infobase Publishing

红外

允许获取立体照片，以进行三维观看和场景成像，频率为每四天。

雷达是遥感的一种主动形式，其中系统提供了一个源电磁能量照亮地形。从地形返回的能量由同一系统检测，并记录为数字信号，转换为图像。雷达系统可以在光照条件下独立运行，并能穿透云层。雷达的一个特殊特性是能够从最佳位置照亮地形，以增强感兴趣的特征。

机载雷达成像已广泛用于揭示陆地表面特征。然而，直到最近，它还不适合在卫星上使用，因为:(1)功率要求过高;(2)对于实孔径系统，航天器在长倾斜范围的方位分辨率对于成像目的来说太差了。新的电力系统和雷达技术的发展已经克服了第一个问题合成孔径雷达系统已经弥补了第二个问题。

1981年11月，美国宇航局的航天飞机成像雷达(siR-A)首次飞行，获得了包括断层、褶皱、露头和沙丘在内的各种特征的图像。在这些被揭示的特征中，有古河流的沙埋通道和埃及西部沙漠的溪流。第二次飞行，siR-B，寿命很短;但是，更先进和分辨率更高的siR-C在1994年4月飞行(1994年8月再次使用)。siR-C系统同时测量两个波长的水平和垂直偏振:l波段(23.5厘米)和c波段(5.8厘米)。

这提供了双频和双极化数据，带宽在18到42英里(30到70公里)之间，提供了大地面覆盖的精确数据。

不同的偏振组合被用来产生图像显示更多关于表面几何结构和次表面不连续的细节比单偏振模式图像。同样，使用不同的波长来产生显示不同粗糙度水平的图像，因为雷达亮度受与雷达波长大小相当的物体的影响最大;因此,更短的波长c波段增加了感知的粗糙度。

雷达图像的解释不是直观的。成像的机制和测量特征的目标是显著不同的微波波长比更熟悉的光学波长。因此，在检查雷达波之前，必须评估其与预期表面类型之间可能的几何和电磁相互作用。这些质量由高到低依次为表面斜率、入射角、表面粗糙度和表面材料的介电常数。

雷达是唯一能够绘制地表和干燥地区地质图的设备沙漠环境，最高可达地表以下30英尺(10米)。雷达图像在构造和形态特征，特别是裂缝和岩石的测绘方面最有用排水模式，以及岩石类型的纹理，此外还揭示了被沙子覆盖的古河道。雷达图像中包含的信息补充了TM图像中的信息，并消除了陆地卫星在只能进行零星测量时的局限性;雷达传感器具有在夜间和透过厚厚的云层“看到”的能力，因为它们是主动传感器而不是被动传感器。

RADARSAT是加拿大研制的一颗对地观测卫星，旨在支持环境变化研究和资源开发研究。它于1995年由Delta II火箭发射，预期寿命为5年。RADARSAT使用一种先进的雷达传感器合成孔径雷达(SAR)。合成孔径通过天线设计来提高成像区域的有效分辨率，其中大天线的空间分辨率是由小天线的多次采样合成的。RADARSAT基于sar的技术提供自己的微波照明，因此无论天气状况如何，都可以在白天或晚上工作。因此，产生的图像不受云、雾、烟或黑暗的影响。这在排除光学卫星观测的条件下提供了显著的优势。使用单频，2英寸(5厘米)水平极化C波段，RADARSAT SAR可以塑造和引导其雷达波束成像范围在20至300英里(35公里至500公里)之间，分辨率分别为33英尺至330英尺(10米至100米)。入射角范围从小于20°到大于50°。

航天飞机轨道飞行器具有到达不同高度的能力，因此可以选择所需的摄影覆盖范围。1984年10月，挑战者41-G号航天飞机首次发射了一架专门设计用于从太空使用立体照片绘制地球地图的相机。它使用了一种先进的、专门设计的系统来从地球轨道上获取地图质量的照片。该系统由大画幅相机(LFC)和配套的姿态参考系统(ARS)组成。LFC的名字来源于它的单个框架的大小，长度为26英寸(66厘米)，宽度为9英寸(23厘米)。这款重992磅(450公斤)的相机有一个12英寸(305毫米)f/6镜头，视野40°x 74°。该薄膜有四分之三英里(1200米)长，当它暴露在真空板上时，由向前运动补偿机构驱动，以保持它完全平坦。LFC的光谱范围是400到900纳米，在每张照片覆盖的34,200平方英里(57,000平方公里)区域内，它的光电地面分辨率从135英里(225公里)的高度33-66英尺(10到20米)不等。

ARS由两个正轴相机组成，在LFC拍摄地球表面照片的同时，可以拍摄35毫米的恒星场照片。恒星的精确位置可以计算航天飞机轨道飞行器的精确方向，特别是航天飞机货舱的LFC。这种精确的定位数据，加上LFC的特性，使得每一帧的定位精度低于半英里(1公里)，并以1:50 000的比例尺绘制被拍摄区域的地形图。

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