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可見光遙感

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可見光遙感( visible spectral remote sensing )是指傳感器工作波段限於可見光波段範圍(0.38——0.76微米)之間的遙感技術。電磁波譜的可見光區波長範圍約在0. 38~0.76微米之間,是傳統航空攝影偵察和航空攝影測繪中最常用的工作波段。
中文名
可見光遙感
外文名
visible remote sensing
原    理
感光膠片的感色在這個波長範圍
優    勢
標誌的航天攝影測量很有發展潛力
設    備
照相、多光譜照相

可見光遙感技術介紹

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可見光遙感(visible remote sensing)它主要是利用人類眼睛可見譜段(波長0.4—0.7um)進行空間遙感技術應用的總稱。 [1]  從波長長的一側開始,人的眼睛可以 依次看到的赤、橙、黃、綠、青、藍、紫7種光譜,因此, 這一電磁波譜區也稱為可見光譜段。
可見光譜段是人們最早用來進行遙感的光譜段,也是傳統航空攝影偵察和航空攝影測繪中最常用的工作波段。因感光膠片的感色範圍正好在這個波長範圍,故可得到具有很高地面分辨率和判讀與地圖製圖性能的黑白全色或彩色影像。但因受太陽光照條件的極大限制,加之紅外攝影和多波段遙感的相繼出現,可見光遙感已把工作波段外延至近紅外區(約0. 9微米)。在成像方式上也從單一的攝影成像發展為包括黑白攝影、紅外攝影、彩色攝影、彩色紅外攝影及多波段攝影和多波段掃描,其探測能力得到極大提高。可見光遙感以畫幅式航天攝影機的應用為標誌的航天攝影測量很有發展潛力。

可見光遙感發展與應用

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19世紀航空攝影的發展以及第二次 世界大戰以來,彩色膠片的出現,都是主要利用可見光譜段 來觀察地球表面。自從1957年人類第一次把人造地球衞星送 人地球軌道以來,航天遙感得到了蓬勃發展,氣象衞星、阿 波羅飛船、陸地衞星、航天飛機等 相繼出現,為人類觀測地球提供了新手段。儘管這些飛行器 上攜帶的傳感器光譜覆蓋範圍發展到了紅外和微波波段。但是,可見光仍然是航天遙感的主要波段。根據地表電磁波輻 射特性及大氣傳輸的特點,可見光遙感仍是獲取高空間分辨 率的最佳波段。
隨着新型探測器件的出現,航天遙感空間分辨率得到了 迅速發展,如美國20世紀團年代發射的TIROS氣象衞星採 用了熱敏電阻型測熱輻射計和光電二極管,其空間分辨率分別為7.5千米和0.9千米;之後發射的陸地衞星,由於採 用了光電倍增、硅光二極管、啼一鍋一汞及光導攝像管等新 探測器,其空間分辨率達到了79米。 隨着探測技術的提高,法國SRyT衞星第一次採用6側像元的CCD器件作為固態推掃式遙感器的核心,從而獲得多光譜20米、全色10米地面分辨率的遙感圖像。
“先進地球觀測衞星”(ADE0s),其主要遙感系統—高 級可見光、近紅外輻射計(AVNIR),是以CCD器件為探測器 的固態掃描系統,它可在星下so千米的掃描帶上以16米 (多光譜)和8米(全色)的空間分辨率成像。 隨着遙感商業化進程加快,一些公司已開始推出自己的 小衞星系統。由美國EyeglaSS公司提出並於1997年發射的小 型衞星“助eglass”,是一顆功能單一的衞星系統,它將採用 一台具有巧儀刃像元的和CCD陣列探測器,以巧千米的地面 寬度及l米的地面分辨率成像,其像元之多以及地面分辨率 之高,超過了目前已知的任何一種民用遙感系統。

可見光遙感原理和優勢

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因感光膠片的感色範圍正好在這個波長範圍,故可得到具有很高地面分辨率和判讀與地圖製圖性能的黑白全色或彩色影像。但因受太陽光照條件的極大限制,加之紅外攝影和多波段遙感的相繼出現,可見光遙感已把工作波段外延至近紅外區(約0. 9微米)。在成像方式上也從單一的攝影成像發展為包括黑白攝影紅外攝影、彩色攝影、彩色紅外攝影及多波段攝影和多波段掃描,其探測能力得到極大提高。可見光遙感以畫幅式航天攝影機的應用為標誌的航天攝影測量很有發展潛力。

可見光遙感設備

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照相
照相是最常用的遙感手段,也是遙感初期所使用的主要手段。最初使用黑白膠片,以後發展到使用彩色膠片和彩色紅外膠片。遙感照相和測量照相在採用膠片和膠片顯影處理上有所不同,前者用低(反差係數)值,後者用高值;前者是為了獲得層次豐富的影像,後者是為了獲得對比顯明的影像。由於拍攝環境、攝影平台運動或其他因素引起的誤差,遙感照相除了作幾何修正之外,還要作輻射修正,才能對校正過的照片進行判讀和測量。
多光譜照相
是指在幾個或十幾個窄的光譜波段內同時拍攝同一地區的地物,因此可獲得不同波段的一組黑白照片。對不同波段的照片進行組合處理,如光學彩色合成、電視與計算機的彩色合成與密度的彩色分割,用顏色突出信息,使得科技工作者更易判讀和解譯圖像,從而獲得所需要調查的地物與現象。顏色可以與地物相同,即真色;也可以與地物不同,即假色。例如針葉樹和闊葉樹在可見波段都是綠色的,但在紅外波段反射率卻不相同,兩個波段的同影物照片進行彩色合成或紅外波段的同幅照片的密度分割,就可以得到截然不同的兩種顏色,將針、闊葉樹分辨出來。
多光譜掃描成像
多光譜掃描系統的研製成功是遙感技術的一大進展,它利用分光和光電技術同時記錄和發送某一被掃描點上的數個以至數十個波段的光譜反射能的信息(像元),並將同一波段的諸掃描像元構成一幀掃描像,因此獲得多個光譜波段的掃描像。
例如衞星載的多光譜掃描系統把0.47~1.1微米的光譜區分成四個波段,一個掃描點的大小相當於地面10000平方米,也稱一個像元。當衞星飛越一地區上空時,就會發出四幅為一組的由像元組成的光譜反射能的圖像信息,由衞星地面站接收。這一技術特別適用於長期飛行的衞星,因為可省去無法供應的大量膠片。
以後由於成像器件和探測器陣列的發展,單個的光電探測器已為它們所取代,這種探測器陣列每一單元所對應的地面面積,就是一個像元,也表徵系統的空間分辨能力。
參考資料