第五章 航天遥感与卫星图像

　　航天遥感是以人造地球卫星、航天飞机或宇宙飞船及运行于太空的飞行器作为遥感平台的遥感，即通过安装在这类飞行器上的传感器来获取地面电磁波信息的遥感。
目前主要作为地球观测、地学应用的航天遥感有：陆地卫星系列、斯波特卫星系列、海洋卫星和气象卫星系列等。
本章主要介绍美国陆地卫星及陆地卫星图像。

第一节 陆地卫星
陆地卫星（Landsat）是美国发射的一系列卫星，原称地球资源技术卫星（ERTS），以探测地球资源为主要目的。1972 年7 月23 日发射了第一颗地球资源技术卫星（图5-1）。1975 年1 月22 日，第二颗地球资源技术卫星发射以后，把对陆地和海洋的资源探测任务分开，地球资源技术卫星以探测陆地资源为主要任务，改称陆地卫星（海洋资源的探测发射了“海洋卫星”（Seasat））。1973 年3 月5 日又发射了第3 颗陆地卫星。这三颗卫星分别称为陆地卫星1 号、2 号、3 号。1982 年7 月16 日、1984 年3 月1 日分别发射了第4 号、第5 号陆地卫星（图5-2）。这两颗卫星是改进的新型陆地卫星。并计划今后发射更新的第6 号陆地卫星。
一、陆地卫星的传感器
在陆地卫星1—3 号上装载的传感器有反束光导管摄像机（RBV）、多光
谱扫描仪（MSS）。在陆地卫星4、5 号上，除装载多光谱扫描仪（MSS）外，
还装载专题制图仪（TM）；在新的陆地卫星上，将安装增强型的专题制图仪
（ETM）。
前三颗陆地卫星上装载的RBV，因为这种传感器容易出故障，回收的图
像很少。4、5 号陆地卫星再没有装载这种传感器。以下主要介绍多光谱扫描
仪和专题制图仪。
（一）多光谱扫描仪（Multi Spectral Scaner）（MSS）
多光谱扫描仪是把来自地面上地物的电磁波辐射（反射或发射）分成几
个不同的光谱波段，同时扫描成像的一种传感器，在陆地卫星1—5 号上均装
有这种传感器。表5-1 列出MSS 各波段的编号及波段的划分。
表5-1 MSS 各波段的编号和波段的划分
陆地卫星45/MSS 编号波段划分范围
MSS-1 0.5 — 0.6 μ m
MSS-2 0.6 — 0.7 μ m
MSS-3 0.7 — 0.8 μ m
MSS-4 0.8 — 1.1 μ m
注：陆地卫星1—3 上MSS 编号依次为4、5、6、7。
多光谱扫描仪扫描的几何关系如图5-3 所示。扫描镜与地面及其与聚光
系统的光轴均成45°的交角，扫描镜的摆幅为3.72°，视场角为14.9°，
对应地面扫描宽度为185km。探测器以4×6 的阵列排列，即分四个波段，每
个波段有6 个探测器记录，如图5-3 的形式。探测器的扫描频率为13.62 次/
秒。在卫星运行中，扫描是连续的，自西向东为有效扫描。当回扫时，快门
阀关闭扫描器与地面的通道，为无效扫描，这样每扫描一次，对应地面上为
6×82.7m＝496.2m。在卫星前进中连续进行扫描记录。
（二）专题制图仪（Thematic Mapper（TM））
专题制图仪是新型光学机械扫描仪，与多光谱扫描仪相比，它具有更好
的波谱选择性，更好的几何保真度，更高的辐射准确度和分辨率。专题制图仪可以同时感测7 个不同波段，如表5-2。
表5-2 TM 波段的编号和波段的划分
波段编号波段划分
TM-1 0.45 — 0.52 μ m
TM-2 0.52 — 0.60 μ m
TM-3 0.63 — 0.69 μ m
TM-4 0.76 — 0.90 μ m
TM-5 1.55 — 1.75 μ m
TM-6 10.4 — 12.5 μ m
TM-7 2.08 — 2.35 μ m
TM1—4 四个可见光波段的探测器装在主焦平面上，5、7 两个红外波段和
一个热红外波段（波段6）的探测器安装在冷焦平面上，前者有16 个探测器，
后者有4 个探测器。当扫描镜扫描一次时，在波段1—5 和7 中，将产生16
条数据扫描行，在波段6，将产生4 条数据扫描行，探测器的瞬时视场（IFOV）
前者为30m×30m，后者为120m×120m。
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