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          1. 遙感中的被動與主動傳感器

            遙感中的被動與主動傳感器

            2022-08-16 作者: admin 瀏覽: 6597 次

            摘要: 主動傳感器有自己的光源或照明,特別是,它主動發送脈沖并測量反射到傳感器的反向散射。然而被動傳感器測量從太陽發出的反射陽光。當陽光普照時,被動傳感器會測量這種能量。本文將對兩種傳感器進行詳細的介紹,希望對大家有所幫助。 主動傳感器 當打開閃光燈拍照時,相機會發出...

            主動傳感器有自己的光源或照明,特別是,它主動發送脈沖并測量反射到傳感器的反向散射。然而被動傳感器測量從太陽發出的反射陽光。當陽光普照時,被動傳感器會測量這種能量。本文將對兩種傳感器進行詳細的介紹,希望對大家有所幫助。

            主動傳感器

            當打開閃光燈拍照時,相機會發出自己的光源。在照亮目標后,攝像機將反射光捕捉回鏡頭。因此,當攝影師使用閃光燈時,相機是主動傳感器,它照亮目標并測量反射回攝像機的能量,這時我們可以把主動傳感器想象成一個打開閃光燈的手持相機。

            主動遙感有多種形式。例如,它們可以是環繞地球運行的衛星、空中的直升機或者地面上的任何東西。

            主動遙感相機示例

            被動傳感器

            當攝影師不使用閃光燈時,相機是被動傳感器,相機不發送光源,它使用的是太陽自然發出的光。被動傳感器使用來自太陽的自然發射光,沒有太陽,就不會有被動遙感。

            被動遙感相機示例

            通常有數百種遙感應用程序使用主動和被動傳感器。那么讓我們更深入地研究這兩種類型的遙感。

            遙感示例

            現在我們對被動和主動遙感有了清晰的了解,那么看一下它在衛星傳感器中的應用。在下面的示意圖中,可以看到太陽如何發光。首先,光線通過大氣窗口,然后從地球反射到環繞地球的衛星傳感器上。

            而主動傳感器照亮其目標。在此示例中,它是一個側視傳感器,向地球表面發送自己的脈沖。首先從地面反彈,并再次從建筑物上反彈。最后返回傳感器。實際上,這種類型的反向散射稱為雙回波反向散射,稍后將對此進行詳細介紹。

            無源衛星

            雙反散射

            主動遙感示例

            如果有機會看到合成孔徑雷達圖像,那么看起來可能會有類似下圖這樣的光斑:

            Radarsat2示例:雙反彈、鏡面反射和漫反射后向散射

            對于未經視力訓練的眼睛來說,這看起來只是一張黑白像素的圖片,但現實上能夠看到的遠不止這些。例如,3種主要的后向散射類型為:

            • 鏡面反射:鏡面反射是圖像中出現黑點的地方。在這種情況下,它是光滑的表面,如東西流動的河流和鋪砌的表面;

            • 雙回波:中心的亮白色是工作時的雙回波反向散射。如上圖所示,它是一個如建筑物一樣的城市特征,但在這個尺度上并不完全清楚。

            • 漫散射:雷達圖像的大部分是粗糙表面和漫散射,這可能來自農業區不斷增長的植被。

            被動遙感示例

            確實,被動遙感與我們的眼睛解讀世界的方式非常相似。例如,下圖是真實顏色的落基山脈。

            真實顏色

            被動遙感是在整個電磁光譜中看到光。例如,該多光譜圖像可以具有不同的波段組合,如彩色紅外。

            彩色紅外

            重要的一點是需要意識到,它如何以鮮紅色強調健康的植被。至少在這個場景中有很多此種情況。雖然明亮的白色是建筑區,而最暗的陰影是水域。在東部,這可能是一條傳輸線,因其始終保持相同的寬度。最后,可使用全色波段看到更加清晰的世界。如果要對圖像進行全色銳化,可使用光譜帶。此處是Landsat 8 的波段組合(https://gisgeography.com/landsat-8-bands-combinations/)列表,可讓您以更全新的方式了解世界。

            全色

            用途和應用

            被動遙感的用途和應用

            陸地衛星波段特征

            在被動遙感方面,Landsat 任務是運行時間最長的地球觀測計劃。40 多年來,Landsat 收集并記錄了我們不斷變化的星球情況,一直是星球變化的見證者。正因為如此,我們擁有了一個歷史晴雨表,可以衡量變化并規劃星球的未來,Landsat 科學也有助于了解地球的氣候、生態系統和土地利用。

            研究人員利用 Landsat 數據發表了數千篇出版物。此外,DigitalGlobe 和 Planet Labs 也是具有數百種遙感應用和用途的商業衛星。

            主動遙感用途和應用

            主動遙感的兩個主要優勢是:

            • 日夜收集圖像的能力;
            • 不受云和惡劣天氣條件的影響。

            地形

            航天飛機雷達地形任務 (SRTM) 利用 inSAR,通過兩個天線測量地球的高度。在短短幾天內,SRTM 就收集到了最準確的地球數字高程模型之一。

            雨林砍伐

            光探測和測距 (LiDAR) 是一種測量地面高度的主動傳感器,利用的時間來自于飛機或直升機平臺的光測量并反射回傳感器。由此,可創建對林業有用的數字表面模型。

            監視敵人

            主動遙感已用于各種安全應用,包括海洋和北極監測。如前所述,雙回波散射在搜索和救援任務中提供了關鍵信息。主動傳感器包括加拿大航天局的 RADARSAT-1 和 RADARSAT-2 以 及空中客車防務與太空 TerraSAR-X 雷達衛星。

            總結

            正如本文所介紹的,主動傳感器會產生自己的照明源。而被動傳感器使用來自太陽的反射能量,它需要太陽才能正常運作。如果想了解有關被動遙感的更多信息,請查看多光譜和高光譜傳感器指南(https://gisgeography.com/multispectral-vs-hyperspectral-imagery-explained/);如想了解有關主動遙感的更多信息,請查看光探測和測距指南(https://gisgeography.com/lidar-light-detection-and-ranging/)?;蛘?,如想使用數據,請查閱15 個免費衛星數據源(https://gisgeography.com/free-satellite-imagery-data-list/)和排名前6位的免費 LiDAR 數據源的列表(https://gisgeography.com/top-6-free-lidar-data-sources/)。

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