遥感中的被动与主动传感器

遥感中的被动与主动传感器

2022-08-16 作者: admin 浏览: 6555 次

摘要: 主动传感器有自己的光源或照明,特别是,它主动发送脉冲并测量反射到传感器的反向散射。然而被动传感器测量从太阳发出的反射阳光。当阳光普照时,被动传感器会测量这种能量。本文将对两种传感器进行详细的介绍,希望对大家有所帮助。 主动传感器 当打开闪光灯拍照时,相机会发出...

主动传感器有自己的光源或照明,特别是,它主动发送脉冲并测量反射到传感器的反向散射。然而被动传感器测量从太阳发出的反射阳光。当阳光普照时,被动传感器会测量这种能量。本文将对两种传感器进行详细的介绍,希望对大家有所帮助。

主动传感器

当打开闪光灯拍照时,相机会发出自己的光源。在照亮目标后,摄像机将反射光捕捉回镜头。因此,当摄影师使用闪光灯时,相机是主动传感器,它照亮目标并测量反射回摄像机的能量,这时我们可以把主动传感器想象成一个打开闪光灯的手持相机。

主动遥感有多种形式。例如,它们可以是环绕地球运行的卫星、空中的直升机或者地面上的任何东西。

主动遥感相机示例

被动传感器

当摄影师不使用闪光灯时,相机是被动传感器,相机不发送光源,它使用的是太阳自然发出的光。被动传感器使用来自太阳的自然发射光,没有太阳,就不会有被动遥感。

被动遥感相机示例

通常有数百种遥感应用程序使用主动和被动传感器。那么让我们更深入地研究这两种类型的遥感。

遥感示例

现在我们对被动和主动遥感有了清晰的了解,那么看一下它在卫星传感器中的应用。在下面的示意图中,可以看到太阳如何发光。首先,光线通过大气窗口,然后从地球反射到环绕地球的卫星传感器上。

而主动传感器照亮其目标。在此示例中,它是一个侧视传感器,向地球表面发送自己的脉冲。首先从地面反弹,并再次从建筑物上反弹。最后返回传感器。实际上,这种类型的反向散射称为双回波反向散射,稍后将对此进行详细介绍。

无源卫星

双反散射

主动遥感示例

如果有机会看到合成孔径雷达图像,那么看起来可能会有类似下图这样的光斑:

Radarsat2示例:双反弹、镜面反射和漫反射后向散射

对于未经视力训练的眼睛来说,这看起来只是一张黑白像素的图片,但现实上能够看到的远不止这些。例如,3种主要的后向散射类型为:

  • 镜面反射:镜面反射是图像中出现黑点的地方。在这种情况下,它是光滑的表面,如东西流动的河流和铺砌的表面;

  • 双回波:中心的亮白色是工作时的双回波反向散射。如上图所示,它是一个如建筑物一样的城市特征,但在这个尺度上并不完全清楚。

  • 漫散射:雷达图像的大部分是粗糙表面和漫散射,这可能来自农业区不断增长的植被。

被动遥感示例

确实,被动遥感与我们的眼睛解读世界的方式非常相似。例如,下图是真实颜色的落基山脉。

真实颜色

被动遥感是在整个电磁光谱中看到光。例如,该多光谱图像可以具有不同的波段组合,如彩色红外。

彩色红外

重要的一点是需要意识到,它如何以鲜红色强调健康的植被。至少在这个场景中有很多此种情况。虽然明亮的白色是建筑区,而最暗的阴影是水域。在东部,这可能是一条传输线,因其始终保持相同的宽度。最后,可使用全色波段看到更加清晰的世界。如果要对图像进行全色锐化,可使用光谱带。此处是Landsat 8 的波段组合(https://gisgeography.com/landsat-8-bands-combinations/)列表,可让您以更全新的方式了解世界。

全色

用途和应用

被动遥感的用途和应用

陆地卫星波段特征

在被动遥感方面,Landsat 任务是运行时间最长的地球观测计划。40 多年来,Landsat 收集并记录了我们不断变化的星球情况,一直是星球变化的见证者。正因为如此,我们拥有了一个历史晴雨表,可以衡量变化并规划星球的未来,Landsat 科学也有助于了解地球的气候、生态系统和土地利用。

研究人员利用 Landsat 数据发表了数千篇出版物。此外,DigitalGlobe 和 Planet Labs 也是具有数百种遥感应用和用途的商业卫星。

主动遥感用途和应用

主动遥感的两个主要优势是:

  • 日夜收集图像的能力;
  • 不受云和恶劣天气条件的影响。

地形

航天飞机雷达地形任务 (SRTM) 利用 inSAR,通过两个天线测量地球的高度。在短短几天内,SRTM 就收集到了最准确的地球数字高程模型之一。

雨林砍伐

光探测和测距 (LiDAR) 是一种测量地面高度的主动传感器,利用的时间来自于飞机或直升机平台的光测量并反射回传感器。由此,可创建对林业有用的数字表面模型。

监视敌人

主动遥感已用于各种安全应用,包括海洋和北极监测。如前所述,双回波散射在搜索和救援任务中提供了关键信息。主动传感器包括加拿大航天局的 RADARSAT-1 和 RADARSAT-2 以 及空中客车防务与太空 TerraSAR-X 雷达卫星。

总结

正如本文所介绍的,主动传感器会产生自己的照明源。而被动传感器使用来自太阳的反射能量,它需要太阳才能正常运作。如果想了解有关被动遥感的更多信息,请查看多光谱和高光谱传感器指南(https://gisgeography.com/multispectral-vs-hyperspectral-imagery-explained/);如想了解有关主动遥感的更多信息,请查看光探测和测距指南(https://gisgeography.com/lidar-light-detection-and-ranging/)。或者,如想使用数据,请查阅15 个免费卫星数据源(https://gisgeography.com/free-satellite-imagery-data-list/)和排名前6位的免费 LiDAR 数据源的列表(https://gisgeography.com/top-6-free-lidar-data-sources/)。

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