卫星遥感数据是怎样获取的？如何从中提取有用信息?（4）

图2遥感的正演和反演过程示意图

卫星遥感的数据获取正演过程和信息提取反演过程非常复杂，不同类型 的遥感器也存在较大的差别。为了较好地说明这两个过程，举一个多光谱遥 感用于树木生长状态情况监测的例子。

首先说一下卫星遥感的数据获取过程，多光谱相机作为一种光学遥感 器，既可以对物体成像，又可以测量物体的光谱特征。不同的树木，如松 树、柳树、榕树、梧桐，等等，在可见近红外谱段有着不同的光谱反射特 征，同时它们在不同生长状态的光谱特征也有所不同（如图3所示）。当照 射在这些树木上的太阳光被反射时，其反射光中就包含了它们的光谱特征。 装载在卫星平台上的多光谱相机可以接收到来自不同树木的反射光、散射 光，生成含有图像和光谱信息的遥感数据，并将遥感数据通过信号调制发 回地面。地面系统接收信号，加工处理后将图像数据传送给遥感应用系统。 以上过程可以称为卫星遥感的数据获取正演过程。以上图像数据获取过程，

受到多个成像环节各种要素的影响。太阳光下行穿过大气，树木等目标反 射其光照，再上行穿过大气，到达多光谱相机入瞳处，经过光学镜头聚光 收集、探测器光电转换、电子学放大量化等生成数字信号，经过压缩和调 制之后由数传传送到地面。在这个过程中，会受到大气的吸收散射和湍流、 光学镜头畸变、调制传递函数（MTF）、噪声、杂光、误码等多种要素的影 响。地面系统接收数据后，经过信号解调、数据解压缩、相对辐射校正、 大气校正、图像复原、几何校正等步骤，在得到单个谱段图像数据的基础上， 通过对多个谱段的图像进行融合，得到最终图像数据产品。

图3植被不同生长状态的光谱特征不同

为了从多光谱融合的图像数据中提取信息，需要在对多光谱图像数据产 品进行绝对辐射定标的基础上，根据不同树木的光谱反射特征库，经过遥感 应用系统的反演，提取不同时间的树木生长状态信息（如图4所示），从而 获得树木分布情况和不同生长状态等信息产品，由此完成卫星遥感的信息提 取反演过程。从多光谱图像中提取树木信息的过程也非常复杂，通常需要多 个步骤来完成。第一步，需要结合多光谱相机的光谱响应特性曲线和绝对辐

射定标数据，反推出在探测器上的辐亮度；第二步，需要结合相机光学部分 的特性和探测器的光电转换特性参数，反推出相机入瞳处的辐射率；第三步， 由卫星姿态等外方位元素和相机内方位元素等几何定标参数，将各像元定位 到地表的不同位置，用以确定树木的具体位置；第四步，结合大气状况和大 气辐射传输特性，反推地面的光谱出射度；第五步，结合成像时刻太阳、地 表和卫星的位置关系，反推树木的光谱反射率；最后，根据不同树木的光谱 反射率曲线，提取树木分布以及生长状态等信息。以上过程可以称为卫星遥 感的信息提取反演过程。

图4根据不同光谱特征反演树木的分布和生长状态

值得一提的是，无论是遥感数据获取的正演过程，还是从遥感数据中提取 目标信息的反演过程，均需要深入地理解其物理规律，对由电磁波到数据的生 成过程理解得越透彻，信息反演的应用模型越精确，得到的有用信息就越多。

图鑫览宇遥感卫星影像数据知识分享——选自《感知地球 卫星遥感知识问答》（撰写：满益云 时红伟 审订：陈世平）返回搜狐，查看更多