光学传感器怎样形成多波段影像

光学遥感传感器通过光学系统把来自地表的辐射聚焦到探测器，并按空间位置和波长范围转换为数字记录。影像中的每个像元不是地面某点的直接照片，而是视场、曝光、探测器响应、平台运动和处理链共同形成的测量。

光学系统决定进入探测器的辐射

望远镜或镜头收集一定视场内的辐射，并通过滤光、分光等装置送到不同探测通道。口径、焦距、视场和光学像差会影响能量收集与空间成像质量。传感器波段由实际光谱响应函数定义，不只是一个中心波长名称。

大气散射、吸收和云在辐射进入仪器前已经改变信号。光学成像因此依赖太阳照明和大气窗口，夜间可见光观测与白天反射光观测也不能按同一条件解释。

摆扫成像使用扫描镜横跨轨道方向逐点或逐小片扫描，随着平台前进形成二维影像。推扫成像则使用线阵探测器一次记录整条横向像元，平台运动提供沿轨方向。

推扫方式可以让单个地面位置获得较长积分时间，但不同探测器单元之间的响应差异需要精细定标。摆扫涉及机械运动和不同观测角度，也需要处理扫描几何。两种方式都可能产生条带、坏元或几何偏差，只是来源和校正方式不同。

全色波段覆盖较宽光谱范围，通常能获得较高空间分辨率，但不能区分细致光谱变化。多光谱传感器在若干离散波段记录能量，适合植被、水体和地质等常见分析。高光谱传感器使用更多、更窄且相邻的波段，可以描述吸收特征，但数据量大、信噪比和校正要求更高。

光谱分辨率提高通常会减少单个波段接收的能量，空间、光谱、时间和辐射性能之间存在系统取舍。不能只按波段数量判断传感器能力。

探测器把光子作用转换为电信号，再经量化形成数字数值。不同探测器单元具有增益、偏置和噪声差异，在轨灵敏度也可能随时间变化。辐射定标将原始数字数转换为具有物理含义的辐亮度或反射率相关量。

饱和像元表示输入超出可记录范围，低信号区域则可能受量化和噪声影响。质量波段、定标系数和处理版本是解释影像不可缺少的部分。

卫星姿态、轨道、地球曲率和地形起伏决定像元在地面的实际位置与形状。原始扫描行并不天然构成地图坐标网格，几何校正和正射处理会使用传感器模型、轨道姿态与高程数据重新定位和重采样。

使用多波段影像时，还要检查波段之间是否配准。一个像元编号相同，不一定覆盖完全相同地面范围。光学传感器产品应连同波段响应、空间采样、定标和几何处理说明共同使用。