北京揽宇方圆遥感影像就某些遥感设备而言,观察目标和遥感平台之间的距离是一个重要参数,对于采集信息的详细程度和传感器成像的面积至关重要。平台上的传感器远离观察目标,这样可以覆盖较大的区域,只是欠缺细节。航天飞机上的宇航员看到的地球和你从飞机上看到的地面便大不相同。宇航员一瞥之下见到的是一个省或是一个国家,但没办法分辨独立的房屋。在城镇上空飞行时,你可以看到独立的建筑物和车辆,但你的观察区域面积远小于宇航员的观察范围。卫星影像和航空相片存在类似的差别。
遥感影像中可辨识的细节取决于传感器的空间分辨率,空间分辨率指的是可观察到的最小的地物尺寸。被动式传感器(我们后面会讲述主动式微波传感器)的空间分辨率主要取决于瞬时视场(IFOV)。瞬时视场是传感器角锥体的可视范围(A),决定了特定海拔高度特定时刻(B)可以覆盖的地表面积。传感器覆盖的地表面积可由瞬时视场乘以地表和传感器之间的距离(C)得到。所对应的地表面积称为分辨率单元,决定了传感器最大的空间分辨率。对于均质的目标而言,其大小需大于或等于分辨率单元才能被观察到。如果目标物小于分辨率单元,由于分辨率单元的亮度值是单元内所有地物的均值,该目标物可能无法识别。但是也有例外的情况,当面积小于分辨率单元的地物,其反射率在分辨率单元中占据主体时,像元可以再次分割或识别时可以辨识出这些地物。
如我们在第一章中提到的,许多遥感影像由图像要素的矩阵组成,这些图像要素或像元,是构成影像的最小单位。图像的像元一般是正方形,代表一定的面积。我们需要区分像元大小和空间分辨率这两个概念——二者不可互换。如果传感器的空间分辨率是20m,传感器采集的影像按完整的分辨率显示,那么每个像元代表了20m×20m的地表面积。上面的例子里像元大小和分辨率是相同的。影像的像元也可能与分辨率不同。许多海报上的卫星影像,对原始像元值进行了平均处理,以生成较大的像元,代表的区域也更大,此时传感器的空间分辨率和像元大小就不同了。
仅能辨识较大型的地物的影像称为粗或低分辨率影像。高分辨率影像上较小型的地物也可以被识别。例如军用传感器就是专门设计用以采集详细的影像,因此影像的分辨率非常高。商业卫星的影像,其分辨率跨度为几米至数公里。一般而言,分辨率越高,影像所覆盖的地表面积越小。
图2- 12瞬时视场
Fig. 2-12 Instantaneous Field of View
影像或地图上的距离和地面实际距离的比值称为比例尺。如果你有一份比例尺为1:100,000的地图,地图上的1cm相当于地面的1km。“地图距离与地面距离之比较小”的地图或影像即指比例尺较小(例如1:100,000),二者之比较大(例如1:5,000)则称为大比例尺。
图2- 13低解析度和高解析度的影像
Fig. 2-13 Low versus high resolution images