遥感四大分辨率:空间分辨率时间分辨率辐射分辨率光谱分辨率

想要获得一个合适的卫星影像,要选择恰当的卫星、分辨率以及卫星数据处理方法。数字地球开放平台所提供的卫星影像产品,已经提供了处理过后各种卫星的遥感影像。现在需要做的就是选择一个恰当的分辨率。本文将结合数字地球开放平台所提供的卫星影像产品,向大家介绍遥感四大分辨率。

(1)定义

空间分辨率是针对遥感器或图像而言的,指图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小或指遥感器区分两个目标的最小角度或线性距离的度量。反映对两个非常靠近的目标物的识别区分能力,也称分辨力或解像力。

(2)表示方法

l 像元(pixel)

像元是扫描影像的基本单元,是成像过程中或用计算机处理时的基本采样点,由亮度值表示。单个像元所对应的地面面积大小,单位为米(m)或公里(km)。

举例:美国QuickBird商业卫星一个像元相当地面面积0.61mX0,61m,其空间分辨率为0,61m;Landsat/TM一个像元相当地面面积28.5mX 28.5m,简称空间分辨率30m;NOAA/AVHRR一个像元约相当地面面积1100mX1100m,简称空间分辨率1.1km(或1 km)。

l 线对数(Line Pairs)

线对指一对同等大小的明暗条纹或规则间隔的明暗条对。对于摄影系统而言,影像最小单元常通过Imm间隔内包含的线对数确定,单位为线对 /mm。

l 瞬时视场(IFOV)

指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野,单位为毫弧度(mrad)。IFOV越小,最小可分辨单元(可分像素)越小,空间分辨率越高。IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小。一个瞬时视场内的信息,表示一个像元。

(3)选择标准

一般说来,遥感器系统的空间分辨率越高,其识别物体的能力越强。但是实际上每一目标在图像的可分辨程度,不完全决定于空间分辨率的具体值,而是和它的形状、大小,以及它与周围物体亮度、结构的相对差异有关。形状和较单一的背景值在同等低分辨率下更清晰。

遥感器系统空间分辨率的选择一般应选择小于被探测目标最小直径的1/2。

(4)应用举例

对于扫描系统,空间分辨率决定了根据所获得的数据组能直接确定的信息类别。

l NOAA /AVHRR空间分辨率1.1km的数据可以用于分析农、林、牧等信息类别

l Landsat/TM空间分辨率30m的数据可以对上述的林地的子类别,如针叶林、阔叶林,混交林等进行分析。

空间分辨率对比

(1)定义

(2)表示方法/分类

(3)应用举例

l 进行动态监测与预报:我国利用气象卫星云图进行天气、海况、渔情监测。

l 进行自然历史变迁和动力学分析:北京城的变迁,原址蓟县。

l 更新数据库,形成时态数据:动态多时相的遥感数据是空间数据库的重要信息源,是数字地球的重要技术支持之一。

(1)定义

辐射分辨率是表征遥感器所能探测到的最小辐射功率的指标,归结到影像上是指影像记录灰度值的最小差值。

辐射分辨率指遥感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分能力。即探测器的灵敏度 一一遥感器感测元件在接收光谱信号时能分辨的最小辐射度差,或指对两个不同辐射源的辐射量的分辨能力。

(2)表示方法

辐射分辨率表征在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。用灰度分级来表示,即最亮与最暗灰度值之间分级的数目,具体用比特数表示。n个比特数,对应有2n个灰度级。

如Landsat /MSS,起初以6bits(取值范围0-63)记录反射辐射值,经数据处理把其中3个波段扩展到7bits(取值范围0~127): 而Landsat 4、5/TM,7个波段中的6个波段,在30mX 30m的空间分辨率内,其数据的记录以8bits (取值范围0~255),显然TM比MSS的辐射分辨率提高,图像的可检测能力增强

(3)选择标准

任何图像目标的识别,最终依赖于探测目标和特征的亮度差异。这里有两个前提条件:一是地面景物本身必须有充足的对比度(指在一定波谱范围内亮度上的对比度) ;二是遥感仪器必须有能力记录下这个对比度。

因此,在遥感调查中,仪器的灵敏度以及地面目标与背景间存在的对比度总是至关重要的。

(1)定义

光谱分辨率是指遥感器所选用的波段数量的多少、各波段的波长位置、及波长间隔大小,即选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽,这三个因素共同决定光谱分辨率。

光谱分辨率是对图像光谱细节的分辨能力的表达,遥感信息的多波段特性,多用其来描述。

(2)表示方法

对于黑 /白全色航空像片,照相机用一个综合的宽波段(0.4-0.7μm,波段间隔为0.3μm)记录下整个可见光红、绿、蓝的反射辐射:

Landsat /TM有7个波段,能较好的区分同一物体或不同物体在7个不同波段的光谱响应特性的差异,其中以TM3为例,遥感器用一个较窄的波段(0.63~0.69μm),波段间隔为0.06μm)记录下红光区内的一个特定范围的反射辐射;

航空可见、红外成像光谱仪AVIRIS,有224个波段(0.4~2.45μm,波段间隔近10μm ),可以捕捉到各种物质特征波长的微小差异。

(3)选择标准

光谱分辨率越高,遥感器记录的波段数越多,波段宽度越窄,地面物体的信息区分和识别的针对性越强,对物体的识别精度越高,遥感应用分析的效果也就越好。

但是,而对大量多波段信息以及它所提供的这些微小的差异,人们要直接地将它们与地物特征联系起来,综合解译是比较困难的,而多波段的数据分析,可以改变识别和提取信息特征的概率和精度。

THE END
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