遙感技術(shù)基礎(chǔ)-第06講(遙感圖像及分辨率)課件

FundamentalsofRemoteSensing解放軍信息工程大學測繪學院遙感信息工程系遙感技術(shù)基礎(chǔ)FundamentalsofRemoteSensing1第六講遙感圖像及分辨率特性主要內(nèi)容：一、遙感圖像的概念二、遙感圖像的類型三、遙感圖像的空間分辨率四、遙感圖像的光譜分辨率五、遙感圖像的輻射分辨率六、遙感圖像的時相分辨率第六講遙感圖像及分辨率特性主要內(nèi)容：2一、遙感圖像的概念遙感圖像：利用遙感手段獲取的各種圖像的總稱。一、遙感圖像的概念遙感圖像：利用遙感手段獲取的各種圖像的總稱3遙感技術(shù)的流程（遙感圖像包括：原始圖像和處理圖像。后面多數(shù)概念是針對原始圖像的）遙感數(shù)據(jù)獲取原始遙感數(shù)據(jù)處理結(jié)果(應用)遙感信息處理遙感技術(shù)的流程遙感數(shù)據(jù)獲取原始遙感數(shù)據(jù)處理結(jié)果(應用)遙感信4遙感圖像的表現(xiàn)形式成像類傳感器的輸出成果主要有：

模擬圖像：膠片形式的圖像。也稱“硬拷貝圖像”。

數(shù)字圖像：數(shù)字形式的圖像。也稱“軟拷貝圖像”。模擬圖像、數(shù)字圖像是可以相互轉(zhuǎn)化的，在以后的講課中不再區(qū)分。遙感圖像的表現(xiàn)形式成像類傳感器的輸出成果主要有：5二、遙感圖像的類型以下幾種因素決定了原始遙感圖像的類型：

1、應用目的（多樣化）

在確保應用目標的前提下，用最經(jīng)濟的方法獲取應用所需的圖像。

2、獲取手段（各不相同）航空遙感？衛(wèi)星遙感？用何種類型的傳感器成像？二、遙感圖像的類型以下幾種因素決定了原始遙感圖像的類6按光譜類型對遙感圖像進行分類黑白圖像：只有亮度差別，無色彩差別。全色圖像：黑白圖像的一種，記錄了所能探測到的景物所有電磁波信息（一般包括可見光和部分近紅外）的黑白圖像。彩色圖像：具有色調(diào)、飽和度和亮度等色彩信息。彩色圖像一般分為：真彩色圖像、假彩色圖像。

真彩色圖像（自然彩色圖像）：圖像顏色與對應地物顏色基本一致。優(yōu)點：影像和景物的顏色具有一致性，便于目視判讀和識別。

假彩色圖像：圖像顏色與實際地物顏色不一致。按光譜類型對遙感圖像進行分類黑白圖像：只有亮度差別，7按光譜類型對遙感圖像進行分類黑白圖像真彩色圖像假彩色圖像提問：為什么要有假彩色圖像？（突出感興趣目標，提高判讀和識別效果）按光譜類型對遙感圖像進行分類黑白圖像真彩色圖像假彩色圖像提問8按光譜類型對遙感圖像進行分類多光譜圖像：對同一地面區(qū)域進行攝影時，分波段記錄地面景物反射來的電磁波信息，形成的一組多波段黑白圖像。不同波段圖像在幾何上是完全配準的，但記錄的是景物在不同波段范圍內(nèi)的電磁波信息。多光譜成像目的：是充分利用地物在不同光譜區(qū)有不同的反射特征，來增加探測對象的信息量，以便提高影像的判讀和識別能力。按光譜類型對遙感圖像進行分類多光譜圖像：對同一地面區(qū)9按光譜類型對遙感圖像進行分類RGB合成圖像G波段R波段IR波段SPOT全色影像：0.51-0.73(blue-green-red)SPOT多光譜影像：Band10.50-0.59(green)Band20.61-0.68(red)Band30.79-0.89(nearinfrared)按光譜類型對遙感圖像進行分類RGB合成圖像G波段R波段IR波10按光譜類型對遙感圖像進行分類熱傳感器成像

熱輻射圖像

熱紅外圖像：記錄的是地物熱輻射信息。熱紅外遙感的大氣窗口常選用3μm～5μm和8μm～14μm兩個區(qū)間。熱紅外圖像上的色調(diào)越亮，表示溫度越高，色調(diào)越暗，表示溫度越低。主要用于：軍事偵察、火情監(jiān)測等。按光譜類型對遙感圖像進行分類熱傳感器成像熱輻射圖像11電磁波譜的紅外波段電磁波譜的紅外波段12按光譜類型對遙感圖像進行分類

微波圖像：記錄的是波長在1mm～1m之間范圍內(nèi)的地物輻射信息。側(cè)視雷達圖像是典型的微波圖像，影像的色調(diào)特性與雷達接收到的回波信號強度等因素有關(guān)。

微波圖像的特點在以后闡述。按光譜類型對遙感圖像進行分類微波圖像：記錄的是波長13Layover微波具有穿透云、雨等能力雷達影像Layover微波具有穿透云、雨等能力雷達影像14雷達的C波段圖像（三極化）極化的概念雷達的C波段圖像（三極化）極化的概念15RADARSAT衛(wèi)星（加拿大，1995）RADARSAT衛(wèi)星（加拿大，1995）16電磁波譜的微波波段電磁波譜的微波波段17按幾何類型對遙感圖像進行分類面中心投影圖像：面中心投影，同一幅圖像內(nèi)幾何關(guān)系穩(wěn)定。投影中心時刻t地面目標面中心投影圖象（畫幅式圖像）圖像畫幅式攝影相機按幾何類型對遙感圖像進行分類面中心投影圖像：面中心投影，同一18按幾何類型對遙感圖像進行分類順跡掃描儀（推掃式掃描儀）線中心投影圖象（線陣列圖像）投影中心時刻t圖象地面目標線中心投影圖像：線中心投影，同一幅圖像有多條掃描線構(gòu)成，同一條掃描線內(nèi)幾何關(guān)系穩(wěn)定。按幾何類型對遙感圖像進行分類順跡掃描儀（推掃式掃描儀）線中心19按幾何類型對遙感圖像進行分類點中心投影圖像：點中心投影，同一幅圖像有許多掃描點成，每一掃描點的幾何關(guān)系都不一樣。橫跡掃描儀（光機掃描儀）投影中心時刻t1圖象時刻t2圖象地面目標1地面目標2點中心投影圖象按幾何類型對遙感圖像進行分類點中心投影圖像：點中心投影，同一20斜距影像與中心投影影像的比較Layover斜距投影圖像（非中心投影圖像）斜距投影斜距影像與中心投影影像的比較Layover斜距投影圖像（非中21按立體方式對遙感圖像進行分類立體觀測方式立體圖像（立體像對）用立體像對可測量三維信息按立體方式對遙感圖像進行分類立體觀測方式立體圖像（立體像對）22空間分辨率的概念空間分辨率的定義：是指圖像上能夠分辨的最小單元所對應地面尺寸?？臻g分辨率主要與傳感器的瞬時視場角、觀測高度有關(guān)。在正視情況下，瞬時視場角所對應的地面單元的尺寸等于瞬時視場角乘以傳感器的高度。三、遙感圖像的空間分辨率空間分辨率的概念空間分辨率的定義：是指圖像上能夠分辨的最小單23衛(wèi)星遙感圖像的空間分辨率衛(wèi)星軌跡所對應的地面細長條帶不同緯度的地面細長條帶的重疊情況（空間分辨率與緯度有關(guān)）近極軌道衛(wèi)星遙感圖像的空間分辨率衛(wèi)星軌跡所對應的地面細長條帶不同緯度24空間分辨率的表現(xiàn)形式高分辨率影像低分辨率影像空間分辨率的表現(xiàn)形式高分辨率影像低分辨率影像25空間分辨率的實際意義

圖像的空間分辨率越高（即瞬時視場角所對應的地面單元的尺寸越?。瑢Φ孛婺繕说膸缀畏直婺芰υ綇?；圖像的空間分辨率越低（即瞬時視場角所對應的地面單元的尺寸越大），對地面目標的幾何分辨能力越弱。

數(shù)字圖像的空間分辨率：對于數(shù)字圖像而言，若圖像的空間分辨率為20米，表示該圖像在該分辨率顯示時，每個像素所對應的地面尺寸為20米?？臻g分辨率的實際意義圖像的空間分辨率越高（即瞬時視場26空間分辨率的例子表1：IKONOS-2圖像（美國，1999，第一顆新一代高分辨率衛(wèi)星圖像，可與航片媲美）圖像類型波長范圍（μm）分辨率（m）地面帶寬多光譜波段10.45～0.52蘭

413km波段20.51～0.60綠4波段30.63～0.70紅4波段40.75～0.86近紅外4全色0.55～0.90113km重訪周期(垂直觀測)3天3天空間分辨率的例子表1：IKONOS-2圖像圖像類型波長范圍27空間分辨率的例子表2：QuickBird圖像（美國，2001，分辨率最高的一顆商業(yè)衛(wèi)星）

圖像類型波長范圍（μm）分辨率（m）地面帶寬多光譜波段10.4～0.52蘭

416.5km波段20.5～0.60綠4波段30.6～0.69紅4波段40.76～0.90近紅外4全色0.55～0.900.6116.5km空間分辨率的例子表2：QuickBird圖像圖像類型波長范28四、遙感圖像的光譜分辨率

光譜分辨率：反映了傳感器的光譜探測能力。它包括傳感器探測的波譜寬度、波段數(shù)、各波段的波長范圍和間隔。若傳感器所探測的波段數(shù)愈多，每個波段的波長范圍愈小，波段間的間隔愈小，則它的光譜分辨率愈高。傳感器的光譜分辨率越高，它獲取的圖像就越能反映出地物的光譜特性，不同地物間的差別在圖像上就能更好地體現(xiàn)出來。光譜分辨率與傳感器特性有關(guān)：取決傳感器對光譜成份的敏感度。四、遙感圖像的光譜分辨率光譜分辨率：反映了傳感器的光29光譜分辨率的含義光譜特性曲線光譜分辨率的概念波譜范圍？波段劃分？黑白圖像彩色圖像光譜分辨率的含義光譜特性曲線光譜分辨率的概念波譜范圍？黑白圖30光譜分辨率的例子表3：IKONOS-2圖像（美國，1999，第一顆新一代高分辨率衛(wèi)星圖像，可與航片媲美）圖像類型波長范圍（μm）分辨率（m）地面帶寬多光譜波段10.45～0.52蘭

413km波段20.51～0.60綠4波段30.63～0.70紅4波段40.75～0.86近紅外4全色0.55～0.90113km重訪周期(垂直觀測)3天3天光譜分辨率的例子表3：IKONOS-2圖像圖像類型波長范圍31光譜分辨率的例子表4：QuickBird圖像（美國，2001，分辨率最高的一顆商業(yè)衛(wèi)星）

圖像類型波長范圍（μm）分辨率（m）地面帶寬多光譜波段10.4～0.52蘭

416.5km波段20.5～0.60綠4波段30.6～0.69紅4波段40.76～0.90近紅外4全色0.55～0.900.6116.5km光譜分辨率的例子表4：QuickBird圖像圖像類型波長范32五、遙感圖像的輻射分辨率

輻射分辨率：反映了傳感器對電磁波探測的靈敏度。輻射分辨率越高，對電磁波能量的細微差別越靈敏，因此需要較高的量化比特數(shù)（對應于遙感圖像的灰度級數(shù)目）才能記錄電磁波能量的細微差別。一般地，輻射分辨率越高，圖像的比特數(shù)越大，色調(diào)層次越豐富，輻射分辨率越低，圖像的比特數(shù)越小，色調(diào)層次越少。五、遙感圖像的輻射分辨率輻射分辨率：反映了傳感33輻射分辨率的含義2比特圖像6比特圖像輻射分辨率的概念（與傳感器特性有關(guān)：取決傳感器對電磁波能量的敏感度）輻射分辨率的含義2比特圖像34輻射分辨率的例子

Landsat衛(wèi)星圖像:除MSS圖像為6比特外,其余均為8比特圖像。

IKonos衛(wèi)星圖像：IKonos圖像的輻射分辨率為11比特（即有2048個灰度級），因此可以分辨出景物的細微色調(diào)差別。

輻射分辨率的例子Landsat衛(wèi)星圖像:35六、遙感圖像的時相分辨率

時間分辨率（或時間分辨率）：是相鄰兩次對地面同一區(qū)域進行觀測的時間間隔。對衛(wèi)星遙感而言，時間分辨率與衛(wèi)星和傳感器的設(shè)計能力（如衛(wèi)星的高度、傳感器的視場角大小、傳感器的觀測角度等）、星載傳感器的視場角所掃過的地面細長條帶的重疊度、觀測對象的緯度（緯度越高，星載傳感器的視場角所掃過的地面細長條帶的重疊度越大，重訪周期越短）等因素有關(guān)。在周期性的對地觀測中，時間分辨率越高，對地面動態(tài)目標的監(jiān)視、變化檢測、運動規(guī)律分析越有利。六、遙感圖像的時相分辨率時間分辨率（或時間分辨率）：36時相分辨率的概念時相分辨率的概念

（重訪周期T：取決于衛(wèi)星和傳感器的特性、地面帶寬、目標所處緯度）D時（D+T）時時相分辨率的概念時相分辨率的概念D時37影響衛(wèi)星圖像時相分辨率的因素衛(wèi)星軌跡所對應的地面細長條帶不同緯度的地面細長條帶的重疊情況（空間分辨率與緯度有關(guān)）近極軌道影響衛(wèi)星圖像時相分辨率的因素衛(wèi)星軌跡所對應的地面細長條帶不同38時相分辨率的例子Landsat-4～7衛(wèi)星:采用軌道高度為、軌道面傾角為度的太陽同步軌道，重訪周期為16天。SPOT衛(wèi)星:采用軌道高度約為、軌道面傾角為度的太陽同步軌道，重訪周期為26天。

Ikonos衛(wèi)星:搭載了一臺EK數(shù)碼相機，既可以垂直觀測，也可以傾斜觀測，垂直觀測獲取1米分辯率全色圖像的重訪周期約為3天，傾斜觀測獲取1.5米分辯率全色圖像的重訪周期為1～2天。QuickBird衛(wèi)星:提供0