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詳解遙感影像光譜、空間以及時間分辨率

時間:2019-11-21 14:32來源:知行網www.f1globe.com 編輯:麥田守望者

遙感(Remote Sensing),可以理解為遙遠的感知。遙感技術利用搭載在遙感平臺上面的傳感器對目標地物發射或反射的電磁波信息記錄下來從而形成遙感影像(或其他遙感數據)。其中分辨率作為傳感器成像系統對輸出影像細節辨別能力的一種度量,是遙感影像應用價值的重要技術指標,而對“影像細節”的不同度量則形成了多種不同類型的分辨率,主要有空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率。

空間分辨率的特征是:對遙感影像空間細節信息的辨別能力,指傳感器能夠分辨最小目標地物大小,是實際衛星觀測影像中的一個像素所對應的地面范圍。如,WorldView-2衛星全色圖像空間分辨率是0.5m,指的是影像中的一個像素所對應的實際地面大小為,高空間分辨率圖像對于影響目標地物的識別和目視解譯等具有重要的作用。
 
光譜分辨率的特征是:對影像中地物波譜細節信息的分辨能力,是衛星傳感器接收地物箱射波譜時所能辨別的最小波長間隔,當間隔較小時,光譜分辨率相應就會越髙,在同樣的波譜范圍下,通常影像波段數越多,光譜分辨率越高,如高光譜影像往往比多光譜影像具有更髙的光譜分辨率,高光譜分辨率對于影像地物的分類識別等具有重要意義。
 
時間分辨率的特征是:對同一地點的重復觀測能力,通常也把時間分辨率稱為重訪周期,重訪周期越短,時間分辨率越髙。髙時間分辨率對于地物的動態變化檢測等具有重要作用。
 
據統計,超過70%的光學對地觀測衛星和航空攝影系統同時提供全色圖像與多光譜圖像,其中,全色圖像具有高空間分辨率,但其只有一個波段;而多光譜圖像具有多個光譜波段,具有較高的光譜分辨率,然而其空間分辨率相對較低。因此,全色/多光譜融合技術得以提出和發展,該技術通過集成全色和多光譜影像之間的空、譜互補優勢,融合得到高空間分辨率多光譜影像。
那么,為何要用全色圖像和多光譜圖像? 為什么要融合?具體來說,遙感影像空間分辨率和光譜分辨率的相互制約主要受下兩方面因素的影響。
(1)影像信噪比的限制。通常全色影像具有較寬的波譜范圍(大多數涵蓋可見光、近紅外),因此,進入其中的光子能量較多,其信噪比自然也就較好,成像質量較髙;而相比于全色波段,多光譜影像各波段光譜范圍較窄,進入其中的光子能量較少,為了收集更多的光子能量以確保多光譜影像具有較髙的信噪比,其所在傳感器的探測(感光)單元尺寸往往較大,送也就意味著衛星傳感器拍攝時的瞬時視場角(IFOV)較大,影像的空間分辨率更低。
(2)數據存儲與傳輸的限制。在數據存儲方面,高分多光譜影像比低分多光譜影像和全色影像數據存儲量大,這不僅對遙感衛星系統的數據存儲帶來一定的壓力,同時對數據的快速傳輸將帶來一定的困難。
 
所以。只有將全色圖像和多光譜圖像融合,結合二者的優點,才能在實際應用中提供更好地數據來檢測和分析等。
下圖分別為空間分辨率(全色圖像)和光譜分辨率(多光譜圖像)的示意圖。
 
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