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详解遥感影像光谱、空间以及时间分辨率

时间:2019-11-21 14:32来源:知行网www.zhixing123.cn 编辑:麦田守望者

遥感(Remote Sensing),可以理解为遥远的感知。遥感技术利用搭载在遥感平台上面的传感器对目标地物发射或反射的电磁波信息记录下来从而形成遥感影像(或其他遥感数据)。其中分辨率作为传感器成像系统对输出影像细节辨别能力的一种度量,是遥感影像应用价值的重要技术指标,而对“影像细节”的不同度量则形成了多种不同类型的分辨率,主要有空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。

空间分辨率的特征是:对遥感影像空间细节信息的辨别能力,指传感器能够分辨最小目标地物大小,是实际卫星观测影像中的一个像素所对应的地面范围。如,WorldView-2卫星全色图像空间分辨率是0.5m,指的是影像中的一个像素所对应的实际地面大小为,高空间分辨率图像对于影响目标地物的识别和目视解译等具有重要的作用。
 
光谱分辨率的特征是:对影像中地物波谱细节信息的分辨能力,是卫星传感器接收地物箱射波谱时所能辨别的最小波长间隔,当间隔较小时,光谱分辨率相应就会越髙,在同样的波谱范围下,通常影像波段数越多,光谱分辨率越高,如高光谱影像往往比多光谱影像具有更髙的光谱分辨率,高光谱分辨率对于影像地物的分类识别等具有重要意义。
 
时间分辨率的特征是:对同一地点的重复观测能力,通常也把时间分辨率称为重访周期,重访周期越短,时间分辨率越髙。髙时间分辨率对于地物的动态变化检测等具有重要作用。
 
据统计,超过70%的光学对地观测卫星和航空摄影系统同时提供全色图像与多光谱图像,其中,全色图像具有高空间分辨率,但其只有一个波段;而多光谱图像具有多个光谱波段,具有较高的光谱分辨率,然而其空间分辨率相对较低。因此,全色/多光谱融合技术得以提出和发展,该技术通过集成全色和多光谱影像之间的空、谱互补优势,融合得到高空间分辨率多光谱影像。
那么,为何要用全色图像和多光谱图像? 为什么要融合?具体来说,遥感影像空间分辨率和光谱分辨率的相互制约主要受下两方面因素的影响。
(1)影像信噪比的限制。通常全色影像具有较宽的波谱范围(大多数涵盖可见光、近红外),因此,进入其中的光子能量较多,其信噪比自然也就较好,成像质量较髙;而相比于全色波段,多光谱影像各波段光谱范围较窄,进入其中的光子能量较少,为了收集更多的光子能量以确保多光谱影像具有较髙的信噪比,其所在传感器的探测(感光)单元尺寸往往较大,送也就意味着卫星传感器拍摄时的瞬时视场角(IFOV)较大,影像的空间分辨率更低。
(2)数据存储与传输的限制。在数据存储方面,高分多光谱影像比低分多光谱影像和全色影像数据存储量大,这不仅对遥感卫星系统的数据存储带来一定的压力,同时对数据的快速传输将带来一定的困难。
 
所以。只有将全色图像和多光谱图像融合,结合二者的优点,才能在实际应用中提供更好地数据来检测和分析等。
下图分别为空间分辨率(全色图像)和光谱分辨率(多光谱图像)的示意图。
 
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