Question

遥感图像

Answer 1

Answer 2

19.3.1 遥感图像类型

遥感图像是成像方式遥感所获得的目标物信息的影像产品，因其形象直观，便于目视解译和各种处理，故成为各学科领域广泛使用的最基本遥感资料。不管是可见光还是不可见波都可以形成直观影像，记录存贮在感光材料或在显示器上显示，也可以以数字数据的潜像形式记录存贮在磁带上。

通过安装在遥感平台上的遥感器对地球表面摄影或扫描获得的影像称遥感影像。遥感影像经过处理或再编码后产生的与原物相似的形象称遥感图像。为区别不同成像方式的遥感影像，常称光学摄影成像的二维连续的影像为像片，扫描成像的一维连续、一维离散或二维离散的影像为图像。

在遥感应用中有按遥感平台类型分称航天、航空、地面遥感图像；按影像记录的电磁波波段分为紫外、可见光、近红外、热红外、微波图像和多波段、超多波段图像；按影像比例尺有大、中、小比例尺图像。遥感图像还有彩色和黑白，彩色图像又有真彩色和假彩色之分，等等。

遥感应用中常按成像遥感器工作波段和成像方式进行的遥感图像分类，既能体现影像特征，又能揭示影像的信息内涵（表19-1）。

表19-1 按成像遥感器成像方式和工作波段的遥感图像分类表

19.3.2 遥感图像的基本属性

遥感图像基本特性包括图像的波谱特性、空间（几何）特性和时间特性。

19.3.2.1 波谱特性

根据遥感器探测记录的波谱特征差异识别地物和现象，是遥感应用的基本出发点。波谱特性差异在遥感图像上即为影像灰度（色调）或色彩的差异。各种遥感图像的灰度或色彩都是其响应波段内电磁辐射能量大小的反映；黑白全色像片、天然彩色像片反映地物对可见光（0.38～0.76 μm）的反射能量；黑白红外像片、彩色红外像片反映的是地物在部分可见光和摄影红外波段（0.38～1.3 μm）的反射能量；热红外图像反映地物在热红外波段（8～14 μm）的热辐射能量（辐射温度）；成像雷达图像反映地物对人工发射微波（0.8～100 cm）后向散射回波的强弱；多波段、超多波段图像灰度则是其各自响应波段辐射能量大小的反映。

19.3.2.2 空间（几何）特性

遥感图像的空间（几何）特性，是从形态学方面识别地物、测绘地图、建立解释标志和进行图像几何校正以及增强处理等工作的重要依据。遥感图像空间特性分析，主要包括成像遥感器的空间分辨率、图像投影性质、比例尺和几何畸变等。

（1）空间分辨率

遥感图像的空间分辨率指图像能分辨具有不同反差、相距一定距离相邻目标的能力。

① 影像分辨率：指用显微镜观察影像时，l mm宽度内所能分辨出的相间排列的黑白线对数（线对／mm）。它受光学系统分辨率、感光材料（或显示器）分辨率、影像比例尺、相邻地物间的反差等因素的综合影响。② 地面分辨率：指遥感图像上能分辨的地物的最小尺寸。扫描影像常用遥感器探测单元的瞬时视场大小表示，如陆地卫星TM图像的地面分辨率为30 m。

（2）图像比例尺

指图像上某一线段的长度与地面上相应的水平距离的比值。由遥感器光学系统的焦距（f）与遥感平台的高度即航高（H）之比来确定，即1／m=f／H（图19-4）。由于遥感影像一般为中心投影或多中心投影，它不同于地图的垂直投影，影像比例尺受地形起伏及地物在像幅中位置的影响，会出现各处不一致的现象。

19.3.2.3 投影性质与影像几何畸变

遥感影像均经光学系统聚焦成像，透镜的成像规律和遥感器成像方式决定了遥感影像的投影性质。不同投影性质会产生不同性质的影像几何畸变。

① 中心投影。如图19-4，地面上各地物点的投影光线（Aa，Bb，Cc）都通过一个固定点（S），投射到投影面（P₁，P₂）上形成的透视影像称中心投影，S称投影中心（透镜中心）。帧幅摄影像片即为地面的中心投影。投影中心位于投影面与地物之间时，投影面（P₁）上的透视影像称负像，P₁称负片（底片）；在投影中心与地物之间的投影面（P₂）上的影像称正像，P₂又称正片（像片）。航空摄影机主光轴与像平面的交点称像主点；过投影中心的铅垂线与像平面的交点称像底点。

② 一维中心投影。条（帧）幅摄影机影像在沿缝隙方向属中心投影，当地面平坦且投影面水平时，影像比例尺等于 f/H；在航向方向，比例关系则由卷片速度与航速之比来确定，因此影像的纵向和横向比例尺通常不一致。全景摄影影像。在扫描角活动时也属一维中心投影，会产生全景畸变。

图19-4 中心投影

③ 多中心投影。光机扫描影像为逐点行式扫描成像。每个像点都有各自的投影中心，但同一条扫描线上各像点成像时间相差甚小。可以认为每一扫描行有一个投影中心，故光机（固体）扫描影像为多中心投影，如陆地卫星MSS图像、TM图像和SPOT图像等。

19.3.2.4 时间特性

遥感影像是成像瞬间地物电磁辐射能量的记录。地物都具有时相变化，一是自然变化过程，即其发生、发展和演化过程；二是节律，即事物的发展在时间序列上表现出某种周期性重复的规律，亦即地物的波谱特性随时间的变化而变化。在遥感影像解译时，必须考虑研究对象所处的时态，充分利用多时相影像，不能以一个瞬时信息来包罗它的整个发展过程。遥感影像的时间特性与遥感器的时间分辨率有关，还与成像季节、时间有关。

19.3.3 航空摄影像片特性

19.3.3.1 航空像片的种类

常见的航空像片多为帧幅式，系航空摄影获取的反映地面特征的影像像片。航空摄影指运用安装在航空平台上的航空摄影机，对地面进行光学成像，用感光胶片直接记录地物反射的0.3～1.3 μm波段电磁波，并取得像片的整个过程。现代遥感技术已进入空间时代，上述概念已扩展到包括从外层空间对地球、月球和太阳系其他星球进行光学摄影而获取的各类帧幅摄影像片。

航空摄影机主光轴与铅垂线夹角小于3°的垂直航空摄影获取的航空像片称水平航空像片；夹角大于3°的倾斜航空摄影获取的为倾斜航空像片。按工作波段和所使用的胶片，航空像片可分为全色黑白、天然彩色、红外黑白、红外彩色、多波段航空像片等。

19.3.3.2 航空像片的地面覆盖与影像重叠

航空摄影主要是为地形测绘、资源及环境调查提供基本资料，需对测区进行面积覆盖，为此进行的航空摄影称面积航空摄影。如图19-5，面积航空摄影由许多条平行直线性航线组成。为保证连续覆盖和像对立体观察，相邻像片间需要有部分影像重叠；沿航线方向称航向重叠，重叠率要求达到60%或不少于53%，具有这种重叠关系的两张相邻像片称立体像对；两条相邻航线间的影像重叠称旁向重叠，重叠率通常为20%～30%。地形起伏强烈，重叠率相应要加大。

19.3.3.3 航空像片的空间特性

帧幅航空像片是地面的中心投影，受地面起伏和像片倾斜的影响，像片上各处影像比例尺会不一致。平坦地面的水平航空像片，影像比例尺处处一致，且与线段的方向及长短无关，为1/m=f/H。航高一定，焦距越长，影像比例尺越大，地面覆盖范围越小（图 19-6）；焦距一定，航高越大，影像比例尺越小，地面覆盖范围越大（图19-7）。在地形起伏地区，由于各影像点相对航高不一致，不同高程处的地物影像比例尺不同（图19-8），高差越大，相对航高差越大，比例尺差别越大。只有在同一高程上的地物，影像比例尺才相同。因此，地形起伏地区的航空像片比例尺只能概略表示。航摄技术鉴定书提供的航高为航测高差仪记录的像底点的航高，用此航高计算的比例尺称主比例尺，通常以主比例尺代表像片比例尺。

图19-5 面积航空摄影的地面覆盖

图19-6 焦距对地面覆盖范围的影响

图19-7 航高对地面覆盖范围的影响

图19-8 地形起伏对像片比例尺的影响

图19-9 因地形起伏引起的像点位移

根据中心投影的原理，由于地形起伏，任何高于或低于基准面的地面点投影在水平像片上的像点，相对于在基准面上垂直投影的像点，都有位置移动。由中心投影造成，在地面上平面坐标相同但高程不同的点，在像片面上的像点坐标不同，这种像点位置的移动，称像点位移（投影差）（图19-9）。

• 官方服务
  • 官方网站