第二章 遥感信息的地学评价

20 10 20 20
SPOT4
1998年3
0.43~0.47 0.61~0.68 0.78~0.89 1.58~1.75 1150 1150 1150 1150
2种工 作模式
VEGETATIO N
2002 年5 月4 日：SPOT 5 发 射 成 功 ！
SPOT 1
卫星运行
SPOT 2
SPOT 3 SPOT 4
SPOT 系 列：编 程 接 收
• 根据用户的具体要求 在 特 定 的 时 间，特 定 的 地 点，为 用 户 接 收 专 用 数 据 • 级别为蓝色服务和红 色 服 务，需 要 编 程 服 务 费 用 • 合 理 安 排 影 像 间 搭 接， 减 少 浪费，节 省 费 用 • 法国空间研究中心控 制，最 快响 应 时 间 为 12 小 时 • 应 用 于 紧 急 事 件，长 期 、定 期 动 态 监 测...
2，空间宏观性 遥感影像覆盖范围大、视野广，具有概 括性 3，遥感信息的时间性 瞬时特征 时效性 重返周期与多时相

4，综合性、复合性 多种地理要素的综合反映 多分辨率遥感信息的综合 5，波谱、辐射量化性 地物波谱反射、辐射的定量化记录


Байду номын сангаас

6
93.10.5*
16 天
／705km
7
99.4.15
空间分辨率：VIS—IR为30m；TIR为 120m； ETM的全色波段为15m;ETM+的 新增TIR波段约为60m。一幅图像的地面 覆盖为185×185公里。 时间分辨率： Landsatl — 3 为 18 天， Landsat 4、5为16天。 辐射分辨率：MSS7为64量级，MSS4-6 为128量级，TM为256量级

如Landsat/MSS 最初以6bits（取值范围 0~63）记录反射辐射值，经数据处理将 其中3个波段扩展到7bits；而 Landsat4、5/TM，7个波段中的6个波段 在30 m×30m的空间分辨率内，其数据的 记录以8 bits（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。 空间分辨率与辐射分辨率难于两全。

2, 光谱分辨率—— 传感器所选用的波段数量的多少、 各波段的波长位置、 波长间隔的大小（带宽）

光谱分辨率在遥感中的意义： 开拓遥感应用领域 专题研究中波段选择针对性 图像处理中多波段的应用提高判识效果

3，时间分辨率 对同一地区遥感影像重复覆盖的频率 可分为： 超短、短周期时间分辨率；（一天以内， 用来探测大气海洋物理现象、火山爆发、 植物病虫害、森林火灾、污染源监测等） 中周期时间分辨率；（一年以内，用来 探测植物的季相节律、再生资源、旱涝、 气候学、大气动力学、海洋动力学分析 等） 长周期时间分辨率（以年为单位的变化， 环境、资源变化等）


2）线对数(解像率 Photographic resolution 、Line Pairs) —对于摄影系统 而言，影像最小单元的确定往往通过l毫 米间隔内包含的线对数，单位为：线对 ／毫米(1／mm)。所谓线对指一对同等大 小的明暗条纹或规则间隔的明暗条对

3）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。 一个瞬时视场内的信息，表示一个象元。

DEM生产目标: 5年内3千万km²

时间分辨率的意义： 动态监测与预报； 自然历史变迁和动力学分析； 利用时间差提高遥感的成像率和解像率； 更新数据库

4，辐射分辨率（Radiant resolution） 辐射分辨率指传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(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),一般用灰度 的分级数来表示，即最暗—最亮灰度值 (亮度值)间分级的数目——量化级数
空间分辨率与概括能力 地面目标是个多维的真实模型，是个无限、 连续的信息源(时空尺度上)；遥感数据是对地 面信息源有限化、离散化的二维平面记录。像 元的大小反映了离散化程度。从地面原型到遥 感信息，即把地面信息有限化、离散化过程必 然要损失部分信息，这本身就是一种概括能力。 这种概括能力对于宏观概念的建立是有意义的。 从地面信息到遥感信息，经历一定的处理过程， 它损失了一部分信息，必然产生一种概括能力。 如同制图综合一样。遥感信息的概括能力是随 分辨率的降低而增大的。
6，遥感信息在地学分析中的模糊性和多解性 地面信息是多维的、无限的（时间和空间 的），而遥感信息是简化的二维信息 遥感信息的复杂性和不确定性主要表现在： 同物异谱、异物同谱； 混合象元； 时相变化； 信息传输中的衰减和增益（辐射失真和几何畸 变）
第二节 遥感信息地学评价标准
1，空间分辨率 空间分辨率（Spatial resolution）， 又可称地面分辨率（Ground resolution）， 前者就记录的图像而言，后者就地表而 言，其意义相同。

空间分辨率的三种表示形式： 1）象元（pixel size)——瞬时视域所对应 的地面面积象元(pixe1)，即与一个象元 大小相当的地面尺寸，单位为米(m)。如 Landsat TM一个象元相当地面 28.5×28.5m的范围，简称空间分辨率 30m……。象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。
900k m
Spot 系 列： 侧 摆 接 收 立 体 像 对
• 轨道旁向倾斜，像对最短 时间差为0.5小时 • 保证一定的入射角，保证 像对的质量和精度 • 自动相关生成DEM，高程精 度为7-15米
SPOT 5： 同 轨 接 收 立 体 像 对
H R S
20° 20°
SPOT 5:HRS 立体像对接收
运行日期
72.7.23—78.1.6
轨道
传感器
数据传输与接收
18天
75.1.22—82.2.25 78.3.5—83.3.31 82.7.16—92* 84.3.1一至今 16天 ／705km ／918km
RBV，3波段 星上磁带记录仪贮存数据，当卫 (VIS — NIR) MSS ，星运行到地面站接收范围时，再 回放磁带数据，由地面站接收。 4波段 L—3运用了中继卫星以提高数 据传输速率。 (VIS—NIR) MSS(同上) TM 7波段 (VIS—NIR) MSS(同上) ETM，8波段 (VIS—NIR) ETM＋，8波段 三种数据传输方式：TDRSS实 时传输系统、磁带记录回放、 GPS接收器。 利用由几个跟踪与数据中继卫星 组成的实时传输系统(TDRSS)近 实时的采集数据 星上设有3台磁带记录仪，记录 和回放数据
Resolution (m)
5
IRS 1C
10 15 0 20 50
SPOT 4
SPOT 4 (x2) Landsat 7
Field of View (km)
100
150
200
SPOT 系 列 卫 星 的 倾 斜 观 测 能 力
－ 重 复 观 测 能 力 增 强，单 星：2－3天/次，多 星：1天/次 － 轨 道 旁 向， 接 收 立 体 像 对， 生 成 DEM － 地 面 控 制 中 心 编 发 指 令， 控 制 接 收
HRS在轨立体成像数据带
:
一次接收像对: 600 km X 120 km = 72000 km²
120 km
(A Line ft t o 閘 esc f sigh ope t +2 0?
一次接收像对最大持续时 间 : 3 minutes
Stereimage lengt o n,600 h km Between consecuti two lengt ve 600 image h kms, Stereimage lengt 600 o n+1, h km


动态范围——传感器可测量的最大信号 与最小信号之比。所谓最大信号指在此 值以外无论输入的信号多强，响应也无 变化的饱和区：所谓最小信号指在此值 以外为对输入的弱信号无响应的无感应 区；而仅在动态范围内，输入与输出信 号几乎呈线性关系。

信噪比（S/N）——有效信号(signal)与噪 声(noise)之比。即信号功率与噪声功率之 比。而为了实用方便，信噪比常定义为 信号均方根电压和噪声均方根电压之比， 单位均为分贝(dB)。 有效量化的级数，一般是由动态范围和 信噪比S／N所确定

2。法国SPOT卫星系统
卫星 SPOT1 SPOT2 SPOT3
发射时间 1986年2.22 1990年1.22 1993年9.26
传感器
谱段m
0.50~0.59 0.61~0.68 0.79~0.80 0.51~0.73
分辨率m
20 20 20 10
备注
HRV
2台 HRV
HRVIR
0.50~0.59 049~0.73 0.79~0.80 1.58~1.75
Leng th 60 0
km m ax
W the idth 12 tra of 0 k ck m
HRS主要特性

波段: 全色


影像幅宽: 120 km
立体像对基线高度比B/H = 0.84 (± 20°) 采样间隔:
10 m垂直于轨道运行方向, 5 m沿轨道运

行方向

每日接收能力: 126 000 km²


同为20米分辨率的中巴资源1号卫星CCD 图象质量比法国SPOT多光谱图像差的主 要原因是辐射分辨率低造成的。
其它评价标准尚有： 视场（像幅宽度） 倾斜观测能力 立体观测能力 可持续性等

第三节 主要遥感系统的地学评价

1、美国陆地卫星系统
第三节 美国陆地卫星遥感系统
编 号 1 2 3 4 5


光学传感器的辐射测量特性 (radiometric characteristics)，指用光学传 感器测量时，来自目标或辐射的电磁波 中的物理量在通过光学系统后回发生何 种变化。一般用下列指标来描述：

遥感器的测量精度：包括所测亮度的绝 对精度和二点间亮度差的相对精度。 探测灵敏度：通常用噪声等效功率 （NEP）表示。NEP指信号输出与噪声输 出相等时的输入信号的大小，即探测器 产生数值为1的信噪比所需的功率。 NEP越小，灵敏度越高。
(begi T0, n imag ning of ec with the fo apture re ca mera )
T0 (end +90s ; for o w begin f image ca ard/rewar pture ning d com of im age c with the f mutation Z o aptur e wit re camera X h the Y aft ca and Satel mera lite a ) xis T0+9 0s
服务中断 发射日或重新开始服务日
SPOT 5
86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 06 07 08
2002年7月15日投入商业运行 2002年9月27日RSGS地面系 统通过验收
SPOT 5: 独特的计划
1 Quick Bird IKONOS SPOT 5 (HRG) 3 SPOT 5 (HRGx2)
这三种表示法意义相仿，只是考虑
问题的角度不同，它们可以互相转 换。如IFOV为2.5mrad时，从1000m 高度上获取的图像的地面投影单元 的大小为2.5×2.5m.。 目标在图像上的可分辨程度，不单 取决于空间分辨率的具体值，还与 它的形状、大小，以及它周围环境 （物体亮度、结构等）有关。
Satel lite o rbit
ght ? f si -20 e o pe Lin esco 閘 re t (Fo
T0+1 8 (end 0s, of im age captu the a re with ft cam era)
Satellit motio e n
Stere o ima ge
Heigh 830 km