遥感图像类型与特性

实际应用中，须掌握不同遥感影像的投影性 质及影像几何畸变特性，并有效利用遥感影像的 成像规律和特点，从而正确地进行图像处理及解 译分析应用。
① 中心投影
负片（底片） P1
负像
b1 c1 S a1
f f H
C B
正片（像片） P2 正像
a2 b2
c2
A
P1
O1
O1 '
O1 、 O2 ——像主点
S P2
S
B
D A C 正射投影
F
E 中心投影
S
_ △h · r/ H δ h= +
δh δh
f
a a0 o r
b b0
r
A +△h
B0 T0 A0 N
H
_△h
B
像点位移（投影差）——由于中心投影的影 响所造成的，地面上平面坐标相同但高程不同的 点，在像平面上的像点坐标不同的现象。
像点位移产生的原因： 中心投影 地表起伏
像点位移的规律：
_ △h · r/ H δ h= +
① δh ∝r
② δh ∝±△h ③ δh ∝1 / H
§4.3 光机扫描图像特性 光机扫描图像是由采用分立式多元探测器 阵列的光机扫描遥感器，用光学机械扫描的方 式进行对地覆盖，在运动状态下获取的多波段 遥感图像。
一、光—机扫描图像的空间特性
⑵ 热红外图像
⑶ 成像雷达图像 ⑷ 多波段、超多波段图像
2. 空间特性（几何特性） 遥感图像的空间特性，是从形态学的角度识 别地物、建立解译标志、进行遥感数字图像处理 等项工作的重要基础依据。 遥感图像的空间特性主要涉及： 空间分辨率 比例尺 投影性质 几何畸变
⑴ 空间分辨率 空间分辨率——在遥感图像上所能分辨的最 小目标的大小（地面分辨率）。 地面分辨率取决于： 成像遥感器的技术参数
120m×120m
像元是在扫描成像过程中通过采样而形成的 采样点，是扫描影像中最小可分辨面积，也是进 行计算机处理时的最基本单元。
② 量化 图像函数数值离散化 DN值
DN值（亮度/灰度等级）的级别数目为2n （n = 6 , 7 , 8 , „ 12 „）。
DN=0
DN=255 DN=57
DN=213
② 航向重叠 卫星运行方向上的航向重叠率由地面处理机 构进行人为分幅而形成，以便于图像的拼接。航 向重叠率一般固定为15km（8%）。
2.瞬时视场与图像像元 ⑴ 瞬时视场、地面分辨率
探测器单元
瞬时视场——探测器单 元以一定的立体角（瞬时视 场角）所观测的地面范围。
β
β
扫描影像的地面分辨率 瞬时视场 取决于瞬时视场的大小。
480 m
U
TM 1—5、7 ： 6166条扫描线 TM 6 ： 1542条扫描线
… …
… …
… …
V
… …
… …
… …
⑵ 影像重叠 ① 旁向重叠 相邻轨道观测带间的旁向重叠率随纬度的不 同而变化，如Landsat-4,5,7：
纬 度 ( °)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
重叠率(%)
7.3
8.7 12.9 19.7 29.0 40.4 53.6 68.3 83.9
D0 = H β
H
2
D0 D0
θ D纵= H β sec 2 2θ D横= H β sec 2
星下点瞬时视场（地面分辨率）： TM 1-5、7 TM 6 30m×30m 120m×120m 79m×79m 240m×240m
航向
D横
D纵
MSS 4-7 MSS8
⑵ 图像数字化及像元的形成 光机扫描为动态扫描，在扫描过程中瞬时视场 在扫描线上连续移动，随之连续变化的地物辐射量 被探测器单元所接收并被转换为连续变化的电信号 （模拟信号）。 为便于信息的传输、存储以及计算机处理，需 要将探测器单元所接收的信号进行数字化，即按一 定的规则进行采样和量化，形成离散、有限的数字 图像数据。
4. 按遥感器成像方式和工作波段划分
4.按遥感器成像方式和工作波段划分
成 像 方 式 工 作 波 段 黑白全色像片（可见光） 天然彩色像片（可见光） 航空摄影像片 黑白红外像片（近红外） 彩色红外像片（部分可见光、近红外） 航天摄影像片 紫外像片 （紫外） 多波段像片 （紫外—近红外） 全景像片 （可见光—近红外） 红外扫描图像 （中、热、远红外） 热红外图像 Landsat/TM图像 （紫外—远红外） 实 例
DN=128
像元的DN值反映了瞬时视场中一类或多类 地物的综合电磁辐射信息：
正像元 混合像元（综合像元） 混合像元的分解： 空间分辨率的提高 波谱分辨率的提高
3.投影性质
动态多中心投影 （385个投影中心）
185 km
480 m
185 km
动态多中心投影的影像亦存在像点位移。像 点位移的大小与卫星平台运行高度、地表起伏高 差以及扫描角有关。 由于卫星平台运行高度较高，总扫描角较小 （11.56°），所以当地表相对高差较小且成图 精度要求不高时，可将图像近似看作是垂直投影 （正射投影）。当成图精度要求较高时（如 TM 1 : 5万成图），应根据DEM进行几何精校正。
遥感图像的类型
遥感图像的基本属性
各种类型遥感图像的特性
△ 各种遥感图像的空间特性、波谱特性
§4.1 遥感图像类型及基本属性
一、基本概念
1.影像
影像——地物的电磁辐射信息经成像系统处 理后产生的与原物相似的形象。 影像的特点：点对——遥感器对地表（目标物）通过 摄影或扫描而获取的影像。 3.遥感图像
Landsat/TM
（专题制图仪）
Landsat/MSS
（多光谱扫描仪）
TM1 0.45～0.52 μm （30m） TM2 0.52～0.60 μm （30m）
———— MSS4 0.5～0.6 μm （79m）
TM3 0.63～0.69 μm （30m）
TM4 0.76～0.90 μm （30m） TM5 1.55～1.75 μm （30m） TM6 10.4～12.5 μm （120m） TM7 2.08～2.35 μm （30m）
O2 O2'
O1'、 O2'——像底点
像主点与像底点（垂直摄影）
P1
O1' O1
O1 、 O2 ——像主点
S
O1'、 O2'——像底点 O2 '
P2
O2
像主点与像底点（倾斜摄影）
② 多中心投影（动态多中心投影）
S3 S4
S1 P
a
S2
c b
A B
C
③ 旋转斜距投影
S β a b
H
O
A
B
SA 、SB —— 斜距
在相同的成像条件下，相同地物具有相同 或相似的波谱特性，不同地物具有不同的地物 波谱特性。 遥感图像记录了其相应的探测波段范围内不 同地物的电磁波谱特性信息：
反映— 电磁辐射能量（强度）的大小 表现—
影像密度（灰度、色调）差异
色彩的差异
遥感图像根据其探测波段、波谱分辨率、 辐射分辨率等属性的不同，所反映的地物的波 谱特性差异亦不同： ⑴ 光学摄影像片
OA、OB —— 地距
3.时间特性 遥感图像的时间特性，是从不同的时间尺度以 及多时相的角度出发来进行地物或现象识别的基础 依据。 不同地物其波谱特性具有不同时间尺度意义上 的时相变化特点（多时相效应）： 自然变化过程 节律
遥感图像时间特性的决定因素： 成像遥感器的时间分辨率 多源遥感图像的时相分辨率 成像的季节、时间 利用多时相的遥感资料，有利于对地物或现象 在时间序列上进行对比分析，从而掌握其在不同时 间尺度意义上的动态发展历程。
地物的空间特性
地物与背景环境的反差
⑵ 影像比例尺 影像比例尺——影像上某一线段的长度与地面 上相应水平距离的比值。 不同类型的遥感影像因其投影性质的不同，会 引起一定的影像几何畸变，从而造成一幅遥感图像 上的比例尺是多变的。
例如，光学摄影像片的比例尺： f 1 = m H
⑶ 投影性质与影像几何畸变 不同类型的成像遥感器具有各自的成像方式 和成像规律，从而不同的遥感影像具有不同的投 影性质，同时产生不同性质的影像几何畸变。
遥感图像——遥感影像经过处理或再编码后 产生的与原物相似的形象。 遥感影像根据成像方式划分： 光学摄影成像—— 像片（连续） 数字扫描成像—— 图像（离散）
二、遥感图像的类型 根据不同的分类标准，可将遥感图像划分 为不同的类型：
1. 按遥感平台类型划分
2. 按影像记录的电磁波波段划分
3. 按图像比例尺划分
MSS5 0.6～0.7 μm （79m）
MSS6 0.7～0.8 μm （79m） MSS7 0.8～1.1 μm （79m） ———— MSS8 10.4～12.6 μm （240m） ————
TM1 （0.45～0.52 μ m） 属可见光中的蓝绿光波段。 对水体穿透能力强（0.4～ 0.5 μ m为电磁辐射的“水下 窗口”）。对叶绿素、叶色 素的浓度较敏感。 应用：植被分类；土壤（干燥土壤）类型识别；判 别水深、水质、水中叶绿素分布、沿岸水流、泥沙 及近海水域制图。 该波段受瑞利散射影响严重，造成图像模糊 （反差降低）。
光 常规摄影像片 学 摄 影 像 非常规摄影像片 片
扫 光机扫描图像 多波段扫描图像 描 超多波段扫描图像（可见光—远红外） 成像波谱仪图像 图 像 固体自扫描图像 固体自扫描图像 （可见光—近红外） SPOT/HRV图像
天线扫描图像
成像雷达图像 （微波） SAR图像
三、遥感图像的基本属性 空间特性、时间特性、波谱特性等基本属性 的掌握，是进行遥感图像处理、解译分析及应用 的基础。 1.波谱特性 从波谱学的角度出发，依据不同地物的电磁 波谱特性差异来识别区分目标物，是进行遥感解 译应用的基本原理。