遥感技术基础-第06讲(遥感图像及分辨率)
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多光谱图像：对同一地面区域进行摄影时，分波 段记录地面景物反射来的电磁波信息，形成的一组多 波段黑白图像。 不同波段图像在几何上是完全配准的，但记录的 是景物在不同波段范围内的电磁波信息。 多光谱成像目的：是充分利用地物在不同光谱区 有不同的反射特征，来增加探测对象的信息量，以便 提高影像的判读和识别能力。
按光谱类型对遥感图像进行分类
微波图像：记录的是波长在1mm～1m之间范 围内的地物辐射信息。侧视雷达图像是典型的 微波图像，影像的色调特性与雷达接收到的回 波信号强度等因素有关。 微波图像的特点在以后阐述。
Layover
微 波 具 有 穿 透 云 、 雨 等 能 力
雷 达 影 像
雷达的C波段图像（三极化） 极化的概念
空间分辨率的概念
卫星遥感图像的空间分辨率
近 极 轨 道
卫星 轨迹 所对 应的 地面 细长 条带
不同纬度的地面细长条带的重叠情况 （空间分辨率与纬度有关）
空间分辨率的表现形式
低分辨率影像
高分辨率影像
空间分辨率的实际意义
图像的空间分辨率越高（即瞬时视场角所 对应的地面单元的尺寸越小），对地面目标的 几何分辨能力越强；图像的空间分辨率越低 （即瞬时视场角所对应的地面单元的尺寸越 大），对地面目标的几何分辨能力越弱。 数字图像的空间分辨率：对于数字图像而 言，若图像的空间分辨率为20米，表示该图像 在该分辨率显示时，每个像素所对应的地面尺 寸为20米。
波段2
波段3 波段4 全色
4
16.5km 4 4 0.61 16.5km
五、遥感图像的辐射分辨率
辐射分辨率：反映了传感器对电磁波探 测的灵敏度。辐射分辨率越高，对电磁波能 量的细微差别越灵敏，因此需要较高的量化 比特数（对应于遥感图像的灰度级数目）才 能记录电磁波能量的细微差别。一般地，辐 射分辨率越高，图像的比特数越大，色调层 次越丰富，辐射分辨率越低，图像的比特数 越小，色调层次越少。
全色
0.55～0.90
1
13km
3天
光谱分辨率的例子
表4： QuickBird图像 （美国，2001，分辨率最高的一颗商业卫星）
图像类型 波段1 多 光 谱 波长范围 （μ m） 0.4 ～ 0.52 兰 0.5 ～ 0.60 绿 0.6 ～ 0.69 红 0.76～0.90 近红外 0.55～0.90 分辨率 （m） 4 地面带宽
六、遥感图像的时相分辨率
时间分辨率（或时间分辨率）：是相邻两次 对地面同一区域进行观测的时间间隔。
对卫星遥感而言，时间分辨率与卫星和传感 器的设计能力（如卫星的高度、传感器的视场角 大小、传感器的观测角度等）、星载传感器的视 场角所扫过的地面细长条带的重叠度、观测对象 的纬度（纬度越高，星载传感器的视场角所扫过 的地面细长条带的重叠度越大，重访周期越短） 等因素有关。在周期性的对地观测中，时间分辨 率越高，对地面动态目标的监视、变化检测、运 动规律分析越有利。
按光谱类型对遥感图像进行分类
RGB合成图像 G波段
SPOT 全色影像： 0.51 - 0.73 (blue-green-red) SPOT Band 0.50 Band 0.61 Band 0.79 多光谱影像： 1 - 0.59 (green) 2 - 0.68 (red) 3 - 0.89 (near infrared)
真彩色图像（自然彩色图像）：图像颜色与对应 地物颜色基本一致。优点：影像和景物的颜色具有一 致性，便于目视判读和识别。 假彩色图像：图像颜色与实际地物颜色不一致。
按光谱类型对遥感图像进行分类
黑白图像
真彩色图像
假彩色图像
提问：为什么要有假彩色图像？ （突出感兴趣目标，提高判读和识别效果）
按光谱类型对遥感图像进行分类
遥感图像：利用遥感手段获取的各种图像的总称。
遥 感 数 据 获 取
原 始 遥 感 数 据
处 理 结 果 应 用
遥 感 信 息 处 理
（遥感图像包括：原始图像和处理图像。后面多数概念是针对原始图像的）
( )
遥感技术的流程
遥感图像的表现形式
成像类传感器的输出成果主要有：
模拟图像：胶片形式的图像。
也称“硬拷贝图像”。 数字图像：数字形式的图像。 也称“软拷贝图像”。 模拟图像、数字图像是可以相互转化的，在以 后的讲课中不再区分。
全色
0.55～0.90
1
13km
3天
空间分辨率的例子
表2： QuickBird图像 （美国，2001，分辨率最高的一颗商业卫星）
图像类型 波段1 多 光 谱 波长范围 （μ m） 0.4 ～ 0.52 兰 0.5 ～ 0.60 绿 0.6 ～ 0.69 红 0.76～0.90 近红外 0.55～0.90 分辨率 （m） 4 地面带宽
二、遥感图像的类型
以下几种因素决定了原始遥感图像的类型： 1、应用目的（多样化）
在确保应用目标的前提下，用最经济的方
法获取应用所需的图像。
2、获取手段（各不相同）
航空遥感？卫星遥感？ 用何种类型的传感器成像？
按光谱类型对遥感图像进行分类
黑白图像：只有亮度差别，无色彩差别。 全色图像：黑白图像的一种，记录了所能探测到 的景物所有电磁波信息（一般包括可见光和部分近红 外）的黑白图像。 彩色图像：具有色调、饱和度和亮度等色彩信息。 彩色图像一般分为：真彩色图像、假彩色图像。
辐射分辨率的含义
2比特图像
6比特图像
辐射分辨率的概念 （与传感器特性有关：取决传感器对电磁波能量的敏感度）
辐射分辨率的例子
Landsat卫星图像: 除MSS图像为6比特外,其余均为8比特图像。
IKonos卫星图像： IKonos图像的辐射分辨率为11比特（即有 2048个灰度级），因此可以分辨出景物的细微色 调差别。
空间分辨率的例子
表1： IKONOS-2图像 （美国，1999，第一颗新一代高分辨率卫星图像，可与航片媲美） 图像类型 波段1 多 光 谱 波段2 波段3 波段4 波长范围 （μ m） 0.45～0.52 0.51～0.60 0.63～0.70 0.75～0.86 近红外 兰 绿 红 分辨率 （m） 4 4 13km 4 4 3天 地面带 宽 重访周期 (垂直观测)
本次课作业
名词解释： 黑白图像、彩色图像、全色图像、多光谱图像、 热红外图像、微波图像、画幅式图像、面中心投影 图像、面阵图像、线中心投影图像、线阵图像、点 中心投影图像、立体图像、空间分辨率、光谱分辨 率、辐射分辨率、时相分辨率。 问答题： 1、遥感图像的空间分辨率、光谱分辨率、辐 射分辨率、时相分辨率分别与哪些因素有关？
R波段
IR波段
按光谱类型对遥感图像进行分类
热红外图像：记录的是地物热辐射信息。热红外遥 感的大气窗口常选用3µ m～5µm和8µ m～14µ m两个区间。 热红外图像上的色调越亮，表示温度越高，色调越暗， 表示温度越低。主要用于：军事侦察、火情监测等。
热传感器成像
热辐射图像
电 磁 波 谱 的 红 外 波 段
线中心投影图象（线阵列图像）
线中心投影图像：线中心投影，同一幅图像有多条扫描线 构成，同一条扫描线内几何关系稳定。
按几何类型对遥感图像进行分类
时刻t1 图象 时刻t2 图象
投影中心
地面目标1
横迹扫描仪（光机扫描仪）
地面目标2
点中心投影图象
点中心投影图像：点中心投影，同一幅图像有许多扫描点 成，每一扫描点的几何关系都不一样。
遥感技术基础
Fundamentals of Remote Sensing
解放军信息工程大学测绘学院 遥感信息工程系
第六讲 遥感图像及分辨率特性
主要内容：
一、遥感图像的概念
二、遥感图像的类型
三、遥感图像的空间分辨率
四、遥感图像的光谱分辨率 五、遥感图像的辐射分辨率 六、遥感图像的时相分辨率
一、遥感图像的概念
Байду номын сангаас
斜距投影图像（非中心投影图像）
斜 距 投 影
Layover
斜距影像与中心投影影像的比较
按立体方式对遥感图像进行分类
立体观测方式
立体图像（立体像对）
用立体像对可测量三维信息
三、遥感图像的空间分辨率
空间分辨率的定义：是指 图像上能够分辨的最小单 元所对应地面尺寸。 空间分辨率主要与传感器 的瞬时视场角、观测高度 有关。在正视情况下，瞬 时视场角所对应的地面单 元的尺寸等于瞬时视场角 乘以传感器的高度。
七、遥感图像分辨率的确定原则
应该指出：遥感图像的分辨率是根据 实际需要、现实可能等多种因素设计确定 的，并非图像的分辨率越高，对所有应用 越有利。在实际应用中，可根据应用目的 和当前的实际条件，选取最适当分辨率的 遥感图像。
本次课小结
主要内容：
1、遥感图像及类型
2、遥感图像的四个分辨率 （空间、光谱、辐射、时相分辨率） 重点内容 1、黑白图像、彩色图像、全色图像、多光谱图像、 热红外图像、微波图像、画幅式图像、面中心投影图 像、面阵图像、线中心投影图像、线阵图像、点中心 投影图像、立体图像等概念； 2、遥感图像的空间、光谱、辐射、时相分辨率的 概念及影响因素。
RADARSAT卫星（加拿大，1995）
电 磁 波 谱 的 微 波 波 段
按几何类型对遥感图像进行分类
图像
投影中心 时刻t
地面目标
画幅式摄影相机
面中心投影图象（画幅式图像） 面中心投影图像：面中心投影，同一幅图像内几何关系稳定。
按几何类型对遥感图像进行分类
图象 投影中心 时刻t
地面目标
顺迹扫描仪（推扫式扫描仪）
时相分辨率的概念
D时 （D+T）时
时相分辨率的概念 （重访周期T： 取决于卫星和传感器的特性、地面带宽、目标所处纬度）
影响卫星图像时相分辨率的因素
近 极 轨 道
卫星 轨迹 所对 应的 地面 细长 条带
不同纬度的地面细长条带的重叠情况 （空间分辨率与纬度有关）
时相分辨率的例子
Landsat-4～7卫星:采用轨道高度为、轨道面 倾角为度的太阳同步轨道，重访周期为16天。 SPOT卫星:采用轨道高度约为、轨道面倾角为 度的太阳同步轨道，重访周期为26天。 Ikonos卫星:搭载了一台EK数码相机，既可以 垂直观测，也可以倾斜观测，垂直观测获取1米分 辩率全色图像的重访周期约为3天，倾斜观测获取 1.5米分辩率全色图像的重访周期为1～2天。 QuickBird卫星:提供0.61米分辨率的全色图像 和2.44～2.88米分辨率的多光谱图像，重访周期为 1～3.5天(与纬度有关)。
光谱分辨率与传感器特性有关：取决传感器 对光谱成份的敏感度。
光谱分辨率的含义
黑白图像
波谱范围？
彩色图像
波段划分？
光谱特性曲线
光谱分辨率的概念
光谱分辨率的例子
表3： IKONOS-2图像 （美国，1999，第一颗新一代高分辨率卫星图像，可与航片媲美） 图像类型 波段1 多 光 谱 波段2 波段3 波段4 波长范围 （μ m） 0.45～0.52 0.51～0.60 0.63～0.70 0.75～0.86 近红外 兰 绿 红 分辨率 （m） 4 4 13km 4 4 3天 地面带 宽 重访周期 (垂直观测)
波段2
波段3 波段4 全色
4
16.5km 4 4 0.61 16.5km
四、遥感图像的光谱分辨率
光谱分辨率：反映了传感器的光谱探测能力。 它包括传感器探测的波谱宽度、波段数、各波段 的波长范围和间隔。
若传感器所探测的波段数愈多，每个波段的 波长范围愈小，波段间的间隔愈小，则它的光谱 分辨率愈高。传感器的光谱分辨率越高，它获取 的图像就越能反映出地物的光谱特性，不同地物 间的差别在图像上就能更好地体现出来。
按光谱类型对遥感图像进行分类
微波图像：记录的是波长在1mm～1m之间范 围内的地物辐射信息。侧视雷达图像是典型的 微波图像，影像的色调特性与雷达接收到的回 波信号强度等因素有关。 微波图像的特点在以后阐述。
Layover
微 波 具 有 穿 透 云 、 雨 等 能 力
雷 达 影 像
雷达的C波段图像（三极化） 极化的概念
空间分辨率的概念
卫星遥感图像的空间分辨率
近 极 轨 道
卫星 轨迹 所对 应的 地面 细长 条带
不同纬度的地面细长条带的重叠情况 （空间分辨率与纬度有关）
空间分辨率的表现形式
低分辨率影像
高分辨率影像
空间分辨率的实际意义
图像的空间分辨率越高（即瞬时视场角所 对应的地面单元的尺寸越小），对地面目标的 几何分辨能力越强；图像的空间分辨率越低 （即瞬时视场角所对应的地面单元的尺寸越 大），对地面目标的几何分辨能力越弱。 数字图像的空间分辨率：对于数字图像而 言，若图像的空间分辨率为20米，表示该图像 在该分辨率显示时，每个像素所对应的地面尺 寸为20米。
波段2
波段3 波段4 全色
4
16.5km 4 4 0.61 16.5km
五、遥感图像的辐射分辨率
辐射分辨率：反映了传感器对电磁波探 测的灵敏度。辐射分辨率越高，对电磁波能 量的细微差别越灵敏，因此需要较高的量化 比特数（对应于遥感图像的灰度级数目）才 能记录电磁波能量的细微差别。一般地，辐 射分辨率越高，图像的比特数越大，色调层 次越丰富，辐射分辨率越低，图像的比特数 越小，色调层次越少。
全色
0.55～0.90
1
13km
3天
光谱分辨率的例子
表4： QuickBird图像 （美国，2001，分辨率最高的一颗商业卫星）
图像类型 波段1 多 光 谱 波长范围 （μ m） 0.4 ～ 0.52 兰 0.5 ～ 0.60 绿 0.6 ～ 0.69 红 0.76～0.90 近红外 0.55～0.90 分辨率 （m） 4 地面带宽
六、遥感图像的时相分辨率
时间分辨率（或时间分辨率）：是相邻两次 对地面同一区域进行观测的时间间隔。
对卫星遥感而言，时间分辨率与卫星和传感 器的设计能力（如卫星的高度、传感器的视场角 大小、传感器的观测角度等）、星载传感器的视 场角所扫过的地面细长条带的重叠度、观测对象 的纬度（纬度越高，星载传感器的视场角所扫过 的地面细长条带的重叠度越大，重访周期越短） 等因素有关。在周期性的对地观测中，时间分辨 率越高，对地面动态目标的监视、变化检测、运 动规律分析越有利。
按光谱类型对遥感图像进行分类
RGB合成图像 G波段
SPOT 全色影像： 0.51 - 0.73 (blue-green-red) SPOT Band 0.50 Band 0.61 Band 0.79 多光谱影像： 1 - 0.59 (green) 2 - 0.68 (red) 3 - 0.89 (near infrared)
真彩色图像（自然彩色图像）：图像颜色与对应 地物颜色基本一致。优点：影像和景物的颜色具有一 致性，便于目视判读和识别。 假彩色图像：图像颜色与实际地物颜色不一致。
按光谱类型对遥感图像进行分类
黑白图像
真彩色图像
假彩色图像
提问：为什么要有假彩色图像？ （突出感兴趣目标，提高判读和识别效果）
按光谱类型对遥感图像进行分类
遥感图像：利用遥感手段获取的各种图像的总称。
遥 感 数 据 获 取
原 始 遥 感 数 据
处 理 结 果 应 用
遥 感 信 息 处 理
（遥感图像包括：原始图像和处理图像。后面多数概念是针对原始图像的）
( )
遥感技术的流程
遥感图像的表现形式
成像类传感器的输出成果主要有：
模拟图像：胶片形式的图像。
也称“硬拷贝图像”。 数字图像：数字形式的图像。 也称“软拷贝图像”。 模拟图像、数字图像是可以相互转化的，在以 后的讲课中不再区分。
全色
0.55～0.90
1
13km
3天
空间分辨率的例子
表2： QuickBird图像 （美国，2001，分辨率最高的一颗商业卫星）
图像类型 波段1 多 光 谱 波长范围 （μ m） 0.4 ～ 0.52 兰 0.5 ～ 0.60 绿 0.6 ～ 0.69 红 0.76～0.90 近红外 0.55～0.90 分辨率 （m） 4 地面带宽
二、遥感图像的类型
以下几种因素决定了原始遥感图像的类型： 1、应用目的（多样化）
在确保应用目标的前提下，用最经济的方
法获取应用所需的图像。
2、获取手段（各不相同）
航空遥感？卫星遥感？ 用何种类型的传感器成像？
按光谱类型对遥感图像进行分类
黑白图像：只有亮度差别，无色彩差别。 全色图像：黑白图像的一种，记录了所能探测到 的景物所有电磁波信息（一般包括可见光和部分近红 外）的黑白图像。 彩色图像：具有色调、饱和度和亮度等色彩信息。 彩色图像一般分为：真彩色图像、假彩色图像。
辐射分辨率的含义
2比特图像
6比特图像
辐射分辨率的概念 （与传感器特性有关：取决传感器对电磁波能量的敏感度）
辐射分辨率的例子
Landsat卫星图像: 除MSS图像为6比特外,其余均为8比特图像。
IKonos卫星图像： IKonos图像的辐射分辨率为11比特（即有 2048个灰度级），因此可以分辨出景物的细微色 调差别。
空间分辨率的例子
表1： IKONOS-2图像 （美国，1999，第一颗新一代高分辨率卫星图像，可与航片媲美） 图像类型 波段1 多 光 谱 波段2 波段3 波段4 波长范围 （μ m） 0.45～0.52 0.51～0.60 0.63～0.70 0.75～0.86 近红外 兰 绿 红 分辨率 （m） 4 4 13km 4 4 3天 地面带 宽 重访周期 (垂直观测)
本次课作业
名词解释： 黑白图像、彩色图像、全色图像、多光谱图像、 热红外图像、微波图像、画幅式图像、面中心投影 图像、面阵图像、线中心投影图像、线阵图像、点 中心投影图像、立体图像、空间分辨率、光谱分辨 率、辐射分辨率、时相分辨率。 问答题： 1、遥感图像的空间分辨率、光谱分辨率、辐 射分辨率、时相分辨率分别与哪些因素有关？
R波段
IR波段
按光谱类型对遥感图像进行分类
热红外图像：记录的是地物热辐射信息。热红外遥 感的大气窗口常选用3µ m～5µm和8µ m～14µ m两个区间。 热红外图像上的色调越亮，表示温度越高，色调越暗， 表示温度越低。主要用于：军事侦察、火情监测等。
热传感器成像
热辐射图像
电 磁 波 谱 的 红 外 波 段
线中心投影图象（线阵列图像）
线中心投影图像：线中心投影，同一幅图像有多条扫描线 构成，同一条扫描线内几何关系稳定。
按几何类型对遥感图像进行分类
时刻t1 图象 时刻t2 图象
投影中心
地面目标1
横迹扫描仪（光机扫描仪）
地面目标2
点中心投影图象
点中心投影图像：点中心投影，同一幅图像有许多扫描点 成，每一扫描点的几何关系都不一样。
遥感技术基础
Fundamentals of Remote Sensing
解放军信息工程大学测绘学院 遥感信息工程系
第六讲 遥感图像及分辨率特性
主要内容：
一、遥感图像的概念
二、遥感图像的类型
三、遥感图像的空间分辨率
四、遥感图像的光谱分辨率 五、遥感图像的辐射分辨率 六、遥感图像的时相分辨率
一、遥感图像的概念
Байду номын сангаас
斜距投影图像（非中心投影图像）
斜 距 投 影
Layover
斜距影像与中心投影影像的比较
按立体方式对遥感图像进行分类
立体观测方式
立体图像（立体像对）
用立体像对可测量三维信息
三、遥感图像的空间分辨率
空间分辨率的定义：是指 图像上能够分辨的最小单 元所对应地面尺寸。 空间分辨率主要与传感器 的瞬时视场角、观测高度 有关。在正视情况下，瞬 时视场角所对应的地面单 元的尺寸等于瞬时视场角 乘以传感器的高度。
七、遥感图像分辨率的确定原则
应该指出：遥感图像的分辨率是根据 实际需要、现实可能等多种因素设计确定 的，并非图像的分辨率越高，对所有应用 越有利。在实际应用中，可根据应用目的 和当前的实际条件，选取最适当分辨率的 遥感图像。
本次课小结
主要内容：
1、遥感图像及类型
2、遥感图像的四个分辨率 （空间、光谱、辐射、时相分辨率） 重点内容 1、黑白图像、彩色图像、全色图像、多光谱图像、 热红外图像、微波图像、画幅式图像、面中心投影图 像、面阵图像、线中心投影图像、线阵图像、点中心 投影图像、立体图像等概念； 2、遥感图像的空间、光谱、辐射、时相分辨率的 概念及影响因素。
RADARSAT卫星（加拿大，1995）
电 磁 波 谱 的 微 波 波 段
按几何类型对遥感图像进行分类
图像
投影中心 时刻t
地面目标
画幅式摄影相机
面中心投影图象（画幅式图像） 面中心投影图像：面中心投影，同一幅图像内几何关系稳定。
按几何类型对遥感图像进行分类
图象 投影中心 时刻t
地面目标
顺迹扫描仪（推扫式扫描仪）
时相分辨率的概念
D时 （D+T）时
时相分辨率的概念 （重访周期T： 取决于卫星和传感器的特性、地面带宽、目标所处纬度）
影响卫星图像时相分辨率的因素
近 极 轨 道
卫星 轨迹 所对 应的 地面 细长 条带
不同纬度的地面细长条带的重叠情况 （空间分辨率与纬度有关）
时相分辨率的例子
Landsat-4～7卫星:采用轨道高度为、轨道面 倾角为度的太阳同步轨道，重访周期为16天。 SPOT卫星:采用轨道高度约为、轨道面倾角为 度的太阳同步轨道，重访周期为26天。 Ikonos卫星:搭载了一台EK数码相机，既可以 垂直观测，也可以倾斜观测，垂直观测获取1米分 辩率全色图像的重访周期约为3天，倾斜观测获取 1.5米分辩率全色图像的重访周期为1～2天。 QuickBird卫星:提供0.61米分辨率的全色图像 和2.44～2.88米分辨率的多光谱图像，重访周期为 1～3.5天(与纬度有关)。
光谱分辨率与传感器特性有关：取决传感器 对光谱成份的敏感度。
光谱分辨率的含义
黑白图像
波谱范围？
彩色图像
波段划分？
光谱特性曲线
光谱分辨率的概念
光谱分辨率的例子
表3： IKONOS-2图像 （美国，1999，第一颗新一代高分辨率卫星图像，可与航片媲美） 图像类型 波段1 多 光 谱 波段2 波段3 波段4 波长范围 （μ m） 0.45～0.52 0.51～0.60 0.63～0.70 0.75～0.86 近红外 兰 绿 红 分辨率 （m） 4 4 13km 4 4 3天 地面带 宽 重访周期 (垂直观测)
波段2
波段3 波段4 全色
4
16.5km 4 4 0.61 16.5km
四、遥感图像的光谱分辨率
光谱分辨率：反映了传感器的光谱探测能力。 它包括传感器探测的波谱宽度、波段数、各波段 的波长范围和间隔。
若传感器所探测的波段数愈多，每个波段的 波长范围愈小，波段间的间隔愈小，则它的光谱 分辨率愈高。传感器的光谱分辨率越高，它获取 的图像就越能反映出地物的光谱特性，不同地物 间的差别在图像上就能更好地体现出来。