首师大遥感导论作业 遥感图像评价

遥感图像质量评价1140900019李欣然

资环地理科学

遥感图像质量评价

遥感（Remote Sensing），从广义上说是泛指从远处探测、感知物体或事物的技术。即不直接接触物体本身，从远处通过仪器（传感器）探测和接收来自目标物体的信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），经过信息的传输及其处理分析，识别物体的属性及其分布等特征的技术。

简介

遥感是一门对地观测综合性技术，它的实现既需要一整套的技术装备，又需要多种学科的参与和配合，因此实施遥感是一项复杂的系统工程。想要更好地利用遥感影像，就必须先对遥感影像进行质量评价。数据质量定义为数据的“适用性（fitness for use）”。既然数据质量反映数据的适用性，那么它与特定的数据应用目标相关。因此质量是一个相对的概念。

图像质量的关键是分辨率。遥感图像分辨率分为空间分辨率、光谱分辨率、辐射分辨率和时间分辨率。

一、空间分辨率

空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或是地面物体能分辨的最小单元。遥感图像的空间分辨率有3种表示形式：像元、像解律、视场角。空间分辨率的大小反映了空间细节的水平以及和背景环境的分离能力。根据用途选用合适的分辨率。

遥感影像的空间分辨率的大小对影像分类精度影响的相反的两面性：比如，在进行遥感影像土地覆盖分类时，精细的空间分辨率可减少边界混合像元，在一定程度上能提高分类的精度；但过高的分辨率也可能导致类别内部的光谱可变性增大，从而使分类精度降低。可用局部方差法判断空间分辨率是否适合。

局部方差法实际上是一种纹理分析方法，用于量测不同分辨率景观地物之间的相互关系。通过利用一个像素的移动窗来计算窗口内的标准差的均值，最后形成局部方差曲线图。以像素尺寸变化来描述方差的变化。

图1：空间分辨率与方差关系图

局部方差法是在逐步降低分辨率的影像上逐像元地计算,这种方法的局限是：它依赖影像的全局方差；对于同一幅影像，局部方差的值仅仅只能与同一幅影像降低分辨率后的影像方差做比较。因此,研究中发展了一般的改进的局部方差法,其原理是替代上述方法中的变换像元尺寸的方法,通过计算单一的影像,利用不同的移动窗尺寸求取局部方差的最大值,建立基于局部方差变化的尺度和自相关形式描述。

二、波谱分辨率

波谱分辨率是指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔越小，分

辨率越高。波谱分辨率对于多光谱遥感有着重要意义。传感器的波谱范围，一般来说识别某种波谱的范围窄，则相应光谱分辨率高。评价光谱分辨率，不仅仅是评价可分辨的波谱种类多少，更是要评价遥感图像是否选用了和用途相适应的波段。

若遥感图像的用途是获得丰富的地质信息和地表环境信息，较为合适的是TM(7、4、1)波段的组合，TM(7、4、1)波段组合后的影像清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形迹(褶皱及断裂)显示清楚。

若要获得监测火灾前后变化分析的影像，可以选择TM(7、4、3)波段的组合，它们组合后的影像接近自然彩色，所以可通过TM(7、4、3)彩色合成图的分析来掌握林火蔓延与控制及灾后林木的恢复状况。

图2：NOAA气象卫星遥感波段和用途对应关系

三、辐射分辨率

辐射分辨率是指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。可通过灰度级来评价图像的辐射分辨率。

影像灰度级指像素点的亮暗差别，不同的灰度级分布情况将在影像上体现不同的明暗程度、对比度等。灰度直方图是表达影像灰度分布的有效工具，它反映影像中各灰度级与出现频率之间的统计关系。

遥感影像信息量评价是从信息论的角度出发，通过度量影像所包含的信息对影像做出评价。信息熵是一种常用的影像信息量评价指标，它可以度量影像亮度值分散程度和均匀程度，这和上述的灰度级分布评价相类似，但在影像信息量评价中，需要顾及影像的像素数量及其波段数量。

四、时间分辨率

时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间隔，集采样的时间频率。也称重访周期。时间间隔大，时间分辨率低，反之时间分辨率高。当时间分辨率较高时，可以在短时间内获

得两幅或多幅图像，以便做变化检测。时间分辨率是评价遥感系统动态监测能力和“多日摄影”系列遥感资料在多时相分析中应用能力的重要指标。

根据地球资源与环境动态信息变化的快慢，评价时间分辨率要根据具体用途来进行。按研究对象的自然历史演变和社会生产过程的周期划分为5种类型：

①超短期的。如台风、寒潮、海况、鱼情、城市热岛等，需以小时计；

②短期的。如洪水、冰凌、旱涝、森林火灾或虫害、作物长势、绿被指数等，要求有

以日数计；

③中期的。如土地利用、作物估产、生物量统计等，一般需要以月或季度计；

④长期的。如水土保持、自然保护、冰川进退、湖泊消长、海岸变迁、沙化与绿化等，

则以年计；

⑤超长期的。如新构造运动、火山喷发等地质现象，可长达数十年以上。

总结

遥感图像的质量直接影响着侦查信息的准确性和测绘的精确性,而且图像质量的好坏反映遥感器的性能。因此遥感图像质量评价在遥感应用中有着重要的作用。此外,图像质量评价也能够评价图像处理算法的性能。综上所述，图像评价具体实践时应该根据图像用途综合考虑各项标准，为数据处理和图像分析服务。