第三章-遥感图像的种类与特性.ppt

3 2 1遥感图像的种类 几个概念 影像 由地物反射或自身发射的电磁辐射 通过成像系统处理后产生与原物相似的形象 遥感影像 由遥感器对地球表面摄影或扫描获得的影像 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 光学摄影成像的二维连续的图像 像片 Photograph 扫描成像的一维连续一维离散或二维离散的图像 图像 Image 按成像遥感器成像方式和工作波长的遥感图像分类表 既能体现影像特征又能揭示影像的信息内涵 3 2 2遥感图像的基本属性 一 波谱特性 波谱分辨率辐射分辨率 二 空间特性 三 时间特性 波谱特性 波谱分辨率 辐射分辨率 影像灰度或色彩差异 遥感图像上波谱特性差异 实为其响应 感测 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 反映地物对可见光的反射能量 黑白红外像片彩色红外像片 反映地物在部分可见光和摄影红外波的反射能量 热红外图像 反映地物在热红外波段的热辐射能量 辐射温度 成像雷达图像 反映地物对人工发射微波后向散射回波的强度 多波段 超多波段图像 其灰度是其各自响应波段辐射能量大小的反映 是从形态学方面识别地物 测绘地图 建立解译标志 图像几何校正及增强处理的重要依据涉及 成像遥感器的空间分辨率 图像投影性质 比例尺 几何畸变等 空间特性 几何特性 1 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 表示方法 影像分辨率 指用显微镜观察时 1mm宽度内能分辨出的相间排列的黑白线对数 影响因素 感光材料 显示器 分辨率 影像比例尺 相邻地物间的反差 地面分辨率 指遥感影像上能分辨的地物间的最小距离 非识别 分辨率 5米 地面上每5米的物品在影像中占1个像素 相当于视角高度约为4km 分辨率 2米 地面上每2米的物品在影像中占1个像素 相当于视角高度约为1 8km 分辨率 1米 地面上每1米的物品在影像中占1个像素 相当于视角高度约为500m 分辨率 0 5米 地面上每0 5米的物品在影像中占1个像素 相当于视角高度约为300m 分辨率 25厘米 地面上每25厘米的物品在影像中占1个像素 相当于视角高度约为150m 分辨率 12 5厘米 地面上每12 5厘米的物品在影像中占1个像素 相当于视角高度约为80m 分辨率 10厘米 地面上每10厘米的物品在影像中占1个像素 相当于视角高度约为60m 或20楼的高度 2 影像比例尺 指影像上某一线段的长度与地面上相应地物的水平距离的比值 理想条件下 由遥感光学系统的焦距和遥感平台的航高之比确定 即f H 注意 受中心投影性质所限 不同于垂直投影 受地形起伏及在像幅的位置影响 图像各处比例尺可能不一致 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图像的投影性质 不同投影性质会产生不同性质的影像几何畸变 3 投影性质与影像几何畸变 中心投影地面上各物点的投影光线都通过一个固定点 S 投影到投影面 P1 P2 上形成的透视影像称中心投影 负像 负片 P1与地物位于S两侧正像 正片 P2与地物位于S同侧 2 多中心投影 扫描中心投影 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 但同一扫描线上各像元成像时间相差甚小 可认为每一扫描行有一个投影中心 光机扫描影像为多中心投影 3 旋转斜距投影Sab 侧视雷达图像影像面ab 在阴极射线管屏幕上光点掠过的轨迹光点出现的时间取决于雷达发出微波到接收到回波间的时间间隔 由于微波传播速度固定 雷达影像实际为斜距的投影 投影性质为旋转斜距投影 畸变 distortion 严重不正常地变化 既可以指外在的 又可以指内在的 物理学之畸变 物体上的直线经过透镜成像后变成弯曲的现象 畸变是由于透镜的放大率随光束和主轴间所呈角度改变而引起的 光线离主轴越远 畸变越大 摄影之畸变 拍摄四方形物体时 使周围拍成卷翘或膨鼓的现象 遥感学之畸变 在一般的光学系统中 只要畸变引起的图像变形不为人眼所察是可以允许的 允许的畸变值约为4 但若需图像特性来测定物体尺寸的光学系统 如航空测量镜头等 畸变则直接影响测量精度 必须对其严加校正 使畸变小到万分之一甚至十万分之几 影像几何畸变 畸变对成像的影响 常规摄影畸变现象 摄影畸变 地形 时间特性 遥感影像是成像瞬间地物电磁辐射能量的记录 而地物具有时相变化 自然变化过程 即发生 发展 演化过程节律 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 所以 遥感影响的时间特性与遥感器时间分辨率 成像季节及时间有关 3 2 3光学摄影像片特性 一 帧幅式摄影像片特性二 全景式摄影像片特性 帧 在数据和数字通讯中 按某一标准预先确定的若干字段组成特定的信息结构 是影像中最小单位的单幅影像画面 相当于电影胶片上每一格镜头 一帧就是一副静止画面 连续者就形成动画 如电视图象 原用于字画 照片等 一幅字画叫一帧 景 卫星拍摄一次所获取到的画面 卫星遥感图像资料覆盖区域大 一景卫星遥感图像所包含的面积少则几千平方公里 多则上万平方公里 名词术语解释 一 帧幅式航空像片种类 航空像片 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帧幅式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 m波段电磁波 并取得像片的整个过程按工作波段和所使用的胶片 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 二 帧幅式航空像片的地面覆盖与影像重叠 面积航空摄影 由许多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 航向重叠 沿航向方向的影像重叠 重叠率 60 具有此种重叠关系的两张相邻像片称立体像对旁向重叠 两条相邻航线间的影像重叠 重叠率20 30 地形起伏越大 重叠率相应要加大 1 投影性质及比例尺投影性质 地面的中心投影比例尺 各处影像会出现不一致 在地形起伏地区 各影像点相对航高不同 不同高程处地物影像比例尺不同 地形起伏地区航片只能概略表示 三 帧幅式航片的空间特性 中心投影与垂直投影的比较 两种投影方式比较 当投影面倾斜时 像片各部分的比例尺变化不同 像片各部分的位移量 径向距离 不等 倾斜误差 二者等比例与不等比例之缩小 两种投影方式比较 当地形起伏时 物体的像点位移称为 投影误差 二者投影点相对位置变化比较 主比例尺 以航测高差仪记录的像底点的航高 航摄技术鉴定书提供 计算的比例尺 通常以主比例尺代表像片比例尺 像点位移 h 投影差 由中心投影造成 在地面上平面坐标相同但高程不同的点 在像平面上的像点坐标不同 这种像点位置的移动 称像点位移 影像畸变 2 地形起伏引起的像点位移与影像畸变 基准面 像平面 3 空间分辨率航片影像分辨率一般在25 100线对 mm地面分辨率 m 4 航片立体观察是目视解译的一种重要手段 在满足立体观察条件时 可以将二维影像转化为三维空间的光学立体模型 突出地物的空间特性 使人眼易于辨认地物和确定空间位置 需立体镜等仪器 航片以色调或色彩以及由它们组合的形态特征反映地物对可摄影波段 0 3 1 3 m 电磁波的反射特征影像色调或色彩是地物反射波谱特性的表征 是从波谱学角度识别地物的重要解译标志 黑白全色航片黑白红外航片天然彩色片彩色红外片多波段航片 航空像片的波谱特性 Panchromatic BlackandWhiteInfrared NormalColor False colorInfrared 1 黑白全色航片 消色物体 与物体本色一致或接近彩色物体 与物体本色有一定的对应关系2 黑白红外航片 色调取决于地物对近红外波的反射程度 与人眼对物体的感受无关强反射近红外地物 健康植物 明亮的浅色调强吸收近红外地物 水体 暗 黑 色调 Panchromatic BlackandWhiteInfrared 黑白全色 黑 白红外 美 哈德逊河 地物影像色调一般规律 3 天然彩色片 真彩色影像色彩与地物原色一致4 彩色红外片 假彩色其色彩只具象征性 而非地物原色 NormalColor False colorInfrared 5 多波段航片取决地物对相应通道工作波段的电磁波反射程度 与地物色彩有关 五 帧幅式航片影像质量评定 黑白航片 清晰 黑度适中 反差正常 色调层次丰富 色调均匀 无黑斑与云影 无伤痕 彩色航片 色别清晰 色差正常 地物各部分明度变化明显 色彩丰富 饱和度较高 应能识别与地物无关的影像 如指纹 灰尘造成的白色斑点等 二 全景式摄影像片特性 优点 影像分辨率极高 整幅影像光强相同缺点 两侧边缘几何畸变较大 地物影像几何形状严重失真 全景像片的空间特性 1 投影性质与影像畸变投影性质 全景影像沿缝隙方向的一维中心投影影像畸变 全景畸变 扫描位置畸变 像移补偿畸变 全景摄影机 摄影畸变 尺度 上下比例 左 与角度 右 与航向 xx 平行的各条横线间的比例尺不同 但每条横线上比例尺相同 航迹上的主横线比例尺最大 向两侧对称状变小 与航向垂直的纵线上各点比例尺不同 向两侧对称状变小 3 地面分辨率 斜距随扫描角变化 不同扫描角处影像地面分辨率不同 同一面积像平面覆盖的地面面积不同 2 比例尺 4 地面的连续覆盖 航迹方向 由缝隙扫描完成 航迹方向 由平台运行完成 取决于所用胶片类型和特性如 国土卫星地物像机使用的 黑白全色胶片 0 4 0 7 m 色调特征与全色黑白航片相似彩红外反转片 0 5 0 8 m 色调特征与彩红外航片相似 全景像片的波谱特性 遥感艺术欣赏 GoogleEarth拍摄的奇特地貌照 GoogleEarth的影像是卫星影像与航拍的数据整合 卫星影像部分 QuickBird 快鸟 LANDSAT 7等 航拍部分 BlueSky公司 英国公司 以航拍 GIS GPS相关业务为主 Sanborn公司 美国公DigitalGlobe公司的QuickBird 快鸟 美国IKONOS及法国的SPOT5 图中的造型好像是一个人 他头戴印第安头饰 耳朵里却塞着耳机 这一地质奇迹位于加拿大的艾伯塔省 其google坐标是 50 010083 110 113006 在当地 他被称为 荒原守护圣 据称 这个 守护神 乃是大自然的杰作 这个巨大的人造湖只有从高空才能看出端倪 是不是像一个人呢 它位于巴西东部城市巴鲁附近 google坐标为 21 805149 49 089977 这座 心形岛 位于意大利半岛附近的亚得里亚海域 名为Galesnjak 该岛面积仅有10 9万平米 没有人居住 这一 指纹 发现于英国的布莱顿霍夫市的霍夫公园 直径约30米 澳大利亚的平面造型设计师 创造 了第一套 地图字母 位于英国贝德福德郡Whipsnade动物园的一头巨狮子 从Google地图中看到的一些景象简直是匪夷所思 例如 一架喷气战斗机居然停在巴黎附近一个看上去像居民区的地方 该地google坐标为 48 825183 2 1985795 位于加州的美国海军建筑 几个楼正好拼成 纳粹十字 由于公众的反对 海军不得不拨出60万美金 专门对建筑的造型进行改观 火狐创办初期 一些忠实的火狐粉丝为了给网站造势 他们组织起来在美国俄勒冈州阿米提的