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  • 遥感的四大分辨率

    2021-03-05 14:36:54
    通常用像元大小、像解率或视场角来表示。 时间分辨率 时间分辨率是指在同一区域进行的相邻两次遥感观测的最小时间间隔。对轨道卫星,亦称覆盖周期。时间间隔大,时间分辨率低,反之时间分辨率高。 波谱分辨率 波谱...

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    空间分辨率
    空间分辨率,是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小,是用来表征影像分辨地面目标细节的指标。通常用像元大小、像解率或视场角来表示。
    时间分辨率
    时间分辨率是指在同一区域进行的相邻两次遥感观测的最小时间间隔。对轨道卫星,亦称覆盖周期。时间间隔大,时间分辨率低,反之时间分辨率高。
    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。间隔愈小,分辨率愈高。不同波谱分辨率的传感器对同一地物探测效果有很大区别。
    辐射分辨率
    辐射分辨率(英文名Radiometric Resolution)是指传感器区分地物辐射能量细微变化的能力,即传感器的灵敏度。传感器的辐射分辨率越高,其对地物反射或发射辐射能量的微小变化的探测能力越强。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。

    时间分辨率和空间分辨率、空间分辨率和辐射分辨率、时间分辨率和波普分辨率之间的制约关系不大,影响较小,只有辐射分辨率和波普分辨率之间制约关系最大,从能量角度来看,一个像素的灰度值划分要想更为准确,探测器就必须接收到足够的光能,每一个像元都对应一个小的传感器感光元件,每一个感光元件都接收镜头传来的光线,镜头接收到的光能越强,辐射分辨率就越高。但是如果想要获得较高的波普分辨率,在镜头处就必须进行一次分光,这样做的代价就是导致传感器接收到的能量降低,从而致使信噪比降低,从而制约了辐射分辨率。

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  • 01| 航高与地面分辨率的关系据《低空数字航空摄影规范》,相对航高的计算公式如下:H=f×GSD/a式中,H为相对航高,f为摄影镜头的焦距,GSD为影像的地面分辨率,a为像元尺寸的大小。那么假设(可能不合理)一个相机像素...
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    要理解倾斜影像的分辨率与矢量数据比例尺之间的关系,我们首先得明白:地理空间数据最基本的两种数据格式就是矢量和栅格,以及无人机航摄时航高与地面分辨率的关系

    01| 航高与地面分辨率的关系

    据《低空数字航空摄影规范》,相对航高的计算公式如下:

    H=f×GSD/a

    式中,H为相对航高,f为摄影镜头的焦距,GSD为影像的地面分辨率,a为像元尺寸的大小。

    那么假设(可能不合理)一个相机像素为2000万,焦距为20mm,感光元件尺寸大小为6mm×4mm,分辨率为4000×3000,如果要求地面分辨率达到20cm,航高最高能到多少。

    首先计算象元尺寸a:可以通过6mm/4000或4mm/3000得到为1.5um。

    然后带入公式反算航高即可。

    02| 什么是栅格数据和矢量数据?

    我们经常看到的影像图、DOM、航片卫片这些都是栅格数据。它是以二维矩阵的形式来表示空间地物或现象分布.每个矩阵单位称为一个栅格单元(cell)。因此栅格数据有属性明显,定位隐含的特点。

    而矢量数据呢?最常见的就是数据线画图、DLG是利用点,线,面的形式来表达现实世界,具有定位明显,属性隐含的特点。

    对于矢量数据,我们通常用比例尺来描述其精度,对于影像图及模型,我们通常用分辨率来描述其精度

    03| 如何描述栅格数据和矢量数据的精度?

    矢量数据用比例尺来描述其精度:

    要讲矢量数据比例尺之前,我们要先了解一下比例尺精度的概念:通常人眼能分辨的两点间的最小距离是0.1mm,因此,把地形图上0.1mm所能代表的实地水平距离称为比例尺精度1:500DLG的比例尺精度就为0.1mm*500=0.05m

    那么再来看一下1:500DLG数字线划图的成图规范:

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    上图为  CHT-9008.1-2010-1:500-1:1000-1:2000《基础地理信息数字成果数字线划图(DLG)》的规范要求,我们可以看出1:500DLG的平面精度≤±0.3m,高程精度≤±0.2m

    因为对于各种比例尺的DLG都有着明确的精度规范要求,因此我们通常就用比例尺来描述矢量数据的精度

    栅格数据一般用分辨率来描述其精度:

    我们先了解一下概念:以下地图分辨率(Resolution),也称地面分辨率或空间分辨率,表示屏幕上一个像素(pixel)所代表的实际地面距离(米)

    形象地讲:在arcgis中打开30m分辨率的DOM栅格数据,不断就会呈现马赛克的画面,放至最大,就会呈现一个个的小方格子,这个小方格子就是像元,测量其值,每个像元代表30m*30m的地物,这就是分辨率。

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    那我们的倾斜摄影模型呢,也通常就用分辨率来描述其精度

    我们把数据不断放大,直至看到由多个像元组成的马赛克,然后测量其值,每个像元所代表的实际地物为3cm*3cm那么我们就说倾斜影像模型的数据精度为5cm。:

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    那么讲倾斜摄影模型精度也就是分辨率,为什么要跟比例尺扯在一起?

    原因就在于,好多甲方单位想要做倾斜摄影实景建模,想和已有数据做结合,对外提需求就是,能否做到1:500的精度?我们现在有很多1:500的DOM/DLG,能否做到完美结合?如果只是单纯做实景建模的同学可能一听就懵逼了,你直接告诉我需要几厘米的模型精度不就完了吗?所以我们接下来就看下分辨率和比例尺之间的关系。

    04| 比例尺和分辨率之间的换算关系

    简单粗暴地先上几个公式:

    1英寸(in)=96像素(piexl)

    1英寸(in)=0.0254m=96像素

    那么 1像素=0.0254/96=2.65*10^(-4) m

    我们都知道:电子产品是以英寸为长度计量单位,数据图像的像素显示也不例外,看到上面几个式子我们已经知道了1像素有多少米。那么就可以得到:

    比例尺=图上距离/实际距离=1 : [ 分辨率 /2.65*10^(-4)],也就是他们之间大致的换算关系。

    对于5cm分辨率的倾斜影像,我们很容易可以算出他的大致比例尺为1:180,也就是说他可以满足1:200大比例尺地形图的要求,以其衍生产品DSM可以得到1:200大比例尺的数字线画图。

    05| 倾斜影像的模型精度

    我们在这里讲的模型精度即为倾斜影像数据的测量值与真实值之间的差值

    检测实景三维模型的精度要利用GPSRTK在测区外业实地测量若干个特征点,并记录WGS84坐标、椭球高及需要拍摄的每个点对应的实地位置。将从实景三维模型中提取每个检查点对应位置的模型坐标与检查点的测量坐标作对比进行精度评估。这是严格计算倾斜影像模型精度的方法。

    按照上述方法来评定倾斜影像的模型精度:

    倾斜摄影的模型高程精度一般是地面分辨率(GSD)的三倍,如果生成的正射影像的分辨率是5cm,那模型的高程精度基本就是15cm,最大限差为2倍中误差即30cm。

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  • (是几何特征) ...DNmax_{max}max​代表了辐射量量化的等积,值越大,越能区别辐射量微小差异的像元,即辐射分辨率越大。 辐射分辨率:遥感信息或仪器所能分辨的最小辐射度差。(又称辐射灵敏度) 时间分辨率

    (是几何特征)

    温度分辨率
    • 指区分地面微小温度差异的能力。
    • 现代资源遥感中所用的热红外扫描仪,温度分辨率大都在0.1-0.5℃之间。
    辐射分辨率
    • 像元:扫描图像中最小的可分辨面积,地面上最小的探测记录单位。
    • DN值:像元灰度的数字数据,记录的是像元内地物的平均辐射值。随地物的成份、结构、状态、表面特征而变化。
    • DNmax_{max}代表了辐射量量化的等积,值越大,越能区别辐射量微小差异的像元,即辐射分辨率越大。
    • 辐射分辨率:遥感信息或仪器所能分辨的最小辐射度差。(又称辐射灵敏度
    时间分辨率
    空间分辨率
    • 对陆地卫星来说,空间分辨率就是地面分辨率,大致上相当于传感器探测地面的瞬时视场的大小。
    • 地面分辨率可以理解为在图像上显示出地面上的最小地物的尺寸(也就是像元)的大小。一般讲,凡是大于分辨率的地物可较为容易辨认;小于分辨率的地物辨认就比较困难。
    • 但能够辨认还与地物间的反差、地物形状有关,反差大,或线性地物,即使大小或宽度<地面分辨率,有时可识别
    地面分辨率(m)

    【在热红外图像特征中】

    • 取决于扫描仪瞬时视场角的大小和航高
    • 瞬时视场角:扫描仪的扫描光学系统在任一瞬间向地面张开的立体角
    • 瞬时视场:瞬时视场角所包括的地面范围
    • 总视场:扫描带的地面宽度。
    • 总视场角:瞬时视场角从遥感平台到地面扫描带外侧所构成的夹角。
    • 瞬时视场的线度(直径)就是扫描仪能分辨的地面最小目标的尺寸——地面分辨率

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  • 地面分辨率是地面上相邻地物的实际距离,无人机航测遥感系统搭载的数码相机的单像元大小为: a=L/R 式中:L ——传感器长边(短边)大小(mm);R ——长边(短边)像元个数(mm)。 以Canon EOS 5D Mark Ⅱ相机为例...

    无人机航摄地面站航线设计主要参数

    1)地面分辨率、航高的确定
    分辨率数值在,称为地面分辨率。地面分辨率是地面上相邻地物的实际距离,无人机航测遥感系统搭载的数码相机的单像元大小为: a=L/R
    式中:L ——传感器长边(短边)大小(mm);R ——长边(短边)像元个数(mm)。
    以Canon EOS 5D Mark Ⅱ相机为例:传感器大小为36×24mm,如将相机像元大小设置为5616×3744像元时,则=36mm/5616=24mm/3744=6.4(μm )。
    分辨率是评价图像(影像)质量的重要指标,一般成图比例尺与地面分辨率的关系如表1所示:

    成图比例尺 地面分辨率值(cm)
    1﹕500 ≤5
    1﹕1000 8~10
    1﹕2 000 15~20

    目前,无人机航测遥感系统中航高的确定跟成图比例尺、像元大小、地面分辨率有关,其相互关系为:
    H=f*GSD/a
    式中:
    —摄影航高,单位为米(m); —镜头焦距,单位为毫米(mm);
    —像元尺寸,单位为毫米(mm); —地面分辨率,单位为米(m)。
    对于无人机航测系统搭载的数码相机,采用的是定焦镜头,且对焦无穷远,其焦距是已知的。表2中列出了在无人机航测遥感系统中Canon EOS 5D Mark Ⅱ数码相机35mm和24mm定焦镜头的主要参数及不同比例尺与相对航高的要求。
    Canon EOS 5D Mark Ⅱ数码相机镜头参数
    2)像片重叠度
    像片重叠的大小以重叠度表示。重叠部分长度与像幅长度之比的百分数称为重叠度。假设 qx、px 分别表示航向和旁向重叠部分的像片长度,L表示像幅长度(图1),px、py 分别表示航向和旁向的重叠度,则:
    在这里插入图片描述
    对于无人机航测遥感系统,航向重叠度一般为60%~80%,最小不小于53%;旁向重叠度一般为15%~60%,最小不小于8%。 地面起伏会引起重叠度的变化,(图2)。以地形低的地方为准则重叠度大,以地形高的地方为准则重叠度小,因此,检查重叠度是否满足要求时,应以重叠部分最高地形为准,否则,有可能产生航摄漏洞。
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    3)摄区基准面高程的选取
    摄区基准面高程是将摄区个别突出最高点与最低点舍去不计外,使摄区内高点平均高程与低点平均高程面积各占一半的平均高程平面。在平原和地形高差不大的平缓地区,用下式计算:
    在这里插入图片描述在丘陵和地形起伏较大的地区,用下式计算:
    在这里插入图片描述
    4)最低点、最高点地面分辨率
    在选取摄区高程基准面后,要计算摄区最高点、最低点地面分辨率。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    当摄区最高点航向和旁向重叠度小于成图要求,摄区最低点地面分辨率大于成图要求分辨率时,必须经过摄区基准面的改变,并对相对航高、最低点地面分辨率、最高点重叠度重新计算,直至满足成图要求为止。

    5)基线距离
    基线距离即为相邻两张像片曝光时刻## 标题像主点的连线,其计算公式如下:
    在这里插入图片描述
    6)航线距离
    航线距离即为相邻两航带间隔,其计算公式如下:
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  • 这是一颗光学遥感卫星,地面像元分辨率最高可达亚米级,主要用于国土普查、城市规划、土地确权、路网设计、农作物估产和防灾减灾等领域,可为“一带一路”建设等提供信息保障。从1972年,世界上第一颗遥感卫星...
  • H=f×GSD/af = 焦距GSD = 地面分辨率、空间分辨率,能区分最小地物的尺寸,每个像元的大小在地面上的实际范围,即地表与一个像元大小相当的尺寸,以TM影像为例,影像中的一个像元代表地面30米a =...
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像元分辨率地面分辨率