遙感影像的比例尺和分辨率的關(guān)系

1、遙感影像的比例尺和分辨率的關(guān)系1 航空攝影測量對影像的要求航空攝影測量的實踐可以用來借鑒分析衛(wèi)星影像與成圖比例尺的選擇。這是因為二者的成圖原理相似，并且航空攝影測量具有大量的實踐經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)，是非常成熟的。航空攝影測量中沒有直接給出對影像分辨率的要求，但可以通過對攝影儀物鏡分辨率的要求和攝影比例尺來推斷。航攝中航攝儀鏡頭分辨率表示通過航空攝影后在影像上能夠分辨的線條的最小寬度（這里沒有考慮軟片和像紙的分辨率）。在航攝規(guī)范（GB/T 15661-1995）中規(guī)定航攝儀有效使用面積內(nèi)鏡頭分辨率“每毫米內(nèi)不少于25 線對”。根據(jù)物鏡分辨率和攝影比例尺可以估算出航攝影像上相應(yīng)的地面分辨率D，即D=M

2、/R。(其中M 為攝影比例尺分母，R 為鏡頭分辨率。)根據(jù)航攝規(guī)范中“航攝比例尺的選擇”的規(guī)定和以上公式，可得表（1）成圖比例尺 航攝比例尺 影像地面分辨率（m）1：5000 1：10 0001：20 000 0.40.81：10 000 1：20 0001：40 000 0.81.61：2 5000 1：25 0001：60 000 1.02.41：50 000 1：35 0001：80 000 1.43.2上表可以作為選擇衛(wèi)星影像分辨率的參考。順便指出，從表中可以看出，雖然成圖比例尺愈大，所需的影像分辨率愈高，但兩者并不是成線性正比關(guān)系，而是非線性的。 2 衛(wèi)星影像分辨率的選擇衛(wèi)星影像分辨

3、率的選擇除了考慮不同比例尺成圖對影像分辨率要求，還要考慮現(xiàn)有可獲取的衛(wèi)星影像產(chǎn)品之規(guī)格，因為衛(wèi)星攝影與航空攝影不同，其攝影高度（即攝影比例尺）是固定的。下面列出幾種商用衛(wèi)星影像的分辨率。表（2）衛(wèi)星 QuickBird-2 IKONOS-2 SPOT-5 SPOT-4 Landsat-7最高分辯率(m) 0.61 1 2.5 10 15對照表（1）和表（2），個人認為就目前較為穩(wěn)定的衛(wèi)星影像貨源來講，對于1：50001：50 000 的基礎(chǔ)測繪更新試驗，可以考慮如下的分辨率選擇。表（3）成圖比例尺 衛(wèi)星影像（分辨率）1：50001：10 000 QuickBird(0.61m)IKONOS-2

4、 (1m)1：25 000 QuickBird-2(0.61m)IKONOS-2 (1m)SPOT-5(2.5m)1：50 000 SPOT-5(2.5m)對于已有舊版實測地形圖的地區(qū)，若有足夠密度的圖上參考點（即可與衛(wèi)片上的同位置點相一致）作范圍控制的基礎(chǔ)上，在地形圖局部快速更新（修、補測）時，可以考慮適當(dāng)放寬對分辨率的要求，如用2.5m 分辨率衛(wèi)片局部修、補測1：10 000 地形圖，用10m 分辨率衛(wèi)片局部修、補測1：50 000 地形圖等。衛(wèi)星與航拍影像由像素點組成，像素點越豐富，照相辨認的細節(jié)的尺寸越小。影像照片上像素點的密度常用每毫米多少條線來表示，線越多表示影像質(zhì)量越高。例如，衛(wèi)

5、星影像每平方毫米的縱橫線數(shù)各250條，也就是每平方毫米內(nèi)排列：62500個像素點，其相鄰兩像素點間的距離只有4微米，這樣微小的間隔，即使放大10倍，肉眼也是看不出來的。照片上4微米相當(dāng)于地面距離多少呢？這與照相機的焦距和衛(wèi)星的飛行高度有關(guān)。如果焦距為2米，飛行高度150公里，那末，根據(jù)簡單的幾何學(xué)關(guān)系就可求得地面距離為0.3米。這個長度就叫做照片的地面分辨率。通俗地說，地面分辨率是能夠在照片上區(qū)分兩個目標(biāo)的最小間距，但它并不代表能從照片上識別地面物體的最小尺寸。1尺寸為0.3米的目標(biāo)，在地面分辨率為0.3的照片上，只是1個像素點，不管把照片放大多少倍，依然只是1個像素點。所以，要從照片上認出一

6、個目標(biāo)就多少得有若干個像素點在照片上來構(gòu)成該目標(biāo)的輪廓。通常，從照片上能夠識別目標(biāo)的最小尺寸應(yīng)等于地面分辨率的510倍，即1.5至3米。人的肩寬約0.5米，在地面分辨率為0.3米的衛(wèi)星影像上占12個像素點。從照片上可以發(fā)現(xiàn)這兒有目標(biāo)，但這個目標(biāo)是人，還是物，靠12個像素點是確定不了的，當(dāng)然更談不上區(qū)分是男還是女了！那么，如果要從照片上看清報紙“南方周末”這四個字，地面分辨率必須達到三毫米左右，比現(xiàn)在偵查衛(wèi)星的水平要提高一百倍。因此，某些說法提到現(xiàn)在通過衛(wèi)星拍攝的能看清報紙上的文字、士兵臉上的胡子等說法是沒科學(xué)根據(jù)的，是不負責(zé)任甚至聳人聽聞的言論。而低空航空拍攝便是彌補衛(wèi)星拍攝不足的有效形式。以

7、下圖像來自于BlueSky公司（英國公司，以航拍、GIS/GPS相關(guān)業(yè)務(wù)為主）的航拍影像，原圖僅作裁切，沒縮小，點擊可查看大圖分辨率：5米，地面上每5米的物品在影像中占1個像素，相當(dāng)于視角高度約為4km分辨率：2米，地面上每2米的物品在影像中占1個像素，相當(dāng)于視角高度約為1.8km分辨率：1米，地面上每1米的物品在影像中占1個像素，相當(dāng)于視角高度約為500m分辨率：0.5米，地面上每0.5米的物品在影像中占1個像素，相當(dāng)于視角高度約為300m分辨率：25厘米，地面上每25厘米的物品在影像中占1個像素，相當(dāng)于視角高度約為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個像素，

8、相當(dāng)于視角高度約為80m分辨率：10厘米，地面上每10厘米的物品在影像中占1個像素，相當(dāng)于視角高度約為60m，或20樓的高度一般往往制圖比例尺與衛(wèi)星影像的關(guān)系是：比例尺影像分辨率/肉眼分辨率1、原理：衛(wèi)星與航拍影像由像素點組成，像素點越豐富，照相辨認的細節(jié)的尺寸越小。影像照片上像素點的密度常用每毫米多少條線來表示，線越多表示影像質(zhì)量越高。例如，衛(wèi)星影像每平方毫米的縱橫線數(shù)各250條，也就是每平方毫米內(nèi)排列：62500個像素點，其相鄰兩像素點間的距離只有4微米，這樣微小的間隔，即使放大10倍，肉眼也是看不出來的。照片上4微米相當(dāng)于地面距離多少呢？這與照相機的焦距和衛(wèi)星的飛行高度有關(guān)。如果焦距為2

9、米，飛行高度150公里，那末，根據(jù)簡單的幾何學(xué)關(guān)系就可求得地面距離為0.3米。這個長度就叫做照片的地面分辨率。通俗地說，地面分辨率是能夠在照片上區(qū)分兩個目標(biāo)的最小間距，但它并不代表能從照片上識別地面物體的最小尺寸。1尺寸為0.3米的目標(biāo)，在地面分辨率為0.3的照片上，只是1個像素點，不管把照片放大多少倍，依然只是1個像素點。所以，要從照片上認出一個目標(biāo)就多少得有若干個像素點在照片上來構(gòu)成該目標(biāo)的輪廓。通常，從照片上能夠識別目標(biāo)的最小尺寸應(yīng)等于地面分辨率的510倍，即1.5至3米。人的肩寬約0.5米，在地面分辨率為0.3米的衛(wèi)星影像上占12個像素點。從照片上可以發(fā)現(xiàn)這兒有目標(biāo)，但這個目標(biāo)是人，還

10、是物，靠12個像素點是確定不了的，當(dāng)然更談不上區(qū)分是男還是女了！那么，如果要從照片上看清報紙“南方周末”這四個字，地面分辨率必須達到三毫米左右，比現(xiàn)在偵查衛(wèi)星的水平要提高一百倍。因此，某些說法提到現(xiàn)在通過衛(wèi)星拍攝的能看清報紙上的文字、士兵臉上的胡子等說法是沒科學(xué)根據(jù)的，是不負責(zé)任甚至聳人聽聞的言論。而低空航空拍攝便是彌補衛(wèi)星拍攝不足的有效形式。航空攝影測量的實踐可以用來借鑒分析衛(wèi)星影像與成圖比例尺的選擇。這是因為二者的成圖原理相似，并且航空攝影測量具有大量的實踐經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)，是非常成熟的。航空攝影測量中沒有直接給出對影像分辨率的要求，但可以通過對攝影儀物鏡分辨率的要求和攝影比例尺來推斷。航攝

11、中航攝儀鏡頭分辨率表示通過航空攝影后在影像上能夠分辨的線條的最小寬度（這里沒有考慮軟片和像紙的分辨率）。在航攝規(guī)范（GB/T 15661-1995）中規(guī)定航攝儀有效使用面積內(nèi)鏡頭分辨率“每毫米內(nèi)不少于25 線對”。根據(jù)物鏡分辨率和攝影比例尺可以估算出航攝影像上相應(yīng)的地面分辨率D，即D=M/R。(其中M 為攝影比例尺分母，R 為鏡頭分辨率。)根據(jù)航攝規(guī)范中“航攝比例尺的選擇”的規(guī)定和以上公式，可得:兩者并不是成線性正比關(guān)系，而是非線性的。2 衛(wèi)星影像分辨率的選擇衛(wèi)星影像分辨率的選擇除了考慮不同比例尺成圖對影像分辨率要求，還要考慮現(xiàn)有可獲取的衛(wèi)星影像產(chǎn)品之規(guī)格，因為衛(wèi)星攝影與航空攝影不同，其攝影高

12、度（即攝影比例尺）是固定的。目前較為穩(wěn)定的衛(wèi)星影像貨源來講，對于1：50001：50 000 的基礎(chǔ)測繪更新試驗，可以考慮如下的分辨率選擇。3 遙感應(yīng)用中衛(wèi)星影像/航片比例尺的選擇以上是針對測繪方面的，而往往我們應(yīng)用遙感技術(shù)不單單用來測量，經(jīng)常應(yīng)用于比如地質(zhì)調(diào)查、土地利用等諸多領(lǐng)域！而其中最主要的一個環(huán)節(jié)就是目視解譯或者人機交互解譯，這往往需要從解譯經(jīng)驗（人工知識）的高度來選擇影像的合適分辨率及制圖的比例尺，況且各需求部門需要的專題信息圖精度不一，及有時手頭的分辨率不能滿足合適的比例尺要求。所以根據(jù)需要，可以適當(dāng)?shù)臄U大或者縮小比例尺，個人認為2-4倍是最合適的系數(shù)。附：預(yù)備知識數(shù)字圖像又稱“數(shù)

13、字化圖像”，它是以二維數(shù)組形式表示的圖像。該數(shù)組由對連續(xù)變化的圖像作等間隔采樣所產(chǎn)生的采樣點像元(像素)組成，像元的實地面積大小就是影像的地面分辨率，即相當(dāng)于IFOV在地面的投影面的大小，例如，陸地衛(wèi)星(Landsat) MSS的4,5,6,7波段影像各由7,500,000個像元點構(gòu)成。 每個像元相當(dāng)于實地面積57×79m2 ；TM的影像除第6波段外，像元的實地面積為30×30m2 。在數(shù)字圖像中，像元排列的橫方向從左到右按像元號排列，在縱方向上按行號排列。各像元的位置由(像元號，行號)決定。采樣點(像元)用一數(shù)值表示稱為像元的亮度值或灰度值，它對應(yīng)著一個像元所代表的相應(yīng)實地面積內(nèi)地物電磁輻射的強度。電磁輻射強度越大，則亮度值越大。在量化的數(shù)據(jù)中，對應(yīng)一個通道(波段)一個像元的信息量用比特(bit)表示。Landsat的TM的量化比特為8，MSS為6，NOAA的AVHRR為10。 在計算機處理中使用字節(jié)(byte)為單位(1 byte=8 bits)，所以， 通常用一個字節(jié)或二個字