高空間分辨率遙感影像的解譯

高空間分辨率遙感影像

高分辨率遙感對地觀測的發(fā)展是近十余年來對地觀測，特別是衛(wèi)星對地觀測最重要的突破。。

高分辨率遙感對地觀測全面體現(xiàn)在空間分辨率、光譜分辨率、時間分辨率和輻射分辨率四個方面。

◆遙感技術(shù)發(fā)展趨勢—分辨率不斷提高是當(dāng)前發(fā)展的主要方向

目前說高分辨率多數(shù)指的是空間分辨率。高分辨率的衛(wèi)星影像通常是指像素的空間分辨率在10m以內(nèi)的遙感影像，目前一般指空間分辨率優(yōu)于5m。衛(wèi)星遙感空間分辨率已逼近亞米級，極限為厘米級。早期高分辨率傳感器的研制與應(yīng)用主要是在軍事領(lǐng)域，以大比例尺遙感制圖和對地物的分析和人類活動的監(jiān)測為目的，20世紀(jì)90年代以后才逐漸進(jìn)入商業(yè)和民用領(lǐng)域的范圍，并迅速地發(fā)展起來。1993年1月，美國SpaceImaging公司首先領(lǐng)到了制造和經(jīng)營3m分辨率傳感器的許可證，隨后1m分辨率的許可證陸續(xù)發(fā)給了洛克希德公司、Earth-View公司、Ball公司。代表當(dāng)今最為先進(jìn)的衛(wèi)星系統(tǒng)如美國高級軍事偵察衛(wèi)星“鎖眼”系列（KH-11\12）其最高的空間分辨率已達(dá)0.1米；而他的雷達(dá)偵察衛(wèi)星“長曲棍球”（Lacrosse）的空間分辨率最高也達(dá)到0.3米。

KH系列－大鳥DSPKH-11LACROSSE

—長曲棍球keyhole商業(yè)化對地觀測系統(tǒng)—以商業(yè)應(yīng)用為主要目標(biāo)以“快、好、省”為標(biāo)志的小衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展使得空間技術(shù)成本大為降低，為商業(yè)化的盈利目標(biāo)提供了實現(xiàn)的可能。最為先進(jìn)的商用對地觀測衛(wèi)星的空間分辨率已達(dá)0.41米（美國GeoEye)，和0.5米分辨率的“WorldView”衛(wèi)星）。GeoEye新型衛(wèi)星于2008年4月發(fā)射和運行標(biāo)志著民用衛(wèi)星的空間分辨率已有較大的突破。除此而外，德國和意大利發(fā)展的高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星（TerraSarCosmo、SkyMed），特別是組成星座方面走在了前列。這類現(xiàn)代高分辨率衛(wèi)星系統(tǒng)的一個共同特點大多是小衛(wèi)星系統(tǒng)，他們的性價比都相對較高；他們總是作為國家安全的重要組成部分也同時為軍用提供信息，在關(guān)鍵時期甚至為軍方所征用！QuickbirdTECSAR-以WorldviewGEOEYECOSMO-SkyMed-意TERRASAR-德IKONOS-1.0m分辨率(星下點):全色：0.41m；全色：0.5m；多光譜：1.65m;側(cè)視28°衛(wèi)星重量:1955Kg

軌道高度:684Km

幅寬:星下點15.2km；單景225k㎡(15×15km)GEOEYE—目前空間分辨率最高的民用衛(wèi)星GeoEye首張衛(wèi)星照片

IKONOS衛(wèi)星多光譜影像（4米）（排隊參觀毛主席紀(jì)念堂的隊伍隱約可見，花壇信息沒有，背景草坪不清晰）IKONOS衛(wèi)星融合影像（1米）（排隊參觀毛主席紀(jì)念堂的隊伍清晰可見，花壇和背景草坪顯示出來，色調(diào)自然逼真，連紀(jì)念堂柱子的陰影都很清楚）“北京—1”小衛(wèi)星

優(yōu)良的性能軌道高度：～686km衛(wèi)星質(zhì)量：～166.4kg載荷-1：

GSD32m多光譜地面遙感帶寬:600km光譜:

520-620nm630-690nm760-900nm載荷-2：

GSD：4m

掃描帶寬：24km

譜段：全色

北京一號融合影像（合肥市開發(fā)區(qū)，4m全色＋20m多光譜）中巴地球資源衛(wèi)星-2B，高分辨率相機(jī)HR，分辨率達(dá)2.36m。中巴、環(huán)境星印度（2.5m）在軌運行SPOT衛(wèi)星

SPOT5

SPOT4服務(wù)中斷

SPOT1

SPOT2SPOT3

失效

法國SPOT衛(wèi)星及其傳感器概況SPOT全色波段同TMband3的比較（Charleston,SC）全色波段高達(dá)10米的分辨率，使SPOT數(shù)據(jù)可以用作地形底圖、正射圖。遙感影像空間分辨率與成圖比例尺的關(guān)系

成圖比例尺

1：50001：100001：50000圖像空間分辨率

不低于1m不低于2.5m不低于10.0m

由于可以調(diào)整平面鏡的角度，因此可能獲得研究區(qū)域的立體像對，平面精度可以達(dá)到12米，高程精度可以達(dá)到30米分辨率高波段少數(shù)據(jù)量大副寬窄價格高同物異譜、異物同譜現(xiàn)象比較突出

全天時、

全天候高分辨率信號處理復(fù)雜解譯不直接微波成像航空影像中心投影

對于航線攝影和面積攝影而言，象片之間存在著一定的重疊，包括：

航向重疊：在同一條航線上相鄰兩張象片間的重疊。重疊度為53%～60%。目的是用于相鄰象片地物的互相銜接和立體觀察。旁向重疊：相鄰航線間相鄰象片的重疊。重疊度為15%～30%。用于象片鑲嵌等。面積攝影a航向重疊b旁向重疊

高分辨衛(wèi)星遙感的特點

1、衛(wèi)星的特點（1）軌道低，體積小（2）設(shè)計靈活、可側(cè)視成像（立體像對）（3）極軌的近太陽同步軌道，重訪周期短2、與傳統(tǒng)的低空間分辨率的衛(wèi)星影像相比，高分辨率衛(wèi)星影像具有以下特點：

(1)分辨率高

(2)數(shù)據(jù)量顯著增加

(3)成像光譜波段變窄

(4)地物的幾何結(jié)構(gòu)和紋理信息更加明顯

(5)從二維信息到三維信息

高空間分辨率遙感影像解譯的特點：色、形、位空間特征基于空間特征《高分辨率衛(wèi)星遙感影像地學(xué)計算》（周成虎）高分辨遙感影像分割：按影像特征，分灰度影像分割和紋理影像分割，或者直方圖閾值、特征空間聚類、區(qū)域提取、邊緣檢測。按分割方法分，統(tǒng)計學(xué)方法、模糊集方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法和物理方法。聚類區(qū)域增長與合并馬爾科夫隨機(jī)模型（GMRF）小波變換ecognition

eCognition是由全景天地代理的德國DefiniensImaging公司開發(fā)的智能化影像分析軟件。eCognition是目前所有商用遙感軟件中第一個基于目標(biāo)信息的遙感信息提取軟件，它采用決策專家系統(tǒng)支持的模糊分類算法，突破了傳統(tǒng)商業(yè)遙感軟件單純基于光譜信息進(jìn)行影像分類的局限性，提出了革命性的分類技術(shù)——面向?qū)ο蟮姆诸惙椒?，大大提高了高空間分辨率數(shù)據(jù)的自動識別精度，有效地滿足了科研和工程應(yīng)用的需求。eCognitions所采用的面向?qū)ο蟮男畔⑻崛》椒?，針對的是對象而不是傳統(tǒng)意義上的像素，充分利用了對象信息（色調(diào)、形狀、紋理、層次），類間信息（與鄰近對象、子對象、父對象的相關(guān)特征）。

eCognition的主要特點：

1獨特的面向?qū)ο蠓诸惙椒ǎ?/p>

2模擬人類大腦的認(rèn)知過程；

3將計算機(jī)自動分類和人工信息提取相結(jié)合；

4可以分析紋理和低對比度數(shù)據(jù)；

5針對不同的影像數(shù)據(jù)和分類任務(wù)，進(jìn)行不同尺度的影像分割；

6快速簡單的監(jiān)督分類；

7容易表達(dá)和分析復(fù)雜的語義任務(wù)；

8模糊邏輯分類算法eCognition可以進(jìn)行基于樣本的監(jiān)督分類或基于知識的模糊分類、二者結(jié)合分類及人工分類，影像對象和分類結(jié)果易于導(dǎo)出成常用GIS數(shù)據(jù)格式，可以用于集成或GIS數(shù)據(jù)庫更新。

eCognition提供的專業(yè)分類工具：

1.多數(shù)據(jù)源融合可以用來融合不同分辨率的對地觀測數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)，如QuickBird、Landsat、SPOT、IKONOS、SAR、LIDAR、航片等，不同類型的影像數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)同時參與對象分割與分類。

2.多尺度分割用來將任何類型的全色或多光譜數(shù)據(jù)以選定尺度（粗、中、細(xì)）分割為均勻影像對象，形成影像對象層次網(wǎng)絡(luò)。

3.基于樣本的監(jiān)督分類小尺度分割圖像一個簡單、快速強(qiáng)大的分類工具，影像對象是通過點擊訓(xùn)練樣本來定義，形象的稱為“一點就分（ClickandClassify）”。

4.基于知識的模糊分類中尺度分割圖像用戶運用繼承機(jī)制、模糊邏輯概念和方法以及語義模型，可以建立用于分類的知識庫。

5.人工分類大尺度分割圖像

6.自動分類eCognition允許用戶定制宏，進(jìn)行自動影像分析。

7.基于樣本的監(jiān)督分類

8.基于知識的模糊