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。

◆遙感技術發(fā)展趨勢—分辨率不斷提高是當前發(fā)展的主要方向

目前說高分辨率多數指的是空間分辨率。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用主要是在軍事領域，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90年代以后才逐漸進入商業(yè)和民用領域的范圍，并迅速地發(fā)展起來。1993年1月，美國SpaceImaging公司首先領到了制造和經營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。代表當今最為先進的衛(wèi)星系統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0.1米；而他的雷達偵察衛(wèi)星“長曲棍球”（Lacrosse）的空間分辨率最高也達到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—以商業(yè)應用為主要目標以“快、好、省”為標志的小衛(wèi)星技術發(fā)展使得空間技術成本大為降低，為商業(yè)化的盈利目標提供了實現的可能。最為先進的商用對地觀測衛(wèi)星的空間分辨率已達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)展的高分辨率雷達衛(wèi)星（TerraSarCosmo、SkyMed），特別是組成星座方面走在了前列。這類現代高分辨率衛(wèi)星系統的一個共同特點大多是小衛(wèi)星系統，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）（排隊參觀毛主席紀念堂的隊伍清晰可見，花壇和背景草坪顯示出來，色調自然逼真，連紀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HR，分辨率達2.36m。中巴、環(huán)境星印度（2.5m）在軌運行SPOT衛(wèi)星

SPOT5

SPOT4服務中斷

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10米的分辨率，使SPOT數據可以用作地形底圖、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，平面精度可以達到12米，高程精度可以達到30米分辨率高波段少數據量大副寬窄價格高同物異譜、異物同譜現象比較突出

全天時、

全天候高分辨率信號處理復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?。?）設計靈活、可側視成像（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)數據量顯著增加

(3)成像光譜波段變窄

(4)地物的幾何結構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，統計學方法、模糊集方法、人工神經網絡方法和物理方法。聚類區(qū)域增長與合并馬爾科夫隨機模型（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信息的遙感信息提取軟件，它采用決策專家系統支持的模糊分類算法，突破了傳統商業(yè)遙感軟件單純基于光譜信息進行影像分類的局限性，提出了革命性的分類技術——面向對象的分類方法，大大提高了高空間分辨率數據的自動識別精度，有效地滿足了科研和工程應用的需求。eCognitions所采用的面向對象的信息提取方法，針對的是對象而不是傳統意義上的像素，充分利用了對象信息（色調、形狀、紋理、層次），類間信息（與鄰近對象、子對象、父對象的相關特征）。

eCognition的主要特點：

1獨特的面向對象分類方法；

2模擬人類大腦的認知過程；

3將計算機自動分類和人工信息提取相結合；

4可以分析紋理和低對比度數據；

5針對不同的影像數據和分類任務，進行不同尺度的影像分割；

6快速簡單的監(jiān)督分類；

7容易表達和分析復雜的語義任務；

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

eCognition提供的專業(yè)分類工具：

1.多數據源融合可以用來融合不同分辨率的對地觀測數據和GIS數據，如QuickBird、Landsat、SPOT、IKONOS、SAR、LIDAR、航片等，不同類型的影像數據和矢量數據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據以選定尺度（粗、中、細）分割為均勻影像對象，形成影像對象層次網絡。

3.基于樣本的監(jiān)督分類小尺度分割圖像一個簡單、快速強大的分類工具，影像對象是通過點擊訓練樣本來定義，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