影像質(zhì)量對遙感應(yīng)用的影響分析

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1、影像質(zhì)量對遙感應(yīng)用的影響分析摘要：根據(jù)遙感監(jiān)測工作實際需求，從時間分辨率、光譜分辨率、空間分辨率、輻射分辨率等四個方面對遙感影像數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響進(jìn)行了分析，并通過小樣本數(shù)據(jù)實驗對影像質(zhì)量的影響從遙感解譯、變化檢測的角度進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：遙感；影像質(zhì)量；遙感應(yīng)用中圖分類號：TP79文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A遙感影像應(yīng)用分析日益廣泛，但其也存在較多的影響因素，這些因素能夠?qū)b感分析結(jié)果的精度產(chǎn)生較大的影響。如：（1）遙感影像數(shù)據(jù)本身包含的誤差，即影像數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響；（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理引入的誤差（如幾何誤差和輻射誤差）；（3）數(shù)據(jù)分

2、析過程中的誤差（如量化誤差、分析方法引入的誤差）；（4）數(shù)據(jù)產(chǎn)品存儲方式轉(zhuǎn)換的誤差（如柵格與矢量轉(zhuǎn)換誤差）。其中，影像數(shù)據(jù)質(zhì)量作為影像應(yīng)用的先天條件，往往對遙感影像的應(yīng)用領(lǐng)域和精度水平起到?jīng)Q定性作用。而在遙感影像質(zhì)量分析中，分辨率是一個至關(guān)重要的概念，并表現(xiàn)為多重含義［1］。影像分辨率簡單來說就是成像系統(tǒng)對影像細(xì)節(jié)分辨能力的一種度量，也是影像中目標(biāo)細(xì)微程度的指標(biāo)，它表示地物信息的詳細(xì)程度。因此，對遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量的描述往往利用遙感影像的四種類型的分辨率來進(jìn)行，包括：時間分辨率、光譜分辨率、輻射分辨率和空間分辨率。一、

3、時間分辨率的影響時間分辨率（TemporalResolution）一般指是指對同一目標(biāo)的序列影像成像的時間間隔，即對同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)觀察的頻率。從這一含義來講，多時相影像分析能夠提供所需的變化信息。例如，美國國家海洋大氣局（N0AA）的地球靜止軌道環(huán)境業(yè)務(wù)衛(wèi)星（GOES）運行于地球同步軌道上，可獲取高時間分辨率的影像（如：每半小時），使得氣象學(xué)家可以每小時更新一次鋒系和颶風(fēng)的位置，并綜合其他信息預(yù)測風(fēng)暴的路徑時間分辨率表達(dá)的另一含義是：主動式傳感器（如：激光雷達(dá)，LIDAR）向地面發(fā)射單脈沖后，能記錄的回波個數(shù)。

4、例如，大多數(shù)LIDAR系統(tǒng)發(fā)射一個脈沖，并記錄該脈沖的多個回波響應(yīng)。測量多個回波響應(yīng)之間的時差就可以確定目標(biāo)的高度和地形特點。主動式傳感器發(fā)射的一束能量信號所持續(xù)的時間長度成為脈沖寬度，采用短脈沖可以獲得相當(dāng)精確的距離測量結(jié)果。對于常規(guī)的土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測工作而言，時間分辨率一般從屬于第一層含義，即利用多時相遙感數(shù)據(jù)對土地覆蓋信息進(jìn)行變化檢測［2］。其一般要求兩個重要的時間分辨率保持不變。第一，影像獲取時間應(yīng)大致在一天中的相同時刻。這樣可以有效地消除太陽高度角的影響，使遙感數(shù)據(jù)中的反射特征不會因太陽高度的不同而

5、產(chǎn)生太大的差異。第二，針對監(jiān)測目標(biāo)內(nèi)容，選擇合適時令和季節(jié)的影像進(jìn)行檢測，并盡可能是同一地區(qū)不同年份但相同季節(jié)的遙感影像。其原因在于，不同時令季節(jié)的情況下，地面植被物候、季節(jié)性太陽高度角等存在較大差異，這些差異都會導(dǎo)致地物光譜特性的差異，進(jìn)而對變化檢測結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。二、光譜分辨率的影響光譜分辨率(SpectralResolution)是指遙感器所能記錄的電磁反射波譜中某一特定的波長范圍值。波長范圍越寬，則光譜分辨率越粗糙；反之越精細(xì)。遙感影像變化檢測的基本假定是：如果IFOV內(nèi)的生物物理目標(biāo)在兩個時相間發(fā)生變

6、化，那么該像元在兩景影像中的光譜響應(yīng)就會有差異。理想情況下，傳感器應(yīng)具有足夠的光譜分辨率以記錄光譜區(qū)內(nèi)的反射通量，并且該光譜區(qū)間能夠最好的獲取物體最具描述意義的光譜特性。因此，高的光譜分辨率可以保證監(jiān)測目標(biāo)能夠在影像上有所響應(yīng)，以提供更為豐富的信息。但光譜分辨率并不是越高越好，相反由于光譜分辨率過高，往往會造成信息的大量冗余和波段之間相關(guān)性太強(qiáng)，進(jìn)而容易引起數(shù)據(jù)處理得不到預(yù)期的結(jié)果［3］。D.Landgrede與B.Shahshahani利用了四種分類算法，通過對訓(xùn)練樣本數(shù)目與最終分類精度的實驗，揭示了光譜分辨率

7、對分類精度的影響［4］。實驗結(jié)果圖如下所示：圖1訓(xùn)練樣本數(shù)量、分類器與特征維數(shù)對分類精度的影響從圖3-1可以發(fā)現(xiàn)，使用傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析模式分類，隨著波段數(shù)目增大，訓(xùn)練樣本數(shù)量相對于特征空間維數(shù)的比例減小，分類過程中計算得到的參數(shù)估值偏差也逐漸變大，最終會導(dǎo)致分類精度的降低，而這對利用分類后變化檢測算法有著相當(dāng)大的影響。因此，遙感影像變化檢測要求確定合適的光譜分辨率影像。另一方面，遙感影像變化檢測還要求選擇波段基本一致的影像數(shù)據(jù)。例如，LandsatMSS的第4波段（綠光）、第5波段（紅光）和第7波段（近紅外），Sp

8、ot的第1波段（綠光）、第3波段（紅光）和第4波段（近紅外）一起使用。如果各傳感器間的波段匹配得不好，變化檢測的很多算法都將無法應(yīng)用，效果很差。三、輻射分辨率的影響輻射分辨率（RadiometricResolution）又稱亮度閾值,是指在一個波段中所記錄的代表地物反射電磁波的強(qiáng)度（表現(xiàn)為亮度或灰度）的所有可能的數(shù)值。在影像中表現(xiàn)為影像的灰度級。例如，在字節(jié)長度為8位的文