第五章 遥感数据传输与遥感图像特征

1、福建师范大学地理科学学院地球信息科学系 第五章第五章 遥感数据传输与遥感数据传输与 遥感图像特征遥感图像特征 5.1 数据传输与数据格式数据传输与数据格式 5.2 图像特征图像特征 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 第一节第一节 数据传输数据格式数据传输数据格式 一、数据传输一、数据传输 传统航空遥感需要从飞机或其他航空遥感平台搭载的 摄影机中将感光胶片取出，经显影、定影技术处理，得到 像片底片；再经底片结束晒印以及显彰、定影处理，获得 与地面地物亮度一致的（正像）像片。感光胶片（即数据） 的回收过程绝大部分均由人工完成，少数由一些自动装置 完成。这一技术在二战中曾经被美国用于探查敌情

2、。 航天遥感由于使用了卫星技术，数据传输方式有了很 大不同。陆地卫星数据传输、处理系统包括以下三个部分： 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 o（一）地面控制中心（一）地面控制中心 o陆地卫星的地面控制中心设在美国国家宇航局 戈达德飞行中心。它是指挥陆地卫星工作的枢 纽，控制陆地卫星工作的安排，对陆地卫星发 出不同的指令，控制陆地卫星运行的姿态、轨 道，指挥传感器信息的传输及星载仪器与地面 接收机构协调配合等工作。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 o（二）地面接收站（二）地面接收站 o地面接收站的主要工作是接收从卫星上传送回来的信息数 据，并记录在磁带上，交给数据处理中心进行处

3、理。地面 接收站装有大型的抛物天线，当卫星进入其视野范围（仰 角大于5度）时，地面接收站就可以实时接收从卫星上发 回来的信息数据，亦可以接收由中继卫星转发的信息数据 产品。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 o（三）（三） 地面数据处理机构地面数据处理机构 地面数据处理机构的主要任务是对视频数 据进行视频-影像的转换，生产和提供各 种陆地卫星产品。例如，中国遥感卫星地 面站可以完成接收数据及制作完成各种胶 片、像片及计算机用磁带，可以向用户提 供各种陆地卫星产品。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 二、数据格式二、数据格式 遥感数字图像以二维数组来表示。在数组中，遥感数字图像以

4、二维数组来表示。在数组中， 每个元素代表一个像素，像素坐标位置隐每个元素代表一个像素，像素坐标位置隐 含，由这个元素在数组中的行列位置所决含，由这个元素在数组中的行列位置所决 定。元素的值表示传感器探测到像素对应定。元素的值表示传感器探测到像素对应 面积上的目标地物的电磁辐射强度。采用面积上的目标地物的电磁辐射强度。采用 这种方法，可以将地球表面一定区域范围这种方法，可以将地球表面一定区域范围 内的目标地物信息记录在一个二维数组中。内的目标地物信息记录在一个二维数组中。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 （一）通用二进制文件格式（一）通用二进制文件格式 1、BSQ数据格式中数据排列遵循

5、规律数据格式中数据排列遵循规律 第一波段位居第一，第二波段位居第二， 第N波段位居第N位。在第一波段中，数 据依据行号顺序依次排列，每一行内，数 据按像素号顺序排列。在第二波段中，数 据依然根据行号顺序排列，每一行内，数 据仍然按像素号顺序排列。其余波段依此 类推。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 o2、BIP数据格式中数据排列遵循规律数据格式中数据排列遵循规律 o第一波段第一行第一个像素位居第一，第二波段第一 行第一个像素位居第二，第三波段第一行第一个像素 位居第三，第N波段第一行第一个像素位居第N位。然 后为第一波段第一行第二个像素，它位居第N+1位， 第二波段第一行第二个像素，

6、位居第N+2位，其 余数据排列位置以此类推。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 3、BIL数据格式中数据排列遵循规律数据格式中数据排列遵循规律 第一波段第一行第一个像素位居第一，第一波段 第一行第二个像素位居第二，第一波段第一行第 三个像素位居第三，第一波段第一行第N个像素 位居第N位。然后为第二波段第一行第一个像素， 它位居第N+1位，第二波段第一行第二个像素， 位居第N+2位，其余数据排列位置以此类推。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 （二）传感器文件格式（二）传感器文件格式 1、Landsat系列卫星文件格式 2、SPOT系列卫星文件格式 3、EOS系列卫星文件格式 4

7、、IKONOS卫星文件格式 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 （三）商业软件文件格式（三）商业软件文件格式 o1、ENVI文件格式文件格式 o2、ERDAS文件格式文件格式 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 （四）通用图像文件格式（四）通用图像文件格式 o很多图像格式成为国际通用，被大多数软件格很多图像格式成为国际通用，被大多数软件格 式所支持，如式所支持，如TIFF、JEPG2、bmp等。等。 但缺点是未对软件进行优化，运行速度慢。但缺点是未对软件进行优化，运行速度慢。 o遥感数据文件中，除了数字图像本身的信息之遥感数据文件中，除了数字图像本身的信息之 外，还附带着各种辅助信

8、息、平台的信息、遥外，还附带着各种辅助信息、平台的信息、遥 感器的信息、提供数据的机构所进行的处理信感器的信息、提供数据的机构所进行的处理信 息以及其他遥感监测信息等。息以及其他遥感监测信息等。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 第二节第二节 图像特征图像特征 o一、光学图像特征一、光学图像特征 光学图像通常为采用光学摄像机获取的、以感光 胶片为介质的图像。其特征通常包括色彩特征、 几何特征等。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 （一）彩色特性（一）彩色特性 摄影胶片一般可分为黑白和彩色两种类型。根据胶片感 光波段的不同，又可具体细分为可见光黑白全色像片、 黑白红外像片、彩色像

9、片、彩虹外像片等。 （二）几何特征（二）几何特征 1、摄影方式 2、投影方式 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 二、数字图像特征二、数字图像特征 （一）数字图像简介（一）数字图像简介 遥感数据的表示既有模拟图像又有数字图像。 n模拟图像：普通像片那样的灰度级及颜色连续变化的 图像。 n数字图像：是以数字形式表示的遥感影像。包括把模 拟图像数字化的图像。 模拟图像 数字图像 模数（A/D）转换 数模（D/A）转换 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 数字图像数字图像 n图像的数字化（图像的数字化（digitizationdigitization）可分为采样）可分为采样 和量化两个过

10、程。和量化两个过程。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 采样 把模拟图像分割成同样形状的小单元，进行空间离散化处 理叫采样（sampling）。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 量化 以各个小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作为该单元 的亮度值，为亮度值的离散化处理，即量化（quantization）。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 10192909389 100919193 91 9391939596 9292969293 9596979493 92 90 93 89 91 91 93 91 96 95 93 91 93 92 92 96 92 93 93 9

11、4 97 96 95 一幅数字图像可表示为一个矩阵 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 （二）数字图像特征（二）数字图像特征 各项应用通常需要通过遥感图像获取三方面的信息： 1、目标地物的大小、形状及空间分布特点；2、目 标地物的属性特点；3、目标地物的变化动态特点。 这三方面信息的表现参数即为空间分辨率、时间分 辨率、波谱分辨率和辐射分辨率。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 1 1、空间分辨率、空间分辨率 o图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫 描仪的瞬间视场或地面物体能分辨最小单元，是用来表征 影像分辨地面目标细节能力的指标。通常用像元大小、像 解率或视场角来

12、表示。对于现代的光电传感器图像，空间 分辨率通常用地面分辨率和影像分辨率来表示。地面分辨 率定义为影像能够详细区分的最小单元（像元）所代表的 地面实际尺寸大小。地面分辨率在不同的比例尺的具体影 像上的反映，称为影像分辨率，随影像比例尺的变化而变 化。不同卫星影像的空间分辨率不同，成图比例尺也不同。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 卫星名称卫星名称 空间分辨率空间分辨率/m 成图比例尺成图比例尺 全色全色 多波多波 段段 Landsat-5 Landsat-7 SPOT-4 SPOT-5 CBERS -1 IKONOS QuickBird Radarsat - 28.5 15 28.5

13、 10 20 5 10 19.5 19.5 1 4 0.61 2.44 10100 约约1:30万万 约约1:10万万1:30 万万 约约1:10万万1:20 万万 约约1:5万万1:10万万 约约1:20万万 约约1:1万万1:5万万 约约1:1万万1:5万万 约约1:10万万1:50 万万 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 o 分辨率：5米，地面上每5米的物品在影像中占1个像素，相当于视角高 度约为4km 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 分辨率：2米，地面上每2米的物品在影像中占1个像素，相当于视角高度约为1.8km 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 分辨率：1米

14、，地面上每1米的物品在影像中占1个像素，相当于视角高度约为500m 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 分辨率：0.5米，地面上每0.5米的物品在影像中占1个像素，相当于视角高度约为300m 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 分辨率：25厘米，地面上每25厘米的物品在影像中占1个像素，相当于视角高度约为150m 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 分辨率：12.5厘米，地面上每12.5厘米的物品在影像中占1个像素，相当于视角高度约为80m 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 分辨率：10厘米，地面上每10厘米的物品在影像中占1个像素，相当于视角高度约为60m，或20楼

15、的高度 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 2 2、时间分辨率、时间分辨率 o时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间时间分辨率指对同一地点进行遥感采样的时间间 隔，即采样的时间频率，也称重访周期。它能提隔，即采样的时间频率，也称重访周期。它能提 供地物动态变化的信息，可用来对地物的变化进供地物动态变化的信息，可用来对地物的变化进 行监测，也可以为某些专题要素的精确分类行监测，也可以为某些专题要素的精确分类 提提 供附加信息。时间分辨率包括两种情况：供附加信息。时间分辨率包括两种情况： o1、传感器本身设计的时间分辨率，受卫星运行规律影响， 不能改变； o2、根据应用要求，人为设计的时间分辨率，它一定等于 或小于卫星传感器本身的时间分辨率。 福建师范大学地理科学学院 地球信息科学系 3 3、波谱分辨率、波谱分辨率 o波谱分辨率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，也称光谱分辨率。间隔愈小，分辨率愈高。 o常用的TM影像有7个波段，波段宽度约为402100um。而 成像光谱仪的波段数可达到几十甚至几百个波段，波段宽度 则为510um。一般来说，传