第五章 遥感数据传输及遥感图像特征

第五章遥感数据传输与遥感图像特征5.1数据传输与数据格式5.2图像特征第一节数据传输数据格式一、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。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：（一）地面控制中心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。（二）地面接收站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。（三）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。二、数据格式遥感数字图像以二维数组来表示。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内的目标地物信息记录在一个二维数组中。（一）通用二进制文件格式1、BSQ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。2、BIP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，位居第N+2 位，其余数据排列位置以此类推。3、BIL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。（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、IKONOS卫星文件格式（三）商业软件文件格式1、ENVI文件格式2、ERDAS文件格式（四）通用图像文件格式很多图像格式成为国际通用，被大多数软件格式所支持，如TIFF、JEPG2０００、bmp等。但缺点是未对软件进行优化，运行速度慢。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息以及其他遥感监测信息等。第二节图像特征一、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。（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、彩色像片、彩虹外像片等。（二）几何特征1、摄影方式2、投影方式二、数字图像特征（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。模拟图像：普通像片那样的灰度级及颜色连续变化的图像。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）转换数字图像图像的数字化（digitization）可分为采样和量化两个过程。

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）。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）。1019290938910091919391939193959692929692939596979493

9290938991919391969593919392929692939394979695一幅数字图像可表示为一个矩阵（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。1、空间分辨率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。卫星名称空间分辨率/m成图比例尺全色多波段Landsat-5Landsat-7SPOT-4SPOT-5CBERS-1IKONOSQuickBirdRadarsat-28.51528.5102051019.519.5140.612.4410~100约1:30万约1:10万~1:30万约1:10万~1:20万约1:5万~1:10万约1:20万约1:1万~1:5万约1:1万~1:5万约1:10万~1:50万

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

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分辨率：1米，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

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楼的高度2、时间分辨率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提供附加信息。时间分辨率包括两种情况：1、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；2、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。3、波谱分辨率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。常用的TM影像有7个波段，波段宽度约为40~2100um。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5~10um。一般来说