第四讲遥感数据new课件.ppt

1、 1、数字数据、数字数据n(1)模拟图像模拟图像:普通像片那样的灰度及颜色的连普通像片那样的灰度及颜色的连续变化的图象续变化的图象.n(2)采样采样/量化量化/像元或像素像元或像素/数字化数字化/数字图象数字图象n把模拟图象分割把模拟图象分割 成同样形状的小单元成同样形状的小单元,以各个小以各个小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值进行数单元的平均亮度值或中心部分的亮度值进行数字化的图象字化的图象.这些小单元叫这些小单元叫像元或像素像元或像素n把前者的空间离散化处理叫把前者的空间离散化处理叫采样采样(图图6.1.1),后后者的亮度值离散化处理叫者的亮度值离散化处理叫量化量化(图图6.1.2,图图

2、6.1.3)n把以上两种处理过程结合起来叫图象的把以上两种处理过程结合起来叫图象的数字化数字化.1、数字数据、数字数据(续续)(3)像元号及行号像元号及行号在数字图像中在数字图像中,像元排列的横方向上从左到像元排列的横方向上从左到右带有地址号码叫像元号右带有地址号码叫像元号.在纵方向上从在纵方向上从上到下带有地址的号码叫行号上到下带有地址的号码叫行号.各项元的各项元的位置被位置被(像元号像元号.行号行号)所指定所指定.像元的大小像元的大小即采样周期即采样周期.遥感数字图像是以二维数组来表示的遥感数字图像是以二维数组来表示的.航空像片的数字化航空像片的数字化n空间采样：空间采样：将航空像片具有的

3、连续灰度信息转化为每行有m个单元，每列有n个单元的像素组合。n属性量化：属性量化：可得到每个像元的数字模拟量，与航空像片中对应位置上的灰度相对应。对应于采样中采样周期的是瞬时对应于采样中采样周期的是瞬时视场角视场角lfov(instantaneous fiald of view),它是以遥感器元件受光的它是以遥感器元件受光的角度来表示一个角度来表示一个ifov内的中心表示内的中心表示为一个像元另外整个遥感器能够受为一个像元另外整个遥感器能够受光的角度叫视场角光的角度叫视场角fov(field of view)相当于视场角的地面距离叫观相当于视场角的地面距离叫观测宽度或叫扫描宽度测宽度或叫扫描宽

4、度(swath width)2.图象数据的几何特性图象数据的几何特性2.图像数据的几何特性图像数据的几何特性(续续)n图像分辨率图像分辨率在观测地表的遥感图象中，可能识别的在观测地表的遥感图象中，可能识别的最小区域的能力所对应的地面的距离或最小区域的能力所对应的地面的距离或目标物的大小为地面分辨率也有把一目标物的大小为地面分辨率也有把一个像元在地面上占的大小或把相当于个像元在地面上占的大小或把相当于在地面上的投影面的大小叫地面在地面上的投影面的大小叫地面分辨率（但严格来讲两者是不同的）分辨率（但严格来讲两者是不同的）遥遥感感图图像像中中的的分分辨辨率率空间分辨率空间分辨率：通常指一个像：通常指

5、一个像素对应地面的实际大小。一素对应地面的实际大小。一般遥感图像分辨率指的是地般遥感图像分辨率指的是地面分辨率；面分辨率；光谱分辨率光谱分辨率：成象范围内波：成象范围内波谱带数目；谱带数目；时间分辨率时间分辨率：重复获取某地：重复获取某地区图像的周期；区图像的周期；温度分辨率温度分辨率（热红外）：可（热红外）：可探测的温度变化幅度。探测的温度变化幅度。陆地卫星图像的几何特性陆地卫星图像的几何特性n（一）地理坐标（一）地理坐标n卫星图像中心的经纬度数据是根据成像时间、卫星轨道参数等卫星图像中心的经纬度数据是根据成像时间、卫星轨道参数等要素，通过计算机求得的，它是由地面接收处理机构完成的，要素，通

6、过计算机求得的，它是由地面接收处理机构完成的，记录在胶片（或图像）上的文字注记中。经纬度注记在像幅四记录在胶片（或图像）上的文字注记中。经纬度注记在像幅四周，其间隔在中、低纬地区为周，其间隔在中、低纬地区为30，纬度，纬度60以上地区，采用以上地区，采用1的间隔。粗制图像的经纬度是用图像中心点的经纬度数据的间隔。粗制图像的经纬度是用图像中心点的经纬度数据推算的；精制图像经纬度是经过地面控制点纠正后计算而得的，推算的；精制图像经纬度是经过地面控制点纠正后计算而得的，故其精度较高。卫星图像经纬度的确定，是受卫星轨道倾角和故其精度较高。卫星图像经纬度的确定，是受卫星轨道倾角和运行等因素控制的，由于陆

7、地卫星轨道倾角约为运行等因素控制的，由于陆地卫星轨道倾角约为99，因此，因此，在极地附近，卫星运行轨道几乎与纬线平行，图幅的南北方向在极地附近，卫星运行轨道几乎与纬线平行，图幅的南北方向与一般地图不同。在中纬度地区，卫星的轨道与经纬线成明显与一般地图不同。在中纬度地区，卫星的轨道与经纬线成明显的斜交，并且总是经线的上端向西斜。在赤道地区，卫星轨道的斜交，并且总是经线的上端向西斜。在赤道地区，卫星轨道与经纬线略成斜交，故图幅上经纬线和地图上的经纬线相近似与经纬线略成斜交，故图幅上经纬线和地图上的经纬线相近似 陆地卫星图像的几何特性陆地卫星图像的几何特性(续续)n（二）投影性质（二）投影性质n多光

8、谱扫描仪图像和专题制图仪图像都是在陆地卫星运行中，多光谱扫描仪图像和专题制图仪图像都是在陆地卫星运行中，扫描仪沿垂直于飞行方向进行扫描而产生的连续的条带图像。扫描仪沿垂直于飞行方向进行扫描而产生的连续的条带图像。可以说每一瞬时视场都相当于框幅摄影的单幅像片，而每一扫可以说每一瞬时视场都相当于框幅摄影的单幅像片，而每一扫描行都有一个中心（星下点）。每幅卫星图像是由多行扫描而描行都有一个中心（星下点）。每幅卫星图像是由多行扫描而成的，所以说卫星图像是一种多中心投影。这与普通航空像片，成的，所以说卫星图像是一种多中心投影。这与普通航空像片，每一幅只有一个中心是不同的。由于卫星飞行高度大，扫描角每一幅

9、只有一个中心是不同的。由于卫星飞行高度大，扫描角度又小，所以卫星图像在变形上比航空像片要小得多，我们可度又小，所以卫星图像在变形上比航空像片要小得多，我们可以把卫星图像看作是近似于垂直投影，与同比例尺地形图的精以把卫星图像看作是近似于垂直投影，与同比例尺地形图的精度十分接近。精制的陆地卫星图像是利用地面控制点作了精确度十分接近。精制的陆地卫星图像是利用地面控制点作了精确校正的，用计算机归算成通用横轴墨卡托投影（校正的，用计算机归算成通用横轴墨卡托投影（UTM）或极地）或极地球面投影（球面投影（PSP），其精度与同比例尺地形图相似。），其精度与同比例尺地形图相似。陆地卫星图像的几何特性陆地卫星图

10、像的几何特性(续续)n（三）重叠（三）重叠nMSS、TM 图像都有航向重叠和旁向重叠，这图像都有航向重叠和旁向重叠，这与航空像片的概念相似，但亦有不同。与航空像片的概念相似，但亦有不同。n1.航向重叠。这二种卫星图像都是连续扫描成航向重叠。这二种卫星图像都是连续扫描成像的，相邻图像的航向重叠是地面处理机构在像的，相邻图像的航向重叠是地面处理机构在对图像进行分幅时，为了便于用户应用时进行对图像进行分幅时，为了便于用户应用时进行拼接图幅人为处理加上的航向重叠（航空像片拼接图幅人为处理加上的航向重叠（航空像片的航向重叠是在两个摄影站摄影形成的）。陆的航向重叠是在两个摄影站摄影形成的）。陆地卫星图像的

11、航向重叠宽度为地卫星图像的航向重叠宽度为15km，约占图，约占图幅幅8%。陆地卫星图像的几何特性陆地卫星图像的几何特性(续续)n2.旁向重叠。旁向重叠是轨道间相邻图像的重叠，是旁向重叠。旁向重叠是轨道间相邻图像的重叠，是由轨道间距和扫描的宽度决定的。由轨道间距和扫描的宽度决定的。n这种重叠与航空像片的重叠十分相似，可以用来进行这种重叠与航空像片的重叠十分相似，可以用来进行立体观察，但立体感不明显（由于航高过大）而且限立体观察，但立体感不明显（由于航高过大）而且限于高纬度、重叠较大的地区。于高纬度、重叠较大的地区。4、5 号陆地卫星在赤号陆地卫星在赤道地区轨道间距约为道地区轨道间距约为170km

12、，约有，约有15km 的重叠的重叠（图（图5-8）。因为地球是一个椭球体，卫星轨道在极）。因为地球是一个椭球体，卫星轨道在极地地区相交，因而相邻轨道间的距离从赤道向两极逐地地区相交，因而相邻轨道间的距离从赤道向两极逐渐缩短，而卫星对地面扫描的宽度不变。因此，卫星渐缩短，而卫星对地面扫描的宽度不变。因此，卫星图像的旁向重叠，是从赤道向两极逐渐增大，旁向重图像的旁向重叠，是从赤道向两极逐渐增大，旁向重叠的百分率见表叠的百分率见表5-7：陆地卫星图像的几何特性陆地卫星图像的几何特性(续续)n表表5-7 陆地卫星图像的旁向重叠率（陆地卫星图像的旁向重叠率（%）n 纬度纬度010 20304050607

13、080重叠率重叠率(%)Landset 4,57.38.7 12.919.729.040.453.668.383.93.多通道数据多通道数据(续续)n多通道（波段光谱）数据：由连续分多通道（波段光谱）数据：由连续分布的电磁波按特定的波长段进行数字化布的电磁波按特定的波长段进行数字化分解为若干个波长段的数据构成的数分解为若干个波长段的数据构成的数据据n通道间配准通道间配准:校正各探测元件捕捉到的地校正各探测元件捕捉到的地表位置在通道之间存在细小差异表位置在通道之间存在细小差异,使各通使各通道数据能重合起来的过程道数据能重合起来的过程.3.多通道数据多通道数据(续续)n通道像元信息的量化通道像元信

14、息的量化:在量化的数据中在量化的数据中,对对应一个通道的一个像元的信息量用比特应一个通道的一个像元的信息量用比特(bit)表示表示.1比特可以表示成比特可以表示成0或或1两个状两个状态的信息量态的信息量.如果设数据的信息量化级数如果设数据的信息量化级数为为n,则其信息量为则其信息量为:log2n(bit).3.多通道数据多通道数据(续续)n遥感中通常使用遥感中通常使用6比特比特(64级级)/8比比特特(256级级)/10比特比特(1024级级).在计在计算机处理中使用字节算机处理中使用字节(1byte=8bites)为单位为单位.所以一景图像的信所以一景图像的信息量表示为息量表示为:行数行数*

15、像元数像元数*通道数通道数*比特数比特数/8(byte)4.遥感图像数据格式遥感图像数据格式nBSQ(band sequential)方式:各波段的二维图像数据按波段顺序排列(像元号顺序),行号顺序),波段顺序)BSQ(1,1)(1,2)(1,3)(2,1)(3,1)(I,j)(1,1)(1,2)(1,3)(2,1)(3,1)(I,j)(1,1)(1,2)(1,3)(2,1)(3,1)(I,j)波段波段1波段波段2波段波段3(像元号顺序像元号顺序),行号顺序行号顺序),波段波段顺序顺序)(i,j)像元位置像元位置,i:行号行号,j:像元号像元号4.遥感图像数据格式遥感图像数据格式(续续)nBI

16、L(band interleaved by line)方式方式:对每一行中代表一个对每一行中代表一个波段的光谱值进行排列波段的光谱值进行排列,然后按然后按波段顺序排列该行波段顺序排列该行,最后对各行最后对各行进行重复进行重复.(像元号顺序像元号顺序),波段波段顺序顺序),行号顺序行号顺序)BIL(1,1)(1,2)(1,1)(1,2)(1,1)(1,2)(2,1)(2,2)(2.1)(2,2)(2,1)(2,2)(1,2)(1,3)(I,j)(I,j)(I,j)波段波段1波段波段2波段波段3n.(像元号顺像元号顺序序),波段顺序波段顺序),行号顺序行号顺序)(i,j)像元位置像元位置,i:行号

17、行号,j:像元号像元号4.遥感图像数据格式遥感图像数据格式(续续)nBIP(band interleaved by pixel)方式方式:在一行中在一行中,每个像元按每个像元按光谱波段次序进行排列光谱波段次序进行排列,然后对该然后对该行的全部像元进行这种波段顺序行的全部像元进行这种波段顺序排列排列,最后对各行进行重复最后对各行进行重复.(波段波段顺序顺序,像元号顺序像元号顺序),行号顺序行号顺序).BIP (i,j)像元位置像元位置,i:行号行号,j:像元号像元号(1,1)(1,1)(1,1)(1,2)(1,2)(1,2)(1,3)(1,3)(1,3)(2,1)(2,1)(2,1)(3,1)(

18、3,1)(3,1)(i,j)(i,j)(i,j)波段波段1波段波段2波段波段3n(波段顺序波段顺序,像元号顺序像元号顺序),行号顺序行号顺序).三种数据的特征n在普通的彩色图像显示装置中,图像分为R/G/B3个波段显示的,这种按波段进行的处理最适合BSQ方式.而在最大似然比分类法中对每个像元进行的处理最适合BIP方式.BIL方式具有以上两种方式的中间特征.5.辅助数据(auxiliary data)n辅助数据:一个逻辑卷即一帧图像由多个文件构成,每个文件由多个记录构成,其中图像数据以外的部分叫辅助数据.它包括数据的存储方法和数据的记述方法,存储图像的信息/平台的信息/遥感器的信息/提供数据的机

19、构所进行处理的信息以及其他遥测的内容.陆地卫星图像的符号及注记陆地卫星图像的符号及注记n（一）陆地卫星图像的编号（一）陆地卫星图像的编号n按标准分幅，一幅卫星图像称为一景，为了使按标准分幅，一幅卫星图像称为一景，为了使用方便，每一景有一个编号，这种编号称为用方便，每一景有一个编号，这种编号称为“全球参考系统（全球参考系统（WRS）”，由两个数字组成，由两个数字组成，例如例如12332，前者，前者123 为为“轨径轨径”（path）号，后者号，后者32 为为“行行”（row）号。）号。n陆地卫星陆地卫星4、5 号覆盖全球一次共飞行号覆盖全球一次共飞行233 圈，圈，轨径编号为轨径编号为001 至

20、至233。规定穿过赤道西经。规定穿过赤道西经64.6为第一圈轨径，编号为为第一圈轨径，编号为001，自东向西，自东向西编号。我国领土大致位于编号。我国领土大致位于4、5 号卫星的号卫星的113146 号轨径之间。号轨径之间。陆地卫星图像的符号及注记陆地卫星图像的符号及注记(续续)n“行行”（row）是指在任一给定的轨道圈上，）是指在任一给定的轨道圈上，横跨一幅图像的纬度中心线，当卫星沿轨道横跨一幅图像的纬度中心线，当卫星沿轨道圈移动时给定的一个编号。第一行开始于北圈移动时给定的一个编号。第一行开始于北纬纬8047，与赤道重叠的（降交点）作为，与赤道重叠的（降交点）作为第第60 行，到南纬行，到

21、南纬8151为为122 行。然后行。然后开始第开始第123 行，向北方行数增加，穿过赤道行，向北方行数增加，穿过赤道（相当于（相当于184 行），并继续向北直至北纬行），并继续向北直至北纬8151为第为第246 行。（从行。（从123 行后为夜间行后为夜间飞行）。我国领土的大陆部分白昼图像大致飞行）。我国领土的大陆部分白昼图像大致位于位于2348 行之间。行之间。陆地卫星图像的符号及注记陆地卫星图像的符号及注记(续续)n（二）叠合符号（二）叠合符号n在图像四角分别有在图像四角分别有“+”符号，是图像的符号，是图像的叠合符号，在多波段图像彩色合成时，叠合符号，在多波段图像彩色合成时，各波段图各波

22、段图n幅可利用此符号得到准确的重叠套合，幅可利用此符号得到准确的重叠套合，其图幅对角连线交点就是图像的中心点其图幅对角连线交点就是图像的中心点C，陆地卫星图像的符号及注记陆地卫星图像的符号及注记(续续)n（三）纵向重叠符号（三）纵向重叠符号n陆地卫星图像两侧的上部和下部各有两个陆地卫星图像两侧的上部和下部各有两个“”、“T”的符号，它表示相邻接的上下两幅的符号，它表示相邻接的上下两幅n图像的纵向重叠线（图图像的纵向重叠线（图5-10），凡同一轨径），凡同一轨径上相邻的两景图像（行号相邻）可以依此符号上相邻的两景图像（行号相邻）可以依此符号相接。但是不同日期的两相邻图像不一定能正相接。但是不同日

23、期的两相邻图像不一定能正好相接，因为不同日期的同一号的轨径不一定好相接，因为不同日期的同一号的轨径不一定能完全重合。能完全重合。陆地卫星图像的符号及注记陆地卫星图像的符号及注记(续续)n（四）经纬度注记（四）经纬度注记n经纬度注记在图幅的四周边。上、下两边注明经纬度注记在图幅的四周边。上、下两边注明经度，经度，在经度注记前（或后）有一短竖线，在经度注记前（或后）有一短竖线，n表示该经度的位置；左右两侧边注明纬度，在表示该经度的位置；左右两侧边注明纬度，在纬度注记的上（或下）有一短横线，表示该纬纬度注记的上（或下）有一短横线，表示该纬n度的位置。由于图幅与经纬线斜交，因而上下度的位置。由于图幅与

24、经纬线斜交，因而上下两边可能出现纬度注记，东西两边也可能出现两边可能出现纬度注记，东西两边也可能出现n经度注记。经度注记。陆地卫星图像的符号及注记陆地卫星图像的符号及注记(续续)n(五五)成像时间等文字的注记成像时间等文字的注记n在图幅下部有一行注记，说明成像时间，在图幅下部有一行注记，说明成像时间，成像条件等。这些注记不同年代的图像成像条件等。这些注记不同年代的图像有所差异，但主要项目基本相同。有所差异，但主要项目基本相同。思考题n1模拟图像与数字图像的区别？模拟图像与数字图像的区别？n2、何谓空间分辨率与波谱分辨率？何谓空间分辨率与波谱分辨率？n3、三种图像格式的特点，及各自的用途？、三种图像格式的特点，及各自的用途？n4、我国领土大致位于美国陆地、我国领土大致位于美国陆地4、5 号号卫星哪个范围的轨道上卫星哪个范围的轨道上