Разрешающая способность систем дистанционного зондирования

Пространственная разрешающая способность является одной из важнейших характеристик систем дистанционного зондирования, которая характеризует способность сенсора различать детали в пространственных данных. Пространственное разрешение определяется размером наименьшего объекта, который поддается идентификации.

Разрешающая способность как аналоговых, так и цифровых систем дистанционного зондирования определяется следующими параметрами:

− пространственное разрешение,

− спектральное разрешение,

− радиометрическое разрешение и

− временное разрешение.

Понимание этих характеристик чрезвычайно важно для правильного использования данных дистанционного зондирования.

Пространственное разрешение. Пространственное разрешение является аналогом резкости обычного фотоснимка. Пространственное разрешение цифровых снимков, получаемых с помощью электронно-оптических сканирующих систем, определяется размером мгновенного поля обзора — линейной меры угловых величин, измеряемой в миллирадианах.

Факторами, которые влияют на пространственное разрешение, являются: высота расположения платформы, размер элементов сенсора и фокусное расстояние оптической системы.

Таким образом, разрешающая способность сенсора определяется площадкой на поверхности Земли, соответствующей одной элементарной ячейке сенсора. Снимок имеет низкое разрешение, если на нем видны только крупные объекты. На снимках высокого разрешения можно различить мелкие детали объектов.

Спектральное разрешение. Спектральное разрешение характеризует способность системы дистанционного зондирования различать определенные интервалы длин волн. Чем выше спектральное разрешение, тем более узкий диапазон длин волн регистрируется

определенным каналом. При оценке спектрального разрешения рассматривают две характеристики: количество каналов (диапазонов) и ширину каждого канала. Более высокого спектрального разрешения добиваются за счет увеличения количества каналов и уменьшения ширины каждого из них. На практике важно правильно подобрать характеристики спектрального разрешения так, чтобы они соответствовали типу собираемой информации.

Спектральное разрешение панхроматического снимка является крайне низким, поскольку на нем невозможно выделить сигналы с различной длиной волны, и полученное изображение характеризует отражательную способность объекта во всем видимом диапазоне. Более высокое спектральное разрешение цветных снимков объясняется тем, что цветная пленка обладает независимой чувствительностью к излучению в синем, зеленом и красном диапазонах спектра Системы дистанционного зондирования, регистрирующие излучение в нескольких независимых спектральных диапазонах, также могут отличаться своей спектральной разрешающей способностью.

Радиометрическое разрешение.

Радиометрическое разрешение определяется чувствительностью сенсора к вариациям интенсивности электромагнитного излучения, т. е. наименьшей разницей в уровнях энергии излучения, которую можно зарегистрировать с помощью данной аппаратуры. Эта характеристика указывает на действительное количество полезной информации, содержащейся в изображении. Радиометрическое разрешение определяется динамическим диапазоном датчика и числом уровней дискретизации (числом бит), соответствующих переходу от яркости абсолютно «черного» к абсолютно «белому». Например, 11-ти битное радиометрическое разрешение позволяет хранить 2048 градаций

яркости в каждом канале.

Временное разрешение.

Временное разрешение определяется периодичностью сбора данных. Например, для изучения какого-то природного явления данные могут собираться ежедневно, раз в месяц, раз в три месяца или раз в год. Получение снимков одних и тех участков земной поверхности с определенной периодичностью является одной из основных областей применения дистанционного зондирования. При этом от частоты съемки зависит возможность обнаружения тех или иных изменений, которые происходят на изучаемой территории.

Абсолютная временная разрешающая способность системы дистанционного зондирования определяется периодом обращения спутника вокруг Земли, при котором возможна повторная съемка участка земной поверхности под тем же углом обзора. Этот период может составлять несколько суток. Сравнивая снимки объекта, полученные в разное время, можно наблюдать изменения его характеристик.

Понятие пикселя

Снимки, получаемые методами дистанционного зондирования, являются растровыми. Они представляют собой матрицу элементов, которые называются пикселями. Каждый пиксель на снимке соответствует наименьшему элементу земной поверхности, который может быть разрешен. В отличие от пространственного разрешения, характеризующего сенсор съемочной системы, понятие «пиксель» относится к изображению, которое формируется этим сенсором. Например, если пространственное

разрешение сенсора равно 10 м, то каждому пикселю будет соответствовать участок поверхности размером 10 х 10 м. Но если изображение уменьшить в четыре раза, то каждому пикселю будет соответствовать участок размером 40 х 40 м, хотя пространственное разрешение при этом не изменится. Пиксели можно подразделить на «чистые» и «смешанные». Чистый пиксель содержит только однородную информацию. Если в пикселе содержится разнородная информация, его называют «смешанным».

Числовое значение чистого пикселя характеризует усредненную яркость частей объекта определенного класса. Числовое значение смешанного пикселя – это усреднение спектральных откликов объектов разного типа. Количество смешанных пикселей возрастает по мере снижения пространственного разрешения. Вместе с тем, повышение пространственного разрешения за счет увеличения числа пикселей приводит к повышению стоимости цифровых снимков.