第五章遙感數(shù)據(jù)傳輸與遙感圖像特征5.1數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)格式5.2圖像特征第一節(jié)數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)格式一、數(shù)據(jù)傳輸傳統(tǒng)航空遙感需要從飛機或其他航空遙感平臺搭載的攝影機中將感光膠片取出，經(jīng)顯影、定影技術(shù)處理，得到像片底片；再經(jīng)底片結(jié)束曬印以及顯彰、定影處理，獲得與地面地物亮度一致的（正像）像片。感光膠片（即數(shù)據(jù)）的回收過程絕大部分均由人工完成，少數(shù)由一些自動裝置完成。這一技術(shù)在二戰(zhàn)中曾經(jīng)被美國用于探查敵情。航天遙感由于使用了衛(wèi)星技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸方式有了很大不同。陸地衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸、處理系統(tǒng)包括以下三個部分：（一）地面控制中心陸地衛(wèi)星的地面控制中心設(shè)在美國國家宇航局戈達德飛行中心。它是指揮陸地衛(wèi)星工作的樞紐，控制陸地衛(wèi)星工作的安排，對陸地衛(wèi)星發(fā)出不同的指令，控制陸地衛(wèi)星運行的姿態(tài)、軌道，指揮傳感器信息的傳輸及星載儀器與地面接收機構(gòu)協(xié)調(diào)配合等工作。（二）地面接收站地面接收站的主要工作是接收從衛(wèi)星上傳送回來的信息數(shù)據(jù)，并記錄在磁帶上，交給數(shù)據(jù)處理中心進行處理。地面接收站裝有大型的拋物天線，當衛(wèi)星進入其視野范圍（仰角大于5度）時，地面接收站就可以實時接收從衛(wèi)星上發(fā)回來的信息數(shù)據(jù)，亦可以接收由中繼衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品。（三）地面數(shù)據(jù)處理機構(gòu)地面數(shù)據(jù)處理機構(gòu)的主要任務(wù)是對視頻數(shù)據(jù)進行視頻-影像的轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)和提供各種陸地衛(wèi)星產(chǎn)品。例如，中國遙感衛(wèi)星地面站可以完成接收數(shù)據(jù)及制作完成各種膠片、像片及計算機用磁帶，可以向用戶提供各種陸地衛(wèi)星產(chǎn)品。二、數(shù)據(jù)格式遙感數(shù)字圖像以二維數(shù)組來表示。在數(shù)組中，每個元素代表一個像素，像素坐標位置隱含，由這個元素在數(shù)組中的行列位置所決定。元素的值表示傳感器探測到像素對應面積上的目標地物的電磁輻射強度。采用這種方法，可以將地球表面一定區(qū)域范圍內(nèi)的目標地物信息記錄在一個二維數(shù)組中。（一）通用二進制文件格式1、BSQ數(shù)據(jù)格式中數(shù)據(jù)排列遵循規(guī)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，數(shù)據(jù)依據(jù)行號順序依次排列，每一行內(nèi)，數(shù)據(jù)按像素號順序排列。在第二波段中，數(shù)據(jù)依然根據(jù)行號順序排列，每一行內(nèi)，數(shù)據(jù)仍然按像素號順序排列。其余波段依此類推。2、BIP數(shù)據(jù)格式中數(shù)據(jù)排列遵循規(guī)律第一波段第一行第一個像素位居第一，第二波段第一行第一個像素位居第二，第三波段第一行第一個像素位居第三，第N波段第一行第一個像素位居第N位。然后為第一波段第一行第二個像素，它位居第N+1位，第二波段第一行第二個像素，位居第N+2 位，其余數(shù)據(jù)排列位置以此類推。3、BIL數(shù)據(jù)格式中數(shù)據(jù)排列遵循規(guī)律第一波段第一行第一個像素位居第一，第一波段第一行第二個像素位居第二，第一波段第一行第三個像素位居第三，第一波段第一行第N個像素位居第N位。然后為第二波段第一行第一個像素，它位居第N+1位，第二波段第一行第二個像素，位居第N+2位，其余數(shù)據(jù)排列位置以此類推。（二）傳感器文件格式1、Landsat系列衛(wèi)星文件格式2、SPOT系列衛(wèi)星文件格式3、EOS系列衛(wèi)星文件格式4、IKONOS衛(wèi)星文件格式（三）商業(yè)軟件文件格式1、ENVI文件格式2、ERDAS文件格式（四）通用圖像文件格式很多圖像格式成為國際通用，被大多數(shù)軟件格式所支持，如TIFF、JEPG2０００、bmp等。但缺點是未對軟件進行優(yōu)化，運行速度慢。遙感數(shù)據(jù)文件中，除了數(shù)字圖像本身的信息之外，還附帶著各種輔助信息、平臺的信息、遙感器的信息、提供數(shù)據(jù)的機構(gòu)所進行的處理信息以及其他遙感監(jiān)測信息等。第二節(jié)圖像特征一、光學圖像特征

光學圖像通常為采用光學攝像機獲取的、以感光膠片為介質(zhì)的圖像。其特征通常包括色彩特征、幾何特征等。（一）彩色特性攝影膠片一般可分為黑白和彩色兩種類型。根據(jù)膠片感光波段的不同，又可具體細分為可見光黑白全色像片、黑白紅外像片、彩色像片、彩虹外像片等。（二）幾何特征1、攝影方式2、投影方式二、數(shù)字圖像特征（一）數(shù)字圖像簡介

遙感數(shù)據(jù)的表示既有模擬圖像又有數(shù)字圖像。模擬圖像：普通像片那樣的灰度級及顏色連續(xù)變化的圖像。數(shù)字圖像：是以數(shù)字形式表示的遙感影像。包括把模擬圖像數(shù)字化的圖像。模擬圖像數(shù)字圖像模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換數(shù)字圖像圖像的數(shù)字化（digitization）可分為采樣和量化兩個過程。

采樣

把模擬圖像分割成同樣形狀的小單元，進行空間離散化處理叫采樣（sampling）。量化

以各個小單元的平均亮度值或中心部分的亮度值作為該單元的亮度值，為亮度值的離散化處理，即量化（quantization）。1019290938910091919391939193959692929692939596979493

9290938991919391969593919392929692939394979695一幅數(shù)字圖像可表示為一個矩陣（二）數(shù)字圖像特征

各項應用通常需要通過遙感圖像獲取三方面的信息：1、目標地物的大小、形狀及空間分布特點；2、目標地物的屬性特點；3、目標地物的變化動態(tài)特點。這三方面信息的表現(xiàn)參數(shù)即為空間分辨率、時間分辨率、波譜分辨率和輻射分辨率。1、空間分辨率圖像的空間分辨率指像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬間視場或地面物體能分辨最小單元，是用來表征影像分辨地面目標細節(jié)能力的指標。通常用像元大小、像解率或視場角來表示。對于現(xiàn)代的光電傳感器圖像，空間分辨率通常用地面分辨率和影像分辨率來表示。地面分辨率定義為影像能夠詳細區(qū)分的最小單元（像元）所代表的地面實際尺寸大小。地面分辨率在不同的比例尺的具體影像上的反映，稱為影像分辨率，隨影像比例尺的變化而變化。不同衛(wèi)星影像的空間分辨率不同，成圖比例尺也不同。衛(wèi)星名稱空間分辨率/m成圖比例尺全色多波段Landsat-5Landsat-7SPOT-4SPOT-5CBERS-1IKONOSQuickBirdRadarsat-28.51528.5102051019.519.5140.612.4410~100約1:30萬約1:10萬~1:30萬約1:10萬~1:20萬約1:5萬~1:10萬約1:20萬約1:1萬~1:5萬約1:1萬~1:5萬約1:10萬~1:50萬

分辨率：5米，地面上每5米的物品在影像中占1個像素，相當于視角高度約為4km

分辨率：2米，地面上每2米的物品在影像中占1個像素，相當于視角高度約為1.8km分辨率：1米，地面上每1米的物品在影像中占1個像素，相當于視角高度約為500m分辨率：0.5米，地面上每0.5米的物品在影像中占1個像素，相當于視角高度約為300m分辨率：25厘米，地面上每25厘米的物品在影像中占1個像素，相當于視角高度約為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個像素，相當于視角高度約為80m

分辨率：10厘米，地面上每10厘米的物品在影像中占1個像素，相當于視角高度約為60m，或20樓的高度2、時間分辨率時間分辨率指對同一地點進行遙感采樣的時間間隔，即采樣的時間頻率，也稱重訪周期。它能提供地物動態(tài)變化的信息，可用來對地物的變化進行監(jiān)測，也可以為某些專題要素的精確分類提供附加信息。時間分辨率包括兩種情況：1、傳感器本身設(shè)計的時間分辨率，受衛(wèi)星運行規(guī)律影響，不能改變；2、根據(jù)應用要求，人為設(shè)計的時間分辨率，它一定等于或小于衛(wèi)星傳感器本身的時間分辨率。3、波譜分辨率波譜分辨率指傳感器在接收目標輻射的波譜時能分辨的最小波長間隔，也稱光譜分辨率。間隔愈小，分辨率愈高。常用的TM影像有7個波段，波段寬度約為40~2100um。而成像光譜儀的波段數(shù)可達到幾十甚至幾百個波段，波段寬度則為5~10um。一般來說