【智感天圖】遙感圖像種類科普

遙感技術(shù)是從遠(yuǎn)距離感知目標(biāo)反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的技術(shù)。遙感衛(wèi)星是搭載了相關(guān)遙感傳感器，利用遙感器收集地球或大氣目標(biāo)輻射或反射的電磁波信息，并記錄下來(lái)，由信啟、傳輸設(shè)備發(fā)送回地面，通過(guò)電磁波轉(zhuǎn)換、識(shí)別得到可視圖像，既為我們常說(shuō)的衛(wèi)星影像。

遙感圖像具有宏觀、客觀、綜合、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、快速等特點(diǎn)，為地球資源調(diào)查與開發(fā)，國(guó)土整治，環(huán)境監(jiān)測(cè)，以及全球性研究，提供了一種新的探測(cè)手段，廣泛用于測(cè)繪、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、地球資源調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與救治、軍事偵查等領(lǐng)域。

遙感圖像主要包括六個(gè)種類：

1. 可見光遙感圖像

2. 全色遙感圖像

3. 多光譜遙感圖像

4. 紅外遙感圖像

5. Lidar遙感圖像

6. 合成孔徑雷達(dá)遙感圖像

可見光遙感圖像

從20世紀(jì)60年代采用的多像機(jī)型傳感器多光譜攝影，到多鏡頭型傳感器多光譜圖像獲取，多光譜攝影技術(shù)是航空遙感的重要發(fā)展?？梢姽膺b感圖像是多光譜圖像中的特殊案例，此類圖像是現(xiàn)實(shí)生活中最常應(yīng)用的遙感圖像。

可見光是指特指能夠引起正常人類視覺的電磁波，自然屬于電磁波的一種。其波長(zhǎng)在波長(zhǎng)為400～760nm的可見光。而自然中存在的光是不同波長(zhǎng)的光疊加后的組合，每個(gè)波長(zhǎng)的光有不同的光強(qiáng)，這些光波疊加起來(lái)能表示所有自然光，在人類視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)化下被人類認(rèn)知為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的不同顏色。而RGB遙感圖像則是把紅色光譜、藍(lán)色光譜、綠色光譜三種通道的波進(jìn)行了融合。目前人類把可見光圖像特征用到了地形、地物判別上。

所謂光譜（Spectrum）是復(fù)色光經(jīng)過(guò)色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后，被色散分離成的單色光，通過(guò)成像系統(tǒng)，投射在探測(cè)器上成為按波長(zhǎng)（或頻率）大小依次排列的圖案，既稱為光學(xué)頻譜。

多光譜技術(shù)（Multispectral）是指能同時(shí)獲取多個(gè)光學(xué)頻譜波段（通常大于等于3個(gè)），并在可見光的基礎(chǔ)上向紅外光和紫外光兩個(gè)方向擴(kuò)展的光譜探測(cè)技術(shù)。常見實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)各種濾光片或分光器與多種感光膠片的組合，使其在同一時(shí)刻分別接收同一目標(biāo)在不同窄光譜波段范圍內(nèi)輻射或反射的光信號(hào)，得到目標(biāo)在幾張不同光譜帶的照片。

全色遙感圖像

與RGB遙感圖像不同，全色圖像是遙感器獲取整個(gè)可見光波區(qū)的黑白影像稱全色影像。因此，全色圖像是單通道的，其中全色是指全部可見光波段0.38~0.76um。因?yàn)槭菃尾ǘ?，所以在圖上顯示為灰度圖片。全色遙感圖像一般空間分辨率高，但無(wú)法顯示地物色彩，也就是圖像的光譜信息少。

實(shí)際操作中，我們經(jīng)常將全色圖像與多波段圖像融合處理，得到既有全色圖像的高分辨率，又有多波段圖像的彩色信息的圖像。

多光譜遙感圖像

可見光遙感圖像是多光譜圖像中的特殊案例，而在我們的普遍認(rèn)知中多光譜不僅包含3個(gè)光譜，應(yīng)該由數(shù)十到數(shù)百的個(gè)光譜組成。多個(gè)光譜的信息不僅帶來(lái)了更多的顏色信息，多樣的光譜組合也對(duì)地球表面物質(zhì)的性質(zhì)判斷做出了輔助。

舉例來(lái)說(shuō)，藍(lán)色波段（band1; 0.433–0.453 μm）主要應(yīng)用海岸帶觀測(cè)；短波紅外波段（band 9; 1.360–1.390μm）包括水汽強(qiáng)吸收特征可用于云檢測(cè)。

以2013年2月11日發(fā)射的Landsat系列最新衛(wèi)星Landsat8為例，Landsat8對(duì)于各個(gè)光譜的波長(zhǎng)信息：

它攜帶有OLI陸地成像儀和TIRS熱紅外傳感器，Landsat8的OLI陸地成像儀包括9個(gè)波段，OLI包括了ETM+傳感器所有的波段，為了避免大氣吸收特征，OLI對(duì)波段進(jìn)行了重新調(diào)整，比較大的調(diào)整是OLI Band5（0.845–0.885μm），排除了0.825μm處水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范圍較窄，這種方式可以在全色圖像上更好區(qū)分植被和無(wú)植被特征。

高光譜遙感圖像

多光譜成像（Multispectral）一般只有幾個(gè)到十幾個(gè)光譜，由于光譜信息其實(shí)也就對(duì)應(yīng)了色彩信息，所以多波段遙感圖像可以得到地物的色彩信息，但是空間分辨率較低。更進(jìn)一步，光譜通道越多，其分辨物體的能力就越強(qiáng)，即光譜分辨率越高。

高光譜成像（Hypespectral）是一種可以捕獲和分析一片空間區(qū)域內(nèi)逐點(diǎn)上光譜的精細(xì)技術(shù)，由于可以檢測(cè)到單個(gè)對(duì)象不同空間位置上的獨(dú)特光譜“特征”因此可以檢測(cè)到在視覺上無(wú)法區(qū)分的物質(zhì)。

紅外遙感圖像

紅外遙感（infraredremote sensing）是指?jìng)鞲衅鞴ぷ鞑ǘ蜗抻诩t外波段范圍之內(nèi)的遙感。因?yàn)榧t外遙感在電磁波譜紅外譜段進(jìn)行，主要感受地面物體反射或自身輻射的紅外線，有時(shí)可不受黑夜限制。又由于紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，大氣中穿透力強(qiáng)，紅外攝影時(shí)不受煙霧影響，透過(guò)很厚的大氣層仍能拍攝到地面清晰的像片。但是，他仍存在分辨率差、對(duì)比度低、信噪比低、視覺效果模糊等缺點(diǎn)。

比如，CO2增加引起全球變暖，隨之而來(lái)的海表面溫度增加和海平面增高已引起人們的普遍關(guān)注。下圖就是通過(guò)紅外遙感對(duì)于全球海表面溫度的觀測(cè)。

激光雷達(dá)圖像

LiDAR是激光雷達(dá)，通過(guò)對(duì)從空中或空間飛行器上發(fā)射的激光角度和探測(cè)到的激光距離來(lái)解算激光點(diǎn)的地面坐標(biāo)。

合成孔徑雷達(dá)遙感圖像

合成孔徑雷達(dá)（SAR）是用小孔徑天線通過(guò)運(yùn)動(dòng)和數(shù)學(xué)計(jì)算而達(dá)到大孔徑雷達(dá)的測(cè)量效果的技術(shù)。其生成的遙感影像的每一像素不僅包含反映地表微波反射強(qiáng)度即所謂的灰度值，而且還包含與雷達(dá)斜距（一般取樣到垂直于平臺(tái)飛行方向的斜距上）有關(guān)的相位值，這兩個(gè)信息分量可用一個(gè)復(fù)數(shù)表示。

這說(shuō)明SAR圖像像素所記錄的相位信息不僅包含距離信息，而且還包含地面分辨元諸要素的附加相位貢獻(xiàn)，而后者表現(xiàn)出極大的隨機(jī)性，因此一般被視為噪聲，對(duì)干涉分析帶來(lái)不便。