據科普太原市科學技術協會,于2022年10月25日報道,遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線,對目標進行探測和識別的技術。遙感衛星是搭載了相關遙感傳感器,利用遙感器收集地球或大氣目標輻射或反射的電磁波信息,并記錄下來,由信啟、傳輸設備發送回地面,通過電磁波轉換、識別得到可視圖像,既為我們常說的衛星影像。
遙感圖像具有宏觀、客觀、綜合、實時、動態、快速等特點,為地球資源調查與開發,國土整治,環境監測,以及全球性研究,提供了一種新的探測手段,廣泛用于測繪、動態監測、地球資源調查、地質災害調查與救治、軍事偵查等領域。
遙感圖像主要包括六個種類:
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. 合成孔徑雷達遙感圖像
可見光遙感圖像
從20世紀60年代采用的多像機型傳感器多光譜攝影,到多鏡頭型傳感器多光譜圖像獲取,多光譜攝影技術是航空遙感的重要發展??梢姽膺b感圖像是多光譜圖像中的特殊案例,此類圖像是現實生活中最常應用的遙感圖像。
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。其波長在波長為400~760nm的可見光。而自然中存在的光是不同波長的光疊加后的組合,每個波長的光有不同的光強,這些光波疊加起來能表示所有自然光,在人類視網膜轉化下被人類認知為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的不同顏色。而RGB遙感圖像則是把紅色光譜、藍色光譜、綠色光譜三種通道的波進行了融合。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)是復色光經過色散系統(如棱鏡、光柵)分光后,被色散分離成的單色光,通過成像系統,投射在探測器上成為按波長(或頻率)大小依次排列的圖案,既稱為光學頻譜。
多光譜技術(Multispectral)是指能同時獲取多個光學頻譜波段(通常大于等于3個),并在可見光的基礎上向紅外光和紫外光兩個方向擴展的光譜探測技術。常見實現方法是通過各種濾光片或分光器與多種感光膠片的組合,使其在同一時刻分別接收同一目標在不同窄光譜波段范圍內輻射或反射的光信號,得到目標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可見光波區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。因為是單波段,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,但無法顯示地物色彩,也就是圖像的光譜信息少。
實際操作中,我們經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,而在我們的普遍認知中多光譜不僅包含3個光譜,應該由數十到數百的個光譜組成。多個光譜的信息不僅帶來了更多的顏色信息,多樣的光譜組合也對地球表面物質的性質判斷做出了輔助。
舉例來說,藍色波段(band1; 0.433–0.453 μm)主要應用海岸帶觀測;短波紅外波段(band 9; 1.360–1.390μm)包括水汽強吸收特征可用于云檢測。
以2013年2月11日發射的Landsat系列最新衛星Landsat8為例,Landsat8對于各個光譜的波長信息:
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對波段進行了重新調整,比較大的調整是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分植被和無植被特征。
高光譜遙感圖像
多光譜成像(Multispectral)一般只有幾個到十幾個光譜,由于光譜信息其實也就對應了色彩信息,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。更進一步,光譜通道越多,其分辨物體的能力就越強,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域內逐點上光譜的精細技術,由于可以檢測到單個對象不同空間位置上的獨特光譜“特征”因此可以檢測到在視覺上無法區分的物質。
紅外遙感圖像
紅外遙感(infraredremote sensing)是指傳感器工作波段限于紅外波段范圍之內的遙感。因為紅外遙感在電磁波譜紅外譜段進行,主要感受地面物體反射或自身輻射的紅外線,有時可不受黑夜限制。又由于紅外線波長較長,大氣中穿透力強,紅外攝影時不受煙霧影響,透過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、對比度低、信噪比低、視覺效果模糊等缺點。
比如,CO2增加引起全球變暖,隨之而來的海表面溫度增加和海平面增高已引起人們的普遍關注。下圖就是通過紅外遙感對于全球海表面溫度的觀測。
激光雷達圖像
LiDAR是激光雷達,通過對從空中或空間飛行器上發射的激光角度和探測到的激光距離來解算激光點的地面坐標。
合成孔徑雷達遙感圖像
合成孔徑雷達(SAR)是用小孔徑天線通過運動和數學計算而達到大孔徑雷達的測量效果的技術。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度即所謂的灰度值,而且還包含與雷達斜距(一般取樣到垂直于平臺飛行方向的斜距上)有關的相位值,這兩個信息分量可用一個復數表示。
這說明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,而后者表現出極大的隨機性,因此一般被視為噪聲,對干涉分析帶來不便。