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.

Характеристики сканера и связь их с масштабом карты

Важными характеристиками сканера являются (рис. 1.28):

1.− ширина полосы съемки G (мгновенное поле обзора);

2.− радиометрическое разрешение ΔI;

3.− мгновенный угол обзора Δϕ;

4.− пространственное разрешение ΔL.

Радиометрическое разрешение ΔI (яркостное, температурное)

определяется динамическим диапазоном датчика и числом уровней

дискретизации (числом бит), соответствующих переходу от яркости

абсолютно «черного» к абсолютно «белому».

Мгновенный угол обзора зависит от характеристик объектива и

размеров фотоприемника. Это интервал углов Δϕ, в пределах которых в

каждый момент времени на фотоприемник попадает изображение земной

поверхности или облаков. Если спутник находится на расстоянии L от

некоторой области на поверхности Земли, то фотоприемник одновременно

регистрирует излучение от участка поверхности с линейным размером

ΔL = ΔϕL в пределах мгновенного угла обзора (Δϕ выражено в радианах).

Величина ΔL – это пространственное разрешение сканера на

местности. Если два объекта на поверхности Земли находятся на

расстоянии менее ΔL, то их изображения сливаются. Сканерные

изображения, как и все цифровые изображения, состоят из отдельных

элементов − пикселей квадратной или прямоугольной формы с линейным

размером ΔL, которые хорошо видны, если увеличить изображение.

Датчик Движение платформы

Рис. 1.28 – Схема работы сканера

Рассмотрим, как можно сравнить спутниковое изображение и карту

некоторого масштаба. При работе с картой важно знать её масштаб. Если

1 см карты соответствует 1 км на местности, то масштаб равен 1:100000

(так как 1 км равен 100000 см). На одном см карты и изображении,

содержащем приблизительно 10 пикселей, можно рассмотреть некоторые

детали. Поэтому условно можно считать, что при разрешении сканера в

1 км масштаб карты равен 1:1000000, при разрешении сканера в 100 м −

масштабу 1:100000, при разрешении сканера в 30 м − масштабу 1:30 000.

Пространственное разрешение ΔL зависит от параметров оптической

системы и от расстояния L от спутника до объекта: ΔL наилучшее

(минимальное) в точке надира, когда расстояние L минимально и равно

высоте спутника над Землей. При отклонении от надира увеличивается

значение L, из-за чего разрешение становится хуже. Например, разрешение

сканера AVHRR спутника NOAA в надире ΔL = 1,1 км. При максимальном

отклонении сканера от направления в надир разрешение становится

равным приблизительно 4 км. Сканер HRVIR спутника SPOT-5 имеет

разрешение в надире ΔL = 10 и 20 м.

В объективах сканеров используется, как правило, зеркальная

оптика. Зеркальные объективы имеют вогнутое зеркало параболической

Δϕ Δ ΔL Датчик Движение платформы L G

Пиксель формы, на  внутреннюю поверхность которого нанесена тонкая

отражающая металлическая пленка. Свет, отраженный основным

зеркалом, попадает на площадку, где в фокальной плоскости объектива

размещены фотоприемники.

Мгновенный угол обзора Δϕ определяется размером апертуры

объектива и размерами фотоприемника. Апертура (действующее

отверстие оптической системы) для параболического зеркала – это круг

диаметра D, замыкающий зеркало. При малых значениях мгновенного угла

обзора его величина приближенно обзора Δϕ = λ/D, а пространственное

разрешение составляет ΔL ≈ λ·L/D, где λ −длина волны.

Таким образом, чем меньше отношение длины волны к диаметру

апертуры, тем лучше разрешение оптической системы. Пусть, например,

λ = 1 мкм, D = 10 см, Δϕ = λ/D = 10−5 рад. Если расстояние L от спутника до поверхности Земли равно 1000 км, то пространственное разрешение

составляет ΔL = LΔϕ = 10 м.

Из-за дифракции электромагнитных волн изображение точки

несколько расплывается. Поэтому идеальный фотоприемник должен иметь

размер Δ порядка длины волны.

1.4.2. Характеристика спутниковых платформ

Классификация снимков по разрешающей способности

Перспективным направлением коммерциализации космоса является

рынок информации, получаемой с помощью средств дистанционного

зондирования. Области использования этой информации зависят от

точности и разрешающей способности. Разрешающая способность –

Величина, которая определяет выбор масштаба съемки при заданном

Показателе разрешающей способности снимков.

По разрешающей способности снимки разделяются на:

− снимки низкой разрешающей способности (километры);

− снимки средней разрешающей способности (сотни метров);

− снимки высокой разрешающей способности.

Снимки высокой разрешающей способности, в свою очередь,

разделяются на:

− снимки очень высокой разрешающей способности (10-20 м);

− снимки сверхвысокой разрешающей способности (1 м и меньше).

Снимки низкой и средней разрешающей способности являются

полезными при анализе больших территорий, для контроля температуры

морской поверхности, изучения состояния растительности, для анализа

стихийных бедствий.

Снимки высокой разрешающей способности от 10 до 30 м пригодны

для использования в картографии, мониторинге, для картографирования в

масштабах 1:50 000 и 1:25 000. Наивысшие требования к точности и

разрешающей способности снимков имеет градостроительный кадастр.

Для его ведения с использованием данных ДЗ необходимы цифровые

данные о рельефе земной поверхности и высоте зданий, сооружений и

промышленных объектов. Космические снимки высокой разрешающей

Способности являются наилучшими для анализа городской застройки,