對於全色影像（即我們常說的黑白影像），照相機用一個寬波段0.4-0.7 記錄整個紅綠藍的反射輻射；而對於彩色影像，則是分別記錄RGB波段的反射輻射；Landsat TM有7個波段，劃分更為精細，使用一個較窄的波段記錄下紅波段內一個特定波段範圍內的反射輻射。因此一般來說，光譜解析度越高，專題研究的針對性越強，物體的識別精度越高，應用分析的效果很有可能越好。

3.時間解析度與時間特徵

時間解析度，指對同一目標進行重複探測時，相鄰兩次探測的時間間隔（重訪周期）。通俗來講，可以理解為衛星兩次經過同一地區的時間差。例如，2019年1月7日，某衛星經過武漢上空，2019年2月7日，該衛星再次經過武漢上空，則該衛星時間解析度為1個月。

時間解析度一般與圖像質量無直接關係，只與應用分析的需求有關。如果需要用作氣象狀況分析，則需要重訪周期較短（1天或更短）的衛星；如果做長時間的山地變形監測，則重訪周期較長也可以，但是需要跨越形變期。

由於衛星繞地球旋轉，因此獲取的圖像之間有時間差，遙感數據有明顯的時間特徵。

4.輻射解析度與輻射測量特徵

任何物體在圖像上可以被識別，都要遵循兩個原則：一是地物本身要有充足的對比度；二是地物的對比度可以被感測器識別。

輻射解析度，即感測器接收光譜信號時，能分辨的最小輻射差。一般用量化級數這一概念表示——最小和最大的亮度值之間的分級數目。

一般來說量化級數越高，圖像信息越豐富。

但是空間解析度與輻射解析度是難以兩全的，可以用瞬時視場來解釋。瞬時視場越大，最小可分辨像素越大，圖像的空間解析度越低；但與此同時，瞬時獲得的入射能量很大，對微弱能量差異的識別性越高，輻射解析度越高。

5.方向特徵

方向特徵，又稱角度特徵，可以簡單理解為感測器拍攝或掃描地物時與地物呈不同角度時的成像。多角度的遙感信息包含豐富的第五形態和三維結構等信息，是定量遙感中十分重要的數據源。

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二、遙感研究對象的特徵

與遙感數據類似，遙感研究的地物目標也具有空間特徵、波譜與輻射特徵、時間特徵等規律，對於我們分析應用遙感數據是十分重要的。

1.空間特徵

地物的空間分布特徵和組合特徵多種多樣。在遙感數字圖像處理的過程中，地物的空間特徵主要是通過光譜特徵的變化來體現的，因此我們重點介紹地物的光譜特徵。

2.波譜特徵與輻射特徵

地物的電磁波響應特性隨電磁波長改變而變化的規律，稱為地物波譜特徵，簡稱地物波譜。通常以地物波譜曲線來展示。

地物波譜特性是電磁輻射與地物相互作用的一種表現。不同類型的地物，其電磁波響應的特性不同，因此地物波譜特徵是遙感識別地物的基礎。

接下來，介紹幾種典型的地物光譜曲線。

嚴格來說，每種地物的光譜反射應是帶狀而不是線狀，但是為了便於分析，我們用平均反射率代替。可以看到不同地物的光譜曲線差異是很大的，因此我們可以利用地物在不同波段的不同光譜特徵來區分地物。

上圖為典型的植被光譜反射率曲線圖。

在可見光波段，植物的光譜主要與葉子色素的影響有關。由於色素的強烈吸收作用，葉子的反射和透射率很低，在藍波段和紅波段有吸收谷，綠波段則有反射峰，也是大部分植物呈綠色的原因。

在近紅外波段內，植物的光譜主要與細胞結構有關。此波段範圍內，葉片的反射和透射能量急劇增多，吸收能量減少，因此反射率迅速增大。這是由於葉子的細胞壁和細胞空隙間的折射率不同，導致多重反射引起的。由於不同種類的葉片細胞結構有一定差異，因此不同種類的葉片在近紅外波段的反射率差異較大，可以用來區分不同的葉片種類。

在短波紅外波段內，植物的入射能量基本用來吸收或反射，光譜特性受水分影響。葉內總含水量越多，葉片反射率越小。

上圖為不同土壤的光譜反射曲線。

可以看到土壤反射率曲線沒有明顯的波峰波谷。但是一般來說土質越細反射率越高，有機質含量越高，含水量越高，反射率越低。

水體反射率較低且主要集中在藍綠波段，其他波段吸收都很強，近紅外波段吸收更強。

水中含泥沙時，可見光波段反射率會增加，峰值出現在黃紅區。水中含葉綠素時，近紅外波段明顯抬升。

岩石的反射曲線無統一特徵，礦物成分、含量、風化程度、光滑度等均會產生影響。自然界的岩石表面常有植被覆蓋，因此也與表面覆蓋物有關。

3.時間特徵

自然界許多地物都有其自身相對於時間的變化規律，如太陽黑子11年為周期的運動，24節氣等。

遙感研究時相變化主要體現在研究地物目標光譜特性的時間變化上。

總的來講，遙感研究對象的空間、時間和光譜特徵，但是空間和時間特徵體現為研究地物的光譜特性的空間和時間效應。因此，最重要的還是了解地物的光譜特性及其影響因素。

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三、遙感數據的獲取與顯示

1.遙感數據的獲取

現代遙感圖像一般採用數字圖像的記錄方式，以光電二極體作為探測元件，將地物反射或發射的能量，經過光電轉換過程，把光的輻射能量差轉換為模擬電信號，經過模數變換，將模擬信號轉化為數值存儲。

因此單波段的遙感數字圖像可以視為一個二維矩陣，多波段的遙感數字圖像則是由N個二維矩陣組成的。

2.遙感數據的顯示

遙感數據有不同的顯示方式，常用的有以下三種：

1.灰度圖像顯示

即我們常說的黑白圖像。黑色像元對應RGB值為(0,0,0)，灰色像元對應(127,127,127)，白色像元對應(255,255,255)，其他顏色同理，像元值在0-255之間，最終生成一幅黑白圖像。

2.偽彩色圖像顯示

將黑白圖像的灰度值按照一定的線性或非線性的函數關係映射成相應的彩色像元值。可以理解為，每個像素的顏色不是由每個基色分量的數值直接決定，而是把像素值當作顏色查找表的查找項，去查找一個顯示圖像時使用的R，G，B強度值，用查找出的R，G，B強度值合成產生彩色。

3.真彩色圖像顯示

就是RGB三個通道分別對應於RGB波段的值。

這裡還有一種常見的圖像顯示叫假彩色顯示，打個比方，TM圖像有7個波段，假如我們想顯示除了RGB波段之外的其他波段呢？那就隨便找3個波段放到RGB通道去顯示，這樣顯示的圖像叫假彩色圖像。

真彩色圖像時最符合人眼所見的圖像，因此也是在顯示方面應用範圍極廣的。但是通常更多的波段蘊含更多的信息，因此也需要使用其他波段。通常我們做遙感圖像處理可以針對單個波段，也可以針對多個或所有波段，但是你想要顯示圖像，最多只能選擇3個波段。顯示和處理是互不干擾的。這個問題是許多初次接觸到遙感的同學都會卡殼一下的地方。

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注釋和預告

參考文獻：《遙感應用分析原理與方法》趙英時著

下次介紹可見光-近紅外遙感部分。

（居然寫了一萬兩千字，這麼一算我是不是也是今日限定日更萬字的小寫手了！）

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