衛星圖像:分辨率與精度
衛星運營商強調其圖像的主要特征是分辨率;然而,這不是唯一需要考慮的特性。准確性在決定圖像質量方面也起着關鍵作用,理解分辨率和准確性之間的差異很重要。高分辨率通常與高精度相關聯(反之亦然),但情況並非總是如此。在購買衛星圖像時,這種區別非常重要。
解決
分辨率是指一個物體或細節在圖像中可以表現的最小尺寸。更高的分辨率意味着像素尺寸更小,提供更多細節。例如,30厘米分辨率的衛星圖像可以捕捉地面上大於或等於30厘米乘30厘米的細節。地面上任何小於這個尺寸的東西都會與周圍的區域混合在一起,形成一個30厘米乘30厘米的正方形。根據這一定義,30厘米分辨率的圖像將比1米分辨率的圖像捕捉更多的照片細節。

高分辨率與低分辨率


准確
另一方面,精確度是對象或細節的實際地理位置與對象在圖像中的位置之間的距離。精度取決於幾個因素,如衛星定位技術、地形起伏和傳感器視角。圖像的准確性與分辨率沒有直接關系,它比圖像的分辨率更不常見(也更不清晰)。
當衛星傳感器捕獲圖像時,衛星上的定位設備計算其相對於地球的軌道位置,並將該信息存儲在該圖像的元數據中。定位設備的精度與捕獲圖像的絕對精度有關。由於衛星以超過20,000公里/小時的速度在地球上方500公里的軌道上運行,定位設備需要非常復雜才能精確。
下表顯示了目前市場上可用的一些衛星圖像源的分辨率和精度的比較。

關於准確性的假設
傳感器的報告精度基於兩個假設。首先,衛星上的傳感器正直視地球(最低點)。二是地勢平坦。一般來說,衛星圖像覆蓋的區域很廣,所以場景邊緣的像素會有一個角度(而不是最低點)。與更接近最低點的場景部分相比,這會導致幾何失真。邊緣上的這些像素的精確度將低於整體圖像的精確度。此外,地形的任何變化都會放大這種幾何失真效應,進一步降低圖像的精度。
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如何提高准確性?
拍攝衛星圖像后,可以提高精度。一種稱為正射校正的過程糾正了由傳感器方向、地形變化和地球曲率引起的特征位移和不一致縮放形式的不准確性。一旦影像經過正射校正,就可以用於特征提取和直接測量。
如何提高衛星圖像精度?
有幾個因素有助於衛星圖像的准確性:衛星定位技術、地形變化引起的失真和視角(如前一篇文章所討論的)衛星圖像:分辨率與精度”)。為了確保衛星圖像為分析做好准備,例如特征提取和直接測量,需要通過執行正射校正來提高原始圖像的精度。前一篇文章提供了正射校正過程的概述”簡而言之,正射校正“。
執行正射校正
對衛星圖像進行正射校正需要幾個組件。首先,您需要來自衛星圖像提供商的原始幾何元數據。元數據包含有關衛星軌道位置和方向的信息,這些信息包含在有理多項式系數(RPC)文件中。正射校正的另一個組成部分是數字高程模型。正射校正精度在很大程度上依賴於底層的數字高程模型,因為它更好地代表了地形細節,如坡度、高程和地形變化。高精度的數字高程模型可以更好地校正原始衛星影像中存在的幾何誤差。
地面控制點
通過使用地面控制點(GCPs)以及從衛星收集的幾何數據,可以進一步提高整體圖像精度。GCP在正射校正過程中用於匹配地面坐標和像素坐標。最好是全球定位系統位於開闊的地面上,與周圍環境相比具有高對比度,以確保在衛星圖像中可以直觀地識別它們。
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