成像光谱仪：空间分辨率

在遥感技术的广阔天地中，成像光谱仪以其独特的能力，捕捉着地球表面的每一寸细节。而空间分辨率，作为成像光谱仪的重要性能指标之一，更是决定着我们能够多清晰地看到这些细节的关键。今天，就让我们一同揭开空间分辨率的神秘面纱，深入了解它在成像光谱仪中的重要作用。

空间分辨率的定义与意义

（1）定义

空间分辨率，是由仪器的角分辨力（Angular Resolving Power）决定的，它反映了遥感器在某一瞬间能够分辨的最小地面单元的大小。这个分辨率的高低，直接决定了我们能够从遥感图像中获取到的地面信息的精细程度。

空间分辨率的高低对于遥感应用来说至关重要。高空间分辨率的成像光谱仪能够捕捉到更多的地面细节，为城市规划、环境监测、灾害评估等领域提供更为精准的数据支持。而低空间分辨率的图像则可能丢失大量关键信息，导致分析结果的准确性大打折扣。

（2）表示方法

l 像元(pixel)

像元是扫描影像的基本单元，是成像过程中或用计算机处理时的基本采样点，由亮度值表示。单个像元所对应的地面面积大小，单位为米(m)或公里(km)。

举例：美国QuickBird商业卫星一个像元相当地面面积0.61mX0，61m，其空间分辨率为0，61m；Landsat/TM一个像元相当地面面积28.5mX 28.5m，简称空间分辨率30m；NOAA/AVHRR一个像元约相当地面面积1100mX1100m，简称空间分辨率1.1km(或1 km)。

l 线对数(Line Pairs)

线对指一对同等大小的明暗条纹或规则间隔的明暗条对。对于摄影系统而言，影像最小单元常通过Imm间隔内包含的线对数确定，单位为线对 /mm。

l 瞬时视场(IFOV)

指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野，单位为毫弧度(mrad)。IFOV越小，最小可分辨单元(可分像素)越小，空间分辨率越高。IFOV取决于遥感器光学系统和探测器的大小。一个瞬时视场内的信息，表示一个像元。

（3）选择标准

一般说来，遥感器系统的空间分辨率越高，其识别物体的能力越强。但是实际上每一目标在图像的可分辨程度，不完全决定于空间分辨率的具体值，而是和它的形状、大小，以及它与周围物体亮度、结构的相对差异有关。形状和较单一的背景值在同等低分辨率下更清晰。

遥感器系统空间分辨率的选择一般应选择小于被探测目标最小直径的1/2。

（4）应用举例

对于扫描系统，空间分辨率决定了根据所获得的数据组能直接确定的信息类别。

l NOAA /AVHRR空间分辨率1.1km的数据可以用于分析农、林、牧等信息类别

l Landsat/TM空间分辨率30m的数据可以对上述的林地的子类别，如针叶林、阔叶林，混交林等进行分析。

空间分辨率对比

空间分辨率的计算与影响因素

空间分辨率的计算公式为：GR=2×H×tan⁡(IFOV/2)，其中GR为地面分辨单元的大小，H为遥感平台的高度，IFOV为遥感器的瞬时视场角。从这个公式我们可以看出，空间分辨率的大小与遥感平台的高度和遥感器的瞬时视场角密切相关。

遥感平台高度：一般来说，遥感平台越高，空间分辨率就越低。这是因为随着高度的增加，遥感器所覆盖的地面面积也会增大，导致每个像元所对应的地面面积也随之增大。

瞬时视场角：瞬时视场角越小，空间分辨率就越高。这是因为瞬时视场角决定了遥感器在某一瞬间能够“看到”的地面范围，范围越小，意味着每个像元所对应的地面面积就越小，从而能够捕捉到更多的地面细节。

空间分辨率的应用与案例

高空间分辨率的成像光谱仪在遥感技术中有着广泛的应用。例如，在城市规划中，它可以帮助我们精确识别城市的道路、建筑、绿地等要素，为城市规划者提供详实的数据支持；在环境监测中，它能够捕捉到水体污染、植被覆盖度等环境指标的变化，为环境保护和生态修复提供有力的数据支撑；在灾害评估中，它能够快速获取灾害发生区域的详细情况，为救援和灾后重建工作提供及时的决策依据。

以城市规划为例，高空间分辨率的成像光谱仪能够捕捉到城市内部的细微差别，如不同建筑的高度、形状、材质等信息。这些信息对于城市规划者来说至关重要，因为它们能够帮助规划者更好地了解城市的现状和发展趋势，从而制定出更为科学、合理的城市规划方案。