衛(wèi)星圖像:分辨率與精度

衛(wèi)星運營商強調(diào)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。準確性在決定圖像質(zhì)量方面也起著關(guān)鍵作用，理解分辨率和準確性之間的差異很重要。高分辨率通常與高精度相關(guān)聯(lián)(反之亦然)，但情況并非總是如此。在購買衛(wèi)星圖像時，這種區(qū)別非常重要。

解決

分辨率是指一個物體或細節(jié)在圖像中可以表現(xiàn)的最小尺寸。更高的分辨率意味著像素尺寸更小，提供更多細節(jié)。例如，30厘米分辨率的衛(wèi)星圖像可以捕捉地面上大于或等于30厘米乘30厘米的細節(jié)。地面上任何小于這個尺寸的東西都會與周圍的區(qū)域混合在一起，形成一個30厘米乘30厘米的正方形。根據(jù)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(jié)。

高分辨率與低分辨率

準確

另一方面，精確度是對象或細節(jié)的實際地理位置與對象在圖像中的位置之間的距離。精度取決于幾個因素，如衛(wèi)星定位技術(shù)、地形起伏和傳感器視角。圖像的準確性與分辨率沒有直接關(guān)系，它比圖像的分辨率更不常見(也更不清晰)。

當衛(wèi)星傳感器捕獲圖像時，衛(wèi)星上的定位設(shè)備計算其相對于地球的軌道位置，并將該信息存儲在該圖像的元數(shù)據(jù)中。定位設(shè)備的精度與捕獲圖像的絕對精度有關(guān)。由于衛(wèi)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(shè)備需要非常復(fù)雜才能精確。

下表顯示了目前市場上可用的一些衛(wèi)星圖像源的分辨率和精度的比較。

關(guān)于準確性的假設(shè)

傳感器的報告精度基于兩個假設(shè)。首先，衛(wèi)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(wèi)星圖像覆蓋的區(qū)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(dǎo)致幾何失真。邊緣上的這些像素的精確度將低于整體圖像的精確度。此外，地形的任何變化都會放大這種幾何失真效應(yīng)，進一步降低圖像的精度。

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如何提高準確性？

拍攝衛(wèi)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準確性。一旦影像經(jīng)過正射校正，就可以用于特征提取和直接測量。

如何提高衛(wèi)星圖像精度？

有幾個因素有助于衛(wèi)星圖像的準確性:衛(wèi)星定位技術(shù)、地形變化引起的失真和視角(如前一篇文章所討論的)衛(wèi)星圖像:分辨率與精度”)。為了確保衛(wèi)星圖像為分析做好準備，例如特征提取和直接測量，需要通過執(zhí)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(zhí)行正射校正

對衛(wèi)星圖像進行正射校正需要幾個組件。首先，您需要來自衛(wèi)星圖像提供商的原始幾何元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)包含有關(guān)衛(wèi)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(shù)(RPC)文件中。正射校正的另一個組成部分是數(shù)字高程模型。正射校正精度在很大程度上依賴于底層的數(shù)字高程模型，因為它更好地代表了地形細節(jié)，如坡度、高程和地形變化。高精度的數(shù)字高程模型可以更好地校正原始衛(wèi)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(wèi)星收集的幾何數(shù)據(jù)，可以進一步提高整體圖像精度。GCP在正射校正過程中用于匹配地面坐標和像素坐標。最好是全球定位系統(tǒng)位于開闊的地面上，與周圍環(huán)境相比具有高對比度，以確保在衛(wèi)星圖像中可以直觀地識別它們。

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