高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率以及高辐射分辨率遥感数据,但由于目前高辐射分辨率数据在自然资源调查中应用的报道较少,大多数还停留在对数据的分析处理等研究层面。因此,本文重点综述高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率遥感数据在自然资源调查中的应用。

空间分辨率(spatial resolution)是遥感影像单个像素所能描述的最小地物尺寸,反映的是卫星分辨目标的能力。一般而言,空间分辨率优于1 m的光学成像卫星所获取的数据称为高空间分辨率遥感数据。卫星遥感数据空间分辨率的不断提高,使地物的大小、形状、空间特征及与其他地物的空间关系等在遥感图像上一览无余,可以和航空摄影相媲美。

时间分辨率(temporal resolution)是指重复观测同一地区所需要的时间,是评价遥感系统动态监测能力的重要指标。依据观测对象自然历史演变和社会生产过程的周期可分为5种类型: 超短期的,如台风、地震、滑坡等,以分钟、小时计; 短期的,如洪水、旱涝、森林火灾、作物长势等,以日计; 中期的,如土地利用、作物估产等,一般以月或季度计; 长期的,如自然保护、海岸变迁、沙化与绿化等,以年计; 超长期的,如新构造运动、火山喷发等地质现象,可长达数10 a以上。在实际应用中,需根据研究对象采用不同时间分辨率遥感数据。随着遥感动态监测时间分辨率的提高,遥感变化监测将突破对地物空间特征变化的研究而发展到对事物或现象演化过程的动态研究。目前中国发射的高分四号卫星时间分辨率可达min级,使获取目标区域的动态变化过程数据成为可能。

光谱分辨率(spectral resolution)是指传感器可以检测到的最小波段间隔,间隔越小,波段越多,光谱分辨率就越高。随着光谱分辨率的提高,地物的快速和精细识别越来越依赖高光谱信息,且由传统的图像分析转变为依赖高光谱信息对地物波谱进行定量分析和理解。目前高光谱遥感能够在可见光/近红外/短波红外波谱内(350~2 500 nm)获取数百幅电磁波段非常狭窄的遥感影像,因此高光谱遥感影像能够提供每个像元的完整且连续的光谱曲线,是在二维遥感基础上增加光谱维的独特三维遥感。通过对地物光谱特征的分析,可快速准确区分地物种类,并对地表物质成分进行定量分析,从而识别出更丰富、更精细的信息。高光谱技术的最大特点和优势是可以获得和重建像元光谱,从而依据光谱特征直接识别地物类型、成分及组成,反演地物物理和化学参量。目前应用效果较好的有澳大利亚HyMap、加拿大CASI等机载成像光谱仪,其光谱分辨率最高可达5 nm。

辐射分辨率(radiometric resolution)是指遥感器对光谱信号强弱的敏感程度、区分辨别能力,是各波段传感器接收辐射数据的动态范围,即最暗至最亮灰度值之间的分级数目——量化比特数,一般用位深表示。按照编码方式的不同,一般将位深≥10 bit的遥感影像定义为高辐射分辨率影像。高辐射分辨率遥感影像能更精细地获得各类地物细节结构和光谱信息,增强影像的解译能力和可靠性,提高遥感分析的准确度。