Уровень детальности (объектов или явлений), который определяется изображением, зачастую зависит от размера пиксела (ячейки), или пространственного разрешения, изображения. Пиксел должен быть достаточно малым, чтобы описать детально необходимого размера, но при этом и достаточно большим, чтобы не перегружать хранилище и производительность компьютера при аналитических процедурах. Большее количество наземных объектов, объекты меньшего размера или более детальные представления наземных объектов могут быть показаны на изображении с меньшим размером пикселя. Но при этом пиксел меньшего размера в результате приводит к большому размеру набора растровых данных, покрывающих всю территорию. Для этого потребуется больший объем хранилища, что в итоге приведет к большему времени обработки.
При выборе подходящего размера пиксела найдите баланс между желаемым пространственным разрешением — исходя из минимальной единицы картографирования наземных объектов, которые необходимо проанализировать — и практическими требованиями к быстрому отображению, времени обработки и хранению. По сути, в ГИС точность итоговых результатов определяется наименее точным набором данных. Если вы используете классифицированный набор данных, полученный на основе спутниковых изображений с разрешением 30 метров, использование цифровой модели высот (ЦМР) или других вспомогательных данных с более высоким разрешением, например 10 метров, будет излишним. Чем более однородна область для критических переменных, таких как топография и земной покров, тем большим может быть размер ячейки без ущерба для точности.
Определение адекватного размера пиксела так же важно при планировании приложения на основе данных дистанционного зондирования, как и определение необходимых наборов данных. Набор данных изображений можно пересчитать, сделав пикселы большего размера, но имейте в виду, что если сделать пересчет в пикселы меньшего размера, то это не приведет к повышению уровня детализации. Вы можете сохранить копию данных с наименьшим и наиболее точным размером пиксела, а затем выполнить их пересчет, чтобы они соответствовали наибольшему и наименее точному размеру в пикселях. Это может увеличить скорость обработки в ходе анализа.
При выборе размера пиксела примите во внимание следующее:
- Пространственное разрешение входных данных
- Сфера применения и анализ, который будет выполняться на основе минимальной единицы картографирования
- Размер итоговой базы данных по сравнению с доступным объемом дискового пространства
- Время ответа
Типы разрешения
При работе с растровыми данными снимков можно выделить четыре типа разрешения: пространственное разрешение, спектральное разрешение, временное разрешение и радиометрическое разрешение.
В ГИС пространственное разрешение набора данных изображений является важным параметром, особенно при отображении или сравнении растровых данных с другими типами данных, такими как вектор. В этом случае разрешение связано с размером пиксела - областью на поверхности земле, которая покрывается одним пикселом. При увеличении пространственного разрешения на единицу площади приходится большее число пикселов. Более высокое пространственное разрешение позволяет обсчитывать и анализировать меньшие по размеру объекты на земной поверхности. На первом из рисунков ниже приведено более высокое пространственное разрешение, чем на третьем.
Спектральное разрешение описывает возможность сенсора получения данных в определенном секторе длин волн электромагнетического спектра Чем выше спектральное разрешение, тем уже диапазон длин волн для отдельного канала. Также следует иметь в виду количество и расположение каналов, покрывающих интервал электромагнитного спектра. Например, одноканальный аэрофотоснимок в градациях серого записывает данные о длинах волн, охватывающие большую часть видимой части электромагнитного спектра; следовательно, он имеет низкое спектральное разрешение. И наоборот, продвинутые мультиспектральные и гиперспектральные датчики собирают данные в диапазоне от нескольких каналов до сотен очень узких спектральных каналов во всех частях электромагнитного спектра, в результате чего данные имеют очень высокое спектральное разрешение. Например, спутниковый сенсор WorldView-3 выполняет снимки с разрешением 0,31 метра (панхроматический) и разрешением 1,24 метра в восьми видимых и ближних инфракрасных диапазонах, а также с разрешением 3,7 метра в восьми коротковолновых инфракрасных диапазонах.
Временное разрешение относится к частоте, с которой выполняется съемка одного и того же места на поверхности земли, его также называют период повторного посещения, который чаще всего используется применительно к спутниковым сенсорам. Например, если спутник снимает данные один раз в неделю, то его временное разрешение будет выше, чем у спутника, который выполняет съемку дважды в месяц.
Радиометрическое разрешение описывает способность сенсора различать объекты одной части электромагнитного спектра. По сути это количество возможных значений данных в каждом канале. Чем больше битность изображения, тем больше можно выявить и измерить различия между объектами. Например, коротковолновый инфракрасный канал Landsat-8 обычно представляет собой 12-битные данные, а коротковолновый канал WorldView-3 (WV-3) представляет собой 14-битные данные; соответственно, у данных WV-3 радиометрическое разрешение выше.
Пространственное разрешение и масштаб
Пространственное разрешение соответствует измерению размера пиксела, представляющего область покрытия территории. Например, если площадь покрыта пикселом размером 5 х5 метров, то разрешение будет 5 метров. Чем выше разрешение изображения, тем меньше размер пиксела, тем выше детальность. Это прямая противоположность масштабу. Поскольку чем меньше масштаб, тем меньше детальность. Например, ортоизображение в масштабе 1:2,000 показывает больше деталей (выглядит как приближение), чем то же изображение в масштабе 1:24,000 (выглядит как отдаление). Однако, если размер пиксела этого ортофотоснимка составляет 5 метров, разрешение остается неизменным независимо от масштаба его отображения, поскольку физический размер пиксела (площадь, покрытая землей и представленная одним пикселем) не меняется.
Масштаб первого изображения ниже (1:50,000) меньше, чем масштаб второго изображения (1:2,500); однако пространственное разрешение (размер ячейки) данных остается тем же.
Пространственное разрешение данных, которое используется на первом изображении, ниже, чем пространственное разрешение данных на втором изображении. Это значит, что размер пиксела данных первого изображения больше, чем у данных второго изображения, при этом они оба показаны в одинаковом масштабе.
