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“环境一号”卫星遥感影像质量分析 　　摘要：环境一号卫星A/B光学卫星星座是我国第一个小卫星星座，为我国各个行业的卫星遥感应用提供了大量可用数据。本人通过随机抽取的卫星影像，利用多种计算机分析和人眼判定的方法，对卫星影像的质量进行了分析，获得其质量评定结果，并分析其应用范围。其相关结果可以给环境一号卫星的应用提供借鉴，也为未来我国发展多光谱宽幅中分辨率遥感卫星提供参考。 　　关键词：环境一号 遥感影像 分析 　　0 前言 　　环境一号A/B星是我国第一个遥感卫星小星座，从2008年9月发射至今已经在轨运行6年，超期服役3年，为我国环境保护、土地利用、农林监测和水资源保护等工作提供了大量遥感数据。 　　环境一号A /B星的寿命即将终止，本文根据多个科研项目，评估环境一号星A /B的数据质量，分析其应用范围，为我国未来中分辨率遥感卫星规划提供参考。 　　1 环境一号遥感卫星星系概况 　　环境一号卫星遥感减灾卫星星系由环境一号A星和B星组成，两颗卫星于2008年9月6日发射升空并于2009年4月在轨交付使用。 　　A星和B星采用相同的卫星平台，A星和B星都搭载了分辨率达30m的CCD高分辨率相机，另外，A星还搭载了一台 RSI相机，B星搭载一台HSI相机。 　　由于单颗卫星的卫星周期时间是4天，A星与B星轨道差180度，因此两颗卫星组成的卫星星系，其获取地球上同一点的CCD影像周期是两天。 　　CCD相机是两颗卫星的统一装备，从影像用途上看，CCD高分辨率遥感影像是应用范围最广的设备，因此分析环境一号遥感卫星星系的CCD影像，对于推广环境一号遥感数据的普及应用都有重要意义。 　　2.影像特点和处理流程 　　环境一号A/B遥感卫星CCD数据多光谱数据包括4个波段的光谱，即第1蓝光波段、第2绿光波段、第3红光波段和第4近红外波段。一般真彩遥感影像均通过3、2、1三波段影像合成和4、3、2影像合成获得最终影像。本次研究主要采用了3、2、1波段合成影像。 　　影像数据处理过程包括光谱影像合成、影像纠正、影像增强处理和DEM融合，各个步骤主要工作如下： 　　（1）影像融合 　　利用3、2、1三个光波段的影像，分布置于红、绿、蓝处理端，进行影像合成操作，获得接近真彩影像的合成影像； 　　（2）影像几何纠正 　　环境一号卫星影像的原始数据（二级产品）定位误差较大，需要利用控制点成果对影像进行重新纠正，本次研究项目所有影像纠正都是每幅影像利用7个以上的地面特征点进行二次多项式纠正。影像几何纠正后的精度约为2――3个像元精度，实际定位精度在30――90米。 　　（3）影像增强 　　由于遥感影像在获取过程中受到大气或者天气以及相机因素的影响，带有少量噪声或者对比度不够等，因此需要对影像进行增强处理，包括辐射增强、直方图均衡化、降噪处理、空间域增强和频率域增强等。 　　（4）DEM融合 　　利用DEM栅格数据和遥感影像融合，可以提高影像解译能力。本次研究采用了美国NASA的全球DEM数据融合，取得较好效果。 　　3.影像评估 　　3.1 影像评估方法 　　遥感影像质量影响因素包括：环境（如大气散射）、随机误差或系统故障、地面处理问题等。因此本次影像分析处理采用以下几种方式对影像的质量： 　　（1）影像直方图中单个亮度值出现频率分析 　　（2）影像中某一位置或区域像元亮度值评估分析 　　（3）一元或多元统计分析，判断影像数据正常性 　　（4）多元统计量确定波段时间相关 　　（5）目视判读识别物 　　本次研究抽取了一幅典型的影像进行分析，通过综合分析评估影像平均质量。 　　3.2 影像评估过程 　　3.2.1 直方图评价 　　直方图是影像亮度值频率统计的图形表达方式 横坐标（x）是影像某波段值的量化等级，纵坐标（y）代表这些亮度值出现的频率。直方图分析是一种原始数据质量的评价方式，同时也是评价光学多光谱影像和其他类型遥感影像的主要方法。 　　图1 是影像的四个波段直方图。 　　从四个波段的直方图上评价，各个波段的曲线比较稳定，RGB的极值相差不大，其光谱反射角均衡。 　　3.2.2 影像的一元统计和多元统计 　　影像的一元统计和多元统计分析可以从影像中分析影像质量集中趋势测度和离散度的统计。其中最主要的多方式是遥感数据集中趋势测度计算，包括采用中值分布曲线计算方法，采用所有亮度观测值和综合除以观测值个数来度量集中趋势。单波段影像均值 由n个亮度值 计算获得，其公式如公式1所示。 　　（1） 　　式中 是总体均值的无偏估计。 　　（1） 离散度 　　分布均值的离散度可以提供影像有用信息，如遥感载荷的可靠性和CCD相机稳定性等因素，离散度计算最常用的方法是样板方差计算方法，