روشي كارا براي افزايش توامان قدرت تفكيك طيفي و مكاني در تصاوير ماهواره‌اي در محيط شهري

A Practical Method in Simultaneous Improvement of Spectral and Spatial Resolutions of Satellite Images in Urban Environments

يكي از پارامترهاي فيزيكي دست‌يافتني از داده‌هاي سنجش از دور، بازتابندگي سطح در نواحي مختلف طيف بازتابي الكترومغناطيسي است. تقريباً همه پيكسل‌هاي شهري تصوير شده به‌وسيله سنجنده‌هايي با قدرت تفكيك مكاني پايين يا متوسط، پيكسل‌هاي مختلط‌اند. بازتابندگي پيكسل مختلط، تركيبي از بازتابندگي چندين عارضه جداست كه درون ميدان ديد سنجنده قرار گرفته‌اند. يكي از روش‌هاي معمول براي توصيف محيط‌هاي شهري استفاده از روش‌هاي طبقه‌بندي و مدل‌هاي جداسازي است. از پركاربردترين مدل‌هاي جداسازي نيز تحليل اختلاط طيفي است، كه بازتابندگي پيكسل مختلط را به صورت تركيب خطي از بازتابندگي و درصد حضور هر يك از مواد موجود در آن پيكسل بيان مي‌كند. تحليل اختلاط طيفي به دو مدل جداسازي طيفي و مكاني تقسيم مي‌شود. هدف در مدل جداسازي مكاني، تعيين طيف بازتابندگي كلاس‌هاي شهري است. در اين مقاله، با استفاده از اطلاعات مكاني تصوير IKONOS با قدرت تفكيك مكاني 4 متر و تعداد 4 باند و اطلاعات طيفي تصوير Hyperion با قدرت تفكيك مكاني 30 متر و تعداد 242 باند و روش جداسازي مكاني خطي، طيف بازتابندگي برخي از مواد شهري تعيين گرديد. براي ارزيابي نتايج، مقايسه پيكسل بازسازي شده تصوير Hyperion و پيكسل واقعي به كار گرفته شد. پس از تعيين طيف مواد شهري، تصويري با قدرت تفكيك مكاني 4 متر و 136 باند تهيه گرديد كه تا حد ممكن تغييرپذيري مواد شهري در آن در نظر گرفته شده است. كليد‌واژه‌ها: تحليل اختلاط طيفي، قدرت تفكيك مكاني، قدرت تفكيك طيفي، پيكسل مختلط.

Abstract One of the physical quantities that could be acquired from remote sensing data is surface reflectance in different regions of electromagnetic reflected spectra. Almost all the urban pixels that imaged by low/medium spatial resolution sensor systems represent composite radiance fields emanating from several distinct features with different reflectanceʹs within the sensor’s field of view. A general approach for describing urban environments is using classification methods and unmixing models, and among the useful models is spectral mixture analysis in which the mixed pixel reflectance is a linear combination of the reflectance and fractions corresponding to land cover types within the pixel. This model can be grouped to spectral unmixing and spatial unmixingnes. The objective of spatial unmixing models is to determine the reflectance spectrum of the classes in each mixed pixel. In this paper, spectral reflectance of important urban classes is determined using spatial unmixing model. To this end, spatial information from IKONOS imagery and spectral information from Hyperion data have been employed. Spatial resolutions of these images are 4m and 30m, and the numbers of bands are 4 and 242, respectively. The validity of the proposed method has been substantiated through comparison of original Hyperion image with the reconstructed image. Afterwards, using the obtained spectral reflectance, an image with 4m spatial resolution and 136 bands has been produced and variability of urban land covers has been taken into account. Keywords: Spectral mixture analysis, Spatial resolution, Spectral resolution, Mixed pixel.