IJsland

Introductie

Wanneer het begrip 'resolutie' in verband wordt gebracht met teledetectie denkt men meestal meteen aan spatiale en temporele resolutie. Nochtans zijn ook de spectrale en radiometrische resolutie belangrijke kenmerken van satellietbeelden. Op deze pagina gaat het over de radiometrische resolutie.

Teledetectie achtergrond

Resolutie is een van de belangrijkste aspecten van teledetectie en omvat vier onderdelen:

• tijdsresolutie of temporele resolutie (de frequentie waarmee eenzelfde gebied door een bepaalde sensor opnieuw kan afgetast worden)
• spatiale of ruimtelijke resolutie (de oppervlakte in werkelijkheid die één pixel in het beeld vertegenwoordigt)
• spectrale resolutie (de breedte van de spectrale banden)
• radiometrische resolutie

Radiometrische resolutie is gedefinieerd als “de energie die nodig is om een pixelwaarde met één eenheid (count) te verhogen”. Het is dus een maat die omschrijft hoeveel (grijs)waarden in een beeld kunnen voorkomen.

De radiometrische omvang (range) is het maximaal aantal waarden die door een sensor opgenomen kunnen worden. Bij de meeste sensoren is dit 255. Dit betekent dat het kleinst detecteerbare signaal (het minimum) zal geregistreerd worden als 0 en het sterkste signaal geregistreerd zal worden als 255. Dit wordt ook omschreven als 8 bit resolutie, omdat alle waarden omschreven kunnen worden door 8 bits ( binary digits, dus 2 tot de achtste macht).

Vaak wordt er naar de pixelwaarde gerefereerd als DN (digital number). We gaan kijken naar het effect dat deze radiometrische resolutie kan hebben op een beeld.

De beelden

Het beeld dat we gaan gebruiken ter illustratie van de radiometrische resolutie is een Landsat beeld van het westelijkste puntje van Europa: de West Fjords van IJsland. Hoewel deze opeenvolgingen van schiereilanden slechts 1/8 van het oppervlakte van IJsland uitmaken, vertegenwoordigen ze wel meer dan de helft van hun kustlijn.

Landsat 7 registreert zijn beelden in 8bit formaat. Alle waarden zullen dus per kanaal waarden aannemen van 0 tot 255.

Hier volgt nu een sequentie van beelden die een afnemende radiometrische resolutie vertonen (we hebben hier het bovenstaand beeld gewoon naar zwart wit omgezet en dan omgevormd naar een steeds afnemende radiometrische resolutie):

Visueel neemt men slechts vanaf 5 bit echt verandering op deze beelden. Dit komt doordat het originele 8bit beeld geen gebruik maakte van al de waarden die voorhanden waren (van 0 tot 256). Een typisch Landsat beeld maakt gebruik van ongeveer 75 tot 150 waarden van de 256.

Waarom wordt de rest niet gebruikt? 
Wel, een sensor moet veel verschillende oppervlaktes op aarde “fotograferen”. Die oppervlaktes zijn onderling heel verschillend. Zo heeft men water (zeer weinig reflectie), vegetatie, steden, woestijn, sneeuw en ijs (laatste met een heel sterke reflectie, denk maar aan de reden waarom je een skibril draagt). Omdat deze verschillende oppervlaktes met een verschillende intensiteit inkomend licht gaan reflecteren moet de sensor zo gebouwd zijn dat hij niet “verblindt wordt”. Daarom worden niet alle waarden gebruikt.

Dus samenvattend en een beetje vereenvoudigd kunnen we zeggen dat radiometrische resolutie een maat is die beschrijft hoeveel grijswaarden je in een beeld gaat terugvinden.