Spectrale resolutie

Teledetectie achtergrond 

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

• tijdsresolutie
• spatiale of ruimtelijke resolutie
• radiometrische resolutie
• spectrale resolutie.

De spectrale resolutie is de geschiktheid van een sensor om electromagnetische straling met bepaalde frequenties te onderscheiden. Hoe gevoeliger de sensor is aan kleine spectrale verschillen hoe hoger de spectrale resolutie van die sensor is (zie Wegwijs in Teledetectie ).

Omdat het concept van spectrale resolutie vrij theoretisch is en dus moeilijk te illustreren valt, zullen we het nut van spectrale resolutie illustreren aan de hand van spectrale signaturen. 
Verschillende oppervlaktes zoals water, bodem of vegetatie reflecteren electromagnetische straling met een andere intensiteit in verschillende golflengtes.

Intensiteit van de gereflecteerde straling voor verschillende oppervlaktes per golflengte (TELSAT guide)

In bovenstaande figuur kan men duidelijk zien dat vegetatie zeer sterk reflecteert in het nabij infrarood (IR), terwijl water heel weinig reflecteert in hetzelfde deel van het spectrum. Door een sensor zo te bouwen dat hij informatie kan registreren (=beelden kan nemen) in vele verschillende delen van het spectrum zal men zijn spectrale resolutie dus gaan verhogen. Kijken we even naar volgende figuur:

Spectrale kanalen van Landsat7 ETM+ en ASTER afgebeeld tegen een achtergrond van de atmosferische transmissie per golflengte. (A. Kaeaeb).

Het eerste dat opvalt, is dat ASTER meer spectrale kanalen heeft dan Landsat7 ETM+ en dat hun spectraal bereik niet overeenstemt: 
ASTER neemt beelden op in het thermale deel van het infrarood licht (TIR) waar Landsat er geen opneemt (ASTER kanalen 10-12) en omgekeerd neemt Landsat7 beelden op in het blauwe deel van het spectrum waar ASTER geen beelden opneemt (Landsat7 band 1).

Maar het feit waarop wij ons hier willen concentreren komt heel goed tot uiting in het SWIR bereik (Short Wave Infra Red). We zien duidelijk dat er voor het deel van het spectrum dat door band 7 van Landsat7 bedekt wordt er bij ASTER 4 banden zijn:

Hier komt de hogere spectrale resolutie duidelijk tot uiting. De reden waarom ASTER meer kanalen heeft in het SWIR is om meer detail te kunnen gaan waarnemen bij verschillende gesteentes en mineralen. Laten we eens gaan kijken wat dit voor effect heeft wanneer we een beeld bekijken.

Het beeld

We gaan een beeld van Zeebrugge gebruiken om het verschijnsel van spectrale resolutie te illustreren.

Kleurinfraroodbeeld van Zeebrugge: ASTER (links, 28 juni 2000) en Landsat7 (rechts, 18 november 2002). 
© VLM OC GIS-Vlaanderen

Omdat spectrale resolutie moeilijk is om in een kleurenbeeld weer te geven geeft het volgende beeld een beter beeld van het effect ervan:

Voor elke pixel in band 7 van het Landsat7 beeld zal men dus bij een ASTER beeld 4 keer meer informatie hebben, gezien alles in vier verschillende kanalen opgenomen werd. Dit laat dus toe om veel fijner te gaan discrimineren in dit gedeelte van het spectrum.