1.1.2 空间分辨率

空间分辨率是指遥感器能区分的两相邻目标之间的最小角度间隔或线性间隔。对于图像来说，空间分辨率是指图像像元的大小。空间分辨率一般有3种表示法^[6]。

① 线对（Line Pairs）数：对于摄影系统来说，图像最小单元常通过1mm间隔内包含的线对数确定，单位为“线对/每毫米（Lp/mm）”。线对是指一对同等大小的明暗条纹或者规则间隔的明暗条对。

② 瞬时视场（Instantaneous Field of View，IFOV）：指遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野，单位为毫弧度（mrad）。IFOV取决于遥感器的光学系统和探测器元件（探元）的大小。遥感器的一个IFOV对应的地面的面积也称为地面分辨率。

③ 像元（Pixel）：指图像单个像元所对应的地面面积大小，也就是图像的地面空间分辨率，它与遥感器探测元件的大小、相机焦距和卫星的高度有关。像元是图像的采样间隔，可以不等于遥感器的IFOV对应的地面面积，因为相同的IFOV在不同的扫描角度上对应的地面大小不一样。一般情况下，可以认为图像的像元和IFOV对应的地面面积大小相等。设卫星的高度为H，相机焦距为f，每个电荷耦合元件（Charge-Coupled Device，CCD）芯片宽度为R，则垂直观测时的地面分辨率GSD₀为

对于摆扫式成像遥感器来说，由于IFOV是固定的，所以当扫描角（IFOV的主光轴与铅垂线的夹角）发生变化时，IFOV对应的地面大小也会随之变化。摆扫式成像卫星无论是垂直观测还是侧视，在一个扫描周期内，图像上不同位置的像素对应的IFOV扫描角都不一样，所以图像上不同位置的像元大小是不一样的。设垂直观测时星下点的图像分辨率是GSD₀，那么当扫描镜的扫描角为θ时，对应的地面空间分辨率GSD_θ为

对于线阵或者面阵CCD推扫式成像遥感器，由于不进行垂直于扫描方向的扫描，则不存在“瞬时”视场角，其每个探元的视场角恒定，而由于每个探元的大小一样，所以对应的视场角不相等。图1-4是垂直观测时，线阵推扫式成像遥感器推扫时图像上不同位置像元的几何关系，可以看出图中两个不同探元对应的视场角ψ₁和ψ₂不相等。

图1-4 垂直观测时，线阵推扫式成像遥感器推扫时图像上不同位置像元的几何关系

从图1-4的分析可知，对于线阵推扫式成像遥感器，垂直观测时其图像不同位置的地面空间分辨率相等。设卫星的高度为H、相机焦距为f、每个探元的大小为R，则垂直观测时的地面分辨率GSD₀为

当卫星以一定的角度θ对地面侧视成像时，线阵CCD上不同位置的像元和对应地面的采样间隔的几何关系如图1-5所示。从图中可以看出图像上不同位置的地面空间分辨率不相等。

图1-5 倾斜观测时，图像不同位置上的地面分辨率变换情况

对于线阵CCD，每个像元的指向角度是像元序号的函数，中心位置像元指向是0，越向两边角度越大。设相机焦距为f、探元总数为n，则第i个探元和主光轴的夹角Ψ_i为

从而，当卫星以一定的角度θ对地面侧视成像时，线阵CCD的第i个像元对应的地面空间分辨率GSD_i为