为何遥感中时间分辨率与空间分辨率，辐射分辨率与波谱分辨率不可兼得？

营养师

拆解一下，是两个问题：
1.为何时间分辨率与空间分辨率不可兼得？即时间分辨率增大会导致空间分辨率减小。
2.为何辐射分辨率与波谱分辨率不可兼得？即辐射分辨率增大会导致波谱分辨率减小。
这是我们老师上课讲过的，但具体解释我忘了。。。求大佬解答

原文地址：https://www.zhihu.com/question/426389489

继续前进

这个问题应该是有一个大前提，就是在固定数量的传感器之下。
首先，回答第一个问题：
在固定传感器数量的前提下（为什么一定固定呢，否则传感器数量可以无限，哪我让传感器布满整个同步卫星轨道，任何位置时间空间分辨率都会无限高，也就是问题不成立）
如果你需要高时间分辨率，那么你就将传感器对准一个位置，这样就可以获得连续时间的图像，也就是高时间分辨率的图像
如果你要提高空间分辨率，那么你就要用这个传感器进行移动，以探测到更宽泛的一个范围内的图像，并呈现在相同规格的图像上，也就是高空间分辨率，但是这么做，由于传感器的移动，经过一个旋转周期才能回到最初的位置，也就是观测同一个位置出现了间隔时间，即降低了时间分辨率。
回答第二个问题：
这个问题则是相同规格的传感器前提下。道理同上。
首先，你应该确定相同规格的传感器，工作原理：利用离散化以一个小区间的辐射能量总和，作为该区间中点的辐射能量。当能量总和达到一个阈值时，传感器才会记录辐射能量。
有了这一点理论铺垫，然后你只需要知道，这个小区间的宽度便是波普分辨率，而阈值/区间长度便是辐射分辨率。
显然，当你提高波普分辨率时（注意，提高分辨率是应该让你能够分辨更多种的波长，也就是小区间应该缩短），即小区间缩短，那么小区间中总能量要达到相同的阈值就会变得困难。即积分区间变短，积分区间变短若还想达到相同的总能量阈值，哪只能相应的提高这个短区间内的辐射能量。
简单说就是阈值/区间长度  由于区间长度的减小，整体增大，导致辐射分辨率减小。

感恩由您

这四者之间有的相互之间可以兼得，有的相互之间是存在制约关系的，下边可以从能量角度来分析一下之间的关系:
首先是空间分辨率、辐射分辨率和波普分辨率之间的制约关系，在分析之前首先得了解这三个分辨率都是什么。
空间分辨率最好理解，就是一个像素代表的地面大小，一副图像中像素越多空间分辨率越大，越能表现地面的细微变化。
辐射分辨率是传感器识别地物反射某一波长的能量变化，通过电荷耦合器件转换为数字信号后表现在图像上就是每个像素的灰度值大小，辐射分辨率越高越能准确识别地物的微小变化。
波普分辨率是传感器将探测光波细分为一个又一个微小波长变化区间的能力，有的探测器一次只能划分为几个波长区间（比如landsat卫星的TM探测器，只有7个波段），而现在的高光谱传感器能够一次获取几十上百甚至上千个波段区间，这个是非常有意义的，能够更加准确对照地物的波普曲线，使识别地物更加准确。
时间分辨率就是对同一地区相同时间内重复探测的次数，也可以叫做采样间隔。
好了，正题来了:
时间分辨率和空间分辨率、空间分辨率和辐射分辨率、时间分辨率和波普分辨率之间的制约关系不大，影响较小，只有辐射分辨率和波普分辨率之间制约关系最大，从能量角度来看，一个像素的灰度值划分要想更为准确，探测器就必须接收到足够的光能，每一个像元都对应一个小的传感器感光元件，每一个感光元件都接收镜头传来的光线，镜头接收到的光能越强，辐射分辨率就越高。但是如果想要获得较高的波普分辨率，在镜头处就必须进行一次分光，这样做的代价就是导致传感器接收到的能量降低，从而致使信噪比降低，从而制约了辐射分辨率，目前这个问题还没有得到妥善的解决，也许未来某一天随着制作工艺的提升，能够完全解决也说不定。
如果觉得分析的可以的话，可以点个赞哦！如果觉得说的不对，欢迎指正

长长的路

这本质上是个能量收集问题。对于一个设计好的传感器（卫星）而言，它的能量采集能力是固定的。所以当你提高它的时间分辨率，就代表观测一个地物的时间越短。所以这个时候空间分辨率就会有一定的损失。举个例子，就跟人看书一样，你翻书翻得太快（短时间内可以看很多页书，对应于高时间分辨率），其实看到的内容就会很粗糙，对于传感器来说就是空间分辨率很低。但如果你集中注意力慢慢看，就会看到很精细的内容，这个时候，就类似于高空间分辨率的卫星了。
对于辐射分辨率和波谱分辨率也是类似的概念。因为采集能量的能力是固定的，当传感器的波谱分辨率提高了， 这个时候对于某一个波段来说，其实采集的能量变少了。因为总采集能量=各个波段采集能量之和。波段越多，分给每个波段的能量越少，因此辐射分辨率就会下降。
以上是我根据经验回答，可能写的没有教材那么专业，兴许存在一些问题，欢迎大家来纠正。

清风寡欲

可兼得。单从空间分辨率来说，现在到了cm时代，不是问题。然后近几年航天发射成本大大降低，马斯克的spacex乱入，鲶鱼效应明显。卫星星座首先解决了时间分辨率问题，未来辐射波谱问题迎刃而解。卫星星座革了传统RS理论的命，国外的鸽群，中国的高分，吉林，鸿雁星座竞相开放。

感恩由您

请听
韩晓《我想去桂林》
我想去桂林呀 我想去桂林
可是有时间的时候我却没有钱
我想去桂林呀 我想去桂林
可是有了钱的时候我却没时间

深刻揭示了傅里叶变换的内涵