Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 31

Obrazy teledetekcyjne jako źródło informacji o środowisku przyrodniczym PowerPoint PPT Presentation


  • 84 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Obrazy teledetekcyjne jako źródło informacji o środowisku przyrodniczym. S. Królewicz, J. Piekarczyk. Trochę na wesoło. Wpiszmy do wyszukiwarki Google dwa zapytania: Satellite images i...  Sex images

Download Presentation

Obrazy teledetekcyjne jako źródło informacji o środowisku przyrodniczym

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

Obrazy teledetekcyjne jako źródło informacji o środowisku przyrodniczym

S. Królewicz, J. Piekarczyk


Troch na weso o

Trochę na wesoło...

  • Wpiszmy do wyszukiwarki Google dwa zapytania:

  • Satellite images i...

  • Sex images

    i przeprowadźmy glosowanie, które z powyższych zapytań osiągnie wyższą liczbę znalezionych stron...

    * Oba zapytania nie wyczerpują oczywiście tematów...

2005

2009


Interpretacja danych teledtekcyjnych lillesand i in 2004

Interpretacja danych teledtekcyjnych (Lillesand i in. 2004)

  • Znajomość charakterystyki źródła energii promienistej.

  • Rozumienie przemian promieniowania EM w atmosferze na drodze od źródła do powierzchni Ziemi.

  • Rozumienie interakcji promieniowania EM z powierzchnią Ziemi;

  • Zrozumienie przemian promieniowania EM w atmosferze na drodze od powierzchni Ziemi do sensora.

  • Znajomość charakterystyk detekcji i zapisu promieniowania EM przez sensor oraz jak one zmieniają informację niesioną przez promieniowanie elektromagnetycznie

  • Korekcja zakłóceń wprowadzonych przez sensor na zebranych danych.

  • Analiza i Interpretacja danych (bez zakłóceń, wprowadzanych przez sensor)

  • Stworzenie produktów informacyjnych o specyficznych cechach ukierunkowanych na dobrze zdefiniowane potrzeby użytkownika końcowego. (ten element determinuje wymagania względem punktów 1.-7.)

  • Przekazywanie danych użytkownikom końcowym.


Poruszane zagadnienia

Poruszane zagadnienia

Standardy zapisu obrazów satelitarnych

Precyzja geometryczna obrazów satelitarnych

Sposób formowania obrazu teledetekcyjnego na tle krzywej emisji energii słonecznej

Podgląd obszaru badań w dostępnych wysokorozdzielczych danych satelitarnych

Charakterystyka meteorologiczna okresu poprzedzającego wykonanie danych teledetekcyjnych

Interpretacja spektralna obrazów satelitarnych na przykładzie obrazów ASTER (i Landsat)


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

Formaty importowane przez TNTmips

Raster Import Formats

ADRG: NIMA ARC Digitized Raster Graphics

ARC-BIL/BIP, E00-GRID, GRID, TEXT: Arc/Infoformats

ASTER-HDF: EOS ASTER in HDF

AVIRIS Hyperspectral

BMP: Microsoft Windows Bitmap

BigTiFF:

CADRG: NIMA Compressed ADRG

CCRS: Canadian Centre for Remote Sensing

CDED: Canadian Digital Elevation Data

COQ: USGS CompressedOrthoQuad

DCR: Kodak Digital Camera Raw

DEM: USGS Digital Elevation Model

DEM-GTOPO30: GTOPO30 Global DEM

DIMAP: Digital Image Map

DOQ: USGS Digital Orthophoto Quad

DTE: Socet Set Digital Terrain format

DTED: Digital TerrainElevation Data

ECW: ER-Mapper Enhanced Compressed Wavelet

ENVI Hyperspectral

ER-MAPPER

ERDAS-GIS/LAN, ERDAS-IMG: ERDAS IMAGINE

ERS-SAR: ERS-1 and ERS-2 Synthetic Aperture Radar

GeoJP2: JPEG2000 JP2 format with georeference

GEOSOFT-GRD: GeosoftGrid format

GEOSOFT-GXF: Geosoft eXchange format

GeoTIFF

GIF: GraphicsInterchange Format

GOOGLE-LOCAL: Google Local tiled image format

GRASS-RASTER

HDF4-Generic: Hierarchical Data Format Version 4 Generic

IDRISI_ASCII and IDRISI_BINARY

IDRISI32_ASCII and IDRISI32_BINARY

ILWISR: ILWIS Raster .MPR format

IRS Super Structure (LGSOWG)

JERS1: NASDA JERS-1 CEOS OPS radar

JP2: JPEG-2000 JP2

JPEG

LANDSAT-CCRS: CCRS Landsat CCT format

LANDSAT-NLAPS

LANDSAT7-HDF: LANDSAT7 ETM in HDF

MODIS-HDF: EOS MODIS in HDF

MRSID: Multiresolution Seamless Image Database

NetCDF: Network Common Data Format

NITF, NITF2.1: NIMA National Imagery Transfer

NTF-DTM: UK National Transfer Format 2.0 DTM

PALSAR: Radar Format

PCI: PCIImage Format

PCX

PNG: Portable Network Graphics

Prism-Alos

RADARSAT: Radarsat CEOS Radar Formats

SDTS DEM

SIMPLE-ARRAY

SPOT: SPOTImage format

SPOTView: SPOTView/GeoSPOTImage format

SRTM: Shuttle Radar Topography Mission Format

SUNRAST: Sun Raster Format

SURFER: Surfer ASCII, 6, 7 GRD

TEXT-RASTER: ASCII Text format

TEST-XYZ: ASCII Text, 3 coordinates per cell

TIFF: Tag Image File Format

TM-FAST: EosatLandsat TM Fast

TM-FAST-L7A: NASA Landsat 7A Fast


Standardowe formaty zapisu i transmisji danych

Standardowe formaty zapisu i transmisji danych

  • Praktyka pokazuje, że dane z wielu sensorów są dystrybuowane w unikalnym formacie…

  • Geotiff – standard graficzny wzbogacony o możliwość precyzyjnej definicji systemu współrzędnych, kodowanie danych o promieniowaniu elektromagnetycznym do 16- bitów, każda edycja w programie graficznym kończy się usunięciem nagłówka geograficznego, każdy kanał spektralny zapisywany w oddzielnym pliku

  • HDF – hierarchiczny format zapisu danych naukowych, obrazowych i tekstowych (tabelarycznych) uporządkowanych w logiczną strukturę; wszystkie dane obrazowe w jednym pliku i towarzyszącym mu pliku z metadanymi; dane tekstowe obejmują na przykład dane referencyjne do korekcji geometrycznej i dane kalibracyjne do korekcji radiometrycznej; generalnie w systemach przetwarzania obrazów i GIS dane teledetekcyjne posiadają w nazwie dodatkowo oznaczenie źródła danych – ASTER-HDF, LANDSAT-HDF, MODIS-HDF; jest to z założenia format archiwizacyjny; przeglądarka danych zapisanych w tym formacie dostępna pod poniższym linkiem:

  • http://www.hdfgroup.org/hdf-java-html/hdfview/

    A pełna dokumentacja:

    http://www.hdfgroup.org/HDF5/doc/

    Formaty graficzne JPEG, PNG, JP2, ECW, czy MrSID najczęściej są wykorzystywane do przechowywania danych w postaci kompozycji barwnych (powstałych metodą pansharpeningu) lub udostępniania, dystrybucji za pomocą Internetu.


Nag wek geotiff a

Nagłówek Geotiff-a

  • Output from Display Header

  • File Name:

  • File Information:

  • Standard : : TIFF File

  • Format : : CCITT Group 4 encoded

  • Pixels per Line : 8586

  • Number of Lines : 6202

  • Samples per pixel : 1

  • File bits per sample : 1

  • Actual bits per sample : 1

  • Untiled file

  • Number of overviews : 0

  • Scanning device resolution : 254 : lines/inch

  • Orientation : 4 : Row major order, origin at top left

  • NO scan line headers : non-scannable file

  • Packet size (16-bit words) : 0

  • Free vlt space (16-bit words) : 2000000000

  • Free packet space (16-bit words) : 2000000000

  • Raster to UOR matrix:

  • Unspecified or All Zero Matrix

  • Raster to World Matrix:

  • Units: Meters

  • amx[ 0]= 1, amx[ 1]= 0, amx[ 2]= 274915

  • amx[ 3]= 0, amx[ 4]= -1, amx[ 5]= 405551

  • 274915 , 405551

  • 283501 , 405551

  • 283501 , 399349

  • 274915 , 399349

  • Geotiff_Information:

  • Version: 1

  • Key_Revision: 1.0

  • Tagged_Information:

  • ModelTiepointTag (2,3):

  • 0 0 0

  • 274915 405551 0

  • ModelPixelScaleTag (1,3):

  • 1 1 1

  • End_Of_Tags.

  • Keyed_Information:

  • GTModelTypeGeoKey (Short,1): ModelTypeProjected

  • GTRasterTypeGeoKey (Short,1): RasterPixelIsArea

  • GTCitationGeoKey (Ascii,21): "TNTmipsGeoreference"

  • GeographicTypeGeoKey (Short,1): GCS_EUREF89

  • GeogGeodeticDatumGeoKey (Short,1): Datum_European_Reference_System_1989

  • GeogLinearUnitsGeoKey (Short,1): Linear_Meter

  • GeogAngularUnitsGeoKey (Short,1): Angular_Degree

  • GeogEllipsoidGeoKey (Short,1): Ellipse_GRS_1980

  • GeogSemiMajorAxisGeoKey (Double,1): 6378137

  • GeogSemiMinorAxisGeoKey (Double,1): 6356752.31

  • GeogInvFlatteningGeoKey (Double,1): 298.257222

  • ProjectedCSTypeGeoKey (Short,1): Unknown-2180

  • ProjLinearUnitsGeoKey (Short,1): Linear_Meter

  • End_Of_Keys.

  • End_Of_Geotiff.

  • PCS = 2180 (ETRS89 / Poland CS92)

  • Projection = 18300 (Poland CS92)

  • Projection Method: CT_TransverseMercator

  • ProjNatOriginLatGeoKey: 0.000000 ( 0d 0' 0.00"N)

  • ProjNatOriginLongGeoKey: 19.000000 ( 19d 0' 0.00"E)

  • ProjScaleAtNatOriginGeoKey: 0.999300

  • ProjFalseEastingGeoKey: 500000.000000 m

  • ProjFalseNorthingGeoKey: -5300000.000000 m

  • GCS: 4258/ETRS89

  • Datum: 6258/European Terrestrial Reference System 1989

  • Ellipsoid: 7019/GRS 1980 (6378137.00,6356752.31)

  • Prime Meridian: 8901/Greenwich (0.000000/ 0d 0' 0.00"E)

  • Projection Linear Units: 9001/metre (1.000000m)

  • Corner Coordinates:

  • Upper Left ( 274915.000, 405551.000)

  • Lower Left ( 274915.000, 399349.000)

  • Upper Right ( 283501.000, 405551.000)

  • Lower Right ( 283501.000, 399349.000)

  • Center ( 279208.000, 402450.000)


Przegl darka plik w hdf

Przeglądarka plików HDF


Produkty obrazowe dok adno geometryczna

Produkty obrazowe – dokładność geometryczna


Dok adno geometryczna obraz w satelitarnych na przyk adzie danych aster poziom 1b

Dokładność geometryczna obrazów satelitarnych na przykładzie danych ASTER – poziom 1B

Kanał spektralny 3N z 18 lipca 2001 roku i 18 maja 2002 roku. Rozdzielczość naziemna 15m na piksel.

Okolice Rzepina.

Przesunięcie około 7 pikseli (105m).


Dok adno geometryczna obraz w satelitarnych na przyk adzie danych landsat obrazy ortorektyfikowane

Dokładność geometryczna obrazów satelitarnych na przykładzie danych Landsat –obrazy ortorektyfikowane

Kanał spektralny 4 z 23 czerwca 2003 roku i 24 maja 2001 roku. Rozdzielczość naziemna 30m na piksel.

Rejon wielkopolskiego parku Narodowego, w centrum jezioro Góreckie.

Przesunięcie około 43 piksele (1300m).


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

Źródłem precyzyjnych danych referencyjnych do średnio rozdzielczych danych satelitarnych jest geoportal.gov.pl

  • Jako źródła referencyjne można traktować mapy topograficzne (1:10000, 1:25000, 1:50000 i ewentualnie 1:100000) albo ortofotomapę kraju o rozdzielczości przestrzennej od 0,25m do 0,5m.

  • Dane z Geoportalu do oprogramowania (GIS) moduły nadawania referencji przestrzennych można podłączyć jako warstwy informacyjne oparte o usługę WMS albo w trybie offline (szczegółów, jak wykorzystać geoportal można się dowiedzieć wpisując w wyszukiwarkę tekst: „zabawy z geoportalem”)

  • Do rejestracji obrazów wysokorozdzielczych można po prostu wykorzystać granice działek udostępniane poprzez geoportal


Wzgl dne wyra enie odbitego promieniowania em

Względne wyrażenie odbitego promieniowania EM

Angielskie terminy low gain, normal gain, high gain należy rozumieć podobnie jak w fotografii klasycznej: niskokontrastowy, normalnokontrastowy i wysokokontrastowy. Dobór czułości urządzenia teledetekycjnego może być sterowany ze stacji naziemnych zależnie od warunków pogodowych. Informacje o bieżącej czułości urządzenia zawarte są w metadanych dostarczanymi z obrazami. Istnieją sensory dla których czułość jest zmieniana dynamicznie, czyli każdy obraz posiada indywidualne dane o „gainach”  dostępne w metadanych.

Ośmiobitowa skala, wykorzystywana w większości sensorów teledetekcyjnych, oznacza inny zakres zmienności energetycznej w każdym zakresie spektralnym. Najwyższe wartości rejestrowanej energii odbitej od powierzchni Ziemi występują w zakresach widzialnych; energię w tych zakresach można rejestrować za pomocą mniejszych elementów CCD, stąd kanały widzialne, panchromatyczne, charakteryzują się wyższą rozdzielczością przestrzenną.

255

255

255

255

255

0

http://www.trfic.msu.edu/data_portal/Landsat7doc/landsatch6.html


Maksymalna radiancja dla sensora aster

Maksymalna radiancja dla sensora ASTER

Różnice w wartości maksymalnej rejestrowanej radiancji pomiędzy Landsat’em serii TM i ASTER’em wynikają z innej techniki rejestracji obrazu i obszaru pozyskiwanej sceny, mimo że oba sensory umieszczone są na tej samej orbicie o wysokości 705 km. ASTER rejestruje obszar około 74 x 63 km, Landsat natomiast 185 x 185 km. ASTER wykorzystuje do rejestracji macierze CCD, natomiast Landsat rejestruje obraz w technice „pushbrum” - ruchome lusterko, i ma na rejestracje pojedynczego piksela mniej czasu niż aster.

Kodowanie zmierzonej radiancji odbywa się najczęściej w skali 8-bitowej bez znaku (0-255) lub 16-bitowej (0-65535); Kodowanie bezpośrednie za pomocą liczb rzeczywistych (32-bitowe kodowanie) nie jest możliwe ze względu na ograniczenia technologiczne; np. na obecnym etapie komputery pokładowe satelitów są wyposażone w procesory klasy 486, lub Pentium 1.


Og lny zwi zek pomi dzy sr a dn

Ogólny związek pomiędzy SR a DN

  • • SRsensor(lin,col)jest SR docierającą każdego piksela sensora

  • • (lin,col)oznaczają pozycję piksela na obrazie,

  • • DN(lin,col) jest względną jasnością piksela, kodowaną w skali 8-bitowej lub 16-bitowej,

  • • DNb jest wartością bazową i odpowiada SRsensor = 0 (DNb, najczęściej równa się zero),

  • • k jest współczynnikiem konwersji,

  • • ebw jest szerokością efektywną zakresu spektralnego.

    (k i ebw różnią się wartościami pomiędzy kanałami)


Og lny zwi zek pomi dzy sr i dn

Ogólny związek pomiędzy SR i DN

  • Czasami k i ebw są wyrażane jednym parametrem, oznaczanym k lub sk, zwanym stałą spektralną.

  • SR jest wyrażane w jednostkach gęstości strumienia energii w jednostce kąta bryłowego w określonym zakresie długości fali, czyli w W m-2 sr -1 μm-1


Produkty obrazowe

Produkty obrazowe


Podgl d obszaru bada w dost pnych wysokorozdzielczych danych satelitarnych polska

Podgląd obszaru badań w dostępnych wysokorozdzielczych danych satelitarnych (POLSKA)

  • zumi.pl , geoserverpl (brak dat wykonania zobrazowań)

  • GoogleEarth.com, Googlemaps.com (poprzez aplikację googleEarth 5.0 możliwość przeglądania archiwalnych scen)

  • Virtualearth.com (Microsoft), obecna nazwa Bing Maps

  • pkt.pl (przede wszystkim miasta, bardzo świeże dane (koniec 2008) o rozdzielczości 0,25, m.in. pozyskane ze zdjęć lotniczych firmy aeroGRID)

  • Geoportal.gov.pl (wspomniana ortofotomapa 2003-2006, uaktualniana miejscowo)

  • Terraserver, www.terraserver.com (możliwość przeglądania archiwalnych danych z informacją o dacie)

  • Lokalne strony z ortofotomapami miast


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

Bing Maps = terraserver

pkt.pl

Geoportal - 2007

terraserver.com

zumi.pl = geoserwer.pl


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

Googleearth – 7 lipca 2001

Googleearth – styczeń 2007

Poznań-maj 2006 – ortofotomapa przygotowana dla Geopoz Poznań


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

Ikona „historii” w GoogleEarth 5.0


Charakterystyka meteorologiczna okresu poprzedzaj cego wykonanie danych teledetekcyjnych

Charakterystyka meteorologiczna okresu poprzedzającego wykonanie danych teledetekcyjnych

  • Charakterystyka meteorologiczna niezbędna jest do interpretacji szaty roślinnej i wilgotności gleb, ze stacji najbliżej położonych miejsca badań

  • Pozyskanie danych z IMGW wymaga walizki pieniędzy … ( bez komentarza)

  • Ale czego nie ma w Internecie… 

  • IMGW żeby prognozować musi otrzymywać dane z zewnątrz, za co płaci własnymi danymi…

  • Link do strony NOAA:

  • http://www7.ncdc.noaa.gov/CDO/cdo

  • Alternatywą jest rosyjski serwer z danymi meteorologicznymi od 1998 roku dostępny pod adresem:

  • http://meteo.infospace.ru/main.htm


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

2

1

4

3


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

5

6

7

8


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

Przebieg średniej dobowej temperatury i opadu dobowego w roku 2007 dla stacji Słubice (opad w calach, źródłowo dane są dostępne w jednostkach anglosaskich)


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

Charakterystyka „spektralna” w oparciu o DN

Kompozycja barwna CIR wykonana w oparciu o trzy pierwsze kanały obrazu ASTER (kanały: zielony - GL, czerwony - RL i podczerwony - NA); powierzchnie o zabarwieniu czerwonawym to powierzchnie czynne biologicznie – pokryte roślinnością, powierzchnie o zabarwieniu turkusowym – to powierzchnie pozbawione roślinności, np. gleby.

NA

GL

RL

Na obrazie zaznaczono linię profilową, początek tej linii wyznacza krzyżyk (odpowiada mu położenie „0” na wykresie powyżej). Linia profilowa przechodzi przez powierzchnie niepokrytą roślinnością a następnie przez powierzchnię pola z uprawa ozimą – bujna roślinność.

Powyżej pokazana jest zmienność względnych jednostek DN odbitego prom. EM w trzech kanałach spektralnych wzdłuż linii profilowej. Dla wybranych powierzchni zmienność spektralna w DN jest niezgodna z rzeczywistą charakterystyką spektralną, przedstawioną za pomocą standardowych krzywych spektralnych (rysunek obok)


Obrazy teledetekcyjne jako r d o informacji o rodowisku przyrodniczym

Charakterystyka spektralna w oparciu o SRFI

Kombinacja barwna CIR

NA

RL

GL

Podobnie jak na poprzednim slajdzie na obrazie zaznaczono linię profilową, początek tej linii wyznacza krzyżyk (odpowiada mu położenie „0” na wykresie powyżej). Linia profilowa przechodzi przez powierzchnie niepokrytą roślinnością a następnie przez powierzchnię pola z uprawą ozimą – bujna roślinność.

Powyżej pokazana jest zmienność odbitego prom. EM w trzech kanałach spektralnych za pomocą współczynnika odbicia wyrażonego indeksem SRFI wzdłuż linii profilowej. Dla wybranych powierzchni zmienność spektralna w DN jest tym razem zgodna z rzeczywistą charakterystyką spektralną. Wartości indeksu SRFI dla powierzchni glebowej wskazują na niską zawartość wilgotności na poziomie 5% (krzywa spektralna na rysunku obok odnosząca się do suchej gleby).


Kalibracja danych wg paris a

Kalibracja danych wg Paris’a


  • Login