DPZ - Ib Interpretace snímků

Transkript

1 DPZ - Ib Interpretace snímků Ing. Tomáš Dolanský 2007

2 Co je DPZ? Bezkontaktní metoda poznávání Zaměřuje se na tvar, velikost a vlastnosti objektů a jevů na zemském povrchu K poznávání využívá vlastností světla

3 Erdmensch Vilters Sepp Azzola

4 Erdmensch Vilters Sepp Azzola

5 Erdmensch Vilters Sepp Azzola

6 Data - snímky V rastrové podobě informují o odrazivosti materiálu v různých částech spektra

7 Studium povrchu Země Metodami dálkového průzkumu Země je možné v současné době postihnout širokou škálu procesů, které souvisejí se změnami v charakteru povrchu Země a to v globálním i lokálním měřítku. Studium změn (change detection) je založeno zpracování obrazových materiálů studovaného území z několika časových horizontů. K vyhodnocení změn na obrazových materiálech v analogové podobě se využívá metod interpretace, založených na použití tzv. interpretačních znaků.

8 Interpretace snímků Tvar objektu může prozrazovat jeho původ. Objekty vytvořené člověkem mívají pravidelné geometrické tvary (budovy, síť komunikací, atd.) U přírodních objektů jsou pravidelné tvary výjimkou - např krátery sopek či závrty v krasových oblastech mohou mít tvary pravidelné geometrické.

9 Interpretace snímků Stín jako interpretační znak slouží k rozpoznání výšky objektů, stíny na snímcích dodávají zobrazené scéně plastičnost. Stín na snímcích může být stín vlastní - část objektu zastiňuje jinou část téhož objektu. Druhým typem stínu je stín vržený - např stíny budov - umožňují odhadnout jejich výšku. Na leteckých snímcích velkého měřítka mohou vržené stíny podle charakteristického tvaru sloužit k rozpoznání jednotlivých druhů stromů.

10 Interpretace snímků Velikost objektů jako interpretační znak se posuzuje pouze v relativních jednotkách. Měřením rozměrů jednotlivých objektů se zabývá spíše fotogrammetrie. Velikost je funkcí měřítka snímku. Rozdílná velikost objektů stejného druhu (např. budov) může často prozrazovat funkci.

11 Interpretace snímků Barva objektů na družicových snímcích je výsledkem aditivního míchání základních barevných odstínů v systému RGB. Objekty na snímcích mohou mít barvy blízké barvám přirozeným v případě, že barevná syntéza vznikla z jednotlivých snímků pořízených v intervalech viditelného elektromagnetického záření. Nepřirozené barvy objektů vznikají, pokud je do barevné syntézy zařazen alespoň jedno pásmo pořízené mimo obor viditelného záření. Běžnou je barevná syntéza, která podává plochy pokryté vegetací v odstínech červené barvy. Nepravé barvy mohou zvýrazňovat rozdíly mezi povrchy podobných vlastností.

12 Interpretace snímků Tón nahrazuje na snímcích skutečnou barvu objektů. Tón odpovídá velikosti zaznamenané radiometrické charakteristiky. V optické části spektra (viditelné a blízké infračervené záření) jsou objety málo odrážející podány tmavými tóny, povrchy výrazně odrážející mají světlé tóny. U některých termálních snímků bývají světlými tóny prezentovány chladné povrchy a tmavými tóny povrchy teplé. Tón povrchů na tadarových snímcích je ovlivňován především jejich drsností a také obsahem vody. V něktetrých případech je tón určitých částí povrchů výrazně modifikován vzájemnou polohou snímaného povrchu, polohou družice v době snímání a polohou Slunce.

13 Interpretace snímků Textura je proměnlivost tónů, která je tvořena jednotlivými elementy povrchů, které lze zjistit, ale nelze je rozpoznat. Jednotlivé elementy tvoří např stromy či polní plodiny. Řada druhů povrchů vytváří typickou texturu. Výrazná textura je typická především pro radarové snímky. Pro lesy s převahou jehličnanů je typická jemnozrnná textura, textura lesů s převahou listnatých stromů je hrubozrnná Hladkou texturu mají vodní plochy.

14 Interpretace snímků Struktura definuje prostorové uspořádání jednotlivých prvků, které ve svém celku tvoří objekty vyššího řádu. Příkladem může být pravidelná struktura ulic v městské zástavbě, či sad tvořený pravidelnými řadami stromů. Na rozdíl od textury lze jednotlivé elementy struktury nejen zjistit ale i rozpoznat. Struktura a textura spolu úzce souvisejí přes měřítko snímků. Se zmenšujícím se měřítkem se struktura (pravidelné uspořádání prvků) mění na texturu (tónovou proměnlivost).

15 Interpretace snímků Poloha jako interpretační znak slouží k rozpoznávání vztahů mezi objekty na snímcích. Některé druhy objektů či jevů jsou asociovány s jinými - např. komunikace doprovázejí typické stavby, plochy postižené erozí jsou vázány na příkré svahy nedostatečně zpevněné vegetačním krytem apod. Plocha často výrazně omezuje možnosti, kde se daný objekt na snímku může nacházet.

16 Voda v krajině Díky specifickému spektrálnímu chování vody lze na leteckých a družicových snímcích vodní objekty poměrně snadno identifikovat. V intervalu viditelného elektromagnetického záření voda odráží pouze jeho malou část, oblasti infračervených vlnových délek se voda chová téměř jako absolutně černé těleso a pohlcuje téměř všechno dopadající záření a na snímcích se vyznačuje nejtmavšími tóny.

17 Voda v krajině Maximální propustnost na 0.48 µm (a lze tedy získat info o dnu nádrže) a trvale klesá do IR vlnových délek Vliv mechanických a biologických příměsí snížení odrazivosti v modré části spektra zvýšení odrazivosti ve žlutozelené části nízká koncentrace chlorofylu - možnost sledovat vodní řasy

18 Sníh a led Sníh i led - vysoké hodnoty odrazivosti ve VI a IR pásmu Stejně vysoká odrazivost je u horních vrstev mraků, kde jsou krystalky ledů ALE spektrální odrazivost sněhu má hluboká minima u λ = 1.55 až 1.75 a v absorpčních pásmech vody

19 Sníh a led Zvýšená nečistota sněhu - snížení odrazivosti Čím větší sněhové částice - tím menší odrazivost Se stářím sněhu klesá odrazivost, protože starší sníh má vyšší vodní hodnotu sněhu mírné tání - velké snížení intenzity odraž. záření

20 Vegetace K jejímu mapování se využívá poznatků o různé odrazivosti vegetace v různých intervalech elektromagnetického spektra. Tzv. spektrální chování vegetace se vyznačuje především výrazným nárůstem odrazivosti v blízké infračervené části spektra. Jestliže na snímcích ve viditelné části spektra odráží povrchy pokryté vegetací v průměru kolem 20 % dopadajícího záření, v blízké infračervené části spektra je to v průměru kolem 60 %.

21 Vegetace Výslednice odrazivých a emisních vlastností jednotlivých částí rostlin - největší vliv mají listy rostlin. Odrazivé vlastnosti listů jsou určeny: buněčnou tekutinou, celulózou, množstvím tuků, množstvím ligninu, proteinů cukrů a oleje 3 hlavní oblasti odrazivosti oblast µm oblast buněčné struktury µm oblast nejrozšířenější barvivo = chlorofyl pohlcuje v modrém pásu (0.45 µm) a červeném pásu (0.65 µm), maximum na 0.54 µm µm

22 Vegetace Další pigmentační látky: karoten - žlutý pigment (absorpční pásmo 0.45 µ m) xanthofyl - žlutý, stejné absorpční pásmo anthokyany - červené zbarvení Stárnutí rostlin = úbytek chlorofylu - tvoří se anthokyan

23 Vegetace v IR pásmu Vysoká odrazivost dána několikanásobným odrazem uvnitř listu a nízkou pohltivostí Absorpční pásy vody pro λ = 1.4, 1.9 a 2.7 µ m a 6.27 µm Vysoký nárůst odrazivosti z absorpčního pásu červeného pásma d0 IR Indikátor: vegetační index (Rbl.IR -Rčervené)

24 Vegetační indexy Za určitých předpokladů lze VI využít k určování kvantitativních ukazatelů, jako je množství (hmotnost) biomasy v ploše pixelu. Vegetační indexy vyjadřují vztah mezi odrazivostí v intervalu červené viditelné části spektra ( nm - dále RED) a v blízké infračervené části spektra (přibližně nm - dále (NIR) Jednoduchý poměrový vegetační index (RVI - Ratio Vegetation Index) Normalizovaný diferenční vegetační index (NDVI - Normalized Difference Vegetation Index):

25

26 Spuren Frümsen Erna Reich