DPZ Č ást 1 Základníprincipy, senzory, multispektrálnídata Co je DPZ? Dálkový průzkum získávání informacío objektech na dálku, tj. bez přímého kontaktu se zkoumaný mi jevy a procesy. upraveno podle Lillesand & Kiefer, a Dobrovolný, 1998 Nejdražšízpůsob, jak získat obrázek. A. Bashfield, Intergraph Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 2 1
Princip DPZ Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 3 Historie DPZ - milníky Teorie 1666 Newton rozklad bílého světla na barvy spektra 1880 Herschel objev infračerveného záření 1873 Maxwell teorie elektromagnetického záření Praxe 1839 Niepce, Daguerre objev fotografie 1858 Nadar fotografie z baló nu (Paříž) 1. sv. válka fotografie z letadel 2. sv. válka radar, barevná IR fotografie 1960 TIROS-1 1. meteorologická družice 1972 ERTS-1 (Landsat 1) 90. léta NASA hyperspektrálnísenzory Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 4 2
Historie DPZ 1858 Paříž,Nadar - fotografie z baló nu data: NASA Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 5 Historie DPZ 1903 Německo - snímková nípomocí poš tovních holubů data: NASA Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 6 3
Historie DPZ 1944 - Peenemunde - zá kladna raket V2 1985 družice NIMBUS ozó nová díra nad Antarktidou 1986 havá rie Černobylu data: NASA Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 7 Historie DPZ Vojenské systémy - 80. léta panchromatické pá smo, vysoké rozliš ení 1991 Kuvajt, hoř ícíropné věže data: NASA Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 8 4
Historie DPZ 2001 IKONOS New York, World Trade Center / Ground Zero data: NASA Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 9 Zdroje dat DPZ Geostacioná rnídružice - pohybujíse současně s rotacízemě - rovníková dráha - výška cca 36000 km --> visí nad jedním místem - velký rozsah zobrazeného území - nízké prostorové rozlišení - vysoké časové rozlišení - meteorologie aj. (Meteosat, NOAA...) Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 10 5
Zdroje dat DPZ Družice s polá rnídrá hou - rotujíokolo Země cca ve směru poledníků -výška 700 1000 km -za 1 den 12-15 obletů Země nad daný m místem je družice vždy ve stejnou hodinu místního času - vý zkum Země a přírodních zdrojů - Landsat, SPOT, Ikonos... Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 11 Základní komponenty DPZ Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 12 6
Elektromagnetickéspektrum Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 13 Vlnová délka základních barev ve viditelnéč ásti spektra Ultrafialové záření Fialová : 0.4-0.446 μm Modrá : 0.446-0.500 μm Zelená : 0.500-0.578 μm Žlutá : 0.578-0.592 μm Oranžová : 0.592-0.620 μm Červená : 0.620-0.7 μm Infrač ervené záření Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 14 7
Viditelnéa infrač ervenézáření Ultrafialové záření: < 0,4 μm Viditelné záření: 0,4 0,7 μm. Infračervené záření: 0,7 100 μm odražené IR záření 0,7 3.0 μm - IR zářeníodražené od povrchu Země - použitíobdobné jako u viditelné části spektra emitované IR záření, 3,0 100 μm - zářenívyzařované Zemí v podobě tepelné energie Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 15 Propustnost atmosféry pro záření a atmosférická okna Propustnost atmosféry pro zá ř ení 0 100 % Č ást zářeníje ovlivněna rozptylem a pohlcováním Pohlcování zejména vodnípára, CO2 a O3 různá intenzita v různý ch vlnový ch délkách Neovlivněné části spektra = atmosférická okna Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 16 8
Vlnová pásma Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 17 Spektrální odrazivost Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 18 9
Data DPZ Digitálnírastrový obraz, DN hodnota 8 12 12 14 56 4 5 45 65 78 123 122 99 212 245 12 44 120 165 215 15 80 159 87 189 DN digital number Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 19 Rozliš ovací schopnost dat 1. Radiometrická barevná hloubka senzoru, počet bitů na kanál (64, 128, 256(8-bit), 1024) 2. Spektrální šíř ka intervalu vlnový ch délek, ve který ch senzor zaznamenává elmag. záření(úzká x široká pásma) 3. Prostorová velikost pixelu (Landsat 30m) ke zjištěníobjektu musíbý t velikost pixelu menší, než polovina nejkratšího rozměru objektu 4. Č asová jak často systém poskytuje snímky stejného území geostacionární(30 min) x polární(dny, tý dny) Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 20 10
Postup zpracování dat DPZ 1. Předzpracování radiometrické, atmosférické korekce rektifikace, ortorektifikace 2. Zvýraznění radiometrické zvý raznění filtrace spektrálnízvý raznění 3. Klasifikace řízená klasifikace neřízená klasifikace postklasifikačníúpravy 4. Hodnocenídynamiky multitemporálníanalý za 5. Modelová ní spektrálníindexy 6. Integrace do GIS Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 21 Druž ice pásma a vlnovédélky Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 22 11
Landsat 5,7 Výška letu 920 km Počet oběhů za den 14 Počet oběhů pro úplné pokrytízemě 251 (18 dní) Velikost scény 185x170 km Rozlišení 30 m (120 m TM6, 15m pan) Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 23 Landsat TM - pásma TM1 B TM2 G TM3 R TM4 Near-IR TM5 Mid-IR1 TM6 Thermal TM7 Mid-IR1 viditelná část spektra infrač ervená část spektra Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 24 12
Landsat TM - pásma pásmo Vlnovádélka (μm) popis Rozliš ení(m) 1 0.45 0.52 Modrá 30 2 0.52 0.60 Zelená 30 3 0.63 0.69 Č ervená 30 4 0.76 0.90 Blízké IR 30 5 1.55 1.75 StředníIR 30 6 10.4 12.5 TermálníIR 120 7 2.08 2.35 StředníIR 30 Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 25 Spektrální odrazivost a pásma TM a... vegetace b... voda c...holá půda Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 26 13
Spektrální odrazivost materiálů Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 27 Radiometrickézvýraznění dat Úprava kontrastu žádné zvý raznění lineárnízvý raznění nelineárnízvý raznění gaussovská ekvalizace ekviareálníekvalizace Prahování omezenízobrazený ch dat pouze na vybranou část histogramu Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 28 14
Vyrovnání histogramu Kompozice 3-2-1 bez úpravy lineární gaussovské ekviareální Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 29 Vyrovnání histogramu Kompozice 4-3-2 bez úpravy lineární gaussovské ekviareální Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 30 15
Ú prava kontrastu Kompozice 3-2-1 lineárnívyrovnáníhistogramu bez úpravy oříznutí2 % oříznutí5 % oříznutí10 % Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 31 Ú prava kontrastu Kompozice 4-5-3 lineárnívyrovnáníhistogramu bez úpravy oříznutí2 % oříznutí5 % oříznutí10 % Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 32 16
Prahování pásmo TM 4 Cíl: zjistit hranice vodníplochy DN vý běru 15-30 histogram DN výběru 15-30 Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 33 Cvič ení Základy ovládánímultispec Zvý razněnídat úprava histogramu úprava kontrastu prahování Kompozice v pravý ch a nepravý ch barvách Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 34 17
Cvič ení - Multispec Multispec GLOBE, freeware http://dynamo.ecn.purdue.edu/~biehl/multispec/ Analý za multispektrálních a hyperspektrálních dat Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 35 Multispec Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 36 18
Multispec otevření dat File Open Ctrl + O Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 37 Multispec zobrazení dat Omezení oblasti zobrazení Typ zobrazení 1-kaná l RGB, side by side Zvýraznění - úprava histogramu - prahová ní Výběr pá sem a jejich př iř azení barvá m R-G-B Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 38 19
Multispec cvič ení 1 Úprava a prahováníhistogramu Zobrazte data ze souboru frymburk.lan jako monochromatický obraz postupně pro kanály TM 1-7. Vyzkoušejte úpravy kontrastu a různé metody vyrovnáníhistogramu V jakém pásmu můžeme nejlépe odlišit vodu od ostatních typů krajinného krytu? Pomocíprahováníodlište v pásmu TM-5 vodu od ostatních tříd krajinného krytu. Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 39 Multispec cvič ení 2 Úprava a prahováníhistogramu Zobrazte data ze souboru frymburk.lan jako 3-kanálový multispektrálníobraz v pravých barvách v nepravých barvách Zvolte optimálnímetodu vyrovnáníhistogramu a úpravy kontrastu pro zobrazenídat Jaké prvky krajinného krytu můžeme rozlišit ze zobrazenív pravý ch barvách? V jaké kombinaci nepravý ch barev nejlépe odlišíme různé typy vegetace (les, louky, kultury)? Jakub Langhammer, 2003 Aplikace VT ve FG 40 20