Снимок дня
Меню
Интересные новости
2017-02-25, У кого учится умный начинающий предприниматель?
2017-02-06, Как правильно выбрать угловой диван и другую корпусную мебель?
2017-02-05, Отдых в Египте и его особенности
2017-01-30, Як без труднощів переїхати закордон?
2017-01-29, Discovering the remote corners of Uzbekistan
2017-01-28, Спутниковая карта Украины в хорошем качестве
Отдых и туризм
2016-12-01, Туры в Португалию: как лучше отдохнуть и на что посмотреть
2016-11-06, Отель Premier Hotel Rus
2016-10-29, Отдых во Львове
2016-10-07, Легальная иммиграция в Канаду
2016-10-06, Конференц зал под Киевом в бутик-отеле Сезоны СПА
2016-10-04, Поездка автобусом: достоинства и недостатки
Архив поступлений
ПнВтСрЧт ПтнСбВс
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728     
Статистика сайта
Rambler's Top100
Правовая информация
Карта городов Украины - уже в наличии больше 320 городов и 1000 карт.    Цікава інформація - Агрохімічне обстеження ґрунтів   

Мультиспектральные данные ДЗЗ и интерпретация комбинаций каналов при цифровой обработке

  1. Основные спектральные каналы оптико-электронной аппаратуры КА ДЗЗ и возможное применение полученной в них информации;
  2. Применение основных комбинаций данных, полученных в спектральных каналах спутниковой оптико-электронной аппаратуры КА ДЗЗ;
  3. Основные расчетные индексы (соотношения сигналов в каналах), которые могут быть вычислены и при обработке информации спектральных каналов спутниковой аппаратуры ДЗЗ.
1. Основные спектральные каналы оптико-электронной аппаратуры КА ДЗЗ и возможное применение полученной в них информации.

Наименование спектрального канала (русский/английский)

Обозначение спектрального канала в документации

Длины волн спектрального канала, мкм (μm)

Применение спутниковой информации в дистанционном зондировании Земли и других приложениях

Видимый синий/Blue (violet)

Band 0, B0

0,42-0,55

Получаемые данные используются для океанографических приложений и проведения атмосферных коррекций данных ДЗЗ, в частности, при вычислении некоторых индексов озелененности.

Видимый синий/Blue

Band 1, B1

0,45-0,52

Зона предназначена для отображения побережий, батиметрии, наносов; дифференциации грунта от растительности и лиственной от хвойной флоры, картографирования типов леса, обнаружения искусственных сооружений. Она менее подходит для оценок вегетации и изучения хвойных лесов. В ней вполне хорошо фрагментируются структурные горные породы (например, сланцы, фосфаты, эвопориты, эвопораты), сильно рассеивающие синий свет в этой зоне и иногда – в зоне 2, т. е. в видимом зеленом. Атмосферные эффекты основной вклад вносят в видимой части спектра – более 70% рассеянного излучения приходится именно на зону спектра band1.

Видимый зеленый/Green

Band 2, B2

0,52-0,60

Зона соответствует максимальному коэффициенту отражения зеленой (здоровой) растительности и используется для таксации леса. Также используется для идентификации искусственных объектов местности и составления карт концентрации наносов и осадков в мутных водах. Она лучше подходит для выявления горных пород богатых 2-х валентным (закисным) железом по сравнению с 3-х валентным.

Видимый красный/Red

band3, B3

0,63-0,69

Зона нужна для того, чтобы различать множество разновидностей растений, так как содержит полосу поглощения хлорофилла. Смещение этой полосы по спектру может применяться для определения видового состава растений. Также, она используется для определения границ почв и геологического оконтуривания (залежей, рудного тела, нефтяных полей), искусственных объектов. Она более предпочтительна для горных пород и почв, богатых железом, особенно 3-х валентным.

Ближний инфракрасный/Near InfraRed

band4, B4, NIR

0,76-0,90

Зона особенно чувствительна к количеству вегетационной биомассы, представленной снятой сцене. Это полезно для идентификации сельскохозяйственных почв / культур, оценки урожайности, а также для определения береговых линий водных объектов на местности (по контрасту воды / грунта). Максимум интенсивности излучения хлорофилла от здоровой растительности получается в характеристике «красной границы» по разнице между сигналами в 3 и 4 зонах спектра. Растительность, загрязненная нефтепродуктами, может также показать измеримое смещение на «красной границе». В отсутствие растительности соотношение сигналов в диапазоне с 1 по 5 каналы показывает отношение содержания в горных породах и минералах 2-х валентного железа к 3-х валентному.

Коротковолновый инфракрасный/Short Wave Infrared (Middle InfraRed)

band5, B5, SW IR, MIR

1,55-1,75

Зона чувствительна к содержанию воды в растительности и почвах, оценка которого является полезной в стадии плодоношения изучения засухи и исследований здоровья растений. Вещество, содержащее воду, дает сигнал ниже, чем сухой материал. На участках свободных от растительности в данном диапазоне спектра дифференцируются соответствующие различные оксиды железа, содержащиеся в породах и почвах, и обычно в ней отлично отображаются выветренные горные породы. Эта зона – одна из немногих, в которой можно дифференцировать облака от снега и льда (низкий сигнал – от снега, интенсивный – от облаков).

Тепловой инфракрасный

band 6, B6 TIR

10,40-12,50

Тепловой ИК участок, используемый для определения температуры подстилающей поверхности, интенсивности теплоты объектов. Эта зона предназначена для оценок урожая «на корню» обнаружения и анализа нагрузок на растительность, применения инсектицидов, и для определения теплового загрязнения. Может также использоваться, чтобы обнаруживать геотермальную активность. Предпочтительнее для отображения темных породообразующих минералов с высокой плотностью.

Коротковолновый инфракрасный/Middle InfraRed

band 7, B7, MIR

2,08-2,35

Зона важна для выделения типов геологических пород. Она была отобрана из-за наличия потенциала для того, чтобы различать горные породы, измененные гидротермальные зоны и для других исследований в целях геологоразведки. В данной зоне спектра богатые кремнием материалы, пыль в воздухе и оголенные почвы часто дают относительно высокий сигнал. Зона важна для выделения границ почв, а также степени увлажненности почв и растительности.

2. Применение основных комбинаций данных, полученных в спектральных каналах спутниковой оптико-электронной аппаратуры КА ДЗЗ.

4,3,2

Стандартная комбинация «искусственные цвета»Стандартная комбинация «искусственные цвета»

Стандартная комбинация, при которой создается композиция «искусственные цвета» (false color), когда данные инфракрасного канала отображаются красной гаммой. При этом растительность отображается в оттенках красного цвета, городские районы – в сине-голубых, а почвы (грунты) – варьируются от темно- до светло-коричневого цвета. Лед, снег и облака проявляются тонами белого или светло-голубого цвета (лед и облака по краям).
Данная композиция может использоваться для многих приложений. Она полезна для изучения растительности на разных стадиях созревания урожая с/х культур, увлажненности (дренажа) почв, грунта. Хвойные породы проявляются более темно-красными и коричневыми тонами, чем породы деревьев с твердой древесиной. Как правило, насыщенные красные оттенки указывают на широкий лист и/или более здоровую растительность, в то время как, менее насыщенный красный означает наличие травы или скудной, в том числе, кустарниковой растительности. Плотно заполненные городские территории визуализируются сине-голубыми оттенками. При этой комбинации спектральных каналов отображение местности аналогично традиционной инфракрасной аэросъемке.

3,2,1

Комбинация «естественные цвета»Комбинация «естественные цвета»

Это композиция «натуральных» цветов подобная цветной фотографии. Поскольку в ней используются полосы видимой части спектра, то объекты местности после такой обработки выглядят почти естественно для человеческого зрения. При этом здоровая растительность визуализируется зеленым, недавно убранные поля – очень светлые, нездоровая растительность – от желтой до коричневой, дороги – серые, береговые линии – белесые. Облачность и снег – белые и практически не дифференцируются. Данная комбинация хорошо отображает распространение воды и применяется для батиметрического картографирования мелководий, локализации наносов осадочных пород, седиментационного анализа, изучения городских территорий и других антропогенных объектов. Вырубки лесов и территории со скудной (редкой) растительностью не так хорошо обнаруживаются как при комбинациях каналов 4-5-1 или 4-3-2. Также замечено, что при комбинации 3-2-1 виды растительности дифференцируются хуже, чем при комбинации 4-5-1, а мелководье и почвы, грунты – хуже чем при комбинации 7-5-3. Кроме прочего, данная комбинация используется для первичного просмотра материалов съемки, показа неспециалистам в спутниковых данных и визуального дешифрирования.

7,4,2

комбинация позволяет анализировать состояние атмосферы и дымкомбинация позволяет анализировать состояние атмосферы и ды

При данной комбинации изображение визуализируется подобным естественному, несмотря на наличие частиц и смога в атмосфере. Здоровая растительность отобразится как ярко-зеленая и может «уйти в насыщение» в сезоны бурного роста (созревания). Луга (пастбища) показываются зелеными, области бедных почв – розовыми оттенками, а области с редкой растительностью _ оранжевыми и коричневыми. Сухая растительность видна оранжевой, водные поверхности – голубыми, синими. Пески, почвы, грунты и минералы визуализируются большим множеством цветов. Эта комбинация употребляется для изучения сельскохозяйственных территорий, а также –заболоченных земель. Если на изображении окажутся зоны пожаров (огни), то они отобразятся красными тонами. Она используется и для анализа зарастания или не зарастания лесом пораженных огнем участков и при управлении хозяйством на выгоревшей местности. Городские районы проявляются оттенками пурпурного. Луга (пастбища) проявляются в светло-зеленых тонах. Светло-зеленые вкрапления внутри городов указывают на травяное покрытие земли (парки, кладбища и т. п.). От коричнево-зеленых к ярко-зеленым оттенкам визуализируются лесные территории с хвойным лесом, являющимся более темной зеленью, чем лиственный.
Эта композиция используется и для геологических приложений. Она позволяет наилучшим образом распознавать типы горных пород. Вместо band 2 может использоваться band 1 при условии достаточно высокого качества информации. Данную комбинацию лучше применять по результатам съемки засушливых (безводных) территорий и пустынь. На увлажненных подстилающих поверхностях цвета различаются хуже.

4,5,3

комбинация ближнего, среднего ИК-каналов и красного видимого канала комбинация ближнего, среднего ИК-каналов и красного видимого канала

Такая комбинация информации красного видимого с ближним и средним ИК спектральными каналами обычно используется для анализа состояния растительности и поверхностных горных пород. Она дает возможности наилучшего распознавания различных видов растительности. Также она позволяет лучше определять границы земли и воды и показывает такую детальность, которую трудно получить в видимом диапазоне. Точность определения внутренних водоемов и проток тем выше, чем больше используется инфракрасных каналов. Как правило, получается, что увлажненные почвы выглядят темнее, что обусловлено поглощением солнечного излучения водой в инфракрасной зоне спектра. В данной композиции виды растительности и ее состояние видимы как вариации оттенков и тонов коричневого, зеленого и оранжевого цветов. Она показывает различия влажности и полезна для анализа растительности, почв и грунтов.

7,5,3

комбинация дает изображение близкое к естественным цветамкомбинация дает изображение близкое к естественным цветам

Редко используемая комбинация. Применяется для получения псевдо-натуральных цветов при некоторых условиях. При данной комбинации изображение визуализируется подобным естественному и позволяет анализировать атмосферную дымку, состояние взвесей в атмосфере, ее задымленность. Растительность проявляется в оттенках темно- и светло-зеленого цвета, урбанизированная местность может быть белой, серой или пурпурной; почвы, песок и минералы проявляются многообразием цветов. Благодаря практически полному поглощению излучения Солнца в среднем ИК диапазоне водой, снегом и льдом, хорошо выделяются береговые линии и, соответственно, водные объекты. Подтопляемые территории видны очень темно-синими и почти черными, по сравнению с композицией 3-2-1, где мелководные затопленные территории отображаются серым и трудно различимы. Поверхности с повышенной температурой, такие как лесные пожары и кальдеры вулканов выводят в насыщение изображение в средних ИК каналах и отображаются оттенками красного или желтым цветом. В связи с этим одним из обычных приложений данной композиции является мониторинг лесных пожаров.

5,4,3

комбинация очень удобна для изучения растительного покрова комбинация очень удобна для изучения растительного покрова

Подобно комбинации 4-5-1, эта комбинация снабжает пользователя большим количеством информации и цветового контраста. Здоровая растительность проявляется ярко-зелеными оттенками, а почвы – розовато-лиловыми, сиреневыми. В отличие от сочетания 7-4-2, включающего 7 канал и позволяющего изучать геологические явления, эта композиция полезна для изучения растительности, заражения сельскохозяйственными вредителями и широко используется в области управления лесозаготовками и изучения лесных сообществ.

5,4,1

комбинация лучше для анализа сельскохозяйственных культуркомбинация лучше для анализа сельскохозяйственных культур

Комбинация похожа на 7-4-2, здоровая растительность выглядит ярко-зеленой, за исключением того, что она лучше для сельскохозяйственного анализа территорий.

7,5,4

обеспечивает оптимальный анализ состояния атмосферыобеспечивает оптимальный анализ состояния атмосферы

Эта комбинация не включает ни одного канала из видимого диапазона, и обеспечивает оптимальный анализ состояния атмосферы. Береговые линии четко различимы. Может быть использован для анализа текстуры и влажности почв. Растительность выглядит голубой.

5,3,1

комбинация показывает топографические текстурыкомбинация показывает топографические текстуры

Данная комбинация показывает морфологию текстуры, в то время как по 7-3-1 можно выявить состав горных пород

4,5,1

изучения здоровья растительности и водных объектовкомбинация показывает топографические текстуры

Такая комбинация информации, в основном, служит для изучения здоровья растительности и водных объектов. Водные объекты при ее применении отображаются оттенками сине-голубой гаммы в зависимости от глубины, взвесей и т. п. Здоровая растительность проявляется оттенками зеленого цвета и от оранжевого до коричневого. Ярко-голубыми оттенками могут отображаться недавно вырубленные леса, а красноватыми – восстановившаяся или скудная растительность. При этом средний ИК канал повышает различимость стадий роста растений и их стрессов. Данная композиция не рекомендуется для изучения искусственных сооружений типа дорог и взлетно-посадочных полос и ее следует осторожно применять в интерпретациях, особенно, если съемка была произведена сразу после выпадения атмосферных осадков. В частности, полезно сравнить подтопленные территории и области изображения красных тонов, соответствующие растительности, и сопоставить с тем, как они перекликаются с соответствующими оттенками в комбинации 3-2-1, чтобы гарантировать верную интерпретацию.

5,4,2

В данном случае создается композиция в псевдоцветах (pseudo color). Получаемые цвета изображения не соответствуют натуральным цветам объектов. В отдельных случаях дороги могут отображаться оттенками красного, вода – желтого, а растительность – синего. Данные после тематической обработки также формируется в псевдоцветах.

3. Основные расчетные индексы (соотношения сигналов в каналах), которые могут быть вычислены и при обработке информации спектральных каналов спутниковой аппаратуры ДЗЗ.

Комбинация спектральных каналов спутниковой аппаратуры ДЗЗ при обработке

Некоторые основные расчетные индексы, которые визуализируются в виде растров после обработки информации спектральных каналов спутниковой аппаратуры ДЗЗ

Ближний ИК (near infrared, band 4), видимый красный (red, band 3)

Применяется для получения индексов в ПК ENVI и ERDAS IMAGINE:

  1. простое отношение (Simple Ratio) SR = IR/R, его значение должно находиться в интервале от 0 до 30, общепринятые значения для зеленой растительности – в диапазоне 2-8 [5]; по [4] TM4/TM3 предназначен для различения растительности, водных объектов и пахотных земель, позволяет интенсивнее выделять леса и бедные (бесплодные) земли и однозначно определить распространение растительности;
  2. SQRT (IR/R) имеется только в ERDAS IMAGINE, цели получения не указаны;
  3. индекс озелененности (Vegetation Index = IR-R) имеется только в ERDAS IMAGINE;
  4. нормализованный разностный индекс озелененности (Normalized Difference Vegetation Index) NDVI = (IR-R)/(IR+R), его значение должно находиться в интервале от -1 до 1, общепринятые значения для зеленой растительности в диапазоне 0,2-0,8 [5];
  5. трансформированный (Transformed) NDVI (TNDVI) = SQRT [(IR-R)/(IR+R) + 0,5] имеется только в ERDAS IMAGINE;
  6. TM3/TM4 – для однозначного различения бесплодных и урбанизированных земель, но он не пригоден для определения водных объектов, лесов и пахотных земель.

Видимые красный (red, band 3), зеленый (green, band 2)

Применяется для получения индекса TM3/TM2 [4], который позволяет различать леса и пашни; полезен для определения широких классов растительности и обратного TM2/TM3, который лучше для более четкого различения непродуктивных земель, но при его применении распознавание урбанизированных территорий не улучшается.

Видимые красный (red, band 3), синий (blue, band 1)

Применяется для получения индекса окислов железа (Iron Oxide = TM3/TM1); указан только ERDAS IMAGINE.

Ближний ИК (near infrared, band 4), видимые красный (red, band 3), синий (blue, band 1)

Применяется для получения (только ENVI):

  1. расширенного индекса озелененности (Enhanced Vegetation Index) EVI = 2,5*[(ρNIR - ρRed)/ρNIR + 6*ρRed – 7,5*ρBlue + 1)], его значение должно находиться в интервале от -1 до 1, общепринятые значения для зеленой растительности 0,2-0,8;
  2. устойчивого к влиянию атмосферы индекса озелененности (Atmospherically Resistant Vegeta-tion Index) ARVI = [ρNIR - (2*ρRed - ρBlue)]/[ρNIR + (2*ρRed - ρBlue)], его значение должно находиться в интервале от -1 до 1, общепринятые значения для зеленой растительности 0,2-0,8.

Видимый красный (red, band 3), коротковолновый инфракрасный (MIR, band 5)

Применяется для получения индекса TM3/TM5, который позволяет лучше распознавать непродуктивные земли, автострады, конфигурацию улиц на урбанизированных территориях, а также застраиваемые городские территории или забетонированных площади. Он улучшает распознавание замутненных вод, а чистых – нет, и соответственно, применяется для наблюдения различий в загрязнениях водных объектов.

Ближний ИК (near infrared, band 4), коротковолновый инфракрасный (MIR, band 5)

Применяется для получения:

  1. индекса TM4/TM5, который позволяет разделять водные объекты, непродуктивные почвы и растительность;
  2.  индекса железистых минералов Ferrous Minerals = TM5/TM4 (ERDAS IMAGINE); он позволяет получать улучшенные данные о водных объектах, растительности и присутствии влаги в пахотных землях.

Коротковолновый инфракрасный (MIR, band 7), видимый зеленый (green, band 2)

Данное соотношение служит для отделения лесов от пахотных земель, но не пригодно для разделения лесов и водных объектов.

Коротковолновый инфракрасный (MIR, band 7), коротковолновый инфракрасный (MIR, band 5)

Применяется для получения:

  1. индекса глиноземных минералов Clay Minerals = TM5/TM7 (ERDAS IMAGINE);
  2. это же соотношение, позволяет отделять водные объекты от грунтов (почв), а также улучшает определение влаги на пахотных землях и в растительности и, соответственно, используется для изучения урожая «на корню» и мощности растительности.

Видимые синий (blue, band 1), красный (red, band 3), ближний ИК (near infrared, band 4), коротковолновый инфракрасный (MIR, band 5), коротковолновый инфракрасный (MIR, band 7)

Применяется для получения индексов (ERDAS IMAGINE):

  1. минерального композита Mineral Composite = TM5/TM7, TM5/TM4, TM3/TM1;
  2.  гидротермального композита Hydrothermal Composite = TM5/TM7, TM3/TM1, TM4/TM3.

Литература


1) М.Ю. Жиленев "Обзор применения мультиспектральных данных ДЗЗ и их комбинаций при цифровой обработке",ГЕОМАТИКА №3,2009. скачать здесь
2) Сайт GIS-Lab: Геоинформационные системы и Дистанционное зондирование Земли
Поиск по сайту
Меню
НОВОСТИ
2017-02-13, Створення оптико-радарних угруповань супутників дистанційного зондування Землі OptiSAR і UrtheDaily ... Подробнее>>>
2017-02-12, 22-24 лютого 2017 року в м. Харків (Україна) буде проходити ГІС – форум... Подробнее>>>
2017-01-29, Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения... Подробнее>>>
2017-01-28, Компания «Planet Labs» начала продажу космических снимков с КА ДЗЗ «Flock»... Подробнее>>>
2017-01-25, Китай создает коммерческую систему ДЗЗ “GaoJing”... Подробнее>>>
2017-01-23, Компания ESRI выпустила новую версию ПО ArcGIS 10.5... Подробнее>>>
2017-01-22, Бесплатное обучение ПО ArcGIS от специалистов компании ESRI... Подробнее>>>
2016-02-21, БАСЕЙНИ РІЧКИ ВІД 1000 ГРН... Подробнее>>>
2016-01-05, 21 — 22 ноября 2015 года в Москве состоялась II Конференция “Открытые ГИС 2015”... Подробнее>>>
2016-01-03, 30.12.2016 стартовал КА ДЗЗ "Gaofen-4"... Подробнее>>>
2016-01-01, КА ДЗЗ«Ресурс-П» стартовал 30.12.2015... Подробнее>>>
Все новости
10 новых поступлений
  • ArcMap Руководство пользователя
  • Карта Павлограда
  • Першотравенск карта
  • Карта Артемовска
  • Карта Кременчуга
  • Турция
  • Карта Лисичанска
  • Карта Чорткова
  • Карта Кременной
  • Красный Луч карта
  • Реклама на сайте
    Copyright © 2008-2017
    При использовании материала сайта
    индексируемая гиперссылка на http://mapexpert.com.ua/ обязательна