Podstawy teledetekcji. Sensory aktywne a sensory pasywne. Współczesne sensory teledetekcyjne. Promieniowanie elektromagnetyczne: VIS, NIR, TIR i mikrofalowe. Kalibracja sensorów: korekcja radiometryczna, atmosferyczna, geometryczna. Krzywa spektralna, współczynnik odbicia, emisyjności i absorpcji. Okna atmosferyczne. Obrazy panchromatyczne, wielospektralne, hiperspektralne. Przetwarzania obrazu (kontrast, filtracja, progowanie). Ekstrakcja informacji: kompozycje barwne, wskaźniki wegetacji, klasyfikacja obrazu.
Przegląd i omówienie platform udostępniających nieodpłatne dane teledetekcyjne (Sentinel Hub, Earth Explorer, EOS Land Viewer). Pozyskanie obrazów optycznych i radarowych (m.in. Landsat 8, Sentinel-1, Sentinel-2, CHRIS-PROBA, Hyperion).
Przetwarzanie i analiza obrazów Landsat 8 w QGIS SCP– korekcja atmosferyczna, kompozycje barwne, pansharpening, narzędzia edycji rastra. Kalkulator rastrów - obliczanie wskaźnika wegetacji (NDVI) i innych. Klasyfikacja nadzorowana, szacowanie dokładności klasyfikacji, analiza wieloczasowa.
Program Copernicus, konstelacja Sentinel. Opracowanie danych Sentinel-2 za pomocą Sentinel-2 Toolbox (ESA) – wstępna obróbka obrazu: korekcja Sen2Cor, ortorektyfikacja, resampling. Analiza tematyczna obrazów: obliczenie wskaźników wegetacji, wody, gleby, klasyfikacja nienadzorowana/ nadzorowana.
Wprowadzenie do danych hiperspektralnych. Przetwarzanie wstępne obrazów CHRIS w oprogramowaniu opensource Beam VISAT (usuwanie szumów, korekcja atmosferyczna, korekcja geometryczna, redukcja kanałów). Analiza spektralna: spectral unmixing, feature extraction, obliczanie wskaźników.
Wprowadzenie do danych radarowych. Przetwarzanie obrazów S-1 w Sentinel Toolbox (ESA): obliczenie współczynnika rozpraszania wstecznego sigma 0 (calibration, terrain correction, specle filter). Analizy tematyczne.
Semi-Automatic Classification Plugin
Science Education through Earth Observation for High Schools (SEOS - całość)
Hejmanowska B. 2014, Materiały dydaktyczne do przedmiotu: Remote sensing and photo-interpretation
Remote Sensing Tutorials, Government of Canada NRCAN
tele detekcja - zdalne rozpoznanie - bez bezpośredniego kontaktu
Teledetekcja używana jest do pozyskiwania informacji o obiektach. Dane pozyskiwane są za pomocą instrumentów teledetekcyjnych, a następnie poddawane analizie. Urządzenie wykorzystywane do badania nie wchodzi w bezpośredni kontakt z obiektem. Wykorzystywane instrumenty umieszczone są "na odległość" w stosunku do powierzchni Ziemi (np. samoloty i satelity). Zawierają one sensory, które obserwują i badają Ziemię, jej powierzchnię, oceany, atmosferę i dynamikę jej zmian z przestrzeni kosmicznej (ESA Eduspace) (za SEOS)
General definition of Remote Sensingis “the science and technology by which the characteristics of objects ofinterest can be identified, measured or analyzed the characteristics without direct contact” (JARS, 1993).
Usually, remote sensing is the measurement of the energy that is emanated from the Earth’s surface. If the sourceof the measured energy is the sun, then it is calledpassive remote sensing, and the result of this measurement canbe a digital image (Richards and Jia, 2006). If the measured energy is not emitted by the Sun but from the sensor platform then it is defined as active remote sensing, such as radar sensors which work in the microwave range(Richards and Jia, 2006).
The electromagnetic spectrum is “the system that classifies, according to wavelength, all energy (from shortcosmic to long radio) that moves, harmonically, at the constant velocity of light” (NASA, 2013). Passive sensors measure energy from the optical regions of the electromagnetic spectrum: visible, near infrared (i.e. IR), short-wave IR, and thermal IR (see FigureElectromagnetic-Spectrum(page 130))
co odróżnia metody teledetekcyjne od innych metod pomiarowych?
Promieniowanie gamma, rentgenowskie, ultrafiloteowe, widzialne, podczerwień bliska i średnia, termalna, promieniowanie radarowe, fale radiowe
Spektrum elektromagnetyczne i przepuszczalność atmosfery Źródło: Albertz 2007 po modyfikacjach za SEOS
czy możemy zmierzyć promieniowanie Ziemi i ewentualnie uw jakim zakresie długości fal?
Promieniowanie jako funkcja długości fali dla obiektów o różnych temperaturach bezwzględnych. Źródło: ESA Eduspace po modyfikacjach za SEOS
Planck'a - zależność energii promieniowania od długości fali
Wiena - wraz ze zmniejszaniem się temperatury ciała maksimum promieniowania przesuwa się w kierunku fal dłuższych (por. Ziemia i Słońce)
Stefana-Boltzmana - określa całkowita energię wypromieniowaną przez ciało w całym zakresie długości fal
Kirchoff'a - zdolność do pochłaniania (absorpcji) promieniowania jest taka sama jak zdolność jego emitowania
co to jest radiancja?
"Wszystkie zakresy promieniowania podlegają wpływowi atmosfery na wiele różnych sposobów. Promieniowanie słoneczne, podobnie jak ziemskie promieniowane odbite, jest rozpraszane, odbijane lub absorbowane przez cząsteczki w atmosferze. Chmury stanowią dla promieniowania największą przeszkodę i uniemożliwiają pasywnym sensorom satelitarnym przeprowadzenie pomiaru powierzchni Ziemi." (SEOS)
Dlaczego niebo jest niebieskie ?
Definicja współczynników: odbicia, transmisyjności, emisyjności (absorpcji). W teledetekcji możemy zarejestrować promieniowanie odbite (rozproszone) i emitowane, nie możemy zarejestrować promieniowania transmitowanego i zaabsorbowanego.
"Prawo Kirchoffa, opracowane w 1859 roku, stwierdza: α=ε, zdolność absorpcji i emisji jest taka sama. W związku z tym obiekty, które absorbują całość promieniowania padającego (α=1) mają najwyższą zdolność do oddawania energii termalnej (ε=1). Są one określane jako ciała doskonale czarne, gdzie termin czarny wskazuje na całkowity brak promieniowania odbitego. Obiekty, które absorbują choćby ułamek promieniowania padającego (α<1) są określane ciałami doskonale szarymi.
Zdolność absorpcji i emisji jest zależna od długości fali dla danego ciała/obiektu. Wysoka lub niska zdolność absorpcji obiektu w różnych zakresach widmowych przekłada się na wysoką lub niską zdolność emisji w tych samych zakresach spektralnych. W związku z tym uogólnione prawo Kirchoffa można zapisać jako: αλ=ελ" (za SEOS)
Odbicie lustrzane i rozproszone (za SEOS)
od czego zależy wielkość promieniowania docierającego do sensora?
Orbity geostacjonarne znajdują się około 36000 km nad ziemią. Na tej wysokości satelita potrzebuje dokładnie 24 godzin, aby okrążyć całą Ziemię. W tym samym czasie Ziemia wykonuje pełny obrót wokół własnej osi. Satelity są "zawieszone" prostopadle do równika, więc obserwowane z Ziemi wydają się być nieruchome. Zatem, satelita zawsze "widzi" tę samą część powierzchni Ziemi i atmosfery.
Natomiast satelity znajdujące się na orbicie synchronicznej ze Słońcem lub biegunem dostarczają obrazy o średniej i wysokiej rozdzielczości przestrzennej i są wykorzystywane do monitorowania środowiska. Krążą one na wysokości od 300 do 1400 km nad Ziemią. Podczas każdego obrotu trwającego około 90 min, Ziemia obraca się nieco dalej, w wyniku czego satelita obrazuje różne części powierzchni Ziemi w wąskich pasmach. Po paru dniach lub tygodniach satelita obrazuje ponownie ten sam obszar. Rozdzielczość czasowa tych satelitów jest więc ograniczona w porównaniu z satelitami geostacjonarnymi. (za SEOS)
Ogółem, istnieją sensory pasywne rejestrujące promieniowanie świetlne i termalne oraz sensory aktywne wykorzystujące własne źródło promieniowania.
freely download Landsat images EarthExplorer - trzeba założyć konto
w których kanałach Landsata rejestrujemy promieniowanie odbite, a w których promieniowanie emitowane i co z tego wynika?
Macierz składająca się z wierszy (r - rows) i kolumn (c - cols). Element macierzy (komórka) nazywa się pikselem. W pikselu zapisana jest wartość liczbowa (DN - digital number), nazywana jasnością piksela, która zależy od wielkości padającego na piksel promieniowania.
Przestrzenna - wielkość piksela w terenie
Spektralna - liczba kanałów spektralnych
Radiometryczna - liczba bitów / jeden piksel
Czasowa - jak często rejestrowany jest obraz
Jak obliczyć ile różnych liczb można zapisać w pikselu, i o czym mówi na ta wartość?
Jak obliczyć wielkość pliku rastrowego na dysku?
Korekcje radiometryczne:
a) Korekcja DN (liczby 0-255 lub 0-.... zależnie od rozdzielczości radiometrycznej) do wartości radiancji (W/m^2/str)
ppt porównać rozdziały 15 i 16 w podręczniku Semi-Automatic Classification Plugin
b) korekcja zakłócającego wpływy atmosfery
c) korekcja zakłócającego wpływy ukształtowania terenu (stoki północne ciemniejsze/zimniejsze niż południowe)
Korekcje geometryczne - wpasowanie obrazu w układ współrzędnych (nadanie georefrencji) - transformacje: Helmerta, afiniczna, rzutowa lub tworzenie ortofotomap z wykorzystaniem numerycznego modelu terenu (NMT)
Schematyczne przedstawienie procesu korekcji geometrycznej (SEOS)
Wstępne przetwarzanie obrazów
a) zwiększanie kontrastu
b) tworzenie kompozycji barwnych
c) obliczenie indeksów
Wydobywanie informacji z obrazów
a) fotointerpretacja
b) klasyfikacja obrazu
c) analiza wiarygodności
Obraz przed nieprzetworzony
Obraz po "rozciągnieciu kontrastu
Histogram przed i po "rozciągnięciu kontrastu"
Zasada liniowego "rozciągnięcia kontrastu"
(za ILWIS stretch)
Obraz panchromatyczny (PAN) - w szerokim zakresie promieniowania widzialnego
Każdy KOLOR można utworzyć ze składowych 3 kolorów: RGB Można zatem jednocześnie użyć trzech KANAŁÓW spektralnych wielospektralngeo obrazu
Kompozycja w barwach naturalnych: kanał B - kolor B, kanał G - kolor G, kanał R - kolor R
Kompozycja w barwach zafałszowanych tzw. FCC (False Color Composit) kanał G - kolor B, kanał R - kolor G, kanał IR - kolor R
Kompozycja w barwach naturalnych i FCC
Proces klasyfikacji (Zmodyfikowane na podstawie: Naumann 2008, za SEOS)
przeczytać: Rozdział 6 Rozdział 7
porównać rozdział 14 w podręczniku Semi-Automatic Classification Plugin
Wybór pól treningowych
Analiza separatywności klas
Algorytmy klasyfikacyjne
pytanie: w jakich jednostkach wyrażona jest odległość?
x - klasyfikowany piksel (klasa "a" czy klasa "b" ?)
Wynik klasyfikacji - mapa pokrycia/użytkowania terenu (LULC, Landuse / Landcover
Analiza wiarygodności wyniku klasyfikacji (confusion matrix)
*jak obliczyć: AA - średnią dokładność, AR - średnią wiarygodność, OA - dokł
cdn.