OkreÅlanie wybranych wskaźników iloÅciowych z obrazów ... - AGH
OkreÅlanie wybranych wskaźników iloÅciowych z obrazów ... - AGH
OkreÅlanie wybranych wskaźników iloÅciowych z obrazów ... - AGH
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Cel<br />
Głównym celem ćwiczeń jest zapoznanie się ze sposobem obliczania wskaźników ilościowych na<br />
podstawie <strong>wybranych</strong> kanałów spektralnych obrazu wielospektralnego z satelity Landsat 7.<br />
Środkiem do osiągnięcia celu jest opracowanie i analiza dwóch map tematycznych: mapy<br />
temperatury radiacyjnej oraz mapy indeksu wegetacyjnego.<br />
Zagadnienia<br />
I. Zapoznanie się z dostępnymi materiałami.<br />
II. Opracowanie mapy temperatury radiacyjnej powierzchni Ziemi<br />
1. Konwersja wartości cyfrowych kanału termalnego na luminancję spektralną Lλ.<br />
2. Przeliczenie luminancji spektralnej Lλ kanału termalnego na wartości temperatury<br />
radiacyjnej T [K].<br />
3. Obliczenie temperatury radiacyjnej w °C.<br />
4. Analiza mapy temperatury radiacyjnej.<br />
5. Obliczenie powierzchni obszaru o określonej temperaturze radiacyjnej.<br />
III. Obliczenie indeksu wegetacyjnego<br />
1. Opracowanie mapy indeksu wegetacyjnego NDVI<br />
2. Analiza wartości indeksu NDVI dla poszczególnych kategorii uŜytkowania terenu<br />
3. Obliczenie powierzchni obszaru pokrytego roślinnością.<br />
Materiały<br />
klon\pracownicy\awrobel\3_GiK\Albedo\albedo_dane_ilwis\<br />
• albedo.rpr, temperatura.rpr, NDVI.rpr – pliki z paletą kolorów<br />
• krakow.dom, albedo.dom, temperatura.dom, NDVI.dom – pliki z dziedziną<br />
• 8 kanałów spektralnych zarejestrowanych przez radiometr ETM+ satelity Landsat 7 z<br />
7 maja 2000 roku:<br />
Dane Landsat 7 λ (μ m) Rozdzielczość<br />
(m)<br />
krak1 kanał 1 - niebieski 0.45÷0.52 30<br />
krak2 kanał 2 - zielony 0.53÷0.61 30<br />
krak3 kanał 3 – czerwony (RED) 0.63÷0.69 30<br />
krak4 kanał 4 – bliska podczerwień (NIR) 0.78÷0.90 30<br />
krak5 kanał 5 – średnia podczerwień 1.55÷1.75 30<br />
krak6 kanał 6 - termalny 10.40÷12.50 60<br />
krak7 kanał 7 – średnia podczerwień 2.09÷2.35 30<br />
krak8 kanał 8 - panchromatyczny 0.52÷0.90 15<br />
• klon\pracownicy\awrobel\3_GiK\Albedo\orto.jpg – fragment ortofotomapy ze zdjęć<br />
lotniczych.<br />
opracowanie Monika Badurska
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
Wprowadzenie teoretyczne<br />
Albedo i temperatura radiacyjna<br />
Głównym źródłem energii na Ziemi jest promieniowanie słoneczne, które moŜe być<br />
odbite przez powierzchnię Ziemi (lub przez chmury) albo teŜ pochłonięte. Powierzchnia<br />
Ziemi, poniewaŜ ma temperaturę wyŜszą niŜ zero bezwzględne, emituje energię cieplną.<br />
Znajomość stopnia odbijania promieniowania słonecznego oraz wielkości emitowanej energii<br />
cieplnej są wielkościami potrzebnymi do modelowania zjawisk zachodzących w środowisku,<br />
w tym zmian zagospodarowania terenu i zmian klimatycznych. NaleŜy zaznaczyć, Ŝe<br />
w naszym przypadku, analizujemy odbicie promieniowania krótkofalowego jakie wysyła<br />
Słońce (maksimum energii dla fali 0,5 µm), i emisję promieniowania cieplnego Ziemi<br />
o większej długości (najsilniejsze jest dla długości fali ok. 10µm).<br />
Ta część promieniowania słonecznego, która podlega odbiciu jest nazywana albedo Ziemi.<br />
Albedo (z łac. „białość”) definiowane jest, jako stosunek ilości energii promieniowania<br />
odbitego do całkowitej energii promieniowania padającego na daną powierzchnię. Jest ono<br />
parametrem określającym zdolność odbijania promieniowania słonecznego przez daną<br />
powierzchnię. Albedo moŜe przyjmować wartości od 0 (co oznacza brak odbicia) do 1 (całe<br />
padające promieniowanie jest odbijane). MoŜe być równieŜ wyraŜone w %. NatęŜenie<br />
promieniowania odbitego uzaleŜnione jest od całkowitego promieniowania słonecznego oraz<br />
od charakteru powierzchni odbijającej, jej barwy, szorstkości, zawartości wilgoci, ale takŜe<br />
duŜy wpływ ma kąt padania promieni słonecznych oraz wysokość słońca nad horyzontem.<br />
Promieniowanie cieplne jest praktycznie jedynym rodzajem promieniowania, które<br />
w niektórych przypadkach moŜemy uznać za równowagowe. W stanach ustabilizowanych<br />
(tzn. gdy ciało ma cały czas jednakową temperaturę) w wyniku nieprzerwanej wymiany<br />
energii między ciałem i promieniowaniem następuje stan równowagi, tzn. ciało w jednostce<br />
czasu pochłania tyle energii, ile wypromieniowuje. Do ilościowego scharakteryzowania<br />
promieniowania słuŜy spektralna zdolność emisyjna ciała R, natomiast zdolność ciała do<br />
pochłaniania padającego na nie promieniowania jest scharakteryzowana spektralną zdolnością<br />
absorpcyjną A. Obydwie zdolności zaleŜą od natury ciała, jego temperatury i róŜnią się w<br />
zaleŜności od długości fali promieniowania. Spektralna zdolność emisyjna ciała jest to moc<br />
promieniowania jednostki powierzchni ciała w przedziale jednostkowym częstości (długości<br />
fali) promieniowania. Spektralna zdolność absorpcyjna A jest to stosunek ilości energii<br />
promieniowania pochłoniętego do całkowitej ilości energii promieniowania padającego na<br />
dane ciało w przedziale jednostkowym częstości promieniowania. Całkowita zdolność<br />
emisyjna danego ciała jest to suma (po wszystkich częstościach) spektralnej zdolności<br />
emisyjnej.<br />
Ciało, które jest zdolne do całkowitego pochłaniania promieniowania dla wszystkich<br />
częstości dla dowolnej temperatury nazywa się ciałem doskonale czarnym. W rezultacie<br />
zdolność absorpcyjna ciała doskonale czarnego jest równa 1 dla wszystkich częstości<br />
promieniowania i temperatur (A=1). W przyrodzie ciała doskonale czarne nie występują,<br />
dlatego często definiuje się pojęcia ciała doskonale szarego, przez które rozumie się ciało, dla<br />
którego zdolność absorpcyjna jest stałą mniejszą od jedności (A
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
Podstawowe prawa promieniowania cieplnego<br />
(źródło: http://cmf.p.lodz.pl/posmykiewicz/wyklady_wl/wyklad_25/wyklad_w25.htm)<br />
Prawo Kirchhoffa.<br />
Kirchhoff określił zaleŜność między spektralną zdolnością emisyjną i spektralną zdolnością<br />
absorpcyjną ciał. Stosunek spektralnej zdolności emisyjnej do spektralnej zdolności absorpcyjnej<br />
nie zaleŜy od natury ciała, jest on dla wszystkich ciał uniwersalną funkcją częstości (długości fal)<br />
i temperatury. W rezultacie, zgodnie z prawem Kirchhoffa, dla wszystkich ciał stosunek<br />
spektralnej zdolności emisyjnej do spektralnej zdolności absorpcyjnej jest równy spektralnej<br />
zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego dla danej temperatury.<br />
Prawo Stefana-Boltzmanna.<br />
WaŜnym zadaniem teorii promieniowania cieplnego jest określenie zaleŜności zdolności<br />
emisyjnej ciała od częstości promieniowania i temperatury. WaŜnym zadaniem teorii<br />
promieniowania cieplnego jest określenie zaleŜności zdolności emisyjnej ciała od częstości<br />
promieniowania i temperatury. Stefan i Boltzmann rozwiązali to zadanie częściowo, ustalając<br />
zaleŜność między całkowitą zdolnością emisyjną a temperaturą.<br />
Całkowita zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego jest proporcjonalna do czwartej<br />
potęgi temperatury.<br />
E ecz =σ T 4<br />
σ - stała Stefana-Boltzmanna, jej wartość wyznaczona eksperymentalnie jest równa<br />
5,67 ⋅10 -8 W /(m 2 ⋅ K)<br />
Prawo Wiena<br />
Wien ustalił zaleŜność między długością fali λ max odpowiadająca maksymalnej wartości<br />
funkcji spektralnej zdolności emisyjnej a temperaturą. Długość fali λ max odpowiadająca<br />
maksymalnej wartości spektralnej zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego jest<br />
odwrotnie proporcjonalna do jego temperatury.<br />
λ = b<br />
max<br />
T<br />
b – stała Wiena, jej wartość wyznaczona doświadczalnie wynosi 2,9 ⋅10 -3 m⋅ K<br />
Prawa Stefana-Boltzmanna i Wiena odgrywają waŜną rolę, ale są one tylko prawami<br />
częściowymi – nie dają ogólnego obrazu rozkładu energii w zaleŜności od częstości dla<br />
równych temperatur.<br />
Prawo Plancka<br />
WyraŜenia na spektralną zdolność emisyjną podał niemiecki fizyk M.Planck. Zgodnie<br />
z zaproponowaną przez Plancka hipotezą kwantową, oscylatory atomowe wysyłają energię<br />
nie w sposób ciągły, a określonymi porcjami – kwantami. Planck wyprowadził wzór na<br />
uniwersalną funkcję Kirchhoffa, która w sposób doskonały zgadzała się z danymi<br />
eksperymentalnymi dotyczącymi rozkładu energii w widmie ciała doskonale czarnego<br />
w zaleŜności od wszystkich częstości od 0 do nieskończoności dla róŜnych temperatur.<br />
Emitancja spektralna (gęstość monochromatyczna natęŜenia napromienienia) ciała doskonale<br />
czarnego jest funkcją temperatury tego ciała i długości fali:<br />
2<br />
2πc<br />
h 1<br />
Iλ<br />
= •<br />
5 hc / kT<br />
λ e −1
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
Indeksy wegetacyjne<br />
Umieszczone na satelitach spektrometry mierzą luminancję (luminancja - wielkość<br />
fotometryczna charakteryzująca świecenie ciał w danym kierunku (encyklopedia PWN)) spektralną<br />
w <strong>wybranych</strong> zakresach światła widzialnego i podczerwieni. Proporcje luminancji spektralnej<br />
o róŜnej długości fali są charakterystyczne dla róŜnych obiektów pokrywających teren.<br />
W szczególności, ilość chlorofilu moŜna dość dobrze oszacować za pomocą tzw. indeksów<br />
wegetacyjnych.<br />
Indeksy wegetacyjne są ilościowymi wskaźnikami zawartości biomasy (pochodzenia<br />
roślinnego). Do ich określenia stosuje się kanał czerwony RED i bliskiej podczerwieni NIR, gdyŜ<br />
między tymi kanałami zachodzi największe zróŜnicowanie odbicia promieniowania dla<br />
roślinności (niskie odbicie dla RED i wysokie dla NIR). Dla satelity Landsat TM kanał RED<br />
odpowiada kanałowi 3, natomiast kanał NIR – kanałowi 4.<br />
Indeks wegetacji jest sztucznym obrazem powstałym przez dzielenie <strong>wybranych</strong> kanałów<br />
spektralnych, ma charakter orientacyjny, a jego wielkość silnie zaleŜy od rodzaju oświetlenia<br />
i stopnia wegetacji. Dzielenie kanałów spektralnych powoduje równieŜ korektę wpływu rzeźby<br />
terenu (następuje znormalizowanie odbicia spektralnego między zboczami o róŜnym<br />
ukierunkowaniu). Na dokładność wyznaczenia indeksu wegetacji istotny wpływ ma równieŜ szum<br />
gleb i szum atmosferyczny.<br />
• Szum gleby – na obrazie moŜe istnieć kilka rodzajów gleb a ich zmiany w wilgotności<br />
powodują zafałszowanie obliczonego wskaźnika wegetacji (odbicie jest wypadkową samej gleby<br />
i ilości wody w niej zawartej). Szum gleb ma szczególne znaczenie przy niskim poziomie<br />
wegetacji.<br />
• Szum atmosfery – atmosfera moŜe zmieniać się bardzo silnie, nawet w obrębie jednego<br />
zdjęcia, szczególnie na obszarach o urozmaiconej rzeźbie terenu. Ilość odbitego światła moŜe,<br />
więc zmieniać się dla zdjęć tego samego terenu zrobionych w róŜnych momentach.<br />
Rozwiązaniem problemu jest skorzystanie z metod atmosferycznej korekcji zdjęć przed<br />
poddaniem ich obróbce.<br />
Opracowano wiele róŜnych wskaźników wegetacji róŜniących się między sobą m.in.<br />
odpornością na szum gleby lub szum atmosfery, mających rozmaite zakresy wartości<br />
i zawierających róŜne teoretyczne załoŜenia, dotyczące spektralnych cech obszarów gleby<br />
i wegetacji. Wszystkie z nich bazują jednak na tym samym mechanizmie: porównaniu<br />
luminancji spektralnej rejestrowanej w pasmach: bliskiej podczerwieni oraz czerwieni. Dwa<br />
najpopularniejsze i najczęściej wykorzystywane to:<br />
• RVI -Ratio Vegetation Index<br />
Zakres wartości wskaźnika RVI wynosi od zera do nieskończoności<br />
RVI =<br />
NIR<br />
RED<br />
• NDVI – Normalized Difference Vegetation Index<br />
NDVI<br />
=<br />
NIR<br />
NIR<br />
−<br />
+<br />
RED<br />
RED<br />
Gdzie NIR, RED oznacza jasność (określaną jako DN) w kanałach 4 i 3 satelity Landsat.<br />
NDVI jest najpopularniejszym indeksem wegetacyjnym Jest on prosty do policzenia
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
i stosunkowo odporny na szum gleby i zmiany atmosferyczne (z wyjątkiem przypadków niskiego<br />
poziomu wegetacji). NDVI jest bardzo wygodny w uŜyciu, m.in. dzięki temu, Ŝe jego zakres<br />
wartości wynosi od -1 do +1. Obraz indeksu wegetacji interpretujemy jako wskaźnik biomasy –<br />
im wyŜsza wartość tego indeksu tym większa istniejąca w danym miejscu biomasa (ogólna masa<br />
materii organicznej zawartej w organizmach roślinnych). Największe wartości NDVI przyjmuje w<br />
przypadku obszarów o największej koncentracji roślinności, natomiast wartości ujemne<br />
odpowiadają terenom pozbawionych roślinności – odkrytej glebie, wodzie, terenom<br />
wybetonowanym itp.<br />
Przebieg ćwiczenia<br />
I. Zapoznanie z danymi<br />
NaleŜy wizualnie porównać kanał termalny z kanałem panchromatycznym, stworzyć<br />
kompozycję barwną oraz określić lokalizację poszczególnych elementów obrazu w terenie.<br />
W przypadku trudności w lokalizacji moŜna skorzystać z załączonego fragmentu<br />
ortofotomapy orto.jpg<br />
• Uruchom program ILWIS<br />
• UŜyj Nawigatora (Navigator), aby przejść do swojego katalogu roboczego (jest to<br />
katalog, w którym masz dane i w którym lokowane będą nowoutworzone pliki)<br />
• Wyświetl kanały krak6 i krak8 w odcieniach szarości (Kliknij dwukrotnie obraz<br />
krak6 / krak8 w oknie Catalog). Porównaj obydwa obrazy<br />
• Stwórz kompozycję barwną z kanałów krak1, krak2, krak3:<br />
Rozwiń opcję Create w Operation-tree menu i podwójnym kliknięciem<br />
uruchom<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
New Map List. Na ekranie pojawi się okno dialogowe Create Map List.<br />
Jako nazwę listy (Map List) wprowadź Krakow. Z listy po lewej stronie<br />
wybierz obrazy od krak1 do krak3 i wciśnij przycisk >. Wybrane obrazy<br />
pojawią się na liście po prawej stronie. Naciśnij OK.<br />
Kliknij dwukrotnie na liście Krakow w oknie Catalog. Lista otworzy się jako<br />
nowe okno Catalog.<br />
W pasku narzędzi otwartej listy naciśnij przycisk Open As ColorComposit<br />
.Pojawi się okno dialogowe Display Options – Map List as ColorComp.<br />
WskaŜ obraz krak3 jako Red Band, krak2 jako Green Band i krak1 jako<br />
Blue Band.<br />
Zaakceptuj ustawienia domyślne naciskając OK. W oknie mapy wyświetlona<br />
zostanie kompozycja barwna.<br />
W menu tekstowym okna mapy wybierz File a następnie Save View lub<br />
naciśnij przycisk Save View w pasku narzędzi. Na ekranie pojawi się okno<br />
dialogowe Save View As.<br />
Wprowadź krak123 jako nazwę zapisywanej kompozycji (Map View Name)<br />
i naciśnij OK. Utworzona kompozycja została zachowana.<br />
W osobnym oknie (poza Ilwis) otwórz plik orto.jpg
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
II. Opracowanie mapy temperatury radiacyjnej powierzchni Ziemi<br />
Temperatura radiacyjna powierzchni Ziemi zostanie wyznaczona na podstawie kanału<br />
termalnego (kanał 6) o rozdzielczości przestrzennej wynoszącej 60 m, obejmującym zakres<br />
promieniowania podczerwieni termalnej (10,4÷12,5 μ m). W chwili rejestracji, analizowany<br />
obszar znajdował się pod wpływem wyŜu w masie powietrza arktycznego napływającego ze<br />
wschodu. Nad Krakowem brak było wówczas zachmurzenia, które mogłoby uniemoŜliwić<br />
interpretację termalnego zdjęcia.<br />
1. Konwersja zarejestrowanych przez detektor satelity wartości cyfrowych DN na luminancję<br />
spektralną Lλ kanału panchromatycznego.<br />
Konwersję naleŜy przeprowadzić za pomocą narzędzia Map Calculation (Menu-Operations-<br />
Raster Operations lub lewy panel – Operation List) zgodnie z poniŜszym wzorem:<br />
gdzie:<br />
Lλ = gain ⋅ DN + offset = ((L max − L min ) / 255) ⋅ DN + L µιν<br />
Lλ – luminancja spektralna zarejestrowana przez sensor satelity (W ⋅m -2 ⋅ sr -1 ⋅µm -1 )<br />
L min – minimalna luminancja spektralna wyznaczona dla detektorów, wynosząca w kanale<br />
termalnym 0.00 (W ⋅m −2 ⋅ sr −1 ⋅µm −1 )<br />
L max – maksymalna luminancja spektralna wyznaczona dla detektorów, wynosząca w kanale<br />
termalnym 17.04 ( W ⋅m −2 ⋅ sr −1 ⋅µm −1 )<br />
DN – 8-bitowa wartość cyfrowa (wartości kanału termalnego – kanału 6)<br />
W oknie Map Calculation naleŜy wpisać:<br />
((17.04 – 0)/255)*krak6 + 0 czyli (17.04/255)*krak6<br />
Obraz wynikowy nazwać lum_kan_term, dziedzina (domain) krakow, wyświetlić w palecie<br />
PSEUDO<br />
2. Przeliczenie zarejestrowanej przez radiometr luminancji spektralnej Lλ na wartości<br />
temperatury radiacyjnej T.<br />
Obliczenie naleŜy dokonać narzędziem Map Calculation, na podstawie poniŜszego równania<br />
zgodnego z prawem Plancka:<br />
K<br />
T =<br />
2<br />
⎛ K ⎞<br />
ln<br />
⎜<br />
1<br />
+ 1<br />
⎟<br />
⎝ Lλ<br />
⎠<br />
gdzie:<br />
Lλ – luminancja spektralna zarejestrowana przez radiometr satelity ( W ⋅m −2 ⋅ sr −1 ⋅µm −1 )<br />
K 1 , K 2 - stałe kalibracyjne
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
2<br />
2 ⋅ π ⋅ c ⋅ h ⎛ ⎞<br />
= ⎜<br />
W<br />
K<br />
⎟<br />
1 =<br />
666.09<br />
5<br />
λ<br />
2<br />
⎝ m ⋅sr<br />
⋅µ m ⎠<br />
h ⋅ c<br />
K 2 = = 1282.71( K)<br />
k ⋅ λ<br />
−23⎛<br />
J ⎞<br />
k – stała Boltzmanna 1.380 ⋅10<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ K ⎠<br />
−34<br />
6.626 ⋅10<br />
J ⋅ s<br />
h – stała Plancka ( )<br />
c – prędkość światła<br />
8⎛<br />
m ⎞<br />
2.998 ⋅10<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ s ⎠<br />
λ – długość fali (m)<br />
UWAGA! Obliczona temperatura jest w jednostkach Kelvina (K) – obraz wynikowy nazwać<br />
temperatura_k.
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
3. Przeliczenie temperatury radiacyjnej z jednostek K na °C<br />
• °C = K – 273.15<br />
• wynikową mapę temperatury radiacyjnej nazwać temperatura_c<br />
• UWAGA!! – mapę temperatury radiacyjnej stworzyć w dziedzinie temperatura<br />
wyświetlić mapę temperatury radiacyjnej w palecie temperatura<br />
4. Analiza mapy temperatury radiacyjnej.<br />
Przeanalizować wyświetloną mapę temperatury radiacyjnej i wypełnić poniŜszą tabelę<br />
zakresem wartości i średnimi wartościami dla poszczególnych powierzchni. Analizę naleŜy<br />
dokonać korzystając z dostępnych danych (kanału panchromatycznego, kompozycji barwnej,<br />
ortofotomapy Krakowa) (wartość temperatury dla poszczególnych pikseli moŜna odczytać<br />
klikając lewy przycisk myszy).
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
Powierzchnie<br />
Zabudowa zwarta<br />
Zabudowa rozproszona<br />
UŜytki rolne<br />
Lasy<br />
Rzeki<br />
Zbiorniki wodne<br />
Temperatura radiacyjna (°C)<br />
zakres wartości / średnia<br />
Pytania:<br />
1) Jakie tereny charakteryzując się wyŜszymi temperaturami<br />
2) Jakie tereny charakteryzują się najniŜszymi temperaturami<br />
5. Obliczenie powierzchni obszaru o określonej temperaturze radiacyjnej.<br />
NaleŜy obliczyć powierzchnię obszaru, dla którego wartość temperatury radiacyjnej jest<br />
wyŜsza niŜ<br />
20 + 0,2∗Nr_studenta.<br />
Następnie obliczyć procentowy udział powierzchni spełniającej zadane kryterium w stosunku<br />
do całkowitej powierzchni obrazu.<br />
Aby stworzyć mapę wyświetlającą zadane przez nas kryterium moŜna wykorzystać poznaną<br />
juŜ funkcję Map Calculation, wpisując tym razem wyraŜenie logiczne. Przykładowo, aby<br />
wyświetlić piksele o temperaturze przekraczającej wartość 21.0ºC naleŜy wpisać:<br />
temperatura_c>21.0. Nazwa tworzonej mapy: „warunek”, domena BOOL.<br />
Wyświetli nam się wówczas dwukolorowa mapa, dla której piksele przekraczające wartość<br />
21.0ºC zostaną wyświetlone w innym kolorze niŜ pozostałe (patrz „Legend”).<br />
Powierzchnię obszaru spełniającego zadane kryterium moŜna policzyć za pomocą histogramu<br />
obrazu „warunek”. Po utworzeniu histogramu w tabelce obok wykresu moŜemy odczytać<br />
m.in. następujące wartości:<br />
value – czy piksele spełniają warunek (True, False)<br />
npix - liczba pikseli w danej grupie<br />
npixpct - procent jaki dana grupa stanowi z całości<br />
area - powierzchnia danej grupy (m2)<br />
III. Obliczenie indeksu wegetacyjnego<br />
1. Opracowanie mapy indeksu wegetacyjnego NDVI<br />
Indeks wegetacyjny zostanie obliczony na podstawie kanału czerwonego (krak3) i bliskiej<br />
podczerwieni (krak4) satelity Landsat 7. Obliczenia naleŜy przeprowadzić za pomocą<br />
narzędzia Map Calculation, w dziedzinie NDVI, zgodnie z poniŜszym wzorem:<br />
krak4<br />
− krak3<br />
NDVI =<br />
kreak4<br />
+ krak3
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
2. Analiza wartości indeksu NDVI dla poszczególnych powierzchni<br />
Przeanalizować wyświetloną mapę indeksu wegetacji NDVI i wypełnić poniŜszą tabelę średnimi<br />
wartościami dla poszczególnych powierzchni. Analizę naleŜy dokonać korzystając z dostępnych<br />
danych (kanału panchromatycznego, kompozycji barwnej oraz mapy Krakowa).<br />
Powierzchnie<br />
Zbiorniki wodne<br />
Rzeki<br />
Starorzecza<br />
UŜytki zielone<br />
Lasy<br />
Gleba odkryta<br />
Zabudowa jednorodzinna<br />
Zabudowa przemysłowo-handlowa<br />
NDVI<br />
3. Obliczenie powierzchni obszaru pokrytego roślinnością<br />
Obliczyć powierzchnię obszaru pokrytego roślinnością, samemu ustalając wartość progową dla<br />
roślinności. Następnie obliczyć procentowy udział powierzchni pokrytej roślinnością w stosunku<br />
do całkowitej powierzchni obrazu.<br />
Obliczenie to moŜna wykonać podobnie jak przy analizie temperatury radiacyjnej – tzn.
Określanie <strong>wybranych</strong> wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych<br />
Teledetekcja i fotogrametria II, GiK - WGGiIŚ <strong>AGH</strong> w Krakowie<br />
utworzyć obraz o nazwie „warunek-NDVI” (domena BOOL) wpisując w oknie<br />
Map Calculation: NDVI>a (gdzie a = wartość progowa).<br />
Do sprawozdania naleŜy dołączyć: (mapy – jako zrzuty z ekranu)<br />
1. Temperatura radiacyjna<br />
a. Mapę luminancji, temperatury radiacyjnej w stopniach Kelvina i stopniach<br />
Celsjusza, mapę obszaru spełniającego warunek.<br />
b. Tabelę ze średnimi temperaturami dla powierzchni <strong>wybranych</strong> kategorii<br />
uŜytkowania terenu.<br />
c. Obliczoną powierzchnię obszaru dla zadanego warunku dla temperatury<br />
radiacyjnej i jej procentowy udział w całkowitej powierzchni obrazu.<br />
d. Odpowiedzi na zadane pytania.<br />
2. Indeks wegetacyjny<br />
a. Mapę wskaźnika wegetacyjnego.<br />
b. Tabelę ze średnimi wartościami wskaźnika NDVI dla poszczególnych<br />
kategorii uŜytkowania terenu.<br />
c. Obliczoną powierzchnię obszaru pokrytego roślinnością i jej procentowy<br />
udział w całkowitej powierzchni obrazu.<br />
d. Odpowiedzi na zadane pytania.