24.4.2. Предварительная обработка¶
Общие сведения¶
Космические аппараты ДДЗ могут работать в разных диапазонах электромагнитных волн. Сейчас на орбите присутствует множество КА, которые работают в видимом, инфракрасном и радио диапазонах. На одном КА может быть установлено оборудования для работы в различных диапазонах.
Материалы в видимом и ИК диапазонах представляют собой изображение в цифровой форме или на фотопленке. Материалы с радарных спутников представляют собой сигнал (радио голограмма), из которого может извлекаться как информация для формирования изображения, так и данные о высоте (рельефе).
В зависимости от качества получаемого изображения (размер ячейки растра, проекция пиксела на местности и т.п.) КА классифицируют на:
КА низкого разрешения (выше 10 м),
КА среднего разрешения (от 10 до 2 м),
КА высокого разрешения (от 2 до 1 м),
КА сверхвысокого разрешения (лучше 1 м).
К КА низкого разрешения можно отнести Landsat, IRS, Aster, среднего разрешения - Spot, RapidEye, высокого Ресурс-ДК (хотя он уже переместился в среднее), Ресурс-П, EROS-A1, Formosat, сверхвысокого - GeoEye, WorldView.
Обычно снимки поставляются в формате GeoTIF (реже в JP2 и HDF). Снимок сопровождается метаданными, где дается описание даты и времени съемки, условий съемки (облачность, освещенность), характеристики орбиты, RPC коэффициенты и другая полезная информация.
При сканировании фотоматериалов часто метаданные и привязка недоступны, и такие снимки необходимо привязывать самостоятельно по карте или другому, привязанному снимку.
Получение ДДЗ из сервиса EarthExplorer¶
Для отработки предварительной обработки снимков необходимо скачать две разновременные сцены с КА Landsat 8.
Для этого необходимо выполнить вход в сервис EarthExplorer, расположенный по адресу: http://earthexplorer.usgs.gov/ (см. Рис. 24.40.).
![../../../_images/earth_explorer1.png](../../../_images/earth_explorer1.png)
Рис. 24.40. Главная страница сервиса EarthExplorer.¶
Далее необходимо задать область интереса (см. Рис. 24.41.), а также, при необходимости, диапазон дат и сезонность.
![../../../_images/earth_explorer2.png](../../../_images/earth_explorer2.png)
Рис. 24.41. Первый шаг мастера получения ДДЗ (Search criteria).¶
Далее необходимо выбрать КА для получения материалов (см. Рис. 24.42.), а также, при необходимости, ограничения по облачности и др. параметрам (в зависимости от типа КА).
![../../../_images/earth_explorer3.png](../../../_images/earth_explorer3.png)
Рис. 24.42. Второй шаг мастера получения ДДЗ (Data Sets).¶
Выбираем:
.Далее переходим к выбору дополнительных критериев (см. Рис. 24.43.), где указываем, что нам необходимы снимки с не более чем 10% облачности.
![../../../_images/earth_explorer4.png](../../../_images/earth_explorer4.png)
Рис. 24.43. Третий шаг мастера получения ДДЗ (Additional critera).¶
В заключение нажимаем на кнопку «Results». Сервис выполнит поиск снимков по нашим критериям. Результат работы сервиса представлен на Рис. 24.44..
![../../../_images/earth_explorer5.png](../../../_images/earth_explorer5.png)
Рис. 24.44. Результаты поиска ДДЗ.¶
У каждой сцены имеется панель операций:
посмотреть проекцию сцены на местности,
просмотреть разреженное изображение сцены (preview),
посмотреть метаданные сцены,
скачать сцену и др.
Для пользователей, не выполнивших вход в программу, часть операций будет недоступна. Выберем сцены одного сезона, но с разницей в год и более, и отметим их на скачивание. При этом будет отображен диалог выбора типа продукта. В зависимости от типа КА выбор может отличаться. В случае Landsat 8 будет следующий список:
LandsatLook «Natural Color» Image (7.4 MB),
LandsatLook «Thermal» Image (3.0 MB),
LandsatLook «Quality» Image (428.7 KB),
LandsatLook images with Geographic Reference (10.8 MB),
Level 1 GeoTIFF Data Product (862.4 MB).
Необходимо скачать самый большой архив, т.к. в нем содержаться ДДЗ только с выполненной предварительной радиометрической и геометрической коррекцией.
Предварительная обработка¶
Полученные снимки распакуем. Запустим NextGIS QGIS и вызовем меню Рис. 24.45..
. В открывшемся диалоге выберем первый канал из распакованного архив (имя файла оканчивается на B1.TIF), включим режим редактирования поля команды (кнопка с карандашом) и добавим сразу после gdalinfo ключ -mdd all. Далее нажмем кнопку «ОК». Диалог представлен на![../../../_images/gdalinfo.png](../../../_images/gdalinfo.png)
Рис. 24.45. Диалог информации о растре.¶
В верхней части диалога посмотрим текст с описанием растра. Найдем величину pixel size. Для всех каналов, за исключением 8-го, значение будет составлять 30 м. Восьмой канал имеет разрешение 15 м.
Выполним объединение каналов в единый растр. Для этого вызовем Рис. 24.46.) выберем с 1 по 7 канал. В качестве выходного формата установим GeoTIFF. Поставим отметку у пункта «склеить поканально».
. В диалоге (см.![../../../_images/gdalmerge.png](../../../_images/gdalmerge.png)
Рис. 24.46. Диалог объединения каналов.¶
После удачного завершения работы инструмента, новый растр должен быть добавлен на карту.
Посмотрим гистограмму полученного растра. Для этого, в дереве слоев вызовем контекстное меню растра и выберем пункт «Свойства». В открывшемся диалоге перейдем на вкладку «Гистограмма» и нажмем «Построить» (см. Рис. 24.47.).
![../../../_images/histogram.png](../../../_images/histogram.png)
Рис. 24.47. Вкладка «Гистограмма» диалога свойств.¶
На гистограмме можно заметить, что хотя у нас пиксел кодируется типом UInt16, что дает диапазон возможных значений от -32768 до 32767, но большинство значений лежит в более узких пределах. Это говорит о возможности сенсора на КА дискретизировать значения входного светового потока меньшим количество разрядов (бит), обычно 11 или 12.
Установим нашему растру естественные цвета. Для выбора естественных цветов используется следующая комбинация каналов: 4,3,2 1. Это значит, что в качестве красного канала, надо выбрать 4-й канал, зеленого - 3 и синего 2. Настройку комбинации каналов делают на вкладке «Стиль» (см. Рис. 24.48.).
![../../../_images/raster_style.png](../../../_images/raster_style.png)
Рис. 24.48. Вкладка «Стиль» диалога свойств.¶
Дополнительно можно выбрать значение яркости и контраста для придания изображению естественного вида.
Привязка растра¶
Для отработки привязки растра нам необходим непривязанный растр. Для получения такого растра воспользуемся сервисом EarthExplorer, расположенным по адресу: http://earthexplorer.usgs.gov/ . Для этого выполним указания из подраздела Получение ДДЗ из сервиса EarthExplorer, но на втором шаге вместо Landsat необходимо выбрать , а также Declass 2 и Declass 3. 2
Далее выполним поиск снимков, которые пересекаются со снимками Landsat 8, которые будут эталонными данными для привязки.
Далее в NextGIS QGIS выполним
(данное меню доступно только в случае, если активирован соответствующий плагин в диалоге управления модулями).В открывшемся диалоге необходимо выбрать растр, который мы хотим привязать (см. Рис. 24.49.).
![../../../_images/raster_rectiy.png](../../../_images/raster_rectiy.png)
Рис. 24.49. Диалога привязки растров.¶
Далее необходимо указывать соответствующие точки на непривязанном растре и окне карты. В процессе расстановки точек необходимо следить за ошибкой в таблице в нижней части диалога (колонка residual). Точки нужно расставлять равномерно, что бы получилась достаточная статистика для воспроизведения функции трансформации.
После ввода достаточного количестве точек необходимо настроить параметры трансформации (см. Рис. 24.50.).
![../../../_images/rectify_properties.png](../../../_images/rectify_properties.png)
Рис. 24.50. Диалог настроек сохранения результата привязки.¶
После ввода всех настроек, выполним сохранение растра. Результирующий растр должен ложиться на растр, который мы использовали в качестве эталона привязки (см. Рис. 24.51.).
![../../../_images/rectify_res.png](../../../_images/rectify_res.png)
Рис. 24.51. Результат привязки в NextGIS QGIS.¶
Ссылки