A távérzékelés spektrális irányzata és célja

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A távérzékelés spektrális irányzata és célja"

Áron Gergely Tamás
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 XV. ESRI Magyarország Felhasználói Konferencia A hiperspektrális távérz rzékel kelési technológia sajátoss tosságai, és minőségbiztos gbiztosított tott alkalmazásának hazai lehetőségei Az ASD FieldSpec 3 Max laboratóriumi felhasználási lehetőségei a magyarországi légi hiperspektrális távérzékelési technológia fejlesztésében A hiperspektrális technológia erőforrásai a Mezőgazdasági Gépesítési Intézetben - Az ASD FieldSpec 3 spektroradiométer bemutatása és a terepi mérési technológia ismertetése Előadók: Dr. Kardeván Péter Tolner Imre Tibor Szalay D. Kornél

hiperspektrális távérzékelési technológia fejlesztésében A hiperspektrális technológia erőforrásai a Mezőgazdasági Gépesítési Intézetben -

2 2.DIA A távérzékelés spektrális irányzata és célja A kép-alapú rendszerek tipikus katonai alkalmazása: felderítő jellegű megfigyelések

3 3. Dia. A távérzékelés spektrális irányzata és célja

4 Az adatkocka elv: a spektrális irányzat y A képsorok száma: n 1 pixel Az AISA Dual képkocka georeferencia nélküli, radiometriai korrekciók utáni adatai Az adatkocka pixeleinek száma: n 1 x n 2 x N z A csatornák száma: N pixel x A képoszlopok száma : n 2 pixel

korrekciók utáni adatai Az adatkocka pixeleinek száma: n 1 x n 2

5 A multi-spektrális-elv A tulajdonság-tér modell 2. sáv DN számai cserép talaj Tulajdonság tér: Két csatornás aszfalt Szenzor esetén út 2-dimenziós sík 1. sáv DN számai átlagos DN szám talaj aszfalt út átlagos DN számok 1. sáv 2. sáv A multi-spektrális elv: a spektrális sávokba eső átlagos DN-számok regisztrálása.

6 Multispektrális adatoknál a radiancia, vagy DN-szám szintek szerinti különbségek alapján osztályoznak Nagy DN szám Kis DN szám

7 Kvázi homogén felszínborítás (Parlagfű). A homogenitás definíciója statisztikai megfontolásokon alapul.

8 Az MGI professzionális spektroszkópiai laboratóriuma. Teljesül a homogenitás feltétele?

9 A spektrális lenyomat elvének alkalmazásai: hiperspektrális indexek 3. ábra. Ásványok reflektancia spektrumai. A hiperspektrális adatgyűjtésnél a spektrális-lenyomatok (spectral signature) elve alkalmazható: az ásványok közvetlenül felismerhetők.

A hiperspektrális adatgyűjtésnél a spektrális-lenyomatok

10 Növény fajták megkülönböztetése: nem az abszorpciós sávok különbözőségei alapján. A spektrális lenyomat-elve működik, de radiometriai eltérések alapján! eltérő DN-szám szintek

11 A Térinformatikai adatok infrastruktúrája, az egyes komponensek viszonya A térinformatika lényege: a digitális adatok kezelésének technológiája A digitális adatok hozzáférési infrastruktúrája A felhasználói környezet Adatbázis Környezet Hardver Szoftver

technológiája A digitális adatok hozzáférési infrastruktúrája A

12 Tanítóterület kiválasztása vektor állomány segítségével (GIS integráció) b A Big1 B A B

13 Parlagfű góc LANDSAT 5 osztályozási kép: tanító terület definíciója vektori állomány segítségével Tanító terület Téves pixel besorolások Parlagfű góc terület detektálása LANDSAT 5 képen. Közbülső feldolgozási eredmény. (Kardeván Péter, 2005)

Téves pixel besorolások Parlagfű góc terület detektálása

paraméterek alapján (Mahalanobis-távolság osztályozó) Tévesen besorolt

14 Parlagfű góc kutatás. Osztályozási kép: tanító terület interaktív definíciója statisztikai paraméterek alapján (Mahalanobis-távolság osztályozó) Tévesen besorolt pixelek száma lecsökkent A felhasználói osztályozási pontosság növekedett ENVI 4.0 feldolgozás, Kardeván P. et al. 2005

15 Hiperspektrális osztályozás Szeged város felett. Osztályok definíciója: terepbejárás során térképi általánosítással készített felszín borítási térkép (vektori információ) Felszínborítási térkép Osztályozási pontosság 61,3% Mucsi László, 2008 Szegedi Egyetem, Természeti Földrajzi és Geoinformatikai Tanszék

felszín borítási térkép (vektori információ) Felszínborítási térkép

16 A reflektancia-elv Feltételei: 1. A célobjektum megvilágítása homogén 2. A célobjektum megvilágításának geometriai elrendezése azonos a távérzékelési kampány során alkalmazott geometriai elrendezéshez. 3. A célobjektum és a fehér referencia panel azonos módon (tehát egyaránt tökéletesen diffúz módon) reflektál. 4. Tükröző reflexiók hatása elhanyagolható

során alkalmazott geometriai elrendezéshez. 3.

17 A reflektancia-elv Feltételei: 5. A célobjektum és a referencia panel radiancia mérése során a megvilágítás nem változik 6. A célobjektum homogén 7. A referencia panel spektrális tulajdonságai nem változnak, és a különböző csoportoknál használt referencia panelek tulajdonságai azonosak. 8. A mérésekhez használt műszerek spektrális felbontóképességei elegendők az abszorpciós minimumok felbontásához, a mérési eredmények közelítőleg azonosak.

18 Az osztályok definíciója a tulajdonság térben a statisztikai paraméterek alapján kell végezni interaktív eljárással: másodrendű osztályozó Kovariancia mátrix együtthatói Osztály átlagok

19 A Jarozit ásvány két különböző laboratóriumban mért spektrumai JPL USGS A két laborban a jarozit spektrumát mérő Spektrométer spektrális felbontóképessége eltérő volt!

20 A Jarozit ásvány két különböző laboratóriumban mért spektrumai Könyvtári spektrumok Jarozit (USGS) Alakjuk hasonló! Terepen mért spektrumok: Alakjuk hasonló! De kicsit eltérnek a Laborspektrumokétól!

21 A Fehér Referencia Körutazás projekt A projekt fő céljai: 1. Létrehozni a spektrométer üzemeltetők hálózatát (SIG) 2. Vizsgálni és dokumentálni a valóságos terepei mérési gyakorlatot 3. A spektrum könyvtárakkal kapcsolatos problémák feltárása és terjesztése (Jung András. [10], [11], [12], [13])

22 Egy Spectralon panel abszolút reflektanciája

23 Clorit ásvány reflektancia faktorai A White Reference Tourcsoport tagjainak mérései Hogyan kerül a növényzet spektrum A klorit ásvány spektrumára? Jung et al Jung,A. et al, EUFAR Expert Working Group Workshop "Quantitative applications of soil spectroscopy April 2010, Potsdam

24 A SAM osztályozás eredménye a recski meddőhányók jarozit (sárga) and götit (zöld) tartalmú helyeinek kimutatására TÓTH Péter, TAMÁS János Debreceni Egyetem, 2003

25 Kvantitatív távérzékelés: Gyöngyös város hő szigeteinek vizsgálata DAIS képek alapján (Jung András, 2005)

26 Távérzékelési műholdak alkalmazói kapcsolatai Technikai oldal Feldolgozott Távérzékelési késztermékek Speciális Elő-feldolgozási szoftverek 1. Alkalmazói oldal GIS feldolgozás Integrált GIS és RS szoftver 1. Alkalmazói oldal GIS feldolgozás Integrált GIS és RS szoftver 1. Alkalmazói oldal GIS feldolgozás Integrált GIS és RS szoftver GIS adatbázis GIS adatbázis GIS adatbázis

27 Légi hiperspektrális szenzorok alkalmazói kapcsolatai: Hiperspektrális Munkacsoport, Special Interest Group 1. Alkalmazói oldal Integrált GIS és RS szoftver Feldolgozott Távérzékelési késztermékek Terepi Technikai oldal Terepi Technikai oldal 2. Alkalmazói oldal Integrált GIS és RS szoftver Feldolgozott Távérzékelési késztermékek Speciális Érdek Csoport Terepi Technikai oldal n. Alkalmazói oldal Integrált GIS és RS szoftver Feldolgozott Távérzékelési késztermékek Hiperspektrális Munkacsoport Légi szenzor szolgáltató Geo-referált radiancia adatkockák Közös Kampányok szervezése Oktatás: Elő-feldolgozás Mérési eljárások Osztályozások, Elmélet IDL, ENVI Speciális Elő-feldolgozási szoftverek

28 Hiperspektrális osztályozási eredmények LOOC algoritmus AVIRIS,220 csatornás hiperspektrális szenzor Hiperspektrális tematikus kiértékelés, LOOC statisztika alapján

29 Pixelenkénti statisztikus feldolgozás (ML) és térbeli textúra figyelembevételével végzett (ECHO) tematikus osztályozás összehasonlítása Pixelenkénti feldolgozás ML (Maximum Likelihood) ECHO, (Extraction and classification of Homogeneous Objects)

30 Regionális szintű referencia labor Laborszekrény Műszertartó álvány Tárgyasztal Mesterséges fényforrás White Reference projekt Referencia mérés Mérsi eljársok Labor berendezés dr. Jung András

31 Környezeti hatások vizsgálata Narancsszínű pamutpulóver háttér

32 1. Párhuzamos megvilágitás Környezeti hatások vizsgálata a)ajtó nyitva b)ajtó zárva 5% 1% 1% 2. Divergens megvilágítás a)ajtó nyitva b)ajtó zárva

33 Összehasonlító vizsgálatok Egyidejű műszeres mérés

34 A spektrális terepi mérések jelentősége A légi és műholdas multi- és hiperspektrális mérések földi referenciája A terepi mérések száma és minősége meghatározó a légi felvételek feldolgozásánál Osztályozási munka Atmoszférikus korrekció alapja Önálló alkalmazásának lehetősége: Terepi mérésekre alapozott azonosítás és elkülönítés lehetősége különböző mennyiségi és minőségi paraméterek alapján In situ spektrumkönyvtárak

35 A spektrális terepi mérések előnyei és feltételei Előnyök Roncsolásmentes Természetes környezet Idősoros mérések Mérsékelt méretbeli korlát Homogén, reprezentatív felületek Megfeleltethetőség Kisebb atmoszférikus torzítás Feltételek Természetes fényviszonyok Időjárási tényezők Korlátozott idő Környezeti reflexiók Laboratóriumi mérések szerepe!

36 Atmoszférikus és környezeti hatások direkt sugárzás szenzor felhők égi fény (szórt fény) környezeti hatás Árnyék hatás felhő hatások szórt fény környezeti hatás sugárút hatás (path radiance) pixel

37 Geometria elrendezés a mérés során Ki kell zárni az árnyékolást és a tükröző reflexiót A beeső fénysugárzás síkjára merőlegesen kell mérni! Az érzékelő nadírban, a referencia panel vízszintben! (libella szerepe) Helyes Tükröző reflexió is! Helytelen! NCAVEO 2006)

direkt sugár kizárásával a szórt fény komponense

38 A szórt fény hatásának becslése és korrigálása Fehér referencia mérés Naptárcsás fehér referencia mérés A direkt sugár kizárásával a szórt fény komponense mérhető. Fehér referencia és naptárcsás fehér referencia mérések

39 A mérési magasság szerepe Meghatározza mintaterület nagyságát (a műszer látószögén túl) Kevert pixel probléma! Stacionárius térbeli statisztikus eloszlás Emelőkosaras mérés 4-5 m-es magasságból Mérés tűzoltólétra segítségével 10 m-es magasságból (Kardeván 2005)

40 Mérési technológiák a világon Hibás fehér referencia mérések? Területteljesítmény, vagy precizitás? Szükséges és elégséges pontosság (NASA 2007)

41 Köszönöm megtisztelő figyelmüket

Hasonló dokumentumok

Különböző osztályozási eljárások alkalmazása mesterséges felszínek térképezéséhez Klujber Anikó

Különböző osztályozási eljárások alkalmazása mesterséges felszínek térképezéséhez Klujber Anikó A térinformatika és a digitális távérzékelés ma intenzíven fejlődő területek, melyeknek komoly szerepe lehet