Optikai és radar műholdfelvételek együttes alkalmazása a mezőgazdasági távérzékelésben

Átírás

1 Optikai és radar műholdfelvételek együttes alkalmazása a mezőgazdasági távérzékelésben Surek György, Nádor Gizella surek.gyorgy@fomi.hu Földmérési és Távérzékelési Intézet MFTTT, július 3.

2 HEALTHY CORNFIELD AND GOOSENECK LODGING

3 kontroll Kukoricabogár lárva kártétel károsodott MFTTT, július 3. 3

4 A radar felvételek spektrális jellemzői sáv hullámhossz (cm) frekvencia (GHz) L S C X K K MFTTT, július 3. 4

5 RADARSAT működési módjai MFTTT, július 3. 5

6 Polarimetrikus radar észlelés A kisugárzott impulzusok polarizációja és a vételi antenna polarizációja ismert. A céltárgy a polarizációs állapotot megváltoztatja. A visszavert rádióhullámok amplitúdója és polarizációs állapota információt tartalmaz: a visszaverő anyag reflektivitásáról, geometriai elrendeződéséről, formájáról, nedvességtartalmáról, felületi minőségéről MFTTT, július 3. 6

7 A radar felvételek polarizációja SINGLE HH VV HV VH DUAL HH+HV HH+VH VV+HV VV+VH QUAD HH+HV+VH+VV MFTTT, július 3. 7

8 Kezdetek Célunk a különböző típusú polarimetrikus radar illetve optikai űrfelvételek egymást segítő alkalmazása egyes növénykultúrák geometriai struktúra változással járó károsodásának kimutatására. Példák a kukoricabogár lárvakártétel kukoricatáblákban, mezőgazdasági táblák gyomfertőzöttsége a természeti csapások (pl. jégkár, viharkár) által a mezőgazdasági táblákban okozott károsodások MFTTT, július 3. 8

9 kontroll Kukoricabogár lárva kártétel károsodott MFTTT, július 3. 9

10 Kukoricabogár elterjedése Európában

11 Károsodott és kontroll kukorica táblák, Békés) NIR SWIR RED SPOT4, 2010/07/29 RADARSAT2, 2010/07/26 SE p SE i L1 2012/08/ /08/07 MFTTT, július 3. 11

12 Fig.39

13 A polarimetrikus jellemzők hatékonysági analízise a károsodott és kontroll kukoricatáblák táblák elkülönítése szempontjából Békés Legjobb elkülönülés július 26-i radar felvétel esetén MFTTT, július 3. 13

14 kontroll parlagfűvel fertőzött MFTTT, július 3. 14

15 NIR SWIR RED Gyomos és gyommentes napraforgó tábla, Baranya IRS-P6 LISS, 2012/06/30 RADARSAT2, 2012/06/17 YAM odd SE L2 2012/07/03 gyomos 2012/07/03 gyommentes KGO tea, november

16 A polarimetrikus jellemzők hatékonysági analízise a gyomos és kontroll napraforgó táblák elkülönítése szempontjából, Baranya MFTTT, július 3. 16

17 Tipikus parlagfűvel fertőzött és gyommentes napraforgó tábla optikai és radar űrfelvételen, valamint a terepen készült fényképen, Békés mintaterület Parlagfűvel fertőzött Parlagfűvel fertőzött gyommentes gyommentes IRS-P6 LISS, 2010/07/02 (R:3, G:4, B:2) Parlagfűvel fertőzött SPOT4, 2010/08/10 (R:1, G:4, B:2) 2010/08/06 Gyommentes ALOS PALSAR, 2010/06/14 (R:SE i, G:SE, B:SE p ) MFTTT, július 3. 17

18 A RADARSAT2 felvételek a mintaterületeken Bács-Kiskun Békés Baranya MFTTT, július 3. 18

19 Aszály sújtotta és kontroll napraforgó táblák, Bács-Kiskun NIR Red Blue GEOEYE, 2012/06/30 RADARSAT2, 2012/07/08 SE SE i L3 2012/07/ /07/04 MFTTT, július 3. 19

20 A polarimetrikus jellemzők hatékonysági analízise az aszályos és kontroll napraforgó táblák elkülönítése szempontjából (Bács-Kiskun) A legjobb elkülönülés a július 8-i radar felvétel esetén MFTTT, július 3. 20

21 ortorektifikálás gyapjaslepke kártétel erdőkben MFTTT, július 3. 21

22 NIR SWIR RED A mintaterület optikai és radar űrfelvétel színkompoziton valamint a referencia erdőfoltok foltok elhelyezkedése Landsat TM8, 2013/07/22 RADARSAT2, 2013/07/24 SE SE i SE p nincs kártétel, gyenge kártétel, közepes kártétel, súlyos kártétel MFTTT, július 3. 22

23 Radar felvételek geometriai torzulásai a domborzat hatására F=Lejtő közeli oldala T=Lejtő csúcsa R=Lejtő távoli oldala Nézési irány Lejtő rövidülés Egy pontba képzés áthajlás MFTTT, július 3. 23

24 Tamási környékének domborzati viszonyai Ortokorrigált RADARSAT2 és Landsat TM8 színkompoziton RADARSAT2 (2013/07/24) Landsat TM8 (2013/07/22) dél Tamási dél Tamási észak SE, SE i, Alpha1 észak NIR, SWIR, RED MFTTT, július 3. 24

25 Gyapjaslepke kártétel erdőkben 2013/07/24 Landsat TM8, 2013/07/22 Radarsat2, 2013/07/24 károsodott károsodott kontroll kontroll NIR, SWIR,RED SE, SE i, SE p KGO tea, november

26 Erdőfoltok növényfejlődési görbéjének alakulása optikai űrfelvétel idősorból levezetett vegetációs index alapján. Vegetációs index Károsodás mértéke a én végzett terepi felmérés alapján Nincs károsodás gyenge közepes súlyos KGO tea, november

27 szignifikancia A polarimetrikus jellemzők károsodott és kontroll erdőfoltokat elkülönítő képességének alakulása Tamási környékén, 2013/07/24 RADARSAT2 felvétel esetén 27

28 Következtetések 1. Az optikai és radar felvételek együttes kiértékelése jelentős javulást eredményezett a geometriai szerkezet változással járó mezőgazdasági kártételek kimutatásában 2. A legjobban illeszkedő polarimetrikus jellemzők kiválasztása statisztikai eljárás 3. A vizsgált káresemények mind spektrálisan, mind geometriailag időben változnak optikai és radar űrfelvétel idősor kiértékelése 4. A domborzat hatására létrejövő nem lineáris torzulást speciális, radarfelvételekre kifejlesztett ortokorrekciós eljárással korrigálni kell. 28

29 Legelő lehatárolás Sentinel-1 idősorral, Jász-Nagykun-Szolnok megyében Sentinel-1 multi-kompozit R: 2015/06/14 SE G: 2015/06/02 SE B: 2015/05/09 SE Legelő Potenciálisan legelő

30 Optikai+radar multikompozit fúzió Vetésszerkezeti térkép Referencia térkép víz település R: 2015/06/10 Landsat TM8 NIR G: 2015/04/23 Landsat TM8 SWIR B: 2015/06/18 Sentinel-1 ALPHA

31 Radarsat2, quad-pol, 2014/05/25, színkompozit Radarsat2, quad-pol, 2014/05/25, pixel alapú osztályozás (R:SE, G: alfa, B: anizotrópia) kalászosok talaj napraforgó repce lucerna legelő erdő víz nádas Worldview2 színkompozit (R:7, G: 6,

32 Vetésszerkezeti térkép WV2 (A) Radarsat2 (B) WV2 és Radarsat2 quadpol (C). 32

33 Jégverés Bács-Kiskun és Csongrád megyében, 2015/05/06 R: 2015/05/01, G: 2015/05/09, B: 2015/05/20 Sentinel-1 felvételekből készült multi-kompozit

34 Viharkár, jégverés A kárigények MePAR blokkjai és radar felvétel által mutatott károsodás egyezését jól láthatjuk az ábrán 34/43

35 Terepi felmérés, 2015/05/19

36 Terepi felmérés, 2015/05/19 Nem károsodott árpa Károsodott búza

37 2015/04/23, előtte 2015/05/09, utána 2015/05/20 Nem károsodott Károsodott 2015/05/18, utána 2015/06/03, utána Nem károsodott Károsodott A jégverés hatása búzatáblákon Landsat TM8 optikai űrfelvétel idősoron és a terepen

38 2015/05/01, előtte 2015/05/20 Károsodott Nem károsodott Károsodott 2015/05/09, utána Nem károsodott A jégverés hatása búza táblákon Sentinel-1 radar űrfelvételeken és a terepen készült fényképek

39 Jégverés Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében, 2015/05/25 R: 2015/05/20, G: 2015/05/27, B: 2015/06/01 Sentinel-1 felvételekből készült multi-kompozit

40