Методика создания гис-проекта на основе данных дистанционного зондирования Земли с целью оценки пожароопасности территории Квалификационная работа (стр. 5 из 9)
В результате первичной обработки в программах ScanViewer и IMAPP, принятые снимки распаковываются, нарезаются на сцены, объем и качество которых определяются документом «Временные требования по предоставлению в государственный банк цифровой геологической информации и информации о недропользовании в России и использованию данных дистанционного зондирования земли, получаемых с помощью спектрорадиометра Modis космического аппарата Terra» (Москва, ГлавНИВЦ, МПР России, 2001 год).
Далее производится их предварительная геопривязка по баллистическим характеристикам спутника. Обработанные данные, полученные с двух дневных (нисходящих) витков нарезаются на CD – диски. Таким образом, формируется база данных космоснимков территории Российской Федерации. Однако при этой методике сцены нарезаются автоматически, начиная с момента приема спутниковой информации, по 80 сканов (118 секунд приема). При этом Свердловская область практически всегда попадает в разные сцены, т.е. северная часть области находится в одной сцене (файле), а южная часть в следующей.
По этой причине методика была несколько изменена. С помощью имеющегося программного обеспечения IMAPP и ScanViewer из всего снимка (PDS), вырезается только территория Свердловской области для текущего витка. В программе IMAPP имеется возможность вырезки из общего снимка фрагмента по заданному времени начала приема территории области и времени ее полной съемки (рис. 2.2.2).
Рис. 2.2.2. Фрагмент снимка с наложенным шаблоном территории Свердловской области
Эта процедура заключается в следующей последовательности действий:
В программу ScanViewer загружается очередной снимок. На него накладывается координатная сетка и контуры Свердловской области (см. рис.1.4.2, 1.4.3). При перемещении курсора по снимку в строке состояния индицируется время, в которое была принята данная точка. Этим способом определяется время начала приема самой северной точки области. Время приема всей территории можно определить аналогично, но это требуется всего единожды. Экспериментально оно составляет 106 секунд (72 скана).
В программу IMAPP загружается этот же снимок. Затем через разделы меню «File\Export» в диалоговом окне вводятся временные параметры пролета спутника над территорией области (время начала приема и время пролета спутника или количество сканов). При нажатии на кнопку «Save» данные для выделенного участка распаковываются и сохраняются на диске в формате Level1A.
Файл данных MODIS уровня Level1A имеет стандартный (предопределенный) формат с кодовым названием MOD01. Он имеет формат HDF и содержит массивы данных, полученные радиометром, и данные бортовой телеметрии.
Обработку данных в программных средах ScanViewer и IMAPP можно отобразить в виде общей схемы (рис. 2.2.3):
Рис. 2.2.3. Схема обработки данных в программах ScanViewer и IMAPP
2.2.6 Архивация и каталогизация данных MODIS
По данным дистанционного зондирования ведутся каталоги и архивы, которые обеспечивают быстрый поиск и оценку качества информации.
Менеджер каталога ScanEx Catalog Manager позволяет создавать и использовать каталог спутниковых снимков (рис. 2.2.4). В каталоге сохраняется набор параметров, позволяющий в дальнейшем быстро находить снимки по заданным критериям и просматривать сохраненные параметры, не извлекая из архива сами снимки. Регистрация снимков в каталоге осуществляется автоматически путем считывания информации непосредственно из файлов с изображениями. Кроме параметров снимка в каталоге также сохраняется метка тома диска и расположение файла на нем, что позволяет при необходимости легко его отыскать. Кроме заносимой автоматически информации пользователь имеет возможность связать с записями о снимках изображение в формате BMP или JPEG и произвольный текстовый комментарий.
Каталог организован в виде набора таблиц. Первые три таблицы создаются автоматически при первоначальной установке каталога и не могут быть удалены, поскольку имеют специальное назначение.
Global catalog и Local catalog - таблицы, предназначенные для хранения основного каталога. Сюда необходимо заносить снимки, которые будут составлять основу постоянного каталога. Таблицы организованы одинаково. Две основные таблицы позволяют вести два независимых каталога.
Last query - временная таблица, в которую заносят записи, отобранные в результате поиска в основном каталоге. При каждой операции поиска эта таблица перезаписывается.
Рис. 2.2.4. Интерфейс приложения ScanEx Catalog Manager
Для того, чтобы сохранить результаты поиска и отбора снимков, пользователь имеет возможность создавать новые таблицы путем сохранения существующих под другим именем.
Пакет состоит из двух приложений - Catalog Manager и Ingest Manager. Первое предназначено для внесения информации в каталог, ее поиска и поддержки каталога. Ingest Manager предназначен только для внесения данных в каталог и предоставляет для этого дополнительные возможности по сравнению с Catalog Manager (поддержка данных спектрорадиометра MODIS).
Приложение Ingest Manager предназначено для автоматического извлечения метаданных из файлов спутниковых изображений и внесения их в каталог для дальнейшего использования с программой Catalog Manager. Это приложение предоставляет ряд дополнительных возможностей при занесении данных в каталог. Среди них - автоматическое создание и регистрация изображений для предварительного просмотра и протоколирование выполняемых операций. Кроме того, в текущей реализации каталога - это единственный способ регистрации данных спектрорадиометра MODIS.
Ingest Manager позволяет выполнять только две операции: регистрацию метаданных снимков в каталоге и создание и сохранение в виде BMP-уменьшенных изображений (без занесения в каталог). Последнюю операцию можно использовать для визуальной оценки набора снимков или подбора параметров создания уменьшенных изображений, при этом в базы данных каталога не вносят никаких изменений. Обе операции выполняются над всеми файлами данных поддерживаемых форматов, расположенными в указываемой пользователем директории.
Для согласованного ведения архива и возможности упрощенного обмена данными необходимо выполнять следующие указания:
Долговременному хранению в архиве подлежат данные MODIS уровня 1А (т.е. продукт MOD01). Для обработки принятых с помощью станций ЕОСкан и УниСкан данных до этого уровня необходимо использовать программный пакет IMAPP. Визуальный контроль качества исходных (уровень 0, или PDS) и обработанных данных осуществляется с помощью приложения ScanViewer.
В архиве предлагается хранить только снятые в дневном режиме относительно безоблачные (не более 50% облачности) фрагменты по возможности одинакового размера. В особых случаях (например, при необходимости частого мониторинга заранее определенных территорий) возможно изменение критериев отбора данных. Фрагментация исходных изображений на фрагменты осуществляется автоматически приложением unpack пакета IMAPP.
Основным носителем для архивирования и передачи данных служат компакт-диски однократной записи (CD-R). Запись дисков осуществляется с помощью штатного программного обеспечения, поставляемого с аппаратурой записи. Использование других типов носителей или нестандартных форматов записи требует согласования со специалистами ИТЦ «СканЭкс». Эта организация поставляет и осуществляет поддержку программного обеспечения, необходимого для проведения операций по архивированию данных.
На рабочем месте оператора должны быть установлены следующие программные пакеты: ScanViewer, IMAPP, программное обеспечение записи данных на CD-R. На рабочем месте операторов также рекомендуется иметь краткую памятку с описанием порядка работы, адаптированную к конкретному рабочему месту (т.е. с указанием действительных для данной машины директорий для хранения PDS, MOD01 и промежуточных файлов, а также присвоенного данному центру идентификатора для архивных дисков).
В архиве хранятся отобранные файлы MOD01, записанные на компакт-диски. Размер стандартного фрагмента - около 215 Мб. Таким образом, на один стандартный компакт-диск может быть записано 3 фрагмента. Меньший размер файла может быть вызван либо тем, что в нем содержится количество сканов меньше стандартного (80), он содержит данные, полученные в ночном режиме. Все записываемые архивные диски должны иметь уникальные метки дисков (Volume label), которые присваиваются в процессе записи. Это необходимо для возможности автоматического учета и каталогизации данных. Диски, подлежащие передаче, должны иметь метку, состоящую из двух частей: постоянного идентификатора приемного центра (несколько букв, которые должны быть предварительно согласованы с получателем информации) и порядкового номера, увеличивающегося на единицу для каждого последующего диска.
2.3 Вторичная обработка данных в программной среде ENVI
2.3.1 Назначение и основные функции программы ENVI
ENVI является наиболее совершенным и в то же время очень простым в управлении программным обеспечением для работы с данными дистанционного зондирования. Программа ENVI (рис. 2.3.1) настолько проста в использовании, что она полностью изменяет подход к работе с данными дистанционного зондирования Земли.
- по обработке и глубокому анализу гиперспектральных снимков,
- по исправлению геометрических и радиометрических искажений,
- поддержки объемных растровых и векторных форматов,
- по интерактивному улучшению изображений,
- по интерактивному дешифрированию и классификации,