Методика создания гис-проекта на основе данных дистанционного зондирования Земли с целью оценки пожароопасности территории Квалификационная работа (стр. 6 из 9)

- выбора области обработки,

- векторного отображения,

- оцифровки,

- правки,

- построения запросов,

- по анализу снимков в радиодиапазоне.

В отличие от других пакетов по обработке снимков в ENVI встроен удобный язык программирования IDL (Interactive Data Language), так что можно расширить функциональные возможности ENVI или создать собственные подпрограммы.

ENVI версии 4.4 обеспечивает поддержку новых типов снимков, новых методов получения информации из данных дистанционного зондирования, более удобный способ отображения на экране как растровых, так и векторных данных. ENVI обеспечивает наиболее развитый на сегодняшний день набор функций обработки данных дистанционного зондирования и их интеграции с данными ГИС.

ENVI идеально подходит для извлечения данных радарной дальномерной съемки, панхроматической съемки, многодиапазонной съемки, гиперспектральных снимков и других цифровых снимков и изображений.

Рис. 2.3.1. Программная среда ENVI с загруженным космическим снимком

В ENVI для каждого снимка или набора данных ГИС можно выбирать один или несколько способов отображения информации в окне или окнах. Только окно крупного масштаба показа снимка, окно показа всего снимка и окно крупного масштаба показа, окно крупного масштаба показа снимка и окно для перемещения по снимку, все три окна – показа полного снимка, части снимка в крупном масштабе и окно перемещения по снимку. Окна, относящиеся к одному снимку, могут двигаться по экрану совместно.

Также можно выявлять изменения на разновременных черно-белых и тематических снимках.

Повышение резкости изображения в заданном диапазоне спектра на основе информации со снимка большого разрешения не приводит к изменению спектра первого снимка. Определение близких по характеристикам участков на снимке на основе классификации снимка, используя новый генератор стратифицировано‑случайных точек. Определение материала подстилающей поверхности в пределах одного пикселя спектрального снимка, используя несколько характеристических кривых поглощения в улучшенном инструменте подбора спектральных характеристик (Spectral Feature Fitting).

В ENVI можно выбирать волновое число (обратная величина длины волны в см.) или длину волны на оси Х на графике спектра. Волновое число часто используется в спектроскопии вместо длины волны. В инструментах спектрального анализа, можно напрямую читать двоичные файлы библиотек спектров созданных широко используемыми спектрорадиометрами фирмы Analytical Spectral Devices, Inc

Можно использовать анализатор спектра для определения спектра неизвестного материала прямо из мастера работы со спектрами. Мастер работы со спектрами, который был введен в ENVI 3.5, позволяет последовательно по шагам, через «Увеличительное стекло» ENVI определять на многозональных и гиперспектральных снимках материалы подстилающей поверхности и наносить такие участки на карту.

Также можно разрезать, объединять и складывать узлы на слоях векторов. Можно также создавать цифровую модель рельефа по векторам контуров, в которых информация о высоте хранится как атрибутивная.

Можно выбирать цвет заливки рамки и зарамочного оформления карты и все параметры стиля оформления линий градусной сетки карты для быстрого составления карт и создания повторно используемых шаблонов оформления карт.

В окне составления и показа мозаик снимков показывается макет всей мозаики и все линии обреза исходных снимков.

ENVI не имеет собственного формата. Вместо этого пакет позволяет создавать отдельный файл заголовка, связанный с бинарным файлом в формате BSQ, BIL или В1Р. Поэтому растровые данные ENVI можно использовать без конвертации в форматы других ГИС и пакетов обработки изображений, которые поддерживают соответствующий формат файла заголовка. Это удобное свойство для системы обработки снимков, учитывая большие размеры файлов изображений.

ENVI поддерживает много растровых форматов данных, включая ERDAS 8.x, Terra, SPOT, RadarSat, Windows bmp и другие. Используя возможности IDL, пользователь легко может ввести в ENVI функции экспорта и импорта любых данных. Векторное обеспечение ENVI достаточно для решения большинства задач дистанционного зондирования, связанных с обработкой космоснимков. Пользователи могут визуализировать многочисленные векторные слои в форматах AutoCAD DXF, обменного формата ARC/INFO и USGS DLG и/или импортировать их во внутренний векторный формат ENVI. Файлы аннотаций и областей интереса (внутренние векторные форматы данных) могут быть привязаны к картографическим координатам и выведены в DXF-файл.

Основная задача ENVI - обеспечить специалистов в области дистанционного зондирования наилучшими возможностями именно в области обработки изображений, а не ГИС. ENVI является пакетом для обработки изображений, дополняющим существующие ГИС, но ни в коем случае не устраняющим их из процесса обработки. Этим объясняется и невысокая цена пакета при очень приличных возможностях в области дистанционного зондирования. Функции экспорта и импорта DXF-файлов предоставляют гибкие возможности работы с векторными данными, исключая их прямое редактирование. Эта функция оставлена для ГИС-пакетов.

Пакет поддерживает большое число картографических проекций и координатных систем, в том числе широко используемую в России проекцию Гаусса-Крюгера. ENVI позволяет создавать мозаику из снимков с различным пространственным разрешением. Сшивка изображений может идти вдоль любого выделенного контура (например, дорога, река и т.д.).

ENVI содержит исчерпывающий набор инструментов для выполнения основных и многих расширенных функций обработки изображений. Скорость вывода изображений на экран и их аналитической обработки высока. Впечатляют возможности IDL, в частности, функции визуализации данных.

С точки зрения простоты в использовании и основных возможностей обработки изображений, ENVI является одной из наиболее доступных и дешевых (если вы покупаете только ENVI, без IDL) систем обработки изображений для дистанционного зондирования.

Основные преимущества ENVI выявляются при работе с многоспектральными и радиолокационными данными.

2.3.2 Обработка данных спектрорадиометра MODIS в программе ENVI и перенос их в геоинформационную систему

Обработка данных спектрорадиометра MODIS в программе ENVI состоит из нескольких этапов. Предварительно следует отметить, что для создания полноцветного RGB изображения с высоким разрешением (250 м.) необходимо иметь информацию по трем спектральным каналам.

Радиометр MODIS предоставляет информацию с таким разрешением только в двух каналах. Поэтому по ходу обработки данных происходит искусственный синтез RGB изображения из каналов с различным пространственным разрешением.

Опытным путем показано, что наилучшее (наиболее приближенное к реальной цветопередаче) изображение получается при смешении каналов 1-4-3. Имеется в виду, что красный цвет берется из 1 канала (0.620-0670 мкм 250 м.), зеленый цвет из 4 канала (0.545-0.565 мкм 500 м.) и синий из 3 канала (0.459-0.479 мкм 500 м.). Во-вторых, необходимо иметь в виду, что из-за особенностей геометрии съемки спектрорадиометра MODIS, возникают геометрические искажения на краях снимка. Это связано с большой полосой захвата территории (~2300 км).

Порядок операций по дешифрированию снимка и привязки изображения к топооснове выглядит следующим образом:

1. Устранение геометрических искажений и RGB-синтез спектральных каналов.

Входными данными для этой процедуры служат калиброванные данные уровня Level1B (MOD02QKM и MOD02HKM). На этом этапе происходит геометрическая коррекция данных в выбранных каналах (3,4 разрешение 500 м. и 1 разрешение 250 м.) и искусственное приведение каналов с 500 метровым разрешением к разрешению 250 м., используя пиксельное представление этого канала.

2. Оптимизация RGB-синтеза каналов для улучшения визуализации изображения.

На предыдущем этапе было создано полноцветное спутниковое изображение с разрешением 250 метров. Однако для улучшения его качества, необходима цветовая нормализация данных 1 канала по спектральным характеристикам каналов 3 и 4. Эта процедура выполняется на этом этапе.

3. Геометрическая трансформация снимка для включения в ГИС-проект.

До настоящего времени программа ENVI работала со спутниковыми данными как с растровым изображением, безотносительно к координатной привязке, т.е. без использования данных геопривязки (MOD03). На данном этапе происходит попиксельная привязка изображения к выбранной картографической проекции и системе координат. Для спутниковых данных MODIS применительно к Свердловской области методика рекомендует использовать проекцию Гаусса – Крюгера (зона 10 57^о восточной долготы) и Мировую геодезическую систему 1984 года (WGS84). В результате обработки данных создается файл формата TIFF/GeoTIFF, который можно использовать в любой геоинформационной системе для визуализации этого растрового изображения на любой векторной топооснове.

Дальнейшие операции осуществляются в программной среде ArcView v3.2. Предварительно, для этой среды необходимо инсталлировать дополнительный модуль Spatial Analist v2.0. Для упрощения дальнейших действий, также можно создать шаблон проекта, например, Свердловской области (т.е. проект ArcView, но без включения в него растровых данных, (рис. 2.3.2)). В дальнейшем к этому проекту добавляются растровые данные и сохраняются. Таким образом, создается полнофункциональный ГИС – проект, работающий с полноцветным космическим снимком на топооснове Свердловской области.

Рис. 2.3.2 Шаблон проекта Свердловской области

3. ТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ MODIS В ПРИЛОЖЕНИИ SCANEX MODIS PROCESSOR