coğrafi bilgi sistemlerinde uzaktan algılama · 2014-06-09 · 2.4.2014 3 elektromanyetik...
TRANSCRIPT
2.4.2014
1
TEMEL UZAKTAN ALGıLAMA
Prof. Dr. Nebiye Musaoğlu
İTÜ İnşaat Fakültesi
Geomatik Mühendisliği Bölümü
Eposta: [email protected]
Uzaktan Algılama Eğitimi, 16 Nisan 2014
İçerik
Uzaktan Algılama ve Uygulama Alanları
Algılama Prensipleri, Çözünürlük Kavramı
Uzaktan Algılamada Veri Elde Etme Sistemleri
Temel Görüntü İşleme
Görüntü Zenginleştirme
Filtreleme
Geometrik Dönüşüm
Sınıflandırma ve Doğruluk Analizi
Tanım
Cisimler hakkında uzaktan bilgi toplama bilimidir.
Arada fiziksel bir temas
olmaksızın cisimler hakkında
uzaktan bilgi toplanması veya
arada mekanik bir temas
olmaksızın bir cisimden yayılan
ışınımın nitelik ve nicelik
yönünden değerlendirilmesi ile
cismin özelliklerinin uzaktan
ortaya konması ve ölçülmesi
şeklinde tanımlanabilir.
Uzaktan Algılamada Veri Akışı Yeryüzünün
Aydınlatılması
Uydunun Veriyi
Algılaması
Uydudan
Antene Veri Gönderimi
Yer
İstasyonunda Kayıt ve İşleme
Kullanıma
Sunma
Kullanım alanları
Harita üretimi
Ormancılık
Jeoloji
Şehir ve Bölge Planlama
Hidroloji
Biyoloji
Meteoroloji
Tarım
Kıyı yönetimi
Kirlilik izlenmesi
Çevre ile ilgili çalışmalar
.........
Neden Uzaktan Algılama ?
Geniş alanları bir anda görüş olanağı
Zamandan tasarruf
Doğru bilgiye kısa sürede ulaşım
Hızlı veri aktarımı
Veri depolama
Bilgisayar ortamında çalışma olanağı
Aynı görüntünün birçok amaca yönelik kullanımı
Düşük maliyet
.....
2.4.2014
2
Raster veri
1858 yılında ilk hava fotoğrafı
Gasper Felix Tournachon "Nadar tarafından Paris’te yaklaşık 80 m yükseklikten balonla kaydedilmiştir.
1890 yılında hava fotoğraflarının kullanımı konusunda Batut tarafından bir yayın yapılmıştır.
1909’dan itibaren hava fotoğrafları uçaktan kaydedilmeye başlamıştır.
1863’de Maxwell elektromanyetik teoriyi geliştirdi.
Televizyonu icad eden John Logie Baird ilk havadan tarama sistemlerini geliştirmiş fakat 2. Dünya savaşı nedeniyle bu çalışma sonlandırılmıştır.
1950’lerde yanlış renkli filmler geliştirilmiştir.
1970’de Dünya’nın ilk MS görüntüsü Apollo 6’dan kaydedilmiştr.
Tarihçe Tarihçe
Tarihçe
1946 - V-2 roketinden ilk uzay fotoğrafı
1957 – Rusya ilk yapay uydu olan
Sputnik-1’i fırlattı.
Sivil Amaçlı Uzaktan Algılama
1972 ERTS (Earth Resources Technology Satellite) return beam vidicon (RBV) ve multispectral scanner (MSS)
Elektromanyetik dalga
EM Dalga, Elektrik
alan (E) ve
manyetik alanı (M)
içerir. Her ikisi de
dalga hızı ile
hareket eder.
Elektromanyetik Dalganın Karakteristikleri
1. Işık hızı, c=3 x 108 m/s
2. Dalga boyu (ג) m veya
• cm 10-2 m
• mikrometre (µm) 10-6 m
• nanometre (nm) 10-9 m
3. Frekans (v)
• Hertz (Hz) 1
• kilohertz (KHz) 103
• megahertz (MHz) 106
• gigahertz (GHz) 109
Işık Güneşten Dünya’ya 8 dakikada ulaşır.
2.4.2014
3
Elektromanyetik spektrum Elektromanyetik spektrum, ışık hızı ile hareket eden dalga boyu nanometrelerden kilometrelere kadar uzanan sürekli enerji ortamıdır.
Görünür bölge
7/4/1 3/2/1
Görünür
Yüksek
çözünürlük
Bulutsuz
koşullarda
algılama
Geniş
atmosferik
pencere
Temiz
atmosfer
Görünür Bölge
Kızılötesi
İyi
çözünürlük
Bulutsuz
ortamda
algılama
Gece veya
gündüz
algılama
Kızılötesi Mikrodalga-Pasif
2.4.2014
4
Mikrodalga Aktif
Yüksek
çözünrlük
Her türlü
hava koşulunda
algılama
Gece veya
gündüz algılama
Mikrodalga- Aktif
1
• Aydınlatma kaynağı
• Güneş veya yapay aydınlatma
2
• Yeryüzü
• Yeryüzü ile etkileşim
3
• Uydu
• Algılama Platformu
4 • Yer istasyonu
Algılama Prensibi
Cisimlerin Etkisi
Gelen ışınım
• İletilir. Yani madde içinden geçer. Farklı yoğunluktaki ortamlar içinden enerji iletimi, örneğin havadan suya, elektromanyetik ışınımın hızında bir değişime neden olur.
• Yutulur. Işınımın enerjisinin büyük bir bölümü maddeye ısı olarak verilir.
• Neşredilir. Yapısının ve sıcaklığının bir fonksiyonu olarak özellikle daha uzun dalga boylarında neşredilir.
• Saçılır. Yani geliş açısına ve cisim özelliklerine göre belli bir yansıma açısıyla maddenin yüzeyinden geri döner.
• Yansıtılır. Yansıma, gelen enerjinin dalga boyuna oranla pürüzsüz olan yüzeyler tarafından meydana gelmektedir.
Saçılma
izlenen yol farkına bağlı olarak değişiklik gösterir.
Hedefe gelen toplam enerjiden bir kısmı ortamdaki elektron ve moleküler reaksiyonlar nedeniyle yutulur, bu enerjinin bir kısmı genellikle uzun dalga boylarında geri yayılır, diğer bir kısmı da yutularak hedefin ısısını arttırır
Yutulma
Tam Yansıma Karma Yansıma Dağıtıcı yansıma (ideal)
α α
Gelen ışınımın dalga uzunluğuna göre değişen yansıma daima tam yansıma ile dağınık yansımanın bileşiminden oluşur.
Artan dalga uzunluğu ile dağınık yansımanın oranı azalır ve
yansıma tam yansıma şekline dönüşür.
2.4.2014
5
Geçirilme
Toplam ışınımın bir
kısmı su gibi bazı
maddelere nüfuz
edebilir, madde
saydam ve bir
boyutu ince ise bir
kısmı maddeden
geçerek diğer
ortama iletilir.
Yüzeye gelen enerji (I), yutulur
(A), geçirilir (T) ve yansıtılır (R).
I (l) = A (l) + T (l) + R (l)
Bu özellikler cismin fiziksel
koşullarına, kimyasal bileşenlerine
ve geometrik yapısına bağlıdır.
Belirli bir iş için algılayıcı seçerken
Algılanmak istenen spektral bölgede atmosferin geçirgenliği
Algılama yapılacak enerjinin kaynağı, şiddeti ve spektral bileşimi
İncelenecek özelliklere algılanan enerjinin etkisi göz önünde bulundurulmalıdır.
Radyasyon İletim Kanunu-Enerjinin
Cisimlerle Etkileşimi
Yeryüzünde her cisim yansıtma bakımından farklı bir davranış gösterir.Bu davranış “Spektral Yansıtma Eğrisi” denilen bir eğri ile gösterilebilmektedir.
Eğri dalga uzunluğuna bağlı olarak yüzeyden yansıyan ışınımı yüzeye gelen toplam ışınımın yüzdesi olarak (yada dalga boyu ile radyans ve reflektans olarak) ifade edilir.
Bu eğriler, cisimlerin spektral özelliklerini belirlemektedir.
• ρA = ER (λ)/EI (λ)
= Cisimden yansıyan dalga boyu enerjisi /
Cisme gelen dalga boyu enerjisi X 100
• ρA, Spektral Yansıma
Bitki cinsine bağlı olmaksızın yaprakların spektral yansıtması 3 farklı bölgeye ayrılabilir.
Görünür bölgede yansıma klorofil, karatone gibi yaprak pigmentleri ile kontrol edilir. Bu bölgede yaprak pigmentleri ışınımı yutar ve yansıma azalır.
Klorofilin üremesi azalırsa, mavi ve kırmızı ışınımın yutulması azalır ve genellikle kırmızı bölgedeki yansıma artar.
Yansıyan Kızılötesi bölgede ise yaprağın hücre yapısı önemlidir.
Bitkilerde Spektral Yansıtma
• Spektral yansıma eğrileri bitkiler kadar karmaşık değildir.
• Zeminler için yalnız yansıma ve yutma söz konusudur.
• Farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip malzemelerin
karışımı olduklarından yansıtma ve yutma özellikleri de
farklılık gösterir.
Zeminlerin Spektral Yansıtması
Zeminlerin yansıtma özellikleri
Su muhtevasına Minerallerin
cins ve miktarına
Doku ve yüzey pürüzlülüğüne
Organik madde muhtevasına
bağlıdır.
Suyun yutması ve geçirgenliği de yine su içinde bulunan organik ve organik olmayan maddelerin miktar ve büyüklüğüne bağlıdır.
Geçirgenlik bulanıklık durumunda azalır ve maksimum olduğu bölge daha uzun dalga uzunluklarına doğru kayar.
Suyun bulanıklığı geçirgenliğin azalmasına, buna karşılık yansımanın artmasına neden olur.
Bulanık su, temiz suya göre daha uzun dalga uzunluklarında yansıtır.
Suyun spektral yansıtması
Görünür bölgede suyun yansıması
• su yüzeyinin durumu
• suda bulunan askıda maddeler
• suyun içinde yer aldığı ortamın tabanı ile yakından ilgilidir.
2.4.2014
6
PASİF AKTİF
Algılama Sistemleri
PASİF ALGILAYICILAR
Digital Kamera Video Kamera Çok Spektrumlu
Tarayıcılar
Across Track (Sweep)
Along Track (Push)
Mikrodalga
AKTİF ALGILAYICILAR
YAR LASER
Algılama Sistemleri
Temel Algılama Sistemleri
Görüntü, genel anlamıyla iki boyutlu bir işaret kaydıdır. Dijital görüntüde, renkler sayısal değerlerle temsil edilir.
Dijital Görüntü
SAR raw veri Çözümlenmiş SAR data
Çözümleme
YAPAY AÇIKLIKLI
RADAR
• Radar algılama sistemlerindeki Yapay Açıklıklı Radar (YAR) algılayıcıları, algılama
özellikleri nedeniyle diğer sistemlere göre bazı avantajlara sahiptirler. SAR
algılayıcılarının avantajları, şu şekilde sıralanabilir :
YAR aktif bir sistemdir, yeryüzünü aydınlatır ve yansıyan ışınımı ölçer. Bu
nedenle gece ve gündüz, güneş ışınımından bağımsız olarak algılama yapılır.
Aktif bir sistem olduğundan, gönderilen ve kaydedilen elektromanyetik enerji
(güç, frekans, polarizasyon), çalışma amacına göre ayarlanabilir.
Mikrodalgalar her durumda atmosferden geçme özelliğine sahip olduğundan,
atmosfer koşullarından bağımsız olarak algılama yapılır.
Hareketli hedefler belirlenebilir ve görüntülenebilir.
Yüksek radyometrik ve geometrik çözünürlük sağlanır.
Cisimlerin geometrik şekilleri ve dielektrik özellikleri belirlenir.
Dalga boyuna bağlı olarak, bitkilere ve toprağa yüksek penetrasyon özelliği
taşır.
• YAR sistemlerinin dezavantajları ise,
Görüntülerdeki benek/gürültü etkisi
Topoğrafik distorsiyonlar
Kompleks ve pahalı bir teknoloji kullanılması
2.4.2014
7
Dağın tabanının tepesinden önce kaydedilir.
Dağlık bölgede tepenin dağın tabanından önce kaydedilmesidir.
Radar Sinyalleri
distorsiyon gölge
LİDAR
İngilizce "light detection and ranging" kelimelerinin baş harflerini içeren bir kısaltmadır. Lidar, havadan lazer ile profil oluşturma sistemi için kullanılır.
Bu sistem ile yüzeylerin direkt olarak 3 boyutlu modellerinin çıkarılması sağlanmaktadır.
Helikopter veya uçağa monte edilerek kullanılan Lidar sistemler; gölgede, gece, gündüz veya bulutlar arasında veri toplayabilmek için kızılötesine en yakın elektromanyetik ışık spektrumu (1.064 µm) kullanır.
Radardaki radyo dalgaları yerine laser sinyallerini kısa elektro magnetik dalgalar halinde göndererek veri elde etmektedir.
Ham Lidar verilerinde yer alan ağaç, bitki örtüsü ve yapılar bir takım hassas teknikler kullanılarak kaldırılır ve son ürünler için sayısal arazi modeli oluşturulur.
Yer yüzüne sinyaller gönderilir, GPS/INS teknolojisi ile entegreli olarak 3B veri elde edilir.
Nokta bulutu halinde veri elde edilir.
Yüksek düşey koordinat hassasiyeti
Hızlı veri toplama ve işleme
Birçok ürün ile sağlam veri setleri
oluşturabilme
Koşullara göre geniş aralıkta veri
toplayabilme yeteneği
LIDAR sistemlerinde kullanılan navigasyon
sistemlerindeki (GPS, INS) gelişmelerle
birlikte yatay ve dikey doğrultuda ±30 cm
doğruluktan söz etmek mümkündür.
UYDU SİSTEMLERİ
Yer sabit uydular 36000 km
Kutupsal yörüngeler 600-1000 km
UÇAK SİSTEMLERİ 3-10 km
300 m - 3km
GPS Uyduları 20200 km
Eksozfer yeryüzeyinden oldukça uzak mesafede bir bölgedir. 550 km'den binlerce kilometreye kadar uzanır, genellikle uydular bu bölgede bulunur. Bu bölge yeryüzü atmosferi ile
gezegenler arası uzayda bir geçiş zonu olarak adlandırılır.
2.4.2014
8
Uydu Yörüngeleri
Uydunun izlediği ve tamamladığı dairesel yola
yörünge denir. Yörüngeler yüksekliklerine, dönüş
yönlerine ve dünyanın dönüşü ile ilişkilerine göre
sınıflandırılmaktadır.
Yer-Sabit Yörünge
Bu tür yörüngelere sahip olan uydular genellikle çok
yüksek irtifaya sahiptirler. Bu tür uydular her zaman
dünyanın aynı bölgesini görürler. Bu nedenle aynı
bölgeyi izleme ve o bölge hakkında sürekli bilgi elde
etme imkanı sağlarlar. Meteorolojik ve haberleşme
uyduları genellikle bu tür yörüngelere sahip uydulardır.
Yakın-Kutupsal Yörünge
Pek çok uzaktan algılama platformu kısa sürede dünyanın
pek çok yerini görüntülemeyi sağlayacak yörüngelere
oturtulmuştur. 'Yakın-kutupsal yörünge' ismi, bu tür
uyduların kuzey ve güney kutupları arasında uzanan bir
yolu takip etmeleri nedeni ile kullanılmaktadır.
Güneş-Eşzamanlı Yörünge
Pek çok yakın kutupsal
uzaktan algılama
uydusunun yörüngesi aynı
zamanda güneş-
eşzamanlıdır. Bu sayede,
uydu dünyada
görüntülediği her bölgeyi
aynı yerel saatte
görüntüler. Yaklaşık 700-
800 km yüksekten
algılama yaparlar.
Tarama Alanı
Uydu dünya etrafında dönerken, algılayıcı yer
yüzeyinin belli bir kısmını taramaktadır. Yörünge
boyunca ilerlerken taranan bu bölgeye "tarama
alanı" denilmektedir.
Çözünürlük
Bir algılayıcının, uzayda iki objeyi birbirinden ayırt edebilme yeteneği olarak tanımlanır.
Uzaktan algılama uygulamalarında 4 farklı çözünürlük söz konusudur.
Mekansal Çözünürlük
Spektral Çözünürlük
Radyometrik Çözünürlük
Zamansal Çözünürlük
2.4.2014
9
Nedir?
Bir görüntüde birbirine
yakın iki objenin ayırt
edilebilirliğinin
ölçüsüdür.
Mekansal Çözünürlük
Kaydedilen sinyali
Etkileyen faktörler
• Enerji akışı
• Yükseklik
• Spektral bant aralığı
• Anlık görüş alanı
(IFOV)
• Zaman
Mekansal Çözünürlük
Yükseklik 11 112 km
Nadirde ve nadir dışında aynı mıdır?
Mekansal Çözünürlük
30*30 m 4*4 m
80*80 m LANDSAT MSS 30*30 m LANDSAT TM 15*15 m ASTER
10*10 m SPOT PAN 5*5 m IRS 1C
Spektral Çözünürlük
Bir algılayıcı sistemin elektromanyetik spektrumdaki ayırt etme gücü, duyarlılığı
Elektromanyetik spektrumdaki algılama aralığı
Dalga boyu
Cevap
Algılayıcının
bant genişliği
Band genişliği daraldıkça spektral çözünürlük artar.
2.4.2014
10
L Bandı
C Bandı
Landsat TM Band 741 Band 4
Hyperion RGB (45, 31,
20) : 803 nm, 661nm,
549nm;
17 Eylül 2004
ALI RGB (5, 3, 2) :
868 nm, 660nm, 565nm;
17 Eylül 2004
ETM- RGB (4, 3, 2) :
885nm, 660nm, 565nm; 04
Temmuz 2000
Bir görüntüde enerji farklılıklarının ayırt edilme yeteneği
Verinin kayıt yoğunluğu
2 bit
8 bit
16 bit
32 bit
……
Radyometrik Çözünürlük
8 bit, 28 =256
0-255 gri renk tonu 8 bit 4 bit
2.4.2014
11
Bir algılayıcının aynı noktadan tekrar
geçebilmesi için gerekli olan en kısa
zaman aralığıdır.
Zamansal Çözünürlük
LANDSAT Misyon Algılayıcı Algılama
Aralığı (µm)
Mekansal
Çözünürlük
(m)
1,2 RBV 0.475-0.575 80
0.580-0.680 80
0.690-0.830 80
3 RBV 0.505-0.750 30
1,5 MSS 0.5-0.6 79/82
0.6-0.7 79/82
0.7-0.8 79/82
0.8-1.1 79/82
3 MSS 10.4-12.6 240
4,5 TM 0.45-0.52 30
0.52-0.60 30
0.63-0.69 30
0.76-0.90 30
1.55-1.75 30
10.4-12.5 120
2.08-2.35 30
6 ETM TM bantı
üzerinde +
0.50-0.90
30 (120 termal
bant) 15 (pan)
7 ETM+ TM bantı
üzerinde +
0.50-0.90
30 (60 termal
bant) 15 (pan)
8 OLI (Operational Land
Imager)
TIRS (Thermal Infared
Sensor)
İlk LANDSAT uydusunun 1972 yılında uzaya gönderilmesinden sonra 4 adet LANDSAT uydusu daha yörüngeye oturtulmuştur.
İlk kuşak 3 uydudan oluşmaktadır. Bu uydular iki sensör taşımaktadır: Return Beam Vidicon (RBV) kamera ve Multispectral Scanner (MSS).
İkinci kuşak LANDSAT uyduları, 1982'de LANDSAT 4 ile başlayarak , RBV yerine Thematic Mapper (TM) adında yeni bir cihazla donatılmışlardır. 1993 yılında, LANDSAT 6 şansız bir şekilde düştükten sonra LANDSAT 7, geliştirilmiş Thematic Mapper ve yüksek çözünürlüklü scanner ile donatılarak Mart 1999 da fırlatılmıştır.Şubat 2013’te LANDSAT 8 uzaya fırlatılmıştır.
Landsat 8
Band µm Mekansal Çözünürlük
1 0.433–0.453 30 m
2 0.450–0.515 30 m
3 0.525–0.600 30 m
4 0.630–0.680 30 m
5 0.845–0.885 30 m
6 1.560–1.660 60 m
7 2.100–2.300 30 m
8 0.500–0.680 15 m
9 1.360–1.390 30 m
10 10.6-11.2 100 m
11 11.5-12.5 100 m
http://landsat.usgs.gov/Landsat_Search_and_Download.php
Algılayıcı Terra ASTER EO-1/ALI EO-1/Hyperion
Spektral Aralık 0.52–2.43 μm
8.125–11.65 μm 0.4–2.4 μm 0.4–2.5 μm
Pankromatik Band 1 1 0
Görünür Band 2 6 35
Yakın Kızılötesi Band 1 2 35
Kısa Dalgaboyu Kızılötesi Band 3 1 172
Orta Kızıl Ötesi Band 3 1 0
Termal Band 5 0 0
Uzaysal Çözünürlük 15,30,90m 10,30m 30 m
Şerit Genişliği 37km 7.5km
Spektral Süreklilik - - var
Band Sayısı 14 10 220
Geçiş Çözünürlüğü 16 gün 16 gün 16/7/8 gün
IKONOS algılayıcı özellikleri
Nitelik Özellik
Algılayıcılar Pankromatik/Çokbantlı
Mekansal Çözünürlük 1 m pan, 4m Çokbantlı
Spektral Çözünürlük
Pankromatik : 0.45-0.90 mikrometre
Bant 1: 0.45-0.53 mikrometre (Mavi)
Bant 2 :0.52-0.61 mikrometre (Yeşil)
Bant 3: 0.64-0.72 mikrometre (Kırmızı)
Bant 4: 0.77-0.88 mikrometre (Yakın kızılötesi)
Tarama Genişliği 11 km
Görüntü Tekrarlama Aralığı 2.9 gün 1 m çözünürlük için,
1.5 gün 1.5 m çözünürlük için (40 derece paraleli için)
Radyometrik Çözünürlük 11 bit – 8 bit
GÖKTÜRK-2
Türk mühendislerince
tasarlanan ve 2012 yılında
gerçekleştirilen fırlatma
operasyonu ile görev
yörüngesine yerleştirilmiş
olan GÖKTÜRK-2, Ülkemizde
özgün olarak geliştirilen ilk
yüksek çözünürlüklü yer gözlem
uydusudur.
https://www.tai.com.tr/tr/proje/gokturk-2
Yörünge : Güneş Eş zamanlı
Yörünge
Yörünge Yüksekliği : ~ 700 km
Dünya Çevresindeki
Tur Süresi : ~ 98 dakika
Günlük yer
istasyonu Temas
Süresi
: ~ 40 dakika
(gündüz+gece)
Global Gözlem
Alanı Kabiliyeti : Bütün Dünya
Tekrar Ziyaret
Zamanı : Ortalama 2,5 gün
Uydu Kütlesi : < 409 kg.
Görüntü Depolama
Kapasitesi : 8 GB + 32 GB
Siyah - Beyaz
Çözünürlük : 2,5 m
Renkli Çözünürlük : 5 m
Görev Ömrü : 5 yıl
GÖKTÜRK-2 Uydusu Teknik Özellikleri:
2.4.2014
12
Görüntü önişleme
Sistem hatalarını elimine etmek ve atmosferik
parçacıklardan kaynaklı meydana gelen
bozulma etkilerini minimize edebilmek için uydu
görüntüleri radyometrik ve atmosferik olarak
düzeltilmelidir
Radyometrik Düzeltme
Uydu görüntüsünde DN değerlerinden atmosfer üstü yansıma değerlerine geçiş radyometrik düzeltme olarak ifade edilmektedir.
Uydu görüntülerine getirilen radyometrik düzeltmelerin amacı; algılayıcı (şerit tarama hatası gibi) ve algılayıcı-yer geometrisinden kaynaklanan hatalar, atmosferik etki, gelen güneş ışınlarına bağlı olarak aydınlanma farklılıkları ve topografik etki gibi uydu görüntülerinde bozukluklara sebep olan faktörlerin göz önüne alınarak uydu görüntülerinden elde edilen yansıtım, yayılma ve sıcaklık fiziksel parametrelerinde doğruluğun arttırılmasıdır.
Atmosferik Düzeltme
Atmosferin homojen olmayan yoğun ve tabakalı yapısı içerisinde bulunan su buharı, aerosoller ve diğer gazlar, yeryüzünden gelen ışınımları birçok şekilde değişikliğe uğratır.
Atmosferik düzeltme teknikleri kullanılarak, uydu görüntüleri bu ışınım değişikliklerinden arındırılarak hedeften gelen orijinal ışınım değerleri bulunur.
L1
L2
L3
Algılayıcı
Piksel
Güneş
ışınları
Atmosfer
Lp
L
Algılayıcıya gelen toplam ışınım (L)
L = L1 + L2 + L3
Topografik düzeltme
Özellikle dağlık arazide aynı cins arazi yüzeylerindeki bakı ve eğim farklılıkları sebebiyle görüntü parlaklık değerlerinde yansıma ve aydınlanma farklılıkları meydana gelmektedir.
Filtreleme
Amaç, belli objeleri daha iyi yorumlanabilir hale
getirmek için matematiksel işlemler ile
belirginleştirmek ya da bastırmaktır.
Yüksek Geçirgen Filtre
Alçak Geçirgen Filtre
Oran ve Fark Görüntüleri
BİTKİ İNDEKSİ NORMALİZE BİTKİ İNDEKSİ
Görüntülerin bantlarına uygulanan aritmetik işlemlerle yeni bir veri
oluşturulması yöntemiyle bilgi çıkartılmasıdır.
2.4.2014
13
Geometrik Dönüşüm
Görüntüden Görüntüye
Haritadan Görüntüye
Geometrik Düzeltme-Platform hataları
Platform hataları
Algılayıcı hataları
Yeryüzü hataları
Hatalar
Sistematik hatalar
• yeryüzü tarama hataları
• tarama aynası hızındaki değişimler
• panoramik distorsiyonlar
• platform hızı değişimleri
• yeryüzü eğikliği
• perspektif görüş hataları
platform efemeris verileri ve iç algılayıcı distorsiyon bilgileri kullanılarak düzeltilebilir
Hatalar
Sistematik olmayan hatalar
• Uydunun Konumu
• Uydunun Yüksekliği
görüntü üzerinde keskin ve net olarak ayırt edilebilen yer kontrol noktaları ile
bu noktaların yeryüzündeki koordinatları arasındaki matematiksel bağıntı kurularak giderilir
Geometrik Dönüşüm
Parametrik Yöntemler
Parametrik Olmayan Yöntemler
Geometrik Düzeltme
Görüntüden haritaya veya görüntüden görüntüye geometrik dönüşüm yapılabilir. İşlemde,
algılayıcının, yörüngenin, yeryüzünün geometrisi, seçilen projeksiyon sistemi önem taşır.
Görüntü Kaydı
Doğruluk Kontrolü
Yeniden Örnekleme
Yöntemi
Sonuç Görüntü
2.4.2014
14
Görüntü ve Yer Koordinat Sistemi
x
y
z
x
y
Z Y
X
P(X,Y,Z)
Algılayıcı Koordinat Sistemi
Görüntü Koordinat Sistemi
Yer Koordinat
Sistemi
P(xf,yf)
(Along-track)
O (Başlangıç Meridyeni)
(Scan)
Harita koordinat sistemi
Boylam
En
lem
© Shunji Murai 2004
Yer Kontrol Noktası
Yeterli sayıda
Homojen Dağılmış
Yüksek Doğrulukta
Keskin Ayırtedilir
Matematik Model
Lineer Dönüşümler
Lineer Olmayan Dönüşümler
Polinom eşitlikleri ile modelleme
Geometrik distorsiyonların kaynağı hakkında kesin bilgi sahibi olunmadığı zamanlarda kullanılabilen en doğrudan yöntemdir.
X, Y referans koordinatları
x, y görüntü koordinatları t. dereceden polinomu çözmek için gerekli nokta
sayısı
((t + 1)(t + 2))/2
HATA
Mutlak konum hatası
2.4.2014
15
Yeniden Örnekleme
Yaygın kullanılan yöntemler
(1) En yakın komşu
(2) bilineer interpolasyon
(3) kübik katlama YKN Dağılımı
Sınıflandırmada amaç, aynı spektral özellikleri taşıyan nesneleri gruplandırmaktır.
Sınıflandırma işleminin gerçekleştirilmesinde, çalışmada kullanılacak dalga boyunun seçilmesi, yeteri
doğruluk ve sayıda kontrol alanlarının belirlenmesi, amaca uygun sınıflandırma algoritmasının
seçilmesi ile sınıflandırılmış görüntülerde doğruluk değerlendirmesinin yapılması önem taşımaktadır.
Sınıflandırma Sınıflandırma
Kontrolsüz Sınıflandırma
Kontrollü Sınıflandırma
Diğer Sınıflandırma Yöntemleri (Hibrit sınıflandırma,
karışık piksellerin sınıflandırılması)
A: SU
B: TARIM
C: ORMAN
A
C
A
C
B
A
C
B
KONTROLLÜ SINIFLANDIRMA
Bilgi sı
nıfl
arı
2.4.2014
16
Sınıflandırmada Doğruluk Analizi
Uydu görüntülerinden elde edilen sınıflandırma sonuçlarının
doğruluklarının belirlenmesi, uzaktan algılama verilerinden elde
edilen haritaların kalitesinin ve kullanılabilirliğinin
değerlendirilmesini sağlar. Sınıflandırılmış uydu görüntülerinin,
çalışma alanına ait doğruluğu kesin olarak bilinen referans
verilerle (Haritalar, GPS ölçmeleri, vb.) karşılaştırılmasıyla,
sınıflandırmada elde edilen doğruluk oranı belirlenebilir. Bu
amaçla, sınıflandırma sırasında veya sınıflandırılmış veri
üzerinden pikseller seçilerek bu piksellerin referans verilerle
uyumu irdelenir. Piksellerin rasgele seçilmesi, kullanıcının elde
edeceği doğruluk hakkında önceden bilgi sahibi olması olasılığını
ortadan kaldırır.
Yerleşim
Orman
Su
Boş Alan
Taş Ocağı
1997
Doğruluk Analizi
ARAZI
KULLANıM
KATEGORISI
1997
REFERANS
PIKSEL
TOPLAMı
SıNıFLANDıRıLMıŞ
PIKSEL
TOPLAMı
DOĞRU SıNıF
PIKSEL
TOPLAMı
İŞLEM
DOĞRULUĞU
%
KULLANıCı
DOĞRULUĞU
%
Su 31 32 31 100.00 96.88
Yeşil Alan 131 128 126 96.18 98.44
Boş Alan 71 79 64 90.14 81.01
Yol 25 29 24 96.00 82.76
Yerleşim 118 100 95 80.51 95.00
Taş Ocağı 22 30 19 86.36 63.33
Toplam 398 398 359
Çalışmanın Sınıflandırma Doğruluğu = %90
SINIF 1987 1992 1997 2001
Alan(H) % Alan(H) % Alan(H) % Alan(H) %
Su 2272 1.2 2503 1.3 2954 1.6 2553 1.35
Yeşil Alan 125196 66 112378 60.8 110139 58.2 110922 58.69
Boş Alan 53825 28.4 50662 27.4 55217 29.2 49849 26.38
Yerleşim 7439 3.9 17583 9.5 19356 10.2 22048 11.67
Yol 327 0.2 1030 0.6 1074 0.5 1833 0.97
Açık Maden Ocağı 391 0.3 318 0.4 710 0.3 1774 0.94
GENEL TOPLAM 189450 100 184792 100 189450 100 188979 100
Sınıflandırma sonucu
1987-2001
Ormanalanından boş alana
Orman alanından yerleşim alanına
Orman alanından açık maden alanına
Açık maden alanından orman alanına
Tarım ve boş alan
Arazi Özelliklerine Bağlı Olarak Meşcere
Türlerinin Yayılışı
Landsat-7 ETM+