Modulo 2 SISTEMI DI TELERILEVAMENTO E TECNICHE DI TRATTAMENTO IMMAGINI
DATI Cartella di lavoro: Desktop/CorsoAIB/Eserc_Modulo2 Dati presenti: immagine LANDSAT - TM (27_giu_1998_TM.pix) immagini NOAA-AVHRR (27_giu_1998_0200_AVHRR.pix, 27_giu_1998_1200_AVHRR.pix, 16_lug_2006_1000_AVHRR17.pix) immagini MSG-SEVIRI (10_giu_2006_bands_SEVIRI.pix, 14_feb_2005_2345_bands_SEVIRI.pix, 14_feb_2005_1000-1545_SEVIRIch4.pix) ALLEGATO 1. Glossario. ALLEGATO 2. PCI- GEOMATICA Focus: giuda rapida ai comandi principali. ALLEGATO 3. Caratteristiche dei sensori utilizzati nell esercitazione. INTRODUZIONE AL TRATTAMENTO IMMAGINI SATELLITARI: LANDSAT-TM 27_giu_1998_TM.pix (LANDSAT-TM, 7 canali, 27 giugno 1998) 1. APERTURA E CARICAMENTO DELLE IMMAGINI, DI VETTORI E DI PIANI GRAFICI Cliccare sull icona PCI Geomatica (sul desktop) per aprire il programma. Dalla barra degli strumenti, utilizzare il pulsante ADD per aprire e caricare un file. Selezionare GRAYSCALE per caricare l immagine LANDSAT in toni di grigio; premere NEXT ed accedere al file, tramite BROWSE. Selezionare i canali dall 1 al 7 e premere FINISH. Nell area di lavoro, sul pannello di MAPS vengono elencate le immagini caricate, nell ordine in cui sono sovrapposte (cioè dal canale 7 all 1). Ricordare che l immagine che viene visualizzata nella view area è sempre la prima immagine (dall alto verso il basso) col segno, mentre le informazioni visualizzate nella barra di stato si riferiscono al layer affiancato dal simbolo (figura1). Cliccare sull icona per visualizzare l intera area. Nel pannello di FILES (che si attiva ciccando sull etichetta FILES) sono elencati tutti i layers (raster, vector, bitmap) contenuti in ciascun file aperto.
figura 1- esempio di immagine.pix nella view area di Focus 2. VISUALIZZAZIONE BANDE SPETTRALI IN TONI DI GRIGIO PER CARATTERIZZAZIONE SUPERFICI Il diverso comportamento di una superficie alle diverse lunghezze d onda può essere evidenziato deselezionando i canali dal 7 all 1, in modo da visualizzare nella view area l immagine via via corrispondente ai vari canali. Per poter leggere nella barra di stato le informazioni (es. valore del livello di grigio G e coordinate) relative ad un singolo pixel di ciascun canale,è necessario spuntare e selezionare il nome del canale (deve, cioè, comparire il simbolo della matita!). Nell esempio riportato in figura 1, il valore di G è restituito in conteggi e le coordinate sono UTM. Verificare le differenze tra i conteggi nei vari canali tra un punto di terra (pixel=3791, linea=3923) ed uno di mare (pixel=1864, linea=4800). Per posizionarsi su tali punti dell immagine, usare il CURSOR CONTROL che vi farà aprire la seguente finestra di dialogo in cui inserire le coordinate immagine:
3. PROFILI SPETTRALI Un grafico con i valori nelle diverse bande di un determinato pixel può essere facilmente visualizzato costruendo un profilo spettrale con la funzione SPECTRA PLOT Si aprirà la seguente finestra di dialogo:!! Posizionarsi sul punto di mare con il CURSOR CONTROL e cliccare su FROM IMAGE. Posizionarsi sul punto di terra e cliccare di nuovo su FROM IMAGE. Cliccando su SAVE SPECTRA, apre la seguente finestra:
Salvare i grafici così ottenuti nella cartella Eserc_Modulo2\output col nome profili spettrali terramare_tm.xls, tramite BROWSE. 4. ISTOGRAMMA: BIMODALITÀ Selezionare il canale per il quale si vuole visualizzare l istogramma (es. canale 2). Cliccando sul tasto destro del mouse appare un elenco di funzioni: selezionare HISTOGRAMS. Cliccare sul grafico che appare per visualizzare le statistiche. Notare l andamento bimodale dell istogamma. Salvare l istogramma, tramite EXPORT, in formato BMP nella cartella Eserc_Modulo2\output col nome istogramma_ch2_tm.bmp
5. RGB (COMBINAZIONE DELLE DIVERSE BANDE) E PSEUDOCOLORI Cliccare sul pulsante ADD per caricare una immagine RGB e poi su NEXT. Per una composizione tra i canali 3,2,1, basta selezionare progressivamente i canali 3, 2, 1,in modo che il canale 3 venga codificato in rosso (RED), il 2 in verde (GREEN) ed il canale 1 in blu (BLUE). Premere FINISH. Nella view area verrà visualizzata l immagine RGB. Enfatizzare l immagine con l icona dalla barra dei menu. Ripetere l operazione per la combinazione 432 e confrontare le aree vegetate nelle due diverse composizioni. Salvare entrambe le immagini: selezionare un prodotto RGB alla volta; usare il tasto destro e selezionare SAVE AS; tramite BROWSE salvare il file nella cartella Eserc_Modulo2\output col nome RGB_321_TM (il primo) e RGB_432_TM (il secondo), nel formato BMP. Per la rappresentazione in pseudocolori, scegliere in ADD l opzione PSEUDOCOLORED e selezionare il canale da visualizzare nella view area. Per cambiare il palatte grafico visualizzato, selezionare il file e cliccare il tasto destro del mouse per selezionare da sottomenu la funzione Edit PCT. Selezionare sul panello BASED-RANGE l opzione CUSTOM. Cliccare su FIRST COLOR e selezionare un colore (es. giallo). Cliccare su LAST COLOR e selezionare un altro colore (es.verde). Premere su INTERPOLATE e poi su MAP: l immagine apparirà nei toni prescelti. 6. PROFILI SPAZIALI (MARE-TERRA) Selezionare un canale (es. canale 2), premere tasto destro del mouse e selezionare la funzione PROFILE: verrà visualizzato un vettore al centro dell immagine. Cliccare su NEW VECTOR LAYER e poi sul tasto che consentirà di spostare il vettore. Posizionare il vettore in modo da intercettare confini terramare-terra come nella figura seguente: Verrà visualizzato il corrispondente profilo spaziale. Salvare il grafico, tramite CONTROL GRAPH, nella cartella Eserc_Modulo2\output col nome profilo spaziale terra-mare-terra_ch2.bmp. Cliccare su EXPORT.
7. COMBINAZIONE DI BANDE, TEST A SOGLIA, ECC. Posizionarsi nel pannello di FILES. Da TOOL, selezionare EASI MODELING. Ricordarsi che: per indicare un RASTER, utilizzare % seguito dal numero corrispondente all immagine (il numero che precede [8U]). per indicare un BITMAP, utilizzare %% seguito dal numero corrispondente al layer che si vuole utilizzare (il numero che precede [BIT]). Per visualizzare tutti i pixel al di sopra o al sotto di una certa soglia, selezionare come INPUT FILE il file.pix che contiene il RASTER da analizzare. Supponiamo di voler visualizzare i punti più riflettenti (es. conteggi maggiori di 150) nel canale 1. Se il canale 1 corrisponde al RASTER 1 e il BITMAP che vogliamo utilizzare per visualizzare tali punti, scrivere: %%2=0 if %1 > 150 %%2=1 Selezionare DISPLAY RESULTS e premere RUN. Aspettare che l applicazione termini (il colore di RUN da grigio torna nero). Lo stesso tool può essere utilizzato per effettuare combinazioni tra bande. Supponiamo di voler calcolare la differenza tra il canale 4 ed il 3. Se il primo corrisponde al RASTER 4, il secondo al RASTER 3 e si vuole scrivere l immagine risultante su un RASTER 8, basterà scrivere: %8=%4-%3 Selezionare DISPLAY RESULTS e premere RUN.
ESEMPIO 1: VISUALIZZAZIONE E CONFRONTO TRA SENSORI A DIFFERENTE RISOLUZIONE SPAZIALE E SPETTRALE 27_giu_1998_TM.pix (LANDSAT-TM, 7 canali, 27 giugno 1998) 27_giu_1998_1200_AVHRR.pix (NOAA-AVHRR, 5 canali, 27 giugno 1998, h 12:00 GMT) 10_giu_2006_bands_SEVIRI.pix (MSG-SEVIRI, 11 canali, 10 giugno 2006, h 12:00 GMT) Applicare le nozioni appena acquisite alle immagini NOAA-AVHRR e MSG-SEVIRI. Salvare l immagine generata sovrapponendo il file 27_giu_1998_TM.pix sul file 27_giu_1998_1200_AVHRR.pix e sul file 10_giu_2006_bands_SEVIRI.pix. ESEMPIO 2: RICONOSCIMENTO DI NUVOLE (CLOUD DETECTION) 27_giu_1998_1200_AVHRR.pix (NOAA-AVHRR, 5 canali, 27 giugno 1998, h 12:00 GMT) Applicare alle immagini NOAA-AVHRR i test per il riconoscimento delle nubi utilizzando opportune soglie fisse (da determinare empiricamente, sugg: visualizzare un profilo spaziale sulle nuvole per le bande VIS e TIR) Salvare i grafici dei profili Salvare i prodotti (cloud mask) ESERCIZIO 1: INDICE DI VEGETAZIONE (NDVI) E/O CONTENUTO IDRICO 16_lug_2006_1000_AVHRR17.pix (NOAA-AVHRR, 5 canali, 16 luglio 2006, h 10:00 GMT) Calcolare l indice di vegetazione NDVI = (NIR-Red) / (NIR+Red) Per NOAA-AVHRR: NDVI = (ch2-ch1) / (ch2+ch1) Visualizzare l output con un opportuno palette in pseudocolori Salvare mappa NDVI (PCT) Oppure Calcolare l indice WI=NIR / SWIR Per NOAA-AVHRR: WI = ch3/ch2 Visualizzare l output in pseudocolori con un opportuno palette Salvare mappa (PCT) ESEMPIO 3: FIRE DETECTION 14_feb_2005_1300_AVHRR.pix (NOAA-AVHRR, 5 canali, 14 febbraio 2005, h 13:00 GMT)
14_feb_2005_2000_AVHRR.pix (NOAA-AVHRR, 5 canali, 14 febbraio 2005, h 20:00 GMT) Su immagini AVHRR di notte (14_feb_2005_2000_AVHRR.pix): Visualizzare profilo spettrale sul punto ( pixel=111,linea= 363) tra le bande 3 e 5. Visualizzare profilo spaziale (sull immagine RGB=ch3,ch4,ch5) passante per il punto sopra indicato. Individuare l area interessata dall incendio di Varazze tramite l utilizzo di soglie fisse (es. 3000); Su immagini AVHRR di giorno (14_feb_2005_1300_AVHRR.pix): Individuare l area interessata dall incendio di Varazze tramite l utilizzo di soglie fisse; Analizzare i falsi allarmi eventualmente presenti ESERCIZIO 2: FIRE DETECTION SU IMMAGINI MSG-SEVIRI 14_feb_2005_2345_bands_SEVIRI.pix (MSG-SEVIRI, 8 canali, 14 febbraio 2005, h 23:45 GMT) Su immagini SEVIRI di notte (14_feb_2005_2345_bands_SEVIRI.pix ): Visualizzare profilo spettrale di un pixel all interno dell area interessata dall incendio (es. pixel=160, linea=188). Visualizzare profilo spaziale (sull immagine RGB=ch4,ch9,ch10) attorno all area dell incendio Individuare l area interessata dall incendio di Varazze tramite l utilizzo di soglie fisse; Salvare il layer che indica la posizione dell incendio sovrapposto all immagine satellitare. ESERCIZIO 3: VERIFICA DELLE POTENZIALITÀ DI MSG-SEVIRI NELL INDIVIDUAZIONE TEMPESTIVA DEI PRINCIPI DI INCENDI 14_feb_2005_1000-1545_SEVIRIch4.pix (MSG-SEVIRI, canale 4, 14 febbraio 2005, dalle h 10:00 alle 12:45 GMT) Utilizzando la sequenza temporale di immagini MSG-SEVIRI dalle 10:00 alle 15:45 GMT: Visualizzare e salvare il profilo temporale di un pixel all interno dell area interessata dall incendio (es. pixel=160, linea=188) Visualizzare e salvare il profilo temporale di un pixel nelle vicinanze dell area interessata dall incendio (es. pixel=159, linea=183) Confrontare i due profili temporali per identificare il probabile inizio dell incendio.