Спектральное разрешение

Data
Данные – это сведения:
- полученные путем измерения, наблюдения, логических или
арифметических операций; и
- представленные в форме, пригодной для постоянного
хранения, передачи и (автоматизированной) обработки.
(формализованные сведения)
В ГИС различают данные
пространственные
атрибутивные
метаданные
DATA (что?, где?, когда?)
?
Пространственные данные определяют относительное местоположение
объекта. Они позволяют судить о форме и размерах объектов, расстоянии
между ними, взаимоотношениях (смежности, пересечении, принадлежности
одного объекта другому и т.д.).
В ГИС пространственные данные отображаются символами (точками, линиями,
полигонами, зонами, регионами и др.)
?
Однако, без семантической* части, т.е. без указания того, что обозначает тот
или иной символ, пространственные данные оказываются бесполезными.
Смысловая (семантическая) составляющая данных называется
атрибутивной или атрибутами.
Атрибуты хранятся отдельно от пространственных данных в специальных
атрибутивных таблицах.
Каждому объекту соответствует одна строка таблицы.
Связь между объектом и его атрибутом осуществляется с помощью
идентификаторов (FID).
* Семантика - наука о смысловом значении слов, символов и др. знаков, служащих для
передачи информации.
Метаданные – это данные о данных.
Data
Они содержат сведения
о составе данных,
содержании,
статусе,
происхождении,
местонахождении,
качестве,
форматах представления, условиях
доступа и приобретения авторских
и имущественных правах на
данные и др.
Пространственные данные
Модели представления
пространственных данных в ГИС
Существует 2 альтернативные модели представления пространственных данных:
Растровая
Векторная
Пусть мы хотим хранить в геоинформационной системе (ГИС)
информацию о горных породах, слагающих определённый участок.
Мы можем сделать это следующим образом:
Создадим полигоны, отвечающие контурам геологических тел.
Каждый полигон – это последовательность точек,
которые при выводе на экран, соединяются
прямолинейными отрезками.
С каждым полигоном связана 1 строка таблицы
атрибутов, в которую можно записать название породы,
её возраст и другие данные, относящиеся к этому контуру.
Эти данные можно отобразить различными способами:
- вывести в виде текста
- изобразить символами состав пород
- раскрасить по возрасту пород.
Этот способ хранения пространственно-координированных
данных называется векторным
Другой способ хранения данных в ГИС называется растровым.
Участок делится на квадраты, одинаковые по размеру,
которые покрывают всю площадь без промежутков и перекрытий.
Каждому квадрату (ячейке) присваивается значение
одного свойства, например, кодированное название
породы, которая находится в пределах этого квадрата.
Для отображения данных каждому значению
(или интервалу значений) назначается свой цвет.
Точность и детальность представления данных
повышается с уменьшением размера квадрата (ячейки)
Для хранения и отображения другого свойства, например высоты рельефа, нужно создать ещё один растровый
слой, в ячейках которого будет записана высота.
Количество растровых слоёв в проекте может достигать нескольких сотен.
Растровая модель пространственных данных
Свойства растра.
Пространственное разрешение
Цветность
Разрешение сканирования
Радиометрическое разрешение
Спектральное разрешение
Цветность
Полноцветное изображение получается
«сложением» 3-х растровых слоёв,
в которых записана интенсивность
основных цветов:
красного
RED
зелёного
GREEN
и синего
BLUE
R
G
относительная
чувствительность
B
длина волны (нМ)
Выбор основных цветов обусловлен тем, что
максимумы спектральной чувствительности
человеческого глаза локализованы в областях
450, 550 и 630 нм, что соответствует
синему, зелёному и красному цвету.
относительная
чувствительность
Красный, зелёный и синий цвета являются базовыми,
все остальные тона воспринимаются как их смешение в определённой пропорции.
длина волны (нМ)
В мониторе это реализовано с помощью красного,
зелёного и синего фильтров:
RG B
Каждый пиксель экрана монитора состоит из трёх
групп жидких кристаллов. Каждая группа (с помощью
фильтра) отражает интенсивность, записанную
в соответствующем растровом слое.
В ArcGis вы можете посмотреть значения RGB
для каждой ячейки растра.
Количество пикселей, отображающих
1 ячейку растра зависит от разрешения
монитора и масштаба изображения.
(чем крупнее изображение, тем больше пикселей
требуется для отображения одной ячейки растра).
Тропа гигантов (сев. Ирландия)
В полноцветном изображении на 1 ячейку отводится 3 байта (по одному байту на красный,
зелёный и синий растровый слой (канал). Это позволяет отобразить более полутора
миллионов цветовых оттенков: (256 х 256 х 256 = 1 677 7216).
Индексные цвета.
Во многих случаях нет необходимости в таком количестве цветовых оттенков.
Вместо того, чтобы создавать 3 растровых слоя, можно создать один слой и записать в ячейки
этого слоя код (номер) для каждого цвета, а в файл добавить таблицу соответствия между
кодами и значениями RGB цвета. Такое представление цвета (режим) называется индексным.
804,60 кб
804,55 кб
Полноцветное изображение.
3 растровых слоя по 8 бит на
на ячейку в каждом слое
(24 бита на ячейку).
2240 кб
1 растровый слой - 256 цветов
804,1 кб
1 растровый слой - 125 цветов
804,2 кб
3 растровых слоя
1 растровый слой - 16 цветов
1 растровый слой - 8 цветов
Цветовая
карта
Таблица атрибутов
Таблица соответствия между номерами цветов и их RGB значениями
называется цветовой картой растра. В ArcGis она отображается в виде
таблицы атрибутов.
GrayScale (градации серого)
Для нецветных изображений используется
один растровый слой, в ячейки которого
записывается интенсивность серого цвета.
Каждой ячейке растра отводится 1 байт,
что позволяет хранить и отображать 256
оттенков серого цвета.
Этот формат называется Grayscale (серая
шкала, градации серого, оттенки серого).
Битовый формат (black white – bw).
Битовый формат хранит изображение в
одном растровом слое, но каждой ячейке
растра отводится не 1 байт, как в GrayScale,
а 1 бит.
Поэтому ячейка растра может иметь одно из
2-х значений: либо 0, либо 1 и отображаться
либо чёрным, либо белым цветом.
В этом формате можно хранить
сканированные изображения чертежей,
планов разведки и др.
Этот формат используется в ArcGis при
автоматической векторизации
растровых изображений.
Таким образом, для хранения цвета в растровом формате,
вы можете выбрать:
Истинный цвет
Градации серого
Индексные цвета
Чёрно-белое
представление
Спектральное разрешение
Спектральным разрешением растра называется диапазон длин волн,
интенсивность которого записана в ячейках растра называется.
Видимый свет составляет лишь небольшую часть диапазона электромагнитных волн,
однако сенсорные устройства могут измерять интенсивность электромагнитных колебаний,
не воспринимаемых человеческим зрением, а растровый формат позволяет
хранить и визуализировать эти данные.
Съёмка поверхности Земли в различных диапазонах спектра электромагнитных волн
называется дистанционным зондированием Земли.
Дистанционное зондирование Земли основано на том, что любой объект излучает и
отражает электромагнитную энергию в соответствии с особенностями его природы.
Различия в длинах волн и интенсивности излучения используются для изучения
свойств удаленного объекта без непосредственного контакта с ним.
Методы ДДЗ:
Оптическая съёмка
(Фото и сканерная)
Название
Диапазон
Ультрафиолетовый
диапазон
UV
0.01 – 0.4 мкм
Видимый диапазон
VIS
0.4 – 0.74 мкм
Ближний ИКдиапазон
инфракрасный
диапазон
NIR
0.74 – 1.3 мкм
IR
окна прозрачности
1.5 – 1.8, 2.2 – 2.6,
3.0 – 3.6,
4.2 – 5.0, 7.0 – 8.0
Тепловой диапазон
TIR
8 – 12 мкм
Микроволновый
диапазон
MW
10 – 100 мм
Радиоволны
RW
3 – 100 см
Тепловая съёмка
Радиотепловая съёмка
Радарная съёмка
Назначение спектральных диапазонов сканера TM (ETM+) Landsat
Номер
канала
Диапазон
(мкм)
Заявленное назначение диапазона
1
0.45 - 0.52
(синий)
Изучение прибрежных вод океанов, морей и озер.
Определение лиственных и хвойных пород деревьев.
Определение почв обнаженных и закрытых растительным покровом.
2
0.52 - 0.60
(зеленый)
Оценка отражательной способности растений в зеленом диапазоне для оценки их
жизнеспособности.
3
0.63 - 0.69
(красный)
В этом интервале длин волн находится полоса поглощения света хлорофиллом, смещение
этой полосы по спектру может быть использовано для определения видового состава
растений.
4
0.76 - 0.90
(БИК)
Определение состава и количества биомассы в прибрежных водах.
Определение конфигурации береговой линии водоемов.
5
1.55 - 1.75
(СИК)
Данный диапазон наиболее оптимален при геологическом картировании, определении
запасов минерального сырья и при мониторинге окружающей среды, т.к. волны ~1.6мкм
наиболее сильно отражаются от большинства горных пород.
Определение влажности растений и различение снежного и облачного покровов.
6
10.4 - 12.5
(ТИК)
Температурное картирование.
Разделение почв по влажности.
Выявление территорий с угнетенными сообществами растений.
2.08 - 2.35
(СИК)
Оценка влажности растений и содержания ионов окиси водорода в почве.
Особая возможность распознавания горных пород, т.к. диапазон 2.0 – 2.5мкм содержит
узкие характерные полосы поглощения, которые очень важны при определении слоистых
силикатов и карбонатов.
Этот канал был специально выбран для составления прогнозных карт минерального сырья.
7
Спектральное разрешение
Габбро
Каналы 1-2-3
Каналы 7-2-6
Гипербазитовый массив Сыум-Кеу на Полярном Урале.
Снимки Landsat 7
Радарный снимок Ключевского вулкана со спутника.
Снимок со спутника Terra-Sar -X.
Структура Гуэль-Эр-Ришат (Мавритания). «Глаз пустыни» Сахара,
«Пуп Земли»). Диаметр ~ 50 км.
Радиометрическое разрешение
определяется количеством градаций значений цвета, соответствующих переходу от
яркости абсолютно «черного» к абсолютно «белому», и выражается в количестве
бит на пиксел изображения. Это означает, что в случае радиометрического
разрешения 6 бит на пиксел мы имеем всего 64 градации цвета (2(6) = 64); в случае
8 бит на пиксел - 256 градаций (2(8) = 256), 11 бит на пиксел (сенсор спутника
ICONOS)- 2048 градаций).
Колизей. Рим,Италия
Свойства растра.
Пространственное разрешение
Цветность
Разрешение сканирования
Радиометрическое разрешение
Спектральное разрешение