Дистанционное Дистанционное зондирование Землизондирование Земли

Выполнила: Беккарнаева Г. С., маг. Выполнила: Беккарнаева Г. С., маг. 6М0711006М071100

Проверила: Кузнецова И. А., к. т. н., Проверила: Кузнецова И. А., к. т. н., доцентдоцент

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 2

СодержаниеСодержание

• Введение• Что такое ДЗЗ?• История ДЗЗ• Методы ДЗЗ • Цифровая обработка изображений• Процесс цифровой обработки• Программы для обработки цифровой

обработки изображений• Заключение• Список использованной литературы

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 3

ВведениеВведение

• Целью презентации является изучение методов дистанционного зондирования Земли (суши, водной поверхности), процессы цифровой обработки изображений.

• Задачами данной работы является:• 1. Дать определение термину ДЗЗ • 2. Описать методику ДЗЗ для суши и водной

поверхности.• 3. Описать методику цифровой обработки

изображений.• 4. Описать программы, необходимые для цифровой

обработки изображений

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 4

Что такое ДЗЗ?Что такое ДЗЗ?• Дистанционное зондирование Земли – процесс

исследования земной поверхности без контакта с изучаемой поверхностью. Также это наблюдение земной поверхности авиационными и космическими средствами, в которых встроены различные виды съемочных аппаратур.

Рис.1 Группировка спутников Sentinel Европейской программы GMES

Рис.2 Батиметрический лидар

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 5

Суть методаСуть метода• Суть метода заключается в интерпретации

результатов измерения электромагнитного излучения, которое отражается либо излучается объектом и регистрируется в некоторой удаленной от него точке пространства. [Чандра и Гош, ДЗ и ГИС].

Рис.3 Идеальная схема ДЗЗ (Чандра и Гош, ДЗ и ГИС)

На практике не бывает идеальной системы ДЗЗ

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 6

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 7

Хроники ДЗЗХроники ДЗЗ• XIX век – изобретение фотографии.• Гражданская Война, США – снимки, полученные с неуправляемых летательных

аппаратов.• После Второй мировой войны – снимки для наблюдения за окружающей средой

и оценки развития территорий.• 1960 – запуск разведывательных спутников CORONA, ARGON, LANYARD.

Стереопары с разрешением 2 м. От 7 до 8 дней на орбите.• 12 апр. 1961 – первый полет человека в космос.• 1965-66 проект ДЗЗ Gemini, 1968-75 программа Apollo – ДЗЗ и высадка человека

на Луну.• 1973-74 – запуск Skylab, получение многозональных снимков с разрешением

100 м в видимом и близком инфракрасном диапазоне с 9 спектральными каналами.

• 1 апр. 1960 – 1ый метеорологический спутник (США), TIROS-1• 1972 – 1-ый специализированный спутник ERTS-1 (настоящее время – Landsat). • 1985 – SPOT (Франция) – возможность получения стереопары снимков.• 1988 – Запуск IRS (Индия)• 1991-95 – ERS (Европа)• 1995 – RADARSAT (Канада)

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 8

Современные спутники ДЗЗ

Stefan Lang, Advanced Remote Sensing, PLUS

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 9

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 10

Активные и пассивные методы Активные и пассивные методы съемкисъемки

• Пассивные системы – сканирующие оптико-электронные системы – регистрируют собственное излучение.

• Активные системы – радиолокационные, лазерные – сами генерирующие излучение а затем анализирующие его отраженную часть.

• Лазерные установки (лидары) в основном используются для зондирования атмосферы и океана.

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 11

Типы систем ДЗЗТипы систем ДЗЗ

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 12

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 13

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 14

Преимущества ДЗЗПреимущества ДЗЗ

• 1. Обширный охват

• 2. Регулярная съемка

• 3. Данные о труднодоступных областях

• 4. Получение снимков разного разрешения

• 5. Быстрое получение результатов благодаря цифровому формату и компьютерной обработке

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 15

Недостатки ДЗЗНедостатки ДЗЗ

• 1. Необходимость в высококвалифицированных специалистах

• 2. Высокая стоимость ПО

• 3. Экономически нецелесообразно для маленьких территорий

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 16

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 17

Diagram of NASA Earth Observation satellites –Схема спутников ДЗЗ NASA

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 18

Рис. Волновая модель электромагнитного излучения

Рис. Диапазоны электромагнитного спектра

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 19

Разрешающая способность ДЗЗРазрешающая способность ДЗЗ

• 1. Пространственное разрешение - определяется площадкой на поверхности Земли, соответствующей одной элементарной ячейке сенсора.

• 2. Спектральное разрешение - способность системы ДЗЗ различать определенные интервалы длин волн.

• При оценке спектрального разрешения рассматривают две характеристики: количество диапазонов (каналов) и ширину каждого диапазона.

• 3. Радиометрическое разрешение - возможность определения малейших вариаций оттенков серого цвета (количество битов)

• 4. Временное разрешение – периодичность сбора данных

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 20

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 21

Методы предварительной Методы предварительной обработки данных ДЗЗобработки данных ДЗЗ

• 1. Радиометрическая коррекция – варьирование значений яркостей пикселей, определяется сбоем или неисправностью детекторов, влиянием рельефа, атмосферными эффектами.

• 2. Атмосферная коррекция – рассеяние и поглощение энергии.• 3. Геометрическая коррекция – искажения, определяемые

съемочной системой, пространственные и масштабные ошибки (изменение высоты, скорости полета, пространственного положения съемочной платформы).

• 4. Ортотрансформирование изображений – коррекция смещений изображений объектов за счет рельефа местности, устранение искажений, связанных с центральной проекцией снимка, искажений за счет дисторсий объектива и нерегулярных искажений из-за ненадирной ориентации оптической оси съемочной камеры.

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 22

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 23

Рис. Радиометрическая коррекция(удаление полос)

Рис. Атмосферная коррекция в ENVI

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 24

Рис. Геометрическая коррекция

Рис. Ортофототрансформирование

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 25

Методы улучшения изображенийМетоды улучшения изображений

• 1. Спектральные улучшающие преобразования (контраст, гистограмма).

• 2. Пространственная фильтрация.

• 3. Преобразование Фурье.

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 26

Системы обработки и Системы обработки и интерпретации данных ДЗЗинтерпретации данных ДЗЗ

• 1. ERDAS Emagine

• 2. ERDAS ER Mapper

• 3. ENVI

• 4. IDRISI

• 5. MultiSpec

• 6. СканЭкс

• 7. и др.

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 27

ЗаключениеЗаключение

• В ходе презентации были рассмотрены следующее: ДЗЗ, понятие и методы, достоинства и недостатки ДЗЗ, программы для обработки данных ДЗЗ, методы цифровой обработки изображений.

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 28

Список использованной Список использованной литературылитературы

• 1. Гош, Чандра, Дистанционное зондирование и ГИС, Техносфера, 2008.

• 2. Токарева, Обработки и интерпретация данных дистанционного зондирования. Томский политехнический институт, 2010.

• 3. Кашкин, Сухинин, Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений. Интеграция, 2001.

10/22/14 КазНТУ, г. Алматы 29