Первичная обработка снимков для сериии картограмм NDVI

[windgammer20]

Господа. Так как только начал осваивать способы обработки ДДЗ, то понял что в какой-то момент в голове возникла каша.

Подскажите, чем отличается радиометрическая коррекция и радиометрическая калибровка? И еще, атмосферная коррекция относится к радиометрической коррекции или нет? К чему тогда относится коррекция освещенности и дымки?

Если я хочу строить картограммы NDVI по серии разновременных снимков ландсат, чтобы их достоверно можно было сравнивать между собой, какие из этих операций мне необходимо выполнить?

Понятно, что сначала я провожу геометрическую коррекцию, ортотрансформацию, коррегистрацию и т.д. Нужно ли дальше выполнять радиметрическую коррекцию/калибровку и атмосферную коррекцию? Как скорректировать снимки по освещенности и дымке?

[Sasfeat]

Подскажите, чем отличается радиометрическая коррекция и радиометрическая калибровка?

Радиометрическая коррекция подразумевает коррекцию аппаратуры, вы ее провести не можете. Радиометрическая калибровка - перевод сырых значений снимка в физические единицы (radiance или reflectance).

И еще, атмосферная коррекция относится к радиометрической коррекции или нет? К чему тогда относится коррекция освещенности и дымки?

Атмосферная коррекция производится после радиометрической калибровки для устранения атмосферной дымки. К радиометрической коррекции она не имеет никакого отношения.

Если я хочу строить картограммы NDVI по серии разновременных снимков ландсат, чтобы их достоверно можно было сравнивать между собой, какие из этих операций мне необходимо выполнить?

Необходимо провести операцию радиометрической калибровки. Вопрос о применении атмосферной коррекции - дискуссионный, но ее тоже хорошо бы произвести. Если на вашей сцене визуально дымка не выделяется, то операция атмосферной коррекции не сильно изменит выходное изображение NDVI.

Понятно, что сначала я провожу геометрическую коррекцию, ортотрансформацию, коррегистрацию и т.д. Нужно ли дальше выполнять радиметрическую коррекцию/калибровку и атмосферную коррекцию? Как скорректировать снимки по освещенности и дымке?

Какие у вас исходные данные? уровень обработки? вполне может быть что геометрическую коррекцию (и ортотрансформацию тоже) вам проводить не нужно. Какое ПО вы используете?

[Jullizzzz]

Вы можете попробовать воспользоваться уже готовыми решениями.

Вот здесь earthexplorer.usgs.gov выбирайте продукты Landsat Surface Reflectance. Вам останется только рассчитать индекс.

Или здесь: espa.cr.usgs.gov/
Там можно найти и готовенькие NDVI.

[Boris]

Понятно, что сначала я провожу геометрическую коррекцию, ортотрансформацию, коррегистрацию и т.д.

Присоединяясь ко всему, что сказано выше, я бы указал свое личное мнение, что каждая из приведенных вами операций ухудшает качество изображения минимум на на корень из двух раз, и размывает значение в пикселе на неизвестно получаемое среднее от 2-8 пикселей. Так что в конечном изображении, если вы начинали от 30 метров на пиксель, говорить о достоверности можно только для 100 метрах/пиксель.
Что же до "коррекцию за освещенность", то это предельно необъятная тема, которая требует как минимум знания высоты солнца, наличия согласованной (еще одна необъятная тема) модели рельефа, знаний о проницаемости воздуха в момент съемки. И на мой взгляд, все это очень мало нужно для расчета NDVI, которая есть отношение разности двух каналов. Если речь о изменении освещенности в результате устойчивого и однородного затемнения атмосферы, то тут могут выявиться различия для проницаемости воздуха в двух каналах, в остальных случаях - шкала все равно не является жестко фиксированной.

[windgammer20]

Огромное спасибо за помощь

Какие у вас исходные данные? уровень обработки? вполне может быть что геометрическую коррекцию (и ортотрансформацию тоже) вам проводить не нужно. Какое ПО вы используете?

Исходные данные - серия снимков КМСС аппаратов Метеор М1 и Метеор М2. Как выяснилось, снимки уже прошли радиометрическую калибровку. По ПО большой выбор: на работе ERDAS, ARCGIS 10.3, если нужно то и ENVI 4.8. В универе есть доступ к Scanex Image Processor 4.0

windgammer20 писал(а):
Понятно, что сначала я провожу геометрическую коррекцию, ортотрансформацию, коррегистрацию и т.д.

Присоединяясь ко всему, что сказано выше, я бы указал свое личное мнение, что каждая из приведенных вами операций ухудшает качество изображения минимум на на корень из двух раз, и размывает значение в пикселе на неизвестно получаемое среднее от 2-8 пикселей. Так что в конечном изображении, если вы начинали от 30 метров на пиксель, говорить о достоверности можно только для 100 метрах/пиксель.

Дело в том что данные не имеют точной привязки и геометрическую коррекцию не проходили. Мало того, сами каналы у метеора М1 отлетают друг от друга метров на 500. Искажения довольно сильные и приходится их в ручную подтягивать друг к другу по большому количеству точек, используя аппроксимацию полиномом 2-3 степени (иначе ошибка выходит слишком большой), после чего привязывать и ортотрансформировать совмещенные каналы по ландсатовской мозаике и SRTM. Только в таком виде данными более-менее можно пользоваться...

Что же до "коррекцию за освещенность", то это предельно необъятная тема, которая требует как минимум знания высоты солнца, наличия согласованной (еще одна необъятная тема) модели рельефа, знаний о проницаемости воздуха в момент съемки.

В метафайле есть информация о угле солнца, причем отдельно для разных частей снимка, так что высоту солнца можно посчитать. С ЦМР тоже есть, но рельеф территории плоский и практически не расчлененный. Я вроде бы научился пользоваться модулем GRASS i.atcorr для атмосферной коррекции LANDSAT, но там еще необходимо знать состояние атмосферы. теперь хочу попробовать и для данных КМСС. Скажите, какое расстояние до станции контроля атмосферы считается приемлимым для нормальной атмосферной коррекции?

И на мой взгляд, все это очень мало нужно для расчета NDVI, которая есть отношение разности двух каналов. Если речь о изменении освещенности в результате устойчивого и однородного затемнения атмосферы, то тут могут выявиться различия для проницаемости воздуха в двух каналах, в остальных случаях - шкала все равно не является жестко фиксированной.

Возможно я не прав, тогда подскажите, как будет лучше... Я хотел построить картограмму изменения NDVI некоей территории за длительный период. Данные беру одного сезона. Но так как NDVI чувствителен к состоянию атмосферы, освещенности, то лучше не брать разовую съемку, а усреднять картограммы подекадно для данного "куска" сезона каждого отдельного года, а уже потом средний NDVI сравнивать по годам. Мой "эксперимент" показывает, что из-за искажений NDVI одного и того же участка c разницей в 1-2 дня может сильно отличаться. Соответственно, необходимо провести коррекцию за освещенность и, возможно, аэрозоли.

[Sasfeat]

Скажите, какое расстояние до станции контроля атмосферы считается приемлимым для нормальной атмосферной коррекции?

Таким вопросом не задавался да и с данными Метеора не знаком. Обычно приемлемый результат тот, который решает задачу. Если ставить её не как построение индексного изображения, а как его оценка, то можно исходить из той классификации, которую вы будете использовать. По-хорошему чтобы получить достоверный NDVI нужно проводить полевую работу во время пролета спутника над этой территорией и калибровать снимки в соответствии с полученными результатами. Да и с учетом всех проблем с привязкой, которые похоже постоянно возникает при работе с отечественными аппаратами, у вас будут ошибки и от них никуда, похоже, не деться. Переберите предустановленные параметры моделей атмосферы в грассовском atcorr и посмотрите, какая из них в наибольшей степени подходит для решения задачи.

[pendduduk]

Просто так, на глазок, подбирать параметры используемые в параметрических моделях атмосферной коррекции нельзя, поскольку их изменение существенно влияет на результат.

Если нет точных данных о состоянии атмосферы нужно выбрать наиболее подходящие параметры:

поглощение - за это отвечает параметр "модель атмосферы", что бы правильно выбрать профиль можно использовать рекомендации от FLASH (Select Atmospheric Model Options http://www.exelisvis.com/docs/FLAASH.html).
Но этот параметр меньше всего будет влиять на итоговую отражательную способность т.к. спектральные диапазоны каналов обычно соответствуют окнам прозрачности.
рассеяние - модель аэрозолей, тут как раз самое сложное, читайте теорию http://6s.ltdri.org/pages/manual.html
оптическая плотность аэрозолей - тут можно использовать готовый продукт http://giovanni.sci.gsfc.nasa.gov/giova ... 3Adaily%3B
или аппроксимировать значение плотности через дальность видимости на земле (23 км - 0.235 AOD; 5 km - 0.78 AOD)

Но боюсь Вам все это не поможет по скольку ваши данные (яркости пикселей) скорее всего в безразмерных целых единицах (DN), а на вход любому алгоритму вычисляющему отражательную способность нужно пихать данные приведенные к мощности излучения на сенсоре (spectral radiance).

Я бы Вам рекомендовал в виду не высокого качества исходных данных использовать упрощенную модель атмосферной коррекции DOS, самый простой вариант - DOS1, работает более менее стабильно и NDVI можно будет сравнивать вполне корректно, при желании можно использовать более сложные варианты (DOS4 или DOS3).

[windgammer20]

Но боюсь Вам все это не поможет по скольку ваши данные (яркости пикселей) скорее всего в безразмерных целых единицах (DN)

Данные прошли радиометрическую калибровку и потому представлены в виде reflectance. Если я правильно понимаю, то вопрос нужно ли считать индекс в radiance или в reflectance всё еще не решен, и есть сторонники как одного, так и другого способа.

[Ariki]

Считать надо в reflectance, но точность пересчёта в reflectance зависит от того, насколько точно известны калибровочные коэффициенты каналов сенсора. У отечественных спутников, с которыми приходилось сталкиваться, с этим всё плохо. Но если у вас уже есть reflectance, используйте, другого не дано.

Вопрос в том, применять ли атмосферную коррекцию, чего от неё больше в конкретных условиях: вреда или пользы. Слишком от многих факторов зависит результат.

[pendduduk]

Данные прошли радиометрическую калибровку и потому представлены в виде reflectance.

Это Вы сами калибровку делали?
Честно говоря попахивает научной фантастикой, сколько видел отечественных данных так ни где не было коэфф. что бы DN в мощность излучения на сенсоре перевести, и в то что Вам выдали снимки где уже отражательная способность верится с трудом

[windgammer20]

Данные прошли радиометрическую калибровку и потому представлены в виде reflectance.

Это Вы сами калибровку делали?

Нет, калибровка входит в стандартную обработку данных. Я специально еще раз спросил у сотрудников НЦ ОМЗ, занимающихся приемом и обработкой данных сенсора КМСС.они сказали, что данные представлены в виде СПЭЯ (radiance). Калибровка данных по MODIS показывает, что отклонение не превышает 20%.

P.S. Вот тут я ошибся, думал ,что данные даны в виде reflectance...

[pendduduk]

То есть у вас данные в формате float32?
Делайте DOS коррекцию и считайте NDVI, так будет более менее правильно.

Считать в radiance смысла нет, т.к. там совсем не учитывается рассеяние в атмосфере и привходящая Солнечная радиация.