ScanEx Image Processor v.5.0. Руководство - часть 24

 

Поле

 

ввода

 Облачно

  –  задает  порог облачности. 

Значение разности 31 и  20 каналов, 

большее  для  ночных  сцен  и  меньшее  для  дневных,  а  также  равное  заданному, 

рассматривается как 100% облачность (значение 100 в результирующей маске). 

Значения  разности  31  и  20  каналов,  лежащие  между  порогами 

Чисто 

и

 

Облачно

,

 

рассматриваются  как  вероятность  облачности,  изменяющаяся  от  0% 

до 100%.

 

Группа

 

Вода

  –  задает  пороговые  значения  при  определении  облачности  над  водной 

поверхностью. 

В 

группе

 

День

 и 

Ночь

 – задаются пороги для дневных и ночных изображений: 

Поле

 

ввода

 Чисто

 – задает порог безоблачности. 

Поле

 

ввода

 Облачно

 – задает порог облачности. 

Кнопка

 

Сохранить

 – позволяет сохранить заданные в полях значения в файл. 

Кнопка

 

Открыть

 – позволяет загрузить значения из файла. 

Кнопка

 

Задать

 – закрывает диалог, сохраняя установленные значения. 

Кнопка

 

Сброс

 – устанавливает в поля значения по умолчанию. 

Кнопка

 

Отмена

 – закрывает диалог без сохранения внесенных изменений. 

 

Пункт 

Настройки 



  Маски  MODIS 



  Глобальная  облачность

  главного  меню 

программы  – открывает диалог настройки 

Параметры глобальной  маски

 

облачности 

(Рис 

228). Для расчета маски в программе реализован алгоритм, описанный в 

ATBD-MOD-06

. 

 

Рис 228.

 

Диалог 

Параметры глобальной маски облачности

 

Поле

 

Файл с пороговыми значениями

 – задает путь к файлу с параметрами расчета маски. 

Файл входит в комплект поставки программы для калибровки данных 

MODIS IMAPP

. 

Поле

 

1 км файл экосистем

 – задает путь к файлу 

goge1_2_img.v1

. 

Файл входит в комплект 

поставки программы для калибровки данных 

MODIS IMAPP

. 

 

Поле

 

10 минутный файл экосистем

 – задает путь к файлу 

ecosystem.img.v1

. 

Файл входит 

в комплект поставки программы для калибровки данных 

MODIS IMAPP

. 

Поле

 

Leapsec  файл

  –  задает  путь  к  файлу 

leapsec.dat

.  Данный  файл  используется  в 

программе  IMAPP,  его  необходимо  периодически  (один  раз  в  неделю)  обновлять 

(

ftp://acdisx.gsfc.nasa.gov/pub/data/dbs/ancillary/

 

файл  может  быть  перемещен  в  другое 

место)

. 

Поле

 

Файл  журнала  выполнения

  –  задает  путь  для  log-файла  маски 

Глобальной 

облачности

. 

Кнопка

 

Задать

  –  закрывает  диалог,  учитывая  внесенные  изменения. 

Для  вступления  в  силу 

внесенных изменений необходимо перезапустить программу.

 

Кнопка

 

Отмена

 – закрывает диалог без сохранения внесенных изменений. 

Настройка параметров определения температуры земной поверхности 

Пункт 

Настройки 



  Маски  MODIS 



  Температура  поверхности  суши 

главного 

меню  программы  –  открывает  диалог  настроек  параметров  маски 

температуры  земной 

поверхности

 (

LST

 - Land Surface Temperature) (рис.219). 

Расчет  маски  основан  на  алгоритме  "Generalized  split-window  LST",  описанном  в  "MODIS 

Land-Surface Temperature Algorithm Theoretical Basis Document" (ATBD-MOD-11). 

В качестве входных значений используются 

значения излучения, регистрируемого в 

31 и 32 каналах

, пересчитанные в соответствующие значения температур, значения широты 

для  начального  приближения  температуры  и  влажности  воздуха,  зенитный  угол  сенсора, 

значения  облачности  и  наличие  воды,  вычисляемые  для  исключения  соответствующих 
пикселей.  При  коррекции  температуры  для  всех  пикселей  используется  среднее  значение 

излучения (за исключением пикселей, определенных как имеющих 

снежный покров

, для них 

используется свои собственные значения). Кроме того, можно задать маски, в пределах которых 

температура не рассчитывается (маска облачности, воды). 

В  диалоге 

Параметры  определения  температуры  суши 

(Рис  229)  задаются  маски,  в 

пределах которых температура не рассчитывается. 

Группа 

Не 

определять 

температуру 

под 

следующими масками

 – 

позволяет 

выбрать 

те 

маски,  под  которыми  не 

надо 

определять 

температуру: 

Флаг

 

Облачности

 

– 

исключает  при  расчете 

температур 

пиксели, 

 

Рис 229.

 

Диалог  

Параметры определения  

температуры суши

 

 

определенные как облачность. 

Флаг

 

Маска воды

 – исключает пиксели, определенные как вода. 

Флаг

 

Маска  снега

  –  использует  собственные  значения  коэффициентов  для  пикселей, 

определенных как снег. 

Поле  ввода 

Значение  «нет  данных»  - 

задается  значение  «нет  данных»,  исключаемое  при 

обработке и расчете статистических характеристик слоя.

 

Кнопка

 

Задать

 – закрывает диалог, учитывая внесенные изменения. 

Кнопка

 

Отмена

 – закрывает диалог без сохранения внесенных изменений. 

Настройка параметров детектирования ледового и снежного покрова 

Для детектирования снежного и ледового покрова используются две маски: 



 

Лед  на  воде  (Sea  Ice)

  –  для  детектирования  ледового  покрова  береговых  линий, 

шельфов, морей и океанов. 



 

Снег на суше (Land Snow)

 – для детектирования снежного покрова суши, озер, рек 

и лесов. 

Пункт 

Настройки 



  Маски  MODIS 



  Лед  на  воде

  главного  меню  программы 

вызывает диалог настройки параметров маски льда на воде (Рис 230). 

 

Рис 230.

 

Диалог 

Параметры маски обнаружения льда на воде

 

В  данном  алгоритме  реализовано  определение  льда  на  основе 

Normalized  Difference 

Snow Index (NDSI)

  и 

Ice Surface Temperature (IST),

  который  описан  в документе 

ATBD-

MOD-10

. Индекс 

NDSI

 сходен с индексом вегетации (

NDVI

) и основан на разнице поглощения 

снегом  излучения  в  видимой  и  инфракрасной  области  спектра.  Поэтому 

алгоритм  применим 

только  в  дневное  время  суток,  в  вечернее  или  ночное  время  пиксели,  покрытые  льдом, 

определены  не  будут

.  Индекс 

NDSI

  рассчитывается  как  отношение  разности  к  сумме 

коэффициентов  отражения  излучения  с  длиной  волны 

555  нм  (4  канал)

  и 

1640  нм  (6 

канал)

. 

NDSI = (4 канал – 6 канал)/(4 канал + 6 канал) 

Нужно  сказать,  что  облака,  как  и  лед,  хорошо  отражают  излучение  в  видимой  области 

спектра  и  поглощают  в  инфракрасной.  В  данном  алгоритме  используется  маска  облачности, 

 

поэтому  пиксели,  закрытые  облачностью,  не  рассматриваются,  и  в  результате  считаются 

непокрытыми льдом. 

Пиксель  считается  покрытым  льдом,  если  значение 

NDSI

  больше  или  равно  значению, 

установленному в поле 

Порог NDSI

 (по умолчанию 0.4), и значение 

излучения на сенсоре 

в 

канале  2  (858  нм)

  больше  значения,  установленного  в  поле 

Порог  канала  2  (.858) 

(по 

умолчанию  0.11).  Также  пиксель  считается  покрытым  льдом,  если  значение 

IST

  (температура 

поверхности льда) меньше значения, установленного в поле 

Порог IST 

(по умолчанию 271.50 

K).  Процент  облачности  задается  в  поле 

Порог  облачности  (%  вероятности  отсутствия 

облачности)

. 

Для  работы  алгоритма  необходима  точная  настройка  маски  облачности,  так  как 

неопределенные  облака  могут  детектироваться  как  наличие  ледового  покрова.  Кроме  того, 

ледовый  покров  определяется  только  для  береговых  линий,  шельфов,  морей  и  океанов,  для 

чего  необходимо  наличие 

Land/Sea

  маски  в  исходном  MOD03  файле  (подключается  при 

обработке  в  программе  IMAPP).  В  противном  случае  пиксели  определяются  как  суша  и 

алгоритмом не рассматриваются. 

Кнопка

 

Сохранить

 – позволяет сохранить заданные в полях значения в файл. 

Кнопка

 

Открыть

 – позволяет загрузить значения из файла. 

Кнопка

 

Задать

 – закрывает диалог, сохраняя установленные значения. 

Кнопка

 

Сброс

 – устанавливает в поля значения по умолчанию. 

Кнопка

 

Отмена

 – закрывает диалог без сохранения внесенных изменений. 

 

Для определения снежного и ледового покрова суши используется маска 

Снег на суше

. 

Пункт 

Настройки 



  Маски  MODIS 



  Снег  на  суше

  главного  меню  программы 

вызывает  диалог 

Параметры  маски  снежного  покрова

  для  настройки  соответствующих 

параметров (детектирования снежного покрова для суши, озер, рек и лесов) (Рис 231). 

 

В 

данном 

алгоритме 

реализовано  определение  снега  на 
основе 

Normalized Difference Snow 

Index  (NDSI)

  и 

Ice  Surface 

Temperature 

(IST),

 

который 

рассматривается  в  документе 

ATBD-

MOD-10

.  Индекс 

NDSI

  схож  с 

индексом 

вегетации 

(

NDVI

) 

и 

основан  на  разнице  поглощения 

снегом  излучения  в  видимой  и 

инфракрасной  области  спектра.  Поэтому  алгоритм  применим  только  в  дневное  время  суток,  в 
вечернее  или  ночное  время  пиксели,  покрытые  льдом,  определены  не  будут.  Индекс 

NDSI

 

 

Рис 231.

 

Диалог 

Параметры маски снежного 

покрова 

 

рассчитывается как отношение разности и суммы коэффициентов отражения 

555 нм (4 канал)

 

и 

1640 нм (6 канал)

 каналах.  

NDSI = (Band4 – Band6)/(Band4 + Band6) 

Нужно  сказать,  что  облака,  как  и  снег,  хорошо  отражают  излучение  в  видимой  области 

спектра  и  поглощают  в  инфракрасной.  В  данном  алгоритме  используется  маска  облачности,  и 

пиксели, закрытые облачностью, не рассматриваются, поэтому считаются непокрытыми снегом. 

Пиксель  считается  покрытым  снегом,  если  значение 

NDSI

  больше  или  равно  значению, 

заданному  в  поле 

Порог  NDSI 

(по  умолчанию  0.4),  значение 

излучения  на  сенсоре

  в 

канале  2  (858  нм)

  больше  значения,  заданного  в  поле 

Порог  канала  2  (.858) 

(по 

умолчанию 0.11), и значение 

излучения на сенсоре в канале 4 (555 нм)

 больше значения, 

заданного в поле 

Порог канала 4 (.555) 

(по умолчанию 0.10). Процент облачности задается в 

поле 

Порог облачности (% вероятности отсутствия облачности)

. 

Для  работы  алгоритма  необходима  точная  настройка  маски  облачности,  так  как 

неопределенные  облака  могут  детектироваться  как  наличие  снежного  покрова.  Кроме  того, 

снежный  покров  определяется  только  для  суши,  озер,  рек  и  лесов,  для  чего  необходимо 

наличие 

Land/Sea

 маски в исходном 

MOD03

 файле (подключается при обработке в программе 

IMAPP

). 

Настройка параметров расчета индексов вегетации NDVI и EVI 

В программе возможен расчет индексов вегетации 

NDVI

 и 

EVI

 по алгоритмам, описанным 

в 

ATBD-MOD13

. 

Получение 

NDVI

 – возможно для данных всего масштабного ряда (разрешение 250, 500, 

1000м). 

NDVI = (BAND2 - BAND1) / (BAND2 + BAND1) 

 

Получение EVI – возможно для данных 500 и 1000 м. 

EVI = ((BAND2 - BAND1) / (BAND2 + C1*BAND1 - C2*BAND3 + L)) + (1 + L) 

 

Пункт

  Настройки 



 Маски MODIS 



 NDVI/EVI

  главного меню  программы вызывает 

диалог 

настройки 

параметров 

масок 

NDVI 

и 

EVI 

(Рис 232). 

В 

диалоге 

Параметры 

индексов  NDVI  /  EVI 

задаются 

маски, в пределах которых индексы 

вегетации не рассчитываются. 

Флаг

 

Маска  облачности

  – 

исключает  при  расчете 

индексов 

вегетации 

 

Рис 232.

 

Диалог Параметры индексов 

NDVI/EVI

 

 

пиксели определенные как облачность. 

Флаг

 

Маска воды

 – исключает пиксели определенные как вода. 

Поле  ввода 

Значение  «нет  данных»  - 

задается  значение  «нет  данных»,  исключаемое  при 

обработке и расчете статистических характеристик слоя.

 

Кнопка

 

Задать

 – закрывает диалог, учитывая внесенные изменения. 

Кнопка

 

Отмена

 – закрывает диалог без сохранения внесенных изменений. 

 

 

Приложение 3 

Ссылки на описания некоторых реализованных алгоритмов (индексные изображения). 



 

Преобразования Tasseled Cap (

Классификация

 



 

Вычисление Индексов

 



 

Tasseled 

Cap

): 

o

 

LANDSAT  MSS  DATA  (каналы  4  –  7,  Digital  Numbers):  Kauth  R.  J.,  Thomas  G.S. 

Proceedings  of  the  Symposium  on  Machine  Processing  of  Remotely  Sensed  Data.  Purdue 
University; West Lafayette, Indiana: 1976. The Tasseled Cap – a graphical description of the 
spectral-temporal development of agricultural crops as seen by Landsat; pp. 4B4–4B51 

o

 

Landsat  4  Thematic  Mapper  (DN),  Landsat  5  TM  (DN):  Crist,  E.  P.,  R.  Laurin,  and  R.  C. 

Cicone

.  1986. Vegetation and soils information  contained in transformed  Thematic Mapper 

data. In Proceedings of IGARSS' 86 Symposium, 1465-70. Ref. ESA SP-254. Paris: European 
Space Agency

 

o

 

Landsat  7  ETM+  (at-sensor  reflectance):  Huang,  C.,  B.  Wylie,  L.  Yang,  C.  Homer,  and  G. 

Zylstra. 

“Derivation  of  a  Tasseled  Cap  Transformation  Based  on  Landsat  7  At-Satellite 

Reflectance," USGS Staff - Published Research, Paper 621 (2002)

 

o

 

Landsat  7  ETM+  DN:  Lance  D.  Yarbrough,  Greg  Easson,  Joel  S.  Kuszmaul

.  Proposed 

workflow  for  improved  Kauth–Thomas  transform  derivations.  Remote  Sensing  of 
Environment, Volume 124, September 2012, Pages 810–818 

o

 

SPOT-2 sensor (8-bit DN product): de Silva, M.R.L.F, 1991. 

Determination of “Tasselled Cap” 

transformation  parameters  for  images  obtained  by  the  SPOT  satellite,  Proceedings  of  the 
Twenty-Fourth  International  Symposium  on  Remote  Sensing  of  Environment,  27–31  May, 
Rio de Janeiro, Brazil, Vol. 1 

o

 

IKONOS 2 (DN): Horne, J., 2003. 

A Tasseled Cap Transformation for IKONOS Images. In: 

Proceedings of the ASPRS: 2003 Annual Conference and Technology Exhibition

 

o

 

Quickbird 2 (DN 11-bit): Lance D. Yarbrough,  Greg Easson,  Joel S. Kuszmaul.  

QUICKBIRD 

2 TASSELED CAP TRANSFORM COEFFICIENTS: A COMPARISON OF DERIVATION METHODS. 
In  “Global  Priorities  in  Land  Remote  Sensing”  October  23  –  27,  2005.  Sioux  Falls,  South 
Dakota