Αυτοματοποιημένη διαχείριση νεφοσκεπών περιοχών

Από RemoteSensing Wiki

(Διαφορές μεταξύ αναθεωρήσεων)
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
 
(23 ενδιάμεσες αναθεωρήσεις δεν εμφανίζονται.)
Γραμμή 1: Γραμμή 1:
-
[[category:Νέα δοκιμαστική υποκατηγορία]]
+
[[category:Ψηφιακή Τηλεπισκόπηση]]
-
<b> Αυτόματη αξιολόγηση κάλυψης συννέφου.</b><br>
+
<b> Αυτοματοποιημένη διαχείριση σκιασμένων από σύννεφα περιοχών.</b><br>
-
Πρωτότυπος τίτλος :Landsat 7 Automatic Cloud Cover Assessment
+
Πρωτότυπος τίτλος : Landsat 7 Automatic Cloud Cover Assessment
Πηγή : Richard R. Irish, Science Systems and Applications, Inc.
Πηγή : Richard R. Irish, Science Systems and Applications, Inc.
[http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook/pdfs/ACCA_SPIE_paper.pdf]
[http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook/pdfs/ACCA_SPIE_paper.pdf]
<br><br>
<br><br>
<b>Περίληψη</b><br><br>
<b>Περίληψη</b><br><br>
-
Αρχικός στόχος της αποστολής του Landsat 7 ήταν να παρασχεθεί ένα εποχιακό σφαιρικό αρχείο χαρτογράφησης των ελεύθερων συννέφων πέρα από τις μάζες του γήινου εδάφους. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, αποκτήθηκαν 250 φωτογραφίες με Landsat 7 ΕΤΜ+ ο οποίες αρχειοθετούνται. Η επιτυχία αποστολής καθορίζεται από τη φύση των ελέυθερων συννέφων από κάθε εικόνα που αποκτήθηκε. Ένας αυτόματος αλγόριθμος αξιολόγησης κάλυψης συννέφων (ACCA) επεκτάθηκε για τον υπολογισμό του τμήματος σύννεφων κάθε ETM+ εικόνας πριν απόαρχειοθέτηση. Τα αποτελέσματα της κάλυψης συννέφων που προέκυψαν χρησιμοποιούνται στη συνέχεια από τους αρμόδιους για το σχεδιασμό αποστολής για να ξαναπρογραμματίσουν τις αποτυχημένες αποκτήσεις, και από τους χρήστες για να φιλτραρουν τις νεφελώδεις σκηνές από τις ερωτήσεις βάσεων δεδομένων. O διαχωρισμός των συννέφων από αυτά που βρίσκονται κάτω από την έκταση φαίνεται διαισθητικά απλή. Τα σύννεφα είναι άσπρα και πιο κρύα από την επιφάνεια του εδάφους και αυτές οι ιδιότητες ταιριάζουν  καλά με τα πολυφασματικά χαρακτηριστικά του ETM+. Εντούτοις, τα σύννεφα και η μεταβλητότητα επιφάνειας εδάφους, δημιουργούν προβλήματα.  Τα ευρέα σχεδιαγράμματα συντελεστή ανάκλασης και θερμοκρασίας για τα σύννεφα εμφανίζονται ανάμεσα στις σκηνές. Μια υπογραφή σύννεφων που λειτουργεί καλά για μια σκηνή μπορεί να είναι μη-αποτελεσματική για κάποια άλλη. Η ακρίβεια προσδιορισμού του συννέφου επηρεάζονται επίσης από τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας (χιόνι, άσπρη άμμος κτλ.) που έχουν τις υπογραφές συντελεστή ανάκλασης που είναι παρόμοιες και σε μερικές περιπτώσεις ίδιες με τα σύννεφα στα ETM+ κανάλια. Μια εξαρτώμενη προσέγγιση σκηνής για τον προσδιορισμό των σύννεφων αναπτύχθηκε για Landsat 7 για να ελαχιστοποιήσει τα αποτελέσματα της μεταβλητότητας σύννεφων. Ο αλγόριθμος χειρίζεται τον πληθυσμό σύννεφων σε κάθε σκηνή μεμονωμένα για να εξετάσει τα στοιχεία εικόνας δύο φορές. Το πρώτο πέρασμα μέσω των δεδομένων σχεδιάζεται για να συλλάβει τα σύννεφα και μόνο τα σύννεφα. Οκτώ διαφορετικά φίλτρα χρησιμοποιούνται για να απομονώσουν τα σύννεφα και για να εξαλείψουν τις μη-συννεφιασμένες περιοχές και τα χαρακτηριστικά επιφάνειας εδάφους που προκαλούν προβλήματα όπως το χιόνι και η άμμος.  
+
Αρχικός στόχος της εργασίας ήταν να δημιουργηθεί ένα εποχικό, πλήρες αρχείο περιοχών νεφοκάλυψης του εδάφους. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, αποκτήθηκαν 250 φωτογραφίες Landsat 7 ΕΤΜ+ οι οποίες αρχειοθετήθηκαν αναλυτικά σε βάση δεδομένων. Δημιουργήθηκε ένας αυτοματοποιημένος αλγόριθμος αξιολόγησης της νεφοκάλυψης (ACCA) για τον προσδιορισμό του τμήματος κάθε ETM+ απεικόνισης, το οποίο εμφανίζει νεφοκάλυψη. Τα αποτελέσματα της κάλυψης των νεφών που προέκυψαν, χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για να προσδιορίζονται επιτυχώς οι περιοχές αυτές, στη βάση δεδομένων των εικόνων. O διαχωρισμός των νεφών από την υπόλοιπη επιφάνεια της απεικόνισης, η οποία εμφανίζεται κάτω από την έκταση τους, σκιασμένη, είναι σχετικά απλή. Τα σύννεφα είναι λευκά και εμφανίζουν χαμηλή θερμοκρασία από την επιφάνεια του εδάφους και αυτές οι ιδιότητες μπορούν να τονισθούν χρησιμοποιώντας τα πολυφασματικά χαρακτηριστικά των απεικονίσεων Landsat ETM+.  
 +
Εντούτοις, οι ψηφιακές τιμές που εμφανίζουν τα σύννεφα και η μεταβλητότητα των ψηφιακών τιμών της επιφάνειας του εδάφους, όπως έχουν καταγραφεί στις Landsat ETM απεικονίσεις, δημιουργούν τις συνθήκες με τη βοήθεια των διαγραμμάτων ανακλαστικότητας τα οποία δημιουργούνται από τον υπολογισμό του συντελεστή ανάκλασης και θερμοκρασίας στις περιοχές που εμφανίζονται τα σύννεφα, συντελούν στον πιθανο θεωρητικό προσδιορισμό πιθανών (αναμενόμενα πιθανών) τιμών pixel των σκιασμένων από νέφη περιοχών. Βέβαια στη μέθοδο, εμφανίζονται διάφορα προβλήματα, όπως η λανθασμένη αυτόματη ταυτοποίηση των νεφών σε κάποιες απεικονίσεις, ενώ σε άλλες απεικονίσεις οι ταυτοποιήσεις των σκιασμένων επιφανειών, είναι εξαίρετες. Η ακρίβεια του προσδιορισμού των ψηφιακών τιμών των σκιασμένων pixel επηρεάζεται από τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας του εδάφους (εδαφοκάλυψη, ύπαρξη βλάστησης, τεχνικών έργων κτλ.) που έχουν συντελεστή ανάκλασης που είναι όμοιος και σε μερικές περιπτώσεις πολύ κοντά σε αριθμητική τιμή, με τις ψηφιακές τιμές που εμφανίζουν τα νέφη, στα κανάλια της κάθε απεικόνισης. Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε προσπαθεί να εξομαλύνει και να ελαχιστοποιήσει τα αποτελέσματα της της μεταβλητότητας των ψηφιακών τιμών που εμφανίζονται στις σκιασμένες περιοχές. Ο αυτοματοποιημένος αλγόριθμος χειρίζεται τον πληθυσμό των ψηφιακών τιμών των υποκείμενων των νεφών περιοχών, σε κάθε δορυφορική απεικόνιση μεμονωμένα, και επαναλαμβάνει δυο φορές τον έλεγχο αυτόν. Το πρώτο αλγοριθμικό πέρασμα μέσω των δεδομένων της βάσης, συντελείται για να προσδιοριστούν τα νέφη (επομένως και οι υποκείμενες σκιασμένες επιφάνειες). Οκτώ διαφορετικά φίλτρα χρησιμοποιούνται διαδοχικά, για να προσδιορίσουν και να ενισχύσουν τις ψηφιακές τιμές των σκιασμένων επιφανειών.
 +
 
 +
<br>
 +
[[Εικόνα:garg_8filters_1_15.jpg|right|thumb||Εικόνα 1 : Εικόνα Landsat της Κασπίας θάλασσας,[http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook/pdfs/ACCA_SPIE_paper.pdf]πηγή]]
<br><br>
<br><br>
<b>Μεθοδολογία</b><br><br>
<b>Μεθοδολογία</b><br><br>
-
Το αρχικό πέρασμα μέσω των ραδιομετρικά διορθωμένων στοιχείων εικόνας σχεδιάζεται για να απομονώσει τα σύννεφα ενώ σχεδιάστηκαν οκτώ διαφορετικά φίλτρα για το λόγο αυτό και τα λάθη παράλειψης είναι αναμενόμενα. Το στάδιο του πρώτου στόχου είναι να αναπτυχθεί μια αξιόπιστη υπογραφή σύννεφων για τη χρήση στο στάδιο δύο όπου προσδιορίζονται τα υπόλοιπα σύννεφα. Τα σφάλματα επιφόρτισης πρέπει να ελαχιστοποιηθούν δεδομένου ότι αλλοιώνουν την υπογραφή του συννέφου και διαστρεβλώνει το τελικό αποτέλεσμα της κάλυψης των σύννεφων. Προκύπτου τρείς κατηγορίες από το πρώτο στάδιο επεξεργασίας, εντοπισμός συννέφων, μη εντοπισμός συννέφων και μια διφορούμενη ομάδα που ξαναμελετάται στο στάδιο δύο. Πρίν την αξιολόγηση των 60 μέτρων του καναλιού 6 της εικόνας είναι εικονοκύτταρα των καναλιών 30 μέτρων (??????). Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της replication εικονοκυττάρου. Κάθε κανάλι 6 pixel γίνεται 2 και κάθε επεκταθείσα εικόνα του καναλιού 6 επαναλαμβάνεται. Το αρχικό δείγμα 3300 από 3000 γραμμές στο κανάλι 6 της εικόνας τώρα ταιριάζει χωρικά με τα κανάλια 30 μέτρων (6600 δείγματα από 6000 γραμμές). Το τελικό βήμα της προ-επεξεργασίας είναι να δημιουργηθεί μια ενιαία μάσκα σύννεφων που διαστασιολογικά ταιριάζει με μια εικόνα εισαγωγής μεγέθους 30 μέτρων. Η μάσκα σύννεφων χρησιμοποιείται για να αποθηκεύσει τα αποτελέσματα στα στάδια ένα και δύο. Όλα τα εικονοκύτταρα σε μια ETM+ απεικόνιση υποβάλλονται διαδοχικά σε επεξεργασία. Το φιλτράρισμα εκτελείται σε κάθε εικονοκύτταρο έως ότου απορριφθεί ή ταξινομηθεί ως σύννεφο. Στη συνέχεια παρουσιάζουμε την περιγραφή του κάθε φιλτρου που εφαρμόζεται.
+
Αρχικά, πραγματοποιείται ένα "πέρασμα" μέσω των ραδιομετρικά διορθωμένων pixels της κάθε απεικόνισης, για να απομονώσει τα νέφη και τις υποκείμενες σκιασμένες επιφάνειες. Με τον τρόπο αυτόν διαπιστώνονται τρεις βασικές κατηγορίες περιοχών, αυτές με νέφη, αυτές χωρίς νέφη και κάποιες περιοχές που τίθενται σε αμφιβολία. Στη συνέχεια εφαρμόζονται οκτώ διαφορετικά φίλτρα στα εικονοστοιχεία των απεικονίσεων και για τις περιοχές οι οποίες έχουν διαπιστευτεί ως περιοχές νεφοκάλυψης. Η δδ/δι των 30 μέτρων των pixel των Landsat απεικονίσεων σε όλα τα κανάλια εκτός του θερμικού βοηθά στη σύγκριση των στατιστικών των ψηφιακών τιμών. Όλα τα pixel σε μια Landsat ETM+ απεικόνιση υποβάλλονται διαδοχικά σε επεξεργασία. Το φιλτράρισμα εκτελείται σε κάθε pixel έως ότου απορριφθεί (ή γίνει δεκτή) η μηδενική υπόθεση που έχει τεθεί ή ταξινομηθεί ως ψηφιακή τιμή σκιασμένης επιφάνειας. Ακολουθεί μια σύντομη  περιγραφή του κάθε φίλτρου που εφαρμόζεται:
 +
<br><br>
 +
1)Όριο φωτεινότητας (Brightness Threshold). Κάθε υποπίνακας (χωρική περιοχή ψηφιακών τιμών) τριών pixel αρχικά συγκρίνεται με ένα όριο φωτεινότητας. Τα pixel που είναι κάτω αυτού του ορίου, προσδιορίζονται ως μη εντοπισμένες ψηφιακές τιμές νεφών. Τα pixel των οποίων οι ψηφιακές τιμές περνούν το κατώφλι του φίλτρου 1, υφίστανται το φίλτρο 2.
 +
<br><br>
 +
2)Ομαλοποιημένο φίλτρο (δείκτης) διαφοράς χιονιού (Normalized Snow Difference Index). Οι τιμές των pixel από τα κανάλια 2 και 5 χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν το ομαλοποιημένο φίλτρο / δείκτη χιονιού (NDSI). Το NDSI εκφράζεται ως εξής: NDSI = (κανάλι 2 – κανάλι 5) / (κανάλι 2 + κανάλι 5). Αυτό το φίλτρο / δείκτης είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την αυτόματη αφαίρεση του χιονιού από μια απεικόνιση. Ο συντελεστής ανάκλασης των νεφών και του χιονιού είναι παρόμοιος στο κανάλι 2. Εντούτοις, στο κανάλι 5, ο συντελεστής ανάκλασης για τα νέφη είναι πολύ υψηλός ενώ για το χιόνι είναι χαμηλός. Ο Hall βρήκε εμπειρικά ότι η NSDI τιμή που είναι μεγαλύτερη από 0.40 αντιπροσωπεύει αρκετά καλά την κάλυψη χιονιού. Αυτή η τιμή (0.40) δοκιμάστηκε αρχικά από την αυτοματοποιημένη διαδικασία ACCA για να αποβάλει τις χιονισμένες επιφάνειες αλλά αποβλήθηκαν επίσης και νεφοσκεπείς επιφάνειες, οπότε το κατώτατο όριο (κατώφλι) αυξήθηκε σε 0.70, τιμή που έδωσε συνολικά καλύτερα αποτελέσματα στο διαχωρισμό χιονισμένων από νεφοσκεπείς περιοχές. Τα pixel που φιλτράρονται με αυτόν τον τρόπο, περνούν στο φίλτρο 3.
 +
<br><br>
 +
3)Όριο θερμοκρασίας. Αυτό το φίλτρο εξετάζει τις θερμικές ψηφιακές τιμές (του καναλιού 6) για τα πιθανά pixel. Χαμηλές ψηφιακές τιμές και πάντως κάτω από ένα συγκεκριμένο εμπειρικό κατώφλι, προωθούν τα εξεταζόμενα pixel στο φίλτρο 4.
 +
<br><br>
 +
4)Φίλτρο από το λόγο κανάλι5/κανάλι6. Οι τιμές των pixel από τα κανάλια 5 και 6 χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν ένα φίλτρο, ως εξής: (1 – κανάλι 5) * κανάλι 6. Αυτό το φίλτρο λειτουργεί πολύ καλά στο διαχωρισμό και είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την εξάλειψη των "κρύων" χαρακτηριστικων γνωρισμάτων της επιφάνειας εδάφους που παρουσιάζει ο συντελεστής ανάκλασης στο κανάλι 5.  Τα pixel που προκρίνονται από αυτό το φίλτρο περνούν στο φίλτρο 6.
<br><br>
<br><br>
-
1)Όριο φωτενότητας (Brightness Threshold). Κάθε κανάλι τριών pixel αρχικά συγκρίνεται με ένα όριο φωτεινότητας. Τα εικονοκύτταρα που είναι κάτω αυτού του ορίου προσδιορίζονται σαν μη-εντοπισμό συννέφων και σημειώνονται στη μάσκα συννέφων. Τα pixels που υπερβαίνουν το όριο του καναλιού 3 που τίθεται στη τιμή των 0,8 μεταβαίνουν στο φίλτρο 2.  
+
5)Φίλτρο από το λόγο αναλογίας κανάλι4/κανάλι3. Αυτός ο λόγος τονίζει ιδιαίτερα της περιοχές με υψηλή υγρασία, ιδιαίτερα τις περιοχές έντονης βλάστησης. Στο κοντινό υπέρυθρο (κανάλι 4) ο συντελεστής ανάκλασης για την πράσινη βλάστηση είναι υψηλός. Στην περιοχή του ορατού (κανάλι 3) η χλωροφύλλη της βλάστησης απορροφά περισσότερο την ηλιακή ενέργεια κι έτσι ο συντελεστής ανάκλασης είναι χαμηλός. Η αναλογία κανάλι4/κανάλι3 οδηγεί τις ψηφιακές τιμές της βλάστησης σε υψηλότερες τιμές, απ'ό, τι για άλλα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της απεικόνισης, συμπεριλαμβανομένων των νεφών. Εμπειρικά και έπειτα από δοκιμές, οριοθετείται ένα κατώφλι (στη τιμή 2) οπότε τα pixel που υπερβαίνουν αυτό το κατώφλι χαρακτηρίζονται διφορούμενα και ξαναεξετάζονται στο δεύτερο στάδιο επεξεργασίας. Τα pixel με ψηφιακές τιμές κάτω από αυτό το  κατώφλι περνούν στο φίλτρο 6.
<br><br>
<br><br>
-
2)Ομαλοποιημένος δέικτης διαφοράς χιονιού (Normalized Snow Difference Index). Οι τιμές των pixel από τα κανάλια 2 και 5 ρησιμοποιούνται για να διατυπώσουν τον ομαλοποιημένο δείκτη χιονιού διαφοράς (NDSI). Το NDSI φίλτρο εκφράζεται ως εξής: NDSI = (κανάλι 2 – κανάλι 5) / (κανάλι 2 + κανάλι 5). Αυτό το φίλτρο είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την αφαίρεση του χιονιού. Ο συντελεστής ανάκλασης των σύννεφων και του χιονιού είναι παρόμοιος στο κανάλι 2. Εντούτοις, στο κανάλι 5, ο συντελεστής ανάκλασης για τα σύννεφα είναι πολύ υψηλός ενώ για το χιόνι είναι χαμηλός. Ο Hall ανακάλυψε ότι η NSDI τιμή μεγαλύτερη από 0.4 αντιπροσωπεύει την κάλυψη χιονιού αρκετά καλά. Αυτή η τιμή δοκιμάστηκε αρχικά για την ACCA για να αποβάλει το χιόνι αλλά αποβλήθηκαν επίσης τα σύννεφα που αποτελούνται από τα κρύσταλλα πάγου (π.χ. cirrostratus).Το κατώτατο όριο αυξήθηκε σε 0.7 για να συλλάβει τα σύννεφα αυτού του τύπου. Οι τιμές NDVI πάνω από αυτό το κατώτατο όριο είναι κατάλληλες ως χιόνι και καταγράφονται ως μη-εντοπισμός συννέφου στη μάσκα σύννεφων. Εικονοκύτταρα χιονιού που παραμένουν μη φιλτραρισμένα είναι συνήθως τίθενται σε ένα επόμενο φίλτρο. Η γνώση ύπαρξης χιονιού σε μια σκηνή είναι σημαντικό για το δεύτερο στάδιο επεξεργασίας κι έτσι διατηρείται ο έλεγχος των pixel χιονιού.Τα εικονοκύτταρα που μειώνονται κάτω από το όριο NDSI περνούν στο φίλτρο
+
6)Φίλτρο από το λόγο αναλογίας κανάλι4/κανάλι2
 +
Αυτό το φιλτράρισμα των ψηφιακών τιμών αποβάλλει την ιδιαίτερα ανακλαστική βλάστηση και διαμορφώνεται από τις τιμές που προκύπτουν από τη διαίρεση του καναλιού 4, από το κανάλι 2. Στο υπέρυθρο κανάλι 4, τα πράσινα φύλλα εμφανίζονται ιδιαίτερα ανακλαστικά. Στην περιοχή του καναλιού 2 συμβαίνει ακριβώς το αντίθετο. Οι τιμές του λόγου κανάλι4/κανάλι2 είναι υψηλότερες για τη βλάστηση από ότι άλλα χαρακτηριστικά συμπεριλαμβανομένων των νεφών. Και εδώ τίθεται ένα κατώφλι (στη τιμή 2) και λειτουργεί αποτελεσματικά. Τα pixel που υπερβαίνουν αυτόν τον αριθμό χαρακτηρίζονται διφορούμενα και περνούν στο στάδιο 2. Τα pixel με ψηφιακές τιμές κάτω από αυτό το κατώφλι περνούν στο φίλτρο 7.
<br><br>
<br><br>
-
3)Όριο θερμοκρασίας. Αυτό το φίλτρο εξετάζε τις θερμικές τιμές του καναλιού 6 για τα πιθανά εικονοκύτταρα συννέφων. Εάν μια αξία εικονοκυττάρου υπερβαίνει 300K, μια ρεαλιστική μέγιστη θερμοκρασία συννέφου, είναι αποκλεισμένο και χαρακτηρισμένο ως μη-εντοπισμένο σύννεφο στη μάσκα. Όλα τα εικονοκύτταρα με τιμή θερμοκρασίας λιγότερο από 300K περνούν στο φίλτρο 4.
+
7)Φίλτρο από το λόγο αναλογίας κανάλι 4/κανάλι5. Αυτό το φιλτράρισμα διαχωρίζει τις ψηφιακές τιμές των βράχων και του πετρώδους εδάφους από αυτές των νεφών, αλλά και τις ψηφιακές τιμές του αμμώδους εδάφους. Τα εδάφη αυτά παρουσιάζουν υψηλότερο συντελεστή ανάκλασης στο κανάλι 5 απ' ό,τι στο κανάλι 4, ενώ ισχύει το αντίστροφο για τα νέφη. Το κατώφλι στην περίπτωση αυτή τίθεται στο 1 και λειτουργεί αποτελεσματικά. Τα pixel διαχωρίζονται όπως και στα προηγούμενα φιλτραρίσματα και όσα υπερβαίνουν αυτό το κατώφλι περνούν στο φίλτρο 8.
<br><br>
<br><br>
-
4)Κανάλι 5/6 σύνθετο (Band 5/6 Composite). Οι τιμές εικονοκυττάρου από τα κανάλια 5 και 6 χρησιμοποιούνται για να διατυπώσουν τη ζώνη 5/6 σύνθετο. Το φίλτρο εκφράζεται ως εξής: Κανάλι5/6 composite = (1 – κανάλι 5) * κανάλι 6. Αυτό το φίλτρο λειτουργεί εξαιρετικά καλά επειδή τα σύννεφα είναι κρύα και ιδιαίτερα αντανακλαστικά στο κανάλι 5. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για
+
8)Φίλτρο από το λόγο κανάλι 5/κανάλι6. Όλα τα pixel που φθάνουν σε αυτό το επίπεδο φιλτραρίσματος είναι βασικά χαρακτηρισμένα ως νέφη. Ένας περαιτέρω διαχωρισμός σε δύο κατηγορίες, επιτυγχάνεται με τη χρησιμοποίηση του λόγου κανάλι 5/κανάλι6, ως φίλτρου. Εμπειρικά τίθεται ένα κατώφλι τιμών στο 210. Τα pixel πάνω και κάτω από αυτό το όριο χαρακτηρίζονται ως θερμά και κρύα νέφη, αντίστοιχα.  
-
εξάλειψη των κρύων χαρακτηριστικων γνωρισμάτων της επιφάνειας εδάφους που έχει ο συντελεστής ανάκλασης στο χαμηλό κανάλι 5 όπως το χιόνι και άλλα. Η ανάλυση ευαισθησίας έδειξε ότι ο καθορισμός ορίου των 225 δουλεύει άριστα. Οι τιμές εικονοκυττάρου επάνω από αυτό το όριο ονομάζονται διφοούμενα αποτελέσματα και περνούν στην επεξεργασία του δεύτερου σταδίου. Τα εικονοκύτταρα που μειώνονται κάτω από αυτό το όριο περνούν στο φίλτρο 5.
+
<br><br>
<br><br>
-
5)Κανάλι αναλογίας 4/3 (Band 4/3 Ratio). Αυτό το φίλτρο αποβάλλει την ιδιαίτερα αντανακλαστική βλάστηση και είναι απλά κανάλι 4 συντελεστής ανάκλασης που διαιρείται με το κανάλι 3 του συντελεστή ανάκλασης. Κοντά στις υπέρυθρες ακτίνες (κανάλι 4) ο συντελεστής ανάκλασης για τα πράσινα φύλλα είναι υψηλός επειδή απορροφάται πολύ λίγη ενέργεια. Στην κόκκινη περιοχή (κανάλι 3) η χλωροφύλλη στα πράσινα φύλλα απορροφά την ενέργεια κι έτσι ο συντελεστής ανάκλασης είναι χαμηλός. Η αναλογία 4/3 οδηγεί στις υψηλότερες τιμές για τη
+
Μια απεικόνιση Landsat από την Κασπία θάλασσα παρουσιάζεται στην Εικόνα 1. Εκτελέσθηκε η ACCA (automatic cloud cover assessment) και παρήχθη μια μάσκα συννέφων (Εικόνα 2).  
-
βλάστηση απ'ό, τι για άλλα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της σκηνής, συμπεριλαμβανομένων των σύννεφων. Χρησιμοποιείται μια ρύθμιση ορίου της τάξεως των 2.0. Τα εικονοκύτταρα που υπερβαίνουν αυτό το όριο ονομάζονται διφορούμενα και ξαναεξετάζονται στο δεύτερο στάδιο επεξεργασίας. Τα εικονοκύτταρα με τις αναλογίες κάτω από αυτό το  όριο περνούν στο φίλτρο 6.
+
<br>
 +
[[Εικόνα:garg_8filters_2_15.jpg|right|thumb||Εικόνα 2 : Μάσκα συννέφων πρώτου σταδίου,[http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook/pdfs/ACCA_SPIE_paper.pdf]πηγή]]
<br><br>
<br><br>
-
6)Κανάλι αναλογίας 4/2 (Band 4/2 Ratio)
+
Η μάσκα έχει τέσσερις διαφορετικές κατηγορίες. Το λευκό αντιπροσωπεύει τα θερμά νέφη ενώ το γκρίζο αντιπροσωπεύει τα πιό κρύα νέφη. Το σκούρο γκρι αντιπροσωπεύει τις περιοχές μη-εντοπισμού νεφών που αποκλείονται από την περαιτέρω ανάλυση. Οι χαρακτηρισμένες ως διφορούμενες περιοχές της εικόνας, που επανεξετάζονται στο στάδιο 2, εμφανίζονται μαύρες. Το δεύτερο στάδιο περιλαμβάνει τη θερμική ανάλυση χρησιμοποιώντας αποκλειστικά το κανάλι 6. Μια αξιόπιστη κατά το δυνατόν θερμική υπογραφή αναπτύσσεται αρχικά από τη μια ή και τις δύο κατηγορίες νεφών που προσδιορίζονται στο στάδιο 1. Οι δύο κατηγορίες συνδιάζονται και χρησιμοποιούνται από κοινού εάν στην έκταση που απεικονίζεται, είμαστε σίγουροι ότι δεν εμφανίζεται χιόνι (το χιόνι δημιουργεί προβλήματα στην ταξινόμηση των νεφών και η παρουσία του δικαιολογεί τη χρήση μιας πιό συντηρητικής φασματικής υπογραφής νεφών). Εάν το χιόνι σε μια απεικόνιση είναι λιγότερο από 1% τότε θεωρείται αμελητέο. Εάν το χιόνι υπάρχει σε μια σκηνή, τότε η κρύα κατηγορία νεφών χρησιμοποιείται αποκλειστικά για την απόδοση της τυπικής φασματικής υπογραφής των νεφών. Για αυτές τις σκηνές, τα θερμότερα νέφη χαρακτηριζονται ως διφορούμενα και ξαναεξετάζονται με όλα τα άλλα διφορούμενα pixel που προσδιορίστηκαν κατά τη διάρκεια του πρώτου περάσματος του αλγορίθμου. Περισσότερες και αναλυτικές πληροφορίες για το δεύτερο στάδιο επεξεργασίας μπορείτε να βρείτε εδώ:http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook/pdfs/ACCA_SPIE_paper.pdf).
-
Αυτό το φίλτρο αποβάλλει την ιδιαίτερα αντανακλαστική βλάστηση και διαμορφώνεται με τη διαίρεση του καναλιού 4 του συντελεστή ανάκλασης από το κανάλι 2 του συντελεστή ανάκλασης. Στο υπέρυθρο κανάλι 4, τα πράσινα φύλλα που είναι νεκρά απορροφούν ακόμα λιγότερο την ενέργεια και είναι έτσι ιδιαίτερα αντανακλαστικά. Στην πράσινη περιοχή του καναλιού 2 τα φύλλα απορροφούν τη λιγότερη ενέργεια λόγω της απώλειας χλωροφύλλης και εκθέτουν την αυξανόμενη ανακλαστικότητα. Οι τιμές της αναλογία 4/2 είναι υψηλότερες για τη βλάστηση από ότι άλλα χαρακτηριστικά συμπεριλαμβανομένων των σύννεφων. Το όριο τίθεται στη τιμλη 2 και λειτουργεί αποτελεσματικά. Τα εικονοκύτταρα που υπερβαίνουν αυτόν τον αριθμό είναι διφορούμενα και περνούν στο στάδιο 2. Τα εικονοκύτταρα με τις αναλογίες κάτω από αυτό το όριο περνούν στο φίλτρο 7.
+
<br><br>
<br><br>
-
7)Κανάλι αναλογίας 4/5 (Band 4/5 Ratio). Αυτό το φίλτρο αποβάλλει τους ιδιαίτερα αντανακλαστικούς βράχους και τις άμμους στα τοπία ερήμων και διαμορφώνεται με τη διαίρεση του καναλιού 4 του συντελεστή ανάκλασης από το κανάλι 5 του συντελεστής ανάκλασης. Οι βράχοι και η άμμος τείνουν να εκθέσουν τον υψηλότερο συντελεστή ανάκλασης στο κανάλι 5 απ'ό, τι στο κανάλι 4, ενώ ισχύει το αντίστροφο για τα σύννεφα. Το όριο τίθεται στο 1 και λειτουργεί αποτελεσματικά. Τα εικονοκύτταρα που μειώνονται κάτω από αυτό το όριο
+
<b>Συμπεράσματα</b><br><br>
-
ονομάζεται διφορούμενα και ξαναεξετάζονται στο στάδιο 2. Η γνώση των εικονοκυττάρων ερήμου σε μια σκηνή είναι σημαντική για το πέρασμα στο δεύτερο στάδιο επεξεργασίας. Επομένως διατηρείται ένας έλεγχος εικονοκυττάρων ερήμων. Τα εικονοκύτταρα με τις αναλογίες που υπερβαίνουν αυτό το όριο περνούν στο φίλτρο 8.
+
Ο αλγόριθμος ACCA ο οποίος δημιουργήθηκε από την παραπάνω μεθοδολογία σε απεικονίσεις Landsat 7, σχεδιάστηκε για να παράγει γρήγορα και αξιόπιστα συμπεράσματα στην προσπάθεια αξιολόγησης της νεφοκάλυψης και έμμεσα των σκιασμένων υφιστάμενων από νέφη, περιοχών. Ο αλγόριθμος στηρίζεται σε εμπειρικές μετρήσεις και επαναληπτικές δοκιμές. Ο βελτιωμένος αλγόριθμος χρησιμοποιεί δύο πρόσθετα κανάλια, εξετάζει όλα τα pixel σε μια σκηνή, και εκμεταλλεύεαι τη χωρική ανάλυση του ενισχυμένου καναλιού 6(60 μέτρα για ETM+ αντί των 120 μέτρων για τον TM). Ο αλγόριθμος υιοθετεί επίσης μια συγκεκριμένη προσέγγιση δύο σταδίων σκηνής που εξετάζει τα σύννεφα μεμονωμένα για κάθε εικόνα. Ο αλγόριθμος λειτουργεί ικανοποιητικά για τις περισσότερες περιοχές της γης αλλά πάντοτε εμφανίζονται προβληματικές περιοχές, κυρίως σε περιοχές χιονοσκεπείς ή σε περιοχές όπου για διάφορους φυσικούς λόγους, εμφανίζονται ιδιαίτερα υψηλές τιμές ανακλαστικότητας.
 +
<br>
 +
[[Εικόνα:garg_8filters_3_15.jpg|right|thumb||Εικόνα 3 : Μάσκα συννέφων δεύτερου σταδίου,[http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook/pdfs/ACCA_SPIE_paper.pdf]πηγή]]
<br><br>
<br><br>
-
8)Κανάλι 5/6 σύνθετο (Band 5/6 Composite). Όλα τα εικονοκύτταρα που φθάνουν σε αυτό το επίπεδο φιλτραρίσματος είναι ταξινομημένα ως σύννεφα. Ένας περαιτέρω χωρισμός σε δύο κατηγορίες επιτυγχάνεται με τη χρησιμοποίηση του φίλτρου του σύνθετου καναλιού 5/6. Για κάθε εικονοκύτταρο σύννεφων, το κανάλι του σύνθετου 5/6 συγκρίνεται ενάντια σε μια ρύθμιση ορίου 210. Τα εικονοκύτταρα πάνω και κάτω από αυτό το όριο είναι ταξινομημένα ως θερμά και κρύα σύννεφα, αντίστοιχα. Αυτές οι δύο κατηγορίες σύννεφων καταγράφονται στη μάσκα σύννεφων.
 

Παρούσα αναθεώρηση της 09:15, 16 Μαρτίου 2011


Αυτοματοποιημένη διαχείριση σκιασμένων από σύννεφα περιοχών.
Πρωτότυπος τίτλος : Landsat 7 Automatic Cloud Cover Assessment Πηγή : Richard R. Irish, Science Systems and Applications, Inc. [4]

Περίληψη

Αρχικός στόχος της εργασίας ήταν να δημιουργηθεί ένα εποχικό, πλήρες αρχείο περιοχών νεφοκάλυψης του εδάφους. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, αποκτήθηκαν 250 φωτογραφίες Landsat 7 ΕΤΜ+ οι οποίες αρχειοθετήθηκαν αναλυτικά σε βάση δεδομένων. Δημιουργήθηκε ένας αυτοματοποιημένος αλγόριθμος αξιολόγησης της νεφοκάλυψης (ACCA) για τον προσδιορισμό του τμήματος κάθε ETM+ απεικόνισης, το οποίο εμφανίζει νεφοκάλυψη. Τα αποτελέσματα της κάλυψης των νεφών που προέκυψαν, χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για να προσδιορίζονται επιτυχώς οι περιοχές αυτές, στη βάση δεδομένων των εικόνων. O διαχωρισμός των νεφών από την υπόλοιπη επιφάνεια της απεικόνισης, η οποία εμφανίζεται κάτω από την έκταση τους, σκιασμένη, είναι σχετικά απλή. Τα σύννεφα είναι λευκά και εμφανίζουν χαμηλή θερμοκρασία από την επιφάνεια του εδάφους και αυτές οι ιδιότητες μπορούν να τονισθούν χρησιμοποιώντας τα πολυφασματικά χαρακτηριστικά των απεικονίσεων Landsat ETM+. Εντούτοις, οι ψηφιακές τιμές που εμφανίζουν τα σύννεφα και η μεταβλητότητα των ψηφιακών τιμών της επιφάνειας του εδάφους, όπως έχουν καταγραφεί στις Landsat ETM απεικονίσεις, δημιουργούν τις συνθήκες με τη βοήθεια των διαγραμμάτων ανακλαστικότητας τα οποία δημιουργούνται από τον υπολογισμό του συντελεστή ανάκλασης και θερμοκρασίας στις περιοχές που εμφανίζονται τα σύννεφα, συντελούν στον πιθανο θεωρητικό προσδιορισμό πιθανών (αναμενόμενα πιθανών) τιμών pixel των σκιασμένων από νέφη περιοχών. Βέβαια στη μέθοδο, εμφανίζονται διάφορα προβλήματα, όπως η λανθασμένη αυτόματη ταυτοποίηση των νεφών σε κάποιες απεικονίσεις, ενώ σε άλλες απεικονίσεις οι ταυτοποιήσεις των σκιασμένων επιφανειών, είναι εξαίρετες. Η ακρίβεια του προσδιορισμού των ψηφιακών τιμών των σκιασμένων pixel επηρεάζεται από τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας του εδάφους (εδαφοκάλυψη, ύπαρξη βλάστησης, τεχνικών έργων κτλ.) που έχουν συντελεστή ανάκλασης που είναι όμοιος και σε μερικές περιπτώσεις πολύ κοντά σε αριθμητική τιμή, με τις ψηφιακές τιμές που εμφανίζουν τα νέφη, στα κανάλια της κάθε απεικόνισης. Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε προσπαθεί να εξομαλύνει και να ελαχιστοποιήσει τα αποτελέσματα της της μεταβλητότητας των ψηφιακών τιμών που εμφανίζονται στις σκιασμένες περιοχές. Ο αυτοματοποιημένος αλγόριθμος χειρίζεται τον πληθυσμό των ψηφιακών τιμών των υποκείμενων των νεφών περιοχών, σε κάθε δορυφορική απεικόνιση μεμονωμένα, και επαναλαμβάνει δυο φορές τον έλεγχο αυτόν. Το πρώτο αλγοριθμικό πέρασμα μέσω των δεδομένων της βάσης, συντελείται για να προσδιοριστούν τα νέφη (επομένως και οι υποκείμενες σκιασμένες επιφάνειες). Οκτώ διαφορετικά φίλτρα χρησιμοποιούνται διαδοχικά, για να προσδιορίσουν και να ενισχύσουν τις ψηφιακές τιμές των σκιασμένων επιφανειών.


Εικόνα 1 : Εικόνα Landsat της Κασπίας θάλασσας,[1]πηγή



Μεθοδολογία

Αρχικά, πραγματοποιείται ένα "πέρασμα" μέσω των ραδιομετρικά διορθωμένων pixels της κάθε απεικόνισης, για να απομονώσει τα νέφη και τις υποκείμενες σκιασμένες επιφάνειες. Με τον τρόπο αυτόν διαπιστώνονται τρεις βασικές κατηγορίες περιοχών, αυτές με νέφη, αυτές χωρίς νέφη και κάποιες περιοχές που τίθενται σε αμφιβολία. Στη συνέχεια εφαρμόζονται οκτώ διαφορετικά φίλτρα στα εικονοστοιχεία των απεικονίσεων και για τις περιοχές οι οποίες έχουν διαπιστευτεί ως περιοχές νεφοκάλυψης. Η δδ/δι των 30 μέτρων των pixel των Landsat απεικονίσεων σε όλα τα κανάλια εκτός του θερμικού βοηθά στη σύγκριση των στατιστικών των ψηφιακών τιμών. Όλα τα pixel σε μια Landsat ETM+ απεικόνιση υποβάλλονται διαδοχικά σε επεξεργασία. Το φιλτράρισμα εκτελείται σε κάθε pixel έως ότου απορριφθεί (ή γίνει δεκτή) η μηδενική υπόθεση που έχει τεθεί ή ταξινομηθεί ως ψηφιακή τιμή σκιασμένης επιφάνειας. Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή του κάθε φίλτρου που εφαρμόζεται:

1)Όριο φωτεινότητας (Brightness Threshold). Κάθε υποπίνακας (χωρική περιοχή ψηφιακών τιμών) τριών pixel αρχικά συγκρίνεται με ένα όριο φωτεινότητας. Τα pixel που είναι κάτω αυτού του ορίου, προσδιορίζονται ως μη εντοπισμένες ψηφιακές τιμές νεφών. Τα pixel των οποίων οι ψηφιακές τιμές περνούν το κατώφλι του φίλτρου 1, υφίστανται το φίλτρο 2.

2)Ομαλοποιημένο φίλτρο (δείκτης) διαφοράς χιονιού (Normalized Snow Difference Index). Οι τιμές των pixel από τα κανάλια 2 και 5 χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν το ομαλοποιημένο φίλτρο / δείκτη χιονιού (NDSI). Το NDSI εκφράζεται ως εξής: NDSI = (κανάλι 2 – κανάλι 5) / (κανάλι 2 + κανάλι 5). Αυτό το φίλτρο / δείκτης είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την αυτόματη αφαίρεση του χιονιού από μια απεικόνιση. Ο συντελεστής ανάκλασης των νεφών και του χιονιού είναι παρόμοιος στο κανάλι 2. Εντούτοις, στο κανάλι 5, ο συντελεστής ανάκλασης για τα νέφη είναι πολύ υψηλός ενώ για το χιόνι είναι χαμηλός. Ο Hall βρήκε εμπειρικά ότι η NSDI τιμή που είναι μεγαλύτερη από 0.40 αντιπροσωπεύει αρκετά καλά την κάλυψη χιονιού. Αυτή η τιμή (0.40) δοκιμάστηκε αρχικά από την αυτοματοποιημένη διαδικασία ACCA για να αποβάλει τις χιονισμένες επιφάνειες αλλά αποβλήθηκαν επίσης και νεφοσκεπείς επιφάνειες, οπότε το κατώτατο όριο (κατώφλι) αυξήθηκε σε 0.70, τιμή που έδωσε συνολικά καλύτερα αποτελέσματα στο διαχωρισμό χιονισμένων από νεφοσκεπείς περιοχές. Τα pixel που φιλτράρονται με αυτόν τον τρόπο, περνούν στο φίλτρο 3.

3)Όριο θερμοκρασίας. Αυτό το φίλτρο εξετάζει τις θερμικές ψηφιακές τιμές (του καναλιού 6) για τα πιθανά pixel. Χαμηλές ψηφιακές τιμές και πάντως κάτω από ένα συγκεκριμένο εμπειρικό κατώφλι, προωθούν τα εξεταζόμενα pixel στο φίλτρο 4.

4)Φίλτρο από το λόγο κανάλι5/κανάλι6. Οι τιμές των pixel από τα κανάλια 5 και 6 χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν ένα φίλτρο, ως εξής: (1 – κανάλι 5) * κανάλι 6. Αυτό το φίλτρο λειτουργεί πολύ καλά στο διαχωρισμό και είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την εξάλειψη των "κρύων" χαρακτηριστικων γνωρισμάτων της επιφάνειας εδάφους που παρουσιάζει ο συντελεστής ανάκλασης στο κανάλι 5. Τα pixel που προκρίνονται από αυτό το φίλτρο περνούν στο φίλτρο 6.

5)Φίλτρο από το λόγο αναλογίας κανάλι4/κανάλι3. Αυτός ο λόγος τονίζει ιδιαίτερα της περιοχές με υψηλή υγρασία, ιδιαίτερα τις περιοχές έντονης βλάστησης. Στο κοντινό υπέρυθρο (κανάλι 4) ο συντελεστής ανάκλασης για την πράσινη βλάστηση είναι υψηλός. Στην περιοχή του ορατού (κανάλι 3) η χλωροφύλλη της βλάστησης απορροφά περισσότερο την ηλιακή ενέργεια κι έτσι ο συντελεστής ανάκλασης είναι χαμηλός. Η αναλογία κανάλι4/κανάλι3 οδηγεί τις ψηφιακές τιμές της βλάστησης σε υψηλότερες τιμές, απ'ό, τι για άλλα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της απεικόνισης, συμπεριλαμβανομένων των νεφών. Εμπειρικά και έπειτα από δοκιμές, οριοθετείται ένα κατώφλι (στη τιμή 2) οπότε τα pixel που υπερβαίνουν αυτό το κατώφλι χαρακτηρίζονται διφορούμενα και ξαναεξετάζονται στο δεύτερο στάδιο επεξεργασίας. Τα pixel με ψηφιακές τιμές κάτω από αυτό το κατώφλι περνούν στο φίλτρο 6.

6)Φίλτρο από το λόγο αναλογίας κανάλι4/κανάλι2 Αυτό το φιλτράρισμα των ψηφιακών τιμών αποβάλλει την ιδιαίτερα ανακλαστική βλάστηση και διαμορφώνεται από τις τιμές που προκύπτουν από τη διαίρεση του καναλιού 4, από το κανάλι 2. Στο υπέρυθρο κανάλι 4, τα πράσινα φύλλα εμφανίζονται ιδιαίτερα ανακλαστικά. Στην περιοχή του καναλιού 2 συμβαίνει ακριβώς το αντίθετο. Οι τιμές του λόγου κανάλι4/κανάλι2 είναι υψηλότερες για τη βλάστηση από ότι άλλα χαρακτηριστικά συμπεριλαμβανομένων των νεφών. Και εδώ τίθεται ένα κατώφλι (στη τιμή 2) και λειτουργεί αποτελεσματικά. Τα pixel που υπερβαίνουν αυτόν τον αριθμό χαρακτηρίζονται διφορούμενα και περνούν στο στάδιο 2. Τα pixel με ψηφιακές τιμές κάτω από αυτό το κατώφλι περνούν στο φίλτρο 7.

7)Φίλτρο από το λόγο αναλογίας κανάλι 4/κανάλι5. Αυτό το φιλτράρισμα διαχωρίζει τις ψηφιακές τιμές των βράχων και του πετρώδους εδάφους από αυτές των νεφών, αλλά και τις ψηφιακές τιμές του αμμώδους εδάφους. Τα εδάφη αυτά παρουσιάζουν υψηλότερο συντελεστή ανάκλασης στο κανάλι 5 απ' ό,τι στο κανάλι 4, ενώ ισχύει το αντίστροφο για τα νέφη. Το κατώφλι στην περίπτωση αυτή τίθεται στο 1 και λειτουργεί αποτελεσματικά. Τα pixel διαχωρίζονται όπως και στα προηγούμενα φιλτραρίσματα και όσα υπερβαίνουν αυτό το κατώφλι περνούν στο φίλτρο 8.

8)Φίλτρο από το λόγο κανάλι 5/κανάλι6. Όλα τα pixel που φθάνουν σε αυτό το επίπεδο φιλτραρίσματος είναι βασικά χαρακτηρισμένα ως νέφη. Ένας περαιτέρω διαχωρισμός σε δύο κατηγορίες, επιτυγχάνεται με τη χρησιμοποίηση του λόγου κανάλι 5/κανάλι6, ως φίλτρου. Εμπειρικά τίθεται ένα κατώφλι τιμών στο 210. Τα pixel πάνω και κάτω από αυτό το όριο χαρακτηρίζονται ως θερμά και κρύα νέφη, αντίστοιχα.

Μια απεικόνιση Landsat από την Κασπία θάλασσα παρουσιάζεται στην Εικόνα 1. Εκτελέσθηκε η ACCA (automatic cloud cover assessment) και παρήχθη μια μάσκα συννέφων (Εικόνα 2).

Εικόνα 2 : Μάσκα συννέφων πρώτου σταδίου,[2]πηγή



Η μάσκα έχει τέσσερις διαφορετικές κατηγορίες. Το λευκό αντιπροσωπεύει τα θερμά νέφη ενώ το γκρίζο αντιπροσωπεύει τα πιό κρύα νέφη. Το σκούρο γκρι αντιπροσωπεύει τις περιοχές μη-εντοπισμού νεφών που αποκλείονται από την περαιτέρω ανάλυση. Οι χαρακτηρισμένες ως διφορούμενες περιοχές της εικόνας, που επανεξετάζονται στο στάδιο 2, εμφανίζονται μαύρες. Το δεύτερο στάδιο περιλαμβάνει τη θερμική ανάλυση χρησιμοποιώντας αποκλειστικά το κανάλι 6. Μια αξιόπιστη κατά το δυνατόν θερμική υπογραφή αναπτύσσεται αρχικά από τη μια ή και τις δύο κατηγορίες νεφών που προσδιορίζονται στο στάδιο 1. Οι δύο κατηγορίες συνδιάζονται και χρησιμοποιούνται από κοινού εάν στην έκταση που απεικονίζεται, είμαστε σίγουροι ότι δεν εμφανίζεται χιόνι (το χιόνι δημιουργεί προβλήματα στην ταξινόμηση των νεφών και η παρουσία του δικαιολογεί τη χρήση μιας πιό συντηρητικής φασματικής υπογραφής νεφών). Εάν το χιόνι σε μια απεικόνιση είναι λιγότερο από 1% τότε θεωρείται αμελητέο. Εάν το χιόνι υπάρχει σε μια σκηνή, τότε η κρύα κατηγορία νεφών χρησιμοποιείται αποκλειστικά για την απόδοση της τυπικής φασματικής υπογραφής των νεφών. Για αυτές τις σκηνές, τα θερμότερα νέφη χαρακτηριζονται ως διφορούμενα και ξαναεξετάζονται με όλα τα άλλα διφορούμενα pixel που προσδιορίστηκαν κατά τη διάρκεια του πρώτου περάσματος του αλγορίθμου. Περισσότερες και αναλυτικές πληροφορίες για το δεύτερο στάδιο επεξεργασίας μπορείτε να βρείτε εδώ:http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/handbook/pdfs/ACCA_SPIE_paper.pdf).

Συμπεράσματα

Ο αλγόριθμος ACCA ο οποίος δημιουργήθηκε από την παραπάνω μεθοδολογία σε απεικονίσεις Landsat 7, σχεδιάστηκε για να παράγει γρήγορα και αξιόπιστα συμπεράσματα στην προσπάθεια αξιολόγησης της νεφοκάλυψης και έμμεσα των σκιασμένων υφιστάμενων από νέφη, περιοχών. Ο αλγόριθμος στηρίζεται σε εμπειρικές μετρήσεις και επαναληπτικές δοκιμές. Ο βελτιωμένος αλγόριθμος χρησιμοποιεί δύο πρόσθετα κανάλια, εξετάζει όλα τα pixel σε μια σκηνή, και εκμεταλλεύεαι τη χωρική ανάλυση του ενισχυμένου καναλιού 6(60 μέτρα για ETM+ αντί των 120 μέτρων για τον TM). Ο αλγόριθμος υιοθετεί επίσης μια συγκεκριμένη προσέγγιση δύο σταδίων σκηνής που εξετάζει τα σύννεφα μεμονωμένα για κάθε εικόνα. Ο αλγόριθμος λειτουργεί ικανοποιητικά για τις περισσότερες περιοχές της γης αλλά πάντοτε εμφανίζονται προβληματικές περιοχές, κυρίως σε περιοχές χιονοσκεπείς ή σε περιοχές όπου για διάφορους φυσικούς λόγους, εμφανίζονται ιδιαίτερα υψηλές τιμές ανακλαστικότητας.

Εικόνα 3 : Μάσκα συννέφων δεύτερου σταδίου,[3]πηγή



Προσωπικά εργαλεία