Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analyzing the Impact of Simulated Multispectral Images on Water Classification Accuracy by Means of Spectral Characteristics

Głowienka Ewa, Michałowska Krystyna

Geomatics and Environmental Engineering

|

2020

|

Vol. 14, no. 1

47--58

EN

Remote sensing is widely applied in examining the parameters of the state and quality of water. Spectral characteristics of water are strictly connected with the dispersion of electromagnetic radiation by suspended matter and the absorption of radiation by water and chlorophyll a and b. Multispectral sensor ALI has bands within the ranges of electromagnetic radiation: blue and infrared, absent in sensors such as Landsat, SPOT, or Aster. The main goal of the article was to examine the influence of the presence of these bands on water classification accuracy carried out for simulated images ALI, Landsat, Spot, and Aster. The simulation of images was based on the hyperspectral image from a Hyperion sensor. Due to the spectral properties of water, all the operations on the images were carried out for the set of bands in visible and near-infrared (VNIR) spectral range. In the framework of these studies, the impact of removing individual bands or sets of bands on the classification results was tested. Tests were carried out for the area of the water body of the Dobczyce Reservoir. It was observed that the lack of a spectral response in the infrared range of ALI image can reduce the accuracy of a classification by as much as 60%. On the other hand, the lack of blue and red bands in the dataset for the classification decreased the accuracy of water classification by 15% and 10%, respectively.

PL

Teledetekcja jest szeroko wykorzystywana w badaniu parametrów stanu oraz jakości wody. Charakterystyka spektralna wody jest ściśle związana z rozpraszaniem promieniowania elektromagnetycznego przez materię zawieszoną oraz absorpcją promieniowania przez wodę i chlorofil a i b. Multispektralny sensor ALI wyposażony jest w kanały w zakresach promieniowania elektromagnetycznego niebieskiego i czerwonego, których nie mają sensory, np. Landsat, SPOT czy Aster. Głównym celem artykułu było zbadanie, jak wpływa obecność tych kanałów na dokładność klasyfikacji wody przeprowadzonej na symulowanych obrazach ALI, Landsat, Spot i Aster. Symulację obrazów wykonano na podstawie hiperspektralnego obrazu z sensora Hyperion. Ze względu na właściwości spektralne wody wszystkie operacje na obrazach wykonywane były dla zakresu VNIR. Przetestowano wpływ na wyniki klasyfikacji usuwania pojedynczych kanałów lub zestawów kanałów symulowanych obrazów. Testy wykonano dla obszaru Dobczyckiego Zbiornika Wodnego. Zaobserwowano, że brak odpowiedzi spektralnej w zakresie podczerwonym obrazu ALI może obniżyć dokładność klasyfikacji nawet o 50%. Natomiast brak w zestawie danych do klasyfikacji kanału z zakresów niebieskiego i czerwonego powoduje obniżenie dokładności klasyfikacji wody odpowiednio 15% i 10%.

2

Porównanie wyników klasyfikacji obrazów satelitarnych HYPERION i ALI

Hejmanowska B.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2007

|

Vol. 17a

291--300

PL

Celem przeprowadzonych badan było porównanie wyników klasyfikacji obrazów satelitarnych - hiperspektralnych: HYPERION i wielospektralnych: ALI, zarejestrowanych w zakresach spektralnych podobnych do obrazu: LANDSAT. Testy prowadzono na obszarze leżącym na wschód od aglomeracji krakowskiej, dla którego dysponowano obrazami z platformy EO – 1 zarejestrowanymi w 2006 roku, dzięki projektowi KBN (nr 3T 09D 09429). W badaniach wykorzystano oprogramowanie specjalistyczne (ENVI 4.1) dedykowane opracowaniom danych teletedetekcyjnych. Obrazy HYPERION zostały wstępnie przetworzone w celu usunięcia zakłóceń spowodowanych wpływem atmosfery i tzw. efektem „smiling”. Klasyfikacje przeprowadzono tylko metodami tradycyjnie wykorzystywanymi w przetwarzaniu obrazów wielospektralnych, czyli za pomocą klasyfikacji nienadzorowanej i nadzorowanej. Założenie metodyczne porównania wyników klasyfikacji polegało na wykorzystaniu dla obu obrazów tych samych uczących pól treningowych i podobnych pól kontrolnych wykorzystywanych do oceny dokładności. Ponadto wszystkie parametry zastosowanych algorytmów były równie_ identyczne dla obu obrazów. Pola treningowe i testowe wybierano manualnie z wykorzystaniem kompozycji barwnych. W trakcie prowadzenia testów zaistniała konieczność zredukowania liczby analizowanych kanałów obrazu HYPERION, ponieważ w przeciwnym razie nie uzyskiwano zadawalających wyników klasyfikacji. W takim przypadku dokładność klasyfikacji obrazu HYPERION była wyższa ni_ dokładność klasyfikacji obrazu ALI. Natomiast wynik klasyfikacji wszystkich kanałów obrazu HYPERION albo w ogóle był nie do zaakceptowania, albo wynik klasyfikacji był znacznie gorszy ni_ w przypadku ALI i ograniczonej liczby kanałów HYPERION.

EN

The main aim of the research was to compare the results of satellite image classification: HYPERION and ALI, recorded in a spectral range similar to LANDSAT. Analyses were performed using the test area to the east of Krakow. Satellite iamges were obtained in 2006 thanks to scientific project KBN (no. 3T 09D 09429). The image processed with ENVI. HYPERION was initially preprocessed to remove so-called atmospheric effects, and so-called “similing” effect. The classification was performed using conventional spectral methods: unsupervised and supervised classification. The background of the comparison was applied in the same training and control area, and the same parameters of classification. Training and control areas ware selected using colour compositions. In the research, a need to reduce the amount of HYPERION channels emerged, otherwise the classification results would not be possible to interpret. In such case, the accuracy of HYPERION channel reduction classification was higher than that of ALI. The result of classification of all HYPERION image channels, however, was either completely unacceptable, or the classification result was much worse than in the case of ALI and limited number of HYPERION channels.

3

Próba integracji satelitarnych obrazów hiperspektralnych z nieobrazowymi naziemnymi danymi spektrometrycznymi na przykładzie Zbiornika Dobczyckiego

Hejmanowska B., Drzewiecki W., Głowienka E., Mularz S., Zagajewski B., Sanecki J.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2006

|

Vol. 16

207--216

PL

W czerwcu 2006 został przeprowadzony eksperyment teledetekcyjny w rejonie Zbiornika Dobczyckiego, w ramach, którego dokonano rejestracji hiperspektralnych obrazów satelitarnych Hyperion i ALI. Równocześnie przeprowadzono pomiary naziemne za pomocą spektrometru FieldSpec HH firmy ASD Inc., (Analytical Spectral Device) oraz pobrano próby osadów dennych ze zbiornika i wody nad osadowej. Miejsce pobrania prób wyznaczano za pomocą odbiornika GPS. Do przetwarzania obrazów satelitarnych oraz ich porównania z pomiarami spektrometrycznymi wykorzystano oprogramowanie ENVI. Ostatecznie wybrane z obrazów z HYPERION kompozycje barwne oraz wyniki analiz zostały zintegrowane z innymi warstwami istniejącymi już w bazie danych GIS (archiwalne obrazy satelitarne, lotnicze, mapy topograficzne, mapa sozologiczna, mapa glebowa, DTM) w środowisku Geomedia. Wykorzystano możliwość integracji różnych formatów i układów współrzędnych (1992 – ortofotomapa, DTM, mapa sozologiczna, 1942 – mapa glebowa, UTM – archiwalne obrazy satelitarne, pomiar GPS). Przetwarzanie obrazów hiperspektranych za pomocą oprogramowania ENVI polegało, na wstępnej korekcji wpływu atmosfery i próbie porównania krzywych spektrometrycznych z krzywymi spektralnymi z obrazów satelitarnych. Ostatnim etapem była analiza porównawcza wyników pomiaru bezpośredniego wody nad osadowej z przebiegiem krzywych spektralnych uzyskanych teledetekcyjnie. W artykule opublikowano wstępne rezultaty badań prowadzonych w ramach projektu KBN 3T 09D 09429 pt. „Badania procesów akumulacji i przemian związków chemicznych w osadach Dobczyckiego Zbiornika wody pitnej dla miasta Krakowa w celu oceny jego stanu jako ekosystemu”. Uzyskane w omawianym eksperymencie wyniki stanowią potencjalnie znacznie większy materiał badawczy niż zostało to zaprezentowane w publikacji. W przyszłości planowane są dalsze prace w kierunku lepszej wstępnej kalibracji obrazów satelitarnych, co umożliwiłoby wiarygodne porównanie pomiarów naziemnych i obrazów satelitarnych.

EN

In June 2006, a remote sensing experiment for Dobczyce Reservoir monitoring, was performed. The following data was gathered: hyperspectral images – HYPERION, multispectral images – ALI, ASD spectrometer measurements, laboratory measurements of water probe in 6 points of the reservoir. Point position was measured by GPS. Images were processed using ENVI software, initial correction and data extraction was performed. For integration, data in different formats and Geomedia coordinate systems was applied. In the paper, some results of laboratory measurements area are presented. The data was analyzed on the satellite composition to test the qualitative correlations between images and laboratory measurements. A coincidence was obtained in about 70 % (its reliability is limited because of amount of measurement points). Reflection coefficient in upper part of reservoir (more suspended matter) was ca. 0.06 and in lower part it was ca. 0.02, which confirms the quantitatively visual interpretation of the satellite composition. Unfortunately, comparison between spectrometric measurements with the spectral curve from satellite image was not successful. Image correction of the atmospheric effect was probably not satisfactory. In this paper, only initial results of the experiment are presented. In the future, the improvement of the initial correction is planned to make the comparison between spectrometer and image spectral curves possible.