Калинин Н.А., Толмачёва Н.И. Космические методы исследований в метеорологии

Подождите немного. Документ загружается.

дого спектрального канала формируются два файла — *.IMG и *.DOC.

Первая форма, заполненная в соответствии, с информацией об исход-

ных данных, представлена на рис. 7.17:

Рис. 7.16. Результат отображения импортированного

векторного файла EVA.VEC

Рис. 7.17. Форма 1 для импорта спутниковых данных

Файл данных imag 02.dat имеет размер 48,687,400 байт. В каж-

дой строке только часть пикселов (3729 из 5400) составляют изобра-

332

жение, остальные имеют значение 0. Вторая форма, необходимая для

работы модуля BILIDRIS, представлена на рис. 7.18.

Рис. 7.18. Форма 2 для импорта спутниковых данных

Информация, введенная в этой форме (Reference system: ,

References units: etc), используется для формирования файла *.DOC.

Минимальное и максимальное значения сигналов (Minimum and

maximum values) определяются автоматически. Как правило, в файле

данных встречается небольшое количество пикселей со значением

сигналов, резко отличающихся от основной массы значений. Это при-

водит к тому, что диапазон сигналов, объявленных в файле *.DOC,

слишком велик и при отображении файла .IMG в стандартной серой

палитре (gray256.SMP) изображение получается слишком темным. Для

того чтобы сделать изображение приемлемым по качеству, файл

*.DOC необходимо отредактировать. Обычно достаточно на основе

анализа гистограммы уменьшить максимальное значение сигнала

(Maximum value).

7.2.5. Предварительная обработка спутниковых данных

с помощью ГИС IDRISI

Предварительная обработка спутниковых данных проводится с

целью подготовки изображения для дальнейшего анализа, прежде все-

го для классификации.

333

Рис. 7.19. Форма для задания условий применения модуля STRECH

Следует отметить, что границы предварительной обработки

достаточно условны. Например, синтезированное с помощью модуля

COMPOSIT изображение иногда используется как конечный результат

обработки спутниковых данных. Но чаще всего описанные в этой час-

ти модули применяются именно для предварительной обработки и

особенности их применения зависят от планируемых операций анализа

спутниковых данных.

Повышение контрастности изображения (модуль STRETCH). Во

многих случаях для облегчения анализа данных выгодно растянуть

диапазон сигналов. Пример заполнения формы для запуска модуля

STRE этом

слу л

../STRETCH/sp3li1 в режиме Linear.

о выиг-

CH (пункт меню Display > STRECH) показан на рис. 7.19. В

чае предписывается трансформировать файл spot23T.IMG в фай

.IMG, растянув диапазон сигналов

Растягивание диапазона сигналов возможно в трех режимах:

Linear; Histogram Equalization; Linear with Saturation.

В режиме «Linear» новое изображение формируется при «растя-

гивании» диапазона между новыми значениями максимума и миниму-

ма. Гистограмма для файла spot23T.IMG приведена на рис. 7.20 (диа-

пазон 0–255), из которого видно, что диапазон сигналов файла

spot23 .IMG изменяется от 7 до 207. Трудно ожидать большогT

334

рыша при растягивании этого диапазона между 0 и 255 — граничными

значениями для типа данных byte. Это подтверждает рис. 7.21, на кото-

Рис. 7.20. Гистограммы исходного файла spot23T.IMG и файла

sp3he1.IMG, полученные в результате применения модуля STRECH

в режиме «Histogram Equalization»

ром по оси абсцисс отложены значения сигналов в исходном файле

spot23T.IMG, а по оси ординат — соответствующие им значения сиг-

налов в файле sp3li1.IMG, который является результатом обработки

исходного файла spot23T.IMG модулем STRECH в режиме «Linear».

Как видно из рис. 7.20–7.21, диапазон сигналов в файле sp3li1.IMG

измен нился несущественно по сравне ию с исходным файлом.

335

Рис. 7.21. Linear"

Большие изменения сигналов обеспечиваются при использова-

нии м

гистограмма), полученного в результате приме-

нения

ть внимание на нелинейный характер кривой,

связывающей значения сигналов.

Результаты применения модуля STRECH в режиме "

одуля STRECH в режиме «Histogram Equalization». Однако этот и

следующий (Linear with Saturation) режимы не пригодны для использо-

вания с данными типа integer и real. В режиме «Histogram

Equalization» выходное изображение формируется таким образом,

чтобы выровнять количество пикселей, формирующих отдельные

столбики гистограммы. При этом гистограмма становится более пло-

ской. Для сравнения на рис. 7.20 приведены гистограммы сигналов

исходного файла spot23T.IMG (верхняя гистограмма) и файла

sp3he1.IMG (нижняя

модуля STRECH в режиме «Histogram Equalization», для одного

и того же диапазона сигналов.

Сопоставление сигналов для этих двух файлов приведено на

рис. 7.22. На этом рисунке, так же как на рис. 7.21, по оси абсцисс от-

ложены значения сигналов в исходном файле spot23T.IMG, а по оси

ординат соответствующие им значения сигналов в файле sp3he1.IMG.

Следует обрати

336

Рис. 7.22. Результаты применения модуля STRECH

в режиме «Histogram Equalization»

По рис. 7.21 и 7.22 можно сделать вывод о том, что в некоторых

случаях применение модуля STRECH в режиме «Histogram

Equalization» может быть весьма эффективным, обеспечивая растяже-

ние диапазона сигналов в области, в которой сосредоточено большин-

ство сигналов, например, для файла spot32T.IMG в области от 30 до

100. Похожее растяжение области сигналов можно обеспечить и в сле-

дующем режиме «Linear with Saturation», подбирая процент насыще-

ния (Percent to be saturated). Соответствующие данные представлены

на рис. 7.23.

Процент насыщения определяет какой процент сигналов исход-

ного изображения будет заменен максимальным и минимальным зна-

чениями для данных типа byte. На рис. 7.23 представлены данные для

двух значений процента насыщения: 5 % — ломаная линия 1 и 1 % —

ломаная линия 2. Очевидно, что, варьируя значение процента насыще-

ния, можно растягивать диапазон сигналов в необходимой области и в

желаемой степени.

337

Рис. 7.23. Результаты применения модуля STRECH

в режиме «Linear with Saturation»

Результат отображения файла sp3ls1.IMG с использованием

файла палитры sp3ls1-1.SMP представлен на рис. 7.24, а соответст-

вующая гистограмма — на рис.7.25. В данном случае использовался

третий режим (Linear with Saturation) с насыщением 5 %.

Следует отметить, что, используя информацию только одного

спектрального канала, можно выделить лишь ограниченное количест-

во природных объектов даже при использовании модуля STRECH.

Например, на рис. 7.24 и 7.25 уверенно выделяются только озера, для

которых значения сигналов приблизительно равны 0, и поля, для кото-

рых значения сигналов близки к 255. Более того, применение модуля

STRECH для повышения контраста изображения неизбежно искажает

сходную цветовую гамму. В этом отношении для повышения контра

ста предпочт уры, учиты-

-и

ительней использовать специальные процед

вающие особенности рассеяния излучения в атмосфере.

Одно из важных применений «растянутых» изображений за-

ключается в их использовании в качестве улучшающей (drape)

338

Рис. 7.24. Результат отображения файла sp3ls1.IMG

Рис. 7.25. Гистограммы для файла sp3ls1.IMG

качество проекции при представлении файла .IMG в виде трехмерной

проекци приве-

дены рис.7.26.

и (пункт меню Display > ORTHO). Формы заполнения

на

339

Рис. 7.26. Форма для запуска модуля ORTHO

Рис. 7.27. Трехмерная проекция для файла spot23T.IMG

340

Для построения трехм ии используются исходный ерной проекц

файл spot23T.IMG и файл sp3ls1.IMG (Drape Image), полученный при

использования модуля STRECH в режиме «Linear with Saturation» с

насыщением 5 %. Полученное изображение (файл палитры sp3ls1-

1.SMP) представлено на рис.7.27.

7.2.6. Определение характеристик подстилающей поверхности

Во многих случаях яркостная коррекция исходного изображения

предполагает определение некоторых характеристик подстилающей

поверхности, таких как альбедо или яркостная температура, с учетом

результатов предполетной калибровки приборов и проверки их чувст-

вительности на борту спутника. Один из возможных путей решения

этой задачи состоит в применении программных модулей ГИС IDRISI,

ориентированных на синтез новых изображений (MAP ALGEBRA). В

качестве примера использования этих модулей рассмотрим определе-

ние альбедо на основе сигналов 2-го канала прибора AVHRR спутника

NOAA. Для этого подготовлен файл /ALBEDO/S01w01-2.IMG путем

вырезания из исходного файла данных S01-2.IMG нужного фрагмента

(400×200), включающего часть Финского залива, закрытого облаками

(рис. 7.28). Эта часть файла исходных данных обрабатывается по фор-

муле

Рис. 7.28. Альбедо по результатам обработки данных 2-го канала AVHRR

341