CORRECCIONES RADIOMÉTRICA ATMOSFÉRICA Y GEOMÉTRICA

Transcripción

CORRECCIONES RADIOMÉTRICA ATMOSFÉRICA Y GEOMÉTRICA
Marcelo Miranda Salas Ph.D.
PRE-TRATAMIENTO DE IMAGENES
• La corrección radiométrica y
atmosférica
 La atmósfera: emisión, re-emisión,
absorción, difusión
 La geometría: el lente
 La respuesta del receptor
 La conversión de niveles de grises en
radianza o reflectividad.
 La calibración de radianza en unidades
geofísicas
PRE-TRATAMIENTO DE IMAGENES
• La corrección geométrica
 Causas de distorsión geométrica
 El enfoque de teledetección
 Métodos de corrección
 Modelos de transformación por método
inverso
 El enfoque fotogramétrico
 Modelo estereoscópico
CORRECCIÓN RADIOMÉTRICA (1)
• Cambios en iluminación, cambios en radianza
medida por el sensor
• Cambios en:
- Condición atmosférica
• Más importante para sensores montados en avión
que en satélite
– Respuesta instrumental
– Desgaste de materiales por uso
• Se busca mejorar la calidad de datos
disminuyendo el ruido
 La corrección se aplica sobre los valores radiométricos
de los pixeles
• Una corrección preliminar es hecha a nivel de las
estaciones de recepción
• Se debe contar con un modelo de corrección (por
ejemplo, modelo atmosférico)
• Líneas de escaneo perdidas
Imagen bruta con error de línea
Imagen corregida
• Líneas de escaneo perdidas
• Criterio de vecindad simple:
DNi , j  DNi 1, j
• Criterio de vecindad promedio:
DNi , j
 DNi 1, j  DNi 1, j 
 int 

2


Bandeo horizontal sistemático producido por scanner
electromecánico
Exemplo: LANDSAT MSS la imagen tiene un patrón de
seis líneas.
EJERCICIO 1
La matriz de la figura c) representa una imagen de la banda IR de un sector rural de chile. Si la
localización ND113 y ND443 corresponde a tranques, realice una corrección atmosférica para la
imagen. Tome en cuenta que 20% del valor de reflectancia de estos cuerpos corresponde a la
turbidez del agua.
Proponga una expresión matemática para la corrección radiométrica de la imagen d).
10
22
16
34
78
c)
12
78
26
79
56
34
39
68
35
67
26
78
89
11
33
12
34
23
54
46
x
22
16
34
78
d)
12
x
26
79
56
34
39
x
35
67
26
78
89
x
33
12
34
23
54
x
CORRECCIÓN RADIOMÉTRICA-ATMOSFERA
 Radiación electromagnética se ve notablemente
afectada por la atmósfera (aerosoles y vapor de
agua)
 Este efecto es heterogéneo en el espacio y en el
tiempo.
 Es además dependiente de la longitud de onda
 Se debe aplicar siempre en casos donde:
 Se realicen combinaciones lineales entre
bandas
 Cuando se relacionen los DN con parámetros
físicos
 En estudios multitemporales
Corrección atmosférica absoluta
Absorción de la atmósfera
Se necesita un modelo de la atmósfera
CORRECCIÓN RADIOMÉTRICA-ATMOSFERA
Contribución de la atmósfera
Histogram Minimum Method (HMM)
• Cuerpos con fuerte absortividad (agua
sombra) presentan radiancia espectral muy
baja
• En la práctica los DN de una imagen
presentan valores superiores a 0.
• Los valores cercanos a cero se consideran
el efecto de la atmósfera
DN i , j ,k  DNi , j ,k  DNmin,k
'
• Banda Infraroja de Aster corregida por
el valor mínimo
• Se ha desplazado el histograma
CORRECCIÓN RADIOMÉTRICA
Ángulo de elevación del sol
La corrección por coseno (pendiente)
LH  LT
cos 0
cos i
where
LH = radiance observed for a horizontal surface
LT = radiance observed over sloped terrain (the raw remote sensor data)
0 = sun’s zenith angle
i = sun’s incidence angle in relation to the normal on a pixel (Figure 610)
EJERCICIO 1
La matriz de la figura c) representa una imagen de la banda IR de un sector rural de chile. Si la
localización ND113 y ND443 corresponde a tranques, realice una corrección atmosférica para la
imagen. Tome en cuenta que 20% del valor de reflectancia de estos cuerpos corresponde a la
turbidez del agua.
Proponga una expresión matemática para la corrección radiométrica de la imagen d).
10
22
16
34
78
c)
12
78
26
79
56
34
39
68
35
67
26
78
89
11
33
12
34
23
54
46
x
22
16
34
78
d)
12
x
26
79
56
34
39
x
35
67
26
78
89
x
33
12
34
23
54
x
Calibración geofísica del sensor
• Radiación térmica
emitida
• Temperatura
• Reflectividad
• Radiación visible
emitida (color)
• Fitoplacton
• Radiación infraroja
emitida
• Sedimentos en
suspensión
• Vegetación
• Superficies de hielo
CORRECCIÓN GEOMÉTRICA
 Porque corregir la geometría de la imagen?
 Para comparar dos imágenes tomadas en diferentes
épocas
 Para realizar un mosaico
 Para superponer una carta topográfica
 Conocer las coordenadas según un sistema de
referencia
 Para superponer una carta temática como vegetación
 Para superponer datos GPS
 Para la producción cartográfica
Las correcciones geométricas
• Causas de distorsiones geométricas
– Distorsiones relativas a las plataformas (satélite o
avión)
• altitud de la plataforma
• posición del satélite en movimiento
– Distorsiones relativas al sensor
• Velocidad de desplazamiento (espejo)
• Irregularidades en los espejos
• Angulo de las tomas
• perspectiva
– Distorsiones relativas a la tierra
• rotación y curvatura
• topografía
 En teoría,
un satélite (avión) debería
ser una plataforma
estable
 En la practica,
Hay perturbaciones:
– Variación de altitud y dirección
– Variación de la precisión del
plano orbital
• Es necesario establecer una relación entre la
imagen (pixels en la imagen) y las cartas
topográficas.
• pixels  (latitud, longitud)
• Se debe conocer el sistema coordenado de las
cartas topográficas a usar.
• UTM WGS 84,
georeferencia)
SUD56….(revisar
guía
de
Etapas de la corrección geométrica (1)
Existen cuatro etapas de trabajo:
• Selección de sistema de coordenadas
• Establecimiento de puntos de control
• Cálculo de funciones de transformación
• Transferencia de los DN a la posición corregida
• Selección de sistema de coordenadas
HUSO 19
HUSO 18
• Establecimiento de puntos de control
• Cálculo de funciones de transformación
Cálculo del error:
RMSE debe ser
menor a 2 pixel
EJEMPLO PRÁCTICO

CORRECCIONES RADIOMÉTRICA ATMOSFÉRICA Y GEOMÉTRICA

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