15. fejezet - Űrfelvételek radiometrikus korrekciója – modellezés raszteres adatokkal grafikus felületen

Tartalom

15.1. Radiometrikus korrekció elméleti háttere
15.2. Modellalkotás gyakorlati lépései
15.2.1. Radiancia értékek kiszámítása az intenzitásértékekből
15.2.2. Reflektancia érték számítása radiancia adatokból
15.3. Radiometrikus korrekció modellje grafikus felületen
15.3.1. Beépített model megnyitása
15.3.2. Új, grafikus modell szerkezete
15.3.3. Új, grafikus modell készítése a reflektanciaérték kiszámításához
Ellenőrző kérdések
Irodalomjegyzék

A fejezet céljai: A fejezetben be kívánjuk mutatni, hogy miként lehet grafikus felületen egyszerű és bonyolultabb modelleket készíteni. A modellalkotás elemi lépésein keresztül folyamatábra megismertetjük az olvasóval, hogyan lehet gyorsan, programozási nyelv ismerete nélkül lehet modelleket készíteni. A fejezetben olyan modellt állítunk elő, mely a raszteres alapú digitális űrfelvételek intenzitás értékeiből radiancia, majd reflektancia értékeket ad eredményül.

Szükséges ismeretek, fogalmak: távérzékelés; reflektancia; elektromágneses sugárzás; raszteres adatmodell; pixelérték; függvény; függő- és független változó

15.1. Radiometrikus korrekció elméleti háttere

A műholdas távérzékelés során többnyire a Napból érkező és a Föld felszínéről visszaverődő vagy kisugárzódó elektromágneses sugárzás energiáját mérik a műholdon elhelyezett érzékelő berendezések. A felvételezés ún. pásztázó technikával történik, vagyis a mozgó vagy rögzített optikai rendszeren keresztül a fókuszsíkon lévő detektorok felületére érkezik az analóg jel. A detektorok érzékenységétől függ, hogy mekkora az az adott hullámhossztartományban érkező energiamennyiség amit már, ill. még érzékelni tud a detektor. Az érzékelt energiát alakítja a fedélzeti rendszer számokká a radiometrikus felbontásnak megfelelően. A modern távérzékelésben legalább 8 biten, de esetenként 10, 11 biten is tárolják a spektrális információt. Ez azt jelenti, hogy a minimális (már érzékelhető) energiamennyiség (LMINλ) és a maximális (még érzékelhető) energiamennyiség (LMAXλ) közötti intervallumban hányféle energiaszintet tud a rendszer megkülönböztetni (8 biten pl. 0-tól 255-ig). A műholdas távérzékelés során létrejövő űrfelvétel nagy előnye, hogy minden képelem (pixel) értéke mérési eredményként jön létre, ugyanakkor a radiometrikus felbontás révén nem a felszínről visszavert energiaértéket olvashatjuk ki a pixel értékeként, hanem az ún. intenzitásértéket (DN). Az intenzitásértékek nehezen hasonlíthatók össze akkor, ha különböző évszakokban készült űrfelvételeket akarunk összehasonlítani, hiszen a felszínborítás változása mellett változnak a besugárzási viszonyok is, így a napsugarak beesési szöge, vagy a beérkező energiamennyiség a Föld-Nap távolságának változása miatt. Az űrfelvételek idősoros elemzéséhez tehát szükséges olyan abszolút skála használata, amely alapján két vagy több űrfelvétel összehasonlítható egymással. Ehhez a felvételezés változó körülményeit és a detektorok változó állapotát leíró, a változásokat figyelembe vevő modell elkészítésére és alkalmazására van szükség. A modell így lehetőséget nyújt az ún. radiometrikus korrekcióra. A radiometrikus korrekció részeredménye az adott felületről visszavert összenergia-mennyiség. Végeredménye pedig az adott hullámhossztartományban a felületről visszavert összenergia, valamint a Napból induló és felületre (atmoszférikus hatásoktól mentes) beérkező összenergia hányadosa, ill. ennek 100-szorosa. Ez utóbbi értéket nevezzük reflektanciának és %-ban fejezzük ki.