CORRECCIONES RADIOMÉTRICA ATMOSFÉRICA Y GEOMÉTRICA

Transcripción

CORRECCIONES RADIOMÉTRICA ATMOSFÉRICA Y GEOMÉTRICA
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
CORRECCIÓN RADIOMÉTRICA (2)
• 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)
CORRECCIÓN RADIOMÉTRICA (3)
• Líneas de escaneo perdidas
Imagen bruta con error de línea
Imagen corregida
CORRECCIÓN RADIOMÉTRICA (4)
• 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


CORRECCIÓN RADIOMÉTRICA (5)
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
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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
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68
35
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26
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89
11
33
12
34
23
54
46
x
22
16
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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
Las correcciones geométricas
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
Las correcciones geométricas
 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
Las correcciones geométricas
Las correcciones geométricas
Las correcciones geométricas
• 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
Etapas de la corrección geométrica (2)
• Selección de sistema de coordenadas
HUSO 19
HUSO 18
Etapas de la corrección geométrica (3)
• Establecimiento de puntos de control
Etapas de la corrección geométrica (4)
• Cálculo de funciones de transformación
Cálculo del error:
RMSE debe ser
menor a 2 pixel
Etapas de la corrección geométrica (5)
• Transferencia de los DN a la posición corregida
Etapas de la corrección geométrica (5)
• Transferencia de los DN a la posición corregida
EJEMPLO PRÁCTICO

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