Uzaktan Algılama Uygulamaları

Uzaktan Algılama Uygulamaları
Aksaray Üniversitesi
GÖRÜNTÜ İŞLEME TEKNİKLERİ
1. Sayısal Görüntü
Uzaktan Algılama
Uygulamaları
2. Uydu Görüntülerinin Geometrik Olarak Düzeltilmesi
3. Uydu Görüntülerinin Radyometrik Olarak Düzeltilmesi
4. Görüntü Zenginleştirme
4.1. Kontrast Artırımı
4.2. Filtreleme
4.3. Çok Kanallı Uydu Verilerinin Zenginleştirilmesi
4.3.1. Ana Bileşenler Dönüşümü
4.3.2. Oran Görüntüleri
Doç.Dr. Semih EKERCİN
5. Sınıflandırma
5.1. Kontrolsüz Sınıflandırma
5.2. Kontrollü Sınıflandırma
5.3. Sınıflandırma Sonuçlarının Kontrolü (Doğruluk Analizi)
Harita Mühendisliği Bölümü
[email protected]
2010-2011 Bahar Yarıyılı
6. Veri Türleri ve Entegrasyonları
7. Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Entegrasyonu
2
Uzaktan Algılama Uygulamaları
Veri Türleri ve Entegrasyonları
6.1. Grafik ve Grafik Olmayan Veriler ve Entegras.
6. Veri Türleri ve Entegrasyonları
6.1. Grafik ve Grafik Olmayan Veriler ve Enteg.
6.2. Farklı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3. Aynı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3.1. Birden Fazla Algılayıcı Tarafından Algılanan Veriler
6.3.2. Farklı Zamanlarda Algılanan Veriler
7. Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Uzaktan Algılama
Entegrasyonu
3
Veri Türleri ve Entegrasyonları
• Grafik
veriler,
yeryüzü
özelliklerini
grafik
olarak
ifade eden, şekil tanımlayan
verilerdir. Uydular tarafından
elde edilen görüntüler veya
sayısallaştırma ile elde edilen
kıyı çizgisine ait vektör
veriler, grafik verilere birer
örnektirler.
• Grafik olmayan veriler ise
öznitelik bilgilerini içeren
sözel verilerdir. Demografik
ve meteorolojik veriler, bu tip
verilere örnek gösterilebilir.
4
Veri Türleri ve Entegrasyonları
6.2. Farklı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.2. Farklı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
• Farklı yapıya sahip olan
grafik veriler, vektör ve
raster verilerdir. Vektör
veri herhangi bir fiziksel
özelliği, nokta, çizgi
veya poligon şeklinde
belirli
bir
koordinat
sisteminde tanımlarken,
raster
veri
yeryüzü
özelliklerini yine belirli
bir koordinat sisteminde
ancak piksel olarak ifade
eder.
• Veri gruplarının birbirlerine entegre edilmelerinde en
önemli parametre, tüm verilerin aynı koordinat
sisteminde tanımlı olmasıdır.
5
• Bu amaca yönelik olarak orijinal uydu verileri, düşeye
çevirme işlemi ile geometrik olarak düzeltilir ve bir
koordinat sistemi (Ülkemiz için UTM) referans alınarak
yeniden örneklenir. Bu işleme paralel olarak vektör
veriler
de
aynı
koordinat
sisteminde(UTM)
sayısallaştırılarak bilgisayar ortamına aktarılır. Sonuç
olarak bu işlemler ile aynı referans koordinat
sisteminde elde edilen vektör ve raster veriler entegre
edilerek yeryüzü özellikleri, daha ayrıntılı olarak
incelenebilir ve yorumlanabilir.
6
1
Veri Türleri ve Entegrasyonları
6.2. Farklı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
Veri Türleri ve Entegrasyonları
6.3. Aynı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3.1. Birden Fazla Algılayıcı Tarafından Algılanan Veriler
• Vektör ve raster verilerin
birleştirilmesiyle, amaca yönelik
olarak çalışma alanı hakkında
birçok bilgi çıkarılabilir. Ayrıca
raster veriler kendi aralarında
çeşitli algoritmalarla yeniden
oluşturularak
veya
grafik
verilerle
bir
arada
da
değerlendirilebilir.
Veri
gruplarının birbirlerine entegre
edilmelerinde
en
önemli
parametre, tüm verilerin aynı
koordinat
sisteminde
tanımlanmış olmasıdır.
• Birden fazla algılayıcı tarafından algılanan görüntü
verilerinin birleştirilmesiyle çalışmanın amacına
yönelik olarak birçok bilgi elde edilebilir. Literatürde
“Multisensor Image Merging” olarak adlandırılan bu
yaklaşımda, IHS (Intensity-Hue-Saturation) dönüşümü,
Wavelength dönüşümü, Brovey dönüşümü, Ana
Bileşenler Dönüşümü (PCA-Pricipal Component
Analysis) gibi farklı teknikler kullanılmaktadır.
7
8
Veri Türleri ve Entegrasyonları
Veri Türleri ve Entegrasyonları
6.3. Aynı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3. Aynı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3.1. Birden Fazla Algılayıcı Tarafından Algılanan Veriler
6.3.1. Birden Fazla Algılayıcı Tarafından Algılanan Veriler
• Yöntemin amacı, yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip
olan pankromatik görüntüler ile düşük çözünürlüğe
sahip çok spektrumlu görüntü verileri kullanarak,
yüksek çözünürlüklü ve çok spektrumlu görüntü verisi
elde etmektir (Şekil 3.5).
9
10
Veri Türleri ve Entegrasyonları
6.3. Aynı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3.1. Birden Fazla Algılayıcı Tarafından Algılanan Veriler
• Ayrıca mikrodalga (radar) ve optik (çok spektrumlu)
algılayıcılar tarafından algılanan verilerin birlikte
kullanımı, bilgi çıkarımı açısından önemli avantajlar
sunmaktadır.
• Bu tür birleşimler, çok spektrumlu tarayıcıya ait
verinin optik dalga boyundaki spektral çözünürlüğünü
ve radar verisinin radyometrik özelliklerini kullanarak
avantaj sağlar.
11
12
2
Veri Türleri ve Entegrasyonları
Veri Türleri ve Entegrasyonları
6.3. Aynı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3. Aynı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3.1. Birden Fazla Algılayıcı Tarafından Algılanan Veriler
• Uzaktan algılama konusunda yapılan uygulama ve
araştırma çalışmalarında karşılaşılabilecek algılayıcı
birleşimlerinden bazıları,
1. IRS Pan/LISS, IKONOS Pan/MS ya da Spot Pan/XS
gibi aynı uyduya ait farklı algılayıcılar tarafından
algılanan verilerin ve
2. Spot-Pan/Landsat TM, ERS-2 SAR/Landsat TM ya da
Hava Fotoğrafı/IKONOS (MS) gibi farklı uydulara ait
farklı algılayıcılar tarafından algılanan verilerin
kullanımıdır.
13
6.3.2. Farklı Zamanlarda Algılanan Veriler
• Farklı zamanlarda algılanan veriler, uzaktan
algılama çalışmalarında farklı amaçlarla ve yaygın
olarak kullanılmaktadır. Bunlardan ilki, aynı bölgeye
ait farklı zamanlarda algılanmış görüntülerin, görsel
yorumlama amacıyla basitçe birleştirilmesi tekniğidir.
Bu şekilde oluşturulan birleştirilmiş görüntüde oluşan
renk farklılıkları, zamansal değişimin belirlenmesi
açısından önemli bilgiler içerir. Bu tekniğin
uygulanmasında kullanılan verilerin (radar-optik veri
gibi) farklı algılayıcılara ait olması, çalışma
sonuçlarını olumlu yönde etkilemektedir.
14
Veri Türleri ve Entegrasyonları
Veri Türleri ve Entegrasyonları
6.3. Aynı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3. Aynı Yapıya Sahip Olan Grafik Veriler ve Enteg.
6.3.2. Farklı Zamanlarda Algılanan Veriler
6.3.2. Farklı Zamanlarda Algılanan Veriler
• Diğer yandan farklı zamanlarda algılanan verilerin
en çok kullanıldığı uygulama, değişim analizi “change
detection” prosedürüdür. Literatürde “Seasonal
Change Detection” ve “Multitemporal Change
Detection“ olarak adlandırılan iki tür değişim
belirleme yöntemi karşımıza çıkmaktadır. Bu
yöntemler yardımıyla, aynı yıla ait farklı mevsimlerde
algılanan görüntüler ile mevsimsel değişimin
belirlenmesi ve farklı yıllarda algılanan görüntüler ile
zamansal
değişimin
belirlenmesi
işlemleri
gerçekleştirilmektedir.
15
CBS-Uzaktan Algılama Entegr.
• Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) yeryüzündeki fiziki
ve beşeri olayları konu olarak, çok geniş anlamda
karmaşık bir bilgi yoğunluğu ile uğraşmaktadır.
Bütün bu bilgilere sahip olup, onlardan daha fazla
yararlanmak ve coğrafi olaylar arasındaki ilişkileri
anlayıp yorumlamak için mutlak suretle organize
edilmiş düzeneğe diğer bir deyişle bilgi sistemine
ihtiyaç duyulur. Gelişen bilgi teknolojisi ile bir
anlamda bu ihtiyaç giderilmiş, “coğrafya”, “bilgi”
ve “sistem” kelimelerinden oluşan ve coğrafyayı
konu alan
CBS kavramı ortaya çıkmıştır
(Yomralıoğlu, 2000).
17
• Yukarıda söz edilen iki farklı değişim belirleme
yöntemlerinde uygulanan tekniklerden bazıları aşağıda
özetlenmektedir:
• Sınıflandırılmış
görüntülerin
karşılaştırılması
(post
classification comparison),
• Çok zamanlı verilerin birleştirilerek birlikte sınıflandırılması
(classification of multitemporal datasets),
• Ana bileşenler dönüşümü (principal component analysis),
• Çok zamanlı fark görüntülerinin oluşturulması (temporal
image differencing),
• Çok zamanlı oran görüntülerinin oluşturulması (temporal
image ratioing),
• Değişim vektör analizi (change vector analysis).
16
CBS-Uzaktan Algılama Entegr.
• CBS beş ana bileşenden meydana gelmektedir.
Bunlar; donanım, yazılım, veri, insan ve metottur.
18
3
CBS-Uzaktan Algılama Entegr.
• CBS’nin çalışmasını mümkün kılan bilgisayar ve buna bağlı yan
ürünlerin bütünü donanım olarak adlandırılır.
• Yazılım coğrafik bilgileri depolamak, analiz etmek ve
CBS-Uzaktan Algılama Entegr.
• Coğrafi bilgi sistemleri ve uzaktan algılama entegrasyonu ise
uzaktan algılamanın üstün tekniğiyle elde edilen verilerin, diğer
(grafik veya grafik olmayan) verilerle birlikte ya da ayrı olarak,
aynı veritabanı içerisinde değerlendirilmesi imkanını sunmaktadır.
görüntülemek gibi fonksiyonları kullanıcıya sağlamak üzere
yüksek düzeyli programlama dilleri ile gerçekleştirilen
algoritmalardır.
• Coğrafi varlıkların sahip oldukları özellikler ile coğrafi olayların
karakterleri
veri olarak adlandırılır.
• İnsan bileşeni, çalışmaları gerçekleştiren kalifiye elemandır.
• CBS’nin en son bileşeni olan metot ise, kurum içi veya
kurumlar arasında coğrafi verilerin toplanması, işlenmesi ve
kullanıcıya sunulmasındaki standart yöntemlerdir.
19
Sayısal yükseklik
modeli (Aster-DEM)
kullanılarak
oluşturulan
3-boyutlu Landsat-5
TM görüntüsü
üzerinde vektör
verilerin gösterimi.
20
CBS-Uzaktan Algılama Entegr.
Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Uzaktan Algılama Entegrasyonu
21
4