Slayt 1 - Karadeniz Teknik Üniversitesi€¢LANDSAT 7 Geliştirilmiş Thematic Mapper Tarayıcısı...

YHEY2008

DOĞADA YÖN BULMA

Yrd. Doç. Dr. Uzay KARAHALİL

12 Nisan 2016 – Trabzon – U. Karahalil

Sunum Akışı

• Uydu Görüntüleri


UYDULAR NASIL ÇALIŞIR?


Algılayıcılar

Gelen Işın

Yansıyan Işın

Geçirilen Işın

Emilen Işın


Elektromanyetik spektrumun enerji ölçebilen algılayıcılar

tarafından elde edilebildiği bölümlere bant adı verilir.

Halihazırdaki bir çok pankromatik algılayıcılar (sensörler) için

bu tek bant genellikle spektrumun görünen (visible) ile yakın

kızılötesi (near-infrared) bölümünü kapsamaktadır.

Pankromatik veriler siyah-beyaz görüntü olarak

oluşturulurlar.

Pankromatik Görüntü


Multispektral Görüntü: Elektromanyetik spektrumdaki

birden fazla bant'ta ölçen dijital sensörlerle elde edilirler.

Örneğin; alıcıların (Detektörler) bir bölümü görünür kırmızı

yansıyan enerjiyi ölçerken, diğer bir grup yakın kırmızı ötesi

(near-infrared) enerjiyi ölçer.

İki ayrı algılayıcı (detektör) dizilimi aynı dalga boyunun

değişik bölümlerindeki enerjiyi ölçebilirler. Bu çoklu yansıma

değerleri; renkli görüntü yaratmak için birleştirilirler.

Günümüzdeki, multi-spektral (çok bantlı) uzaktan algılama

uyduları bir kerede 3 ila 7 değişik bant'taki yansımaları

ölçebilirler.

Multispektral Görüntü

12 Nisan 2016 – Trabzon – U. Karahalil SPOT 4 Multispektral görüntü

Spatial Bilgi: Şekil, büyüklük, renk, genel görünüm

Spektral Bilgi: Mineral içerik, toprak nemi, bitki örtüsü

sağlığı


ALGILAMA SİSTEMLERİ


PASİF SİSTEMLER

• Enerji kaynağı: Güneş

• Işık atmosferden geçerek yeryüzündeki bir obje veya yüzeye ulaştıktan sonra, o yüzey veya objenin cinsine göre ışığın belli bir dalga boyundaki spektrumu yansıtılır.

• Koordinatları ve yeryüzü özelliği belli bir alandan yansıtılan enerjinin ölçülmesiyle o yüzey özelliği veya objeye ait spektral aralığını belirlemiş oluruz. Bu bilgi bize, benzer nitelikteki yeryüzü veya objelerin yerlerini, alanlarını ve niteliklerini elde etmemizi sağlar.

• Farklı spektrumlar orman, su yüzeyi, karla kaplı alan, çıplak arazi gibi farklı yeryüzü şekillerini temsil ettiğinden, uydu görüntülerinin işlenmesiyle onlar arasında ayırım yapabiliriz.

Pasif algılama sistemleri elektromanyetik spektrumun mor ötesi ve mikro dalga

gölgesi arasında algılama yapar. Bu sistemlerden bazıları; LANDSAT, SPOT,

IRS, IKONOS, QUICBIRD, vb. uydulardır.


AKTİF SİSTEMLER • RADARLAR

– Yapay ışın yardımıyla (mikrodalga alanında yapay ışık oluşturarak nesnelere gönderen ve bunlardan yansıyanları yakalayan sistemler) nesneler hakkında bilgi edinilmesini sağlarlar.

– RADAR ( Radio Detecting and Ranging/ Işınları Yakalama ve Uzaklık Ölçme)

– Radar sistemleri antenleri aracılığıyla mikro dalga üretir (yapay ışın kaynağı) ve yeryüzüne gönderir. Yeryüzünden yansıyıp geri dönen ışınları aynı anten tekrar yakalar. Böylece mikro dalga ışının gidiş-dönüş zamanını ve gücünü ölçer.

Kendi elektromanyetik ışık kaynağına sahip algılama sistemleridir. Syntetic Aperture

Radar kısaca SAR olarak adlandırılırlar. Havadan lazer tarama (LIDAR) ve InSAR olmak

üzere ikiye ayrılırlar.

LIDAR elektromanyetik spektrumun yakın kızılötesi bölgesinde algılama yaparken

InSAR ise mikrodalga bölgesinde algılama yapmaktadır.

ERS-1 uydusu aktif algılama sistemine sahiptir. SAR sistemleri, pasif sistemlerden

daha uzun dalga boylarında çalışırlar. Bu nedenle, karanlıkta, siste, bulutlu alanlarda

görüntüleme yapabilirler.


Orman amenajman haritalarının üretilmesi

Orman sınırlarının belirlenmesi

Orman alanlarındaki değişimlerin gözlenmesi

Orman yangınlarına hassas bölgelerin tespit edilmesi

Ormanda Biyolojik çeşitliliğin tespit edilmesi ve korunması gereken alanların belirlenmesi

Uydu görüntülerinden vejetasyon sınıflandırması

UA Tekniklerinin Ormancılık

Çalışmalarında Kullanımı


• Görüntü oluşumu elektromanyetik enerji kavramına

dayanmaktadır.

• Elektromanyetik enerji; c ışık hızında sinüzoidal ve

harmonik dalgalar şeklinde hareket eden bir enerji olarak

tanımlanmaktadır


Enerji – Nesne İlişkisi

• Güneş enerjisi alan bütün nesneler aynı zamanda ısınırlar

• Dalga boyu arttıkça (büyüdükçe) E kuantum enerjisi azalır.

• Kuantum enerjisi azalınca nesnelerin ışını yansıtma yetenekleri azalır.

Toplam enerji miktarı azalmayacağına (ya da kaybolmayacağına) göre;

• ET () = E Gelen () + E Saçılan () + E Yutulan () + E Yansıyan ()

• Nesneler bulundukları ortamdan sıcak iseler enerji yayarlar.

• Yutma (soğurma) ve yayma belli bir sürede dengeye girer

• Enerjiyi yutma ve yayma özelliği ideal olan nesneler SİYAH CİSİM’lerdir.

• Siyah cisim kötü bir yansıtıcıdır.


Electromagnetic Spectrum

Ölçü Birimi: Mikronmetre=mikron

1 m = 10-6

metre


Uzaktan Algılama Nasıl Gerçekleşir?

• Uzaktan Algılayıcılar (sensörler), dünya yüzeyi ile

etkileşimde bulunan elektromanyetik (EM) ışını ölçerler.

Madde ile etkileşimler EM ışının yönünü, yoğunluğunu,

dalga boyu içeriğini ve kutuplaşmasını değiştirebilir.

EM Işın Kaynağı Yayılma

Emilim

Yayılma

Emilim

Yayılma Yayılma

Emisyon

Sensör

Emilim


YANSIMA

• Dogada her nesne farklı yansıma özelliklerine sahiptir


YANSIMA


Landsat TM

(False Color Composite)


SPOT (2.5 m)


QUICKBIRD (0.6 m)


IKONOS (4 m Multispectral)


IKONOS (1 m Panchromatic)


RADAR

(Radio Detection and Ranging)

Image: NASA 2005


LIDAR

(Light Detection and Ranging)

Image: Bainbridge Island, WA

courtesy Pudget Sound LIDAR

Consortium, 2005

http://rocky2.ess.washington.edu/data/raster/lidar/ld2.jpg

http://rocky2.ess.washington.edu/data/raster/lidar/KIT0617_.jpg


İlk LANDSAT uydusunun 1972 yılında

uzaya gönderilmesinden sonra 4

adet LANDSAT uydusu daha yörüngeye

oturtulmuştur. İlk kuşak 3 uydudan

oluşmaktadır. Bu uydular iki sensör

taşımaktadır. Return Beam Vidicon (RBV)

kamera ve Multispectral Scanner (MSS).

RBV kamera ile yaşanan teknik

sorunlar, MSS'in spektral ve radiometrik

üstünlüğü nedeniyle RBV data nadiren

kullanılır.

İkinci kuşak LANDSAT uyduları, 1982 'te LANDSAT 4 ile başlayarak , RBV

yerine Thematic Mapper (TM) adında yeni bir cihazla donatılmışlardır. 1993

yılında , LANDSAT 6 şansız bir şekilde düştükten sonra LANDSAT 7, geliştirilmiş

Thematic Mapper ve yüksek çözünürlüklü scanner ile donatılarak Mart 1999 da

fırlatılmıştır.

LANDSAT


LANDSAT 1-7 Uyduları Özellikler Uydu Operatör

Başlangıç ve Sonlanma

Tarihi Sensör Yersel

Radyometrik

Şerit Genişliği Swath

Görüntüleme Sıklığı

Landsat 1/2/3

NASA-EOSAT

1972/75/78 MSS 80m 8 bit 18 gün

1978/82/83

Landsat 4/5

Space Imaging

1982/84, 1987/-

TM 30m

(VNIR) 8 bit 183 16 gün

TM 30m

(SVIR) 8 bit 183 16 gün

TM 120m (TIR) 8 bit 183 16 gün

Landsat 7

NASA

1999

Pan 15m. 8 bit 185 16 gün

ETM 30m(VNIR-

SWIR) 8 bit 185 16 gün

ETM 60m. (TIR) 8 bit 185 16 gün

•Multi-Spectral Scanner (MSS) MSS alıcısı görünür ve yakın-infrared bölgede 4 adet band'a sahiptir. (0 .5 ;

10 ; 1.1 pm) ve 80 metre çözünürlüktedir. Thematic Mapper adlı cihazın spektral ve geometrik çözünürlük

üstünlüğü nedeniyle MSS' in talebi hızla azalmıştır.

•LANDSAT 5 teki Thematic Mapper (TM) LANDSAT 4 'teki ile aynıdır.1984 yılından beri kullanılan TM

görünür NIR ve SWIR bölgede 30m çözünürlüklü 6 adet band ve 120m çözünürlüğüe sahip Termal Band'a

sahiptir.( önceki verilerle uyumluluğu sağlamak amacıyla bu band Band 6 olarak kullanılmaktadır ).

•LANDSAT 7 Geliştirilmiş Thematic Mapper Tarayıcısı taşımaktadır.Standart 7 Band'a ek olarak 15m

çözünürlüğe sahip pankromatik band ( 0.50- 0.90pm ) eklenmiştir. Bunlara ek olarak Termal Band'ın

çözünürlüğü de 60m'ye indirilmiştir. Aynı zamanda MSS yerine HRMSI taşıyacaktır.Bu cihaz 10m çözünürlüğe

sahiptir.İlk 1-4 bandları TM ile aynı spektral aralığa sahip olup stereo görüntüleme özelliğine sahip 5-metrelik

pankromatik tarayıcıya da sahiptir. HRMSI 60km görüntüleme alanı (swath width ) içerisinde yandaki iki path'i

de görüntüleyebilmektedir.


Landsat

• Landsat 7 ETM+ Uydu Görüntüsündeki Bantlar ve Özellikleri: TM1 (Mavi): Mavi renge, su yüzeylerine, nemli alanlara hassastır.

TM2 (Yeşil): Yeşil renge, yeşil renkli bitkilere hassastır.

TM3 (Kırmızı): Kırmızı renge, demir içeren minerallere hassastır.

TM4 (Yakın Kızılötesi): Klorofile hassastır.

TM5 (Orta Kızılötesi): Organik topraklardaki hidroksil iyonuna, karbonit minerallerine ve bitkilerin içerdiği suya hassastır.

TM7 (Orta Kızılötesi): Hidroksil iyonuna ve karbonit minerallerine hassastır.

TM6 (Termal Kızılötesi): Isı yayan materyallere hassastır.

TM9 (Pankromatik): Mekansal çözünürlüğü diğer bantlara göre daha yüksektir (15m.)

321 Bant Kombinasyonu 432 Bant Kombinasyonu 543 Bant Kombinasyonu


Landsat Uydu Görüntüleri

321 Bant Kombinasyonu

12 Nisan 2016 – Trabzon – U. Karahalil 543 Bant Kombinasyonu



432 Bant Kombinasyonu



IKONOS

IKONOS ticari SpaceImaging

Şirketi'nce 24 Eylül 1999 yılında

yörüngeye gönderilmiştir. Bu uydu

±85 derece paralel arasında algılama

yapabilir. Multispektral ve

pankromatik algılama yapan 2

algılayıcıya sahiptir.

Uydu Başlangıç Tarihi Sonlanma Tarihi Yükseklik Yörünge Açısı Algılayıcılar

Ikonos-1 Başarısız Ikonos-2 24 Eylül 1999 Aktif 681 Km 98.1 derece PAN, MS

Algılayıcılar Band Spektral Bant

Aralıkları Yersel Çözünürlülük

Radyometik

Çözünürlülük Swat Genişliği

PAN 1 0,45 - 0,90 1 11 bit 11 km

MS

1 (mavi) 2 (yeşil) 3 (kırmızı) 4 (VNIR)

0,45 - 0,53 0,52 - 0,61 0,64 - 0,72 0,77 - 0,88

4 11 bit 11 km


QUICKBIRD 2

Digital Globe isimli özel bir A.B.D. şirketi

tarafından çalıştırılmaktadır. QuickBird 2

verisinden, pankromatik band için 0.61 m.’lik

resolasyonda, multispekral bantlar içinse 2.5m.’lik

çözünürlükte görüntüler elde edilmektedir.

QuickBird 2 bir görüntüyü (17km. x 17km.) kabaca

4 saniyelik bir sürede çekmektedir. Ayrıca uydunun

bulunduğu alçak yükseklik ve arttırılmış hızı,

görüntünün doğruluğu, berraklığı gibi etkenleri eksi

yönde etkilememekle beraber alçak yükseklik,

jeolokasyon doğruluğu (geolocation accuracy)

arttırmaktadır.

QuickBird 2 , 2003 yılından itibaren stereo

görüntü (in-orbit stereo pairs) çekimine de imkan

sunacaktır.

Çözünürlük

0.61m. Pan (nadir) 2.5m.Mult. ( nadir) 0.73m. Pan - 30° (off-nadir) 2.9m Mult.- 30° (off-nadir

Sensör Pankromatik - Multispektral


Konumsal

Çözünürlük

Spektral

Çözünürlük Zamansal

Çözünürlük Parasal

Çözünürlük

Dalga boyu

=0,61µm


• Spektral Ayırma Gücü-

Nesnelerin ve arazi türlerinin uzaktan algılama yolu ile

ayırt edilebilmelerinin en önemli

nedeni spektral özelliklerinin değişiklik göstermesidir.

– Algılayıcılar bu değişimleri fark edecek şekilde tasarlanır

– Her spektralaralık elektromanyetik spektrumun bir bölgesine

duyarlıdır

Spektral Çözünürlük


Radyometrik Çözünürlük

Radyometrik Ayırma Gücü

– Bir piksele ait yayın şiddeti (amplitude)

– Ayırma gücü sayısal olarak bit cinsinden ifade

edilir 28, 211, 216

28 = 256 [0-255]

211 = 2048 [0-2047]

216 = 65536 [0-65535]


Zamansal Çözünürlük

• Zamansal Ayırma Gücü

– Uydunun aynı bölgeden arka arkaya geçişi

arasındaki süre

– Bazı uygulamalar için görüntülerin alınma

aralığı önem taşır

Tarım alanlarının izlenmesinde : Gün

Kent alanlarının bümesinin izlenmesinde : Yıl


• Yersel Ayırma Gücü

– Piksel büyüklüğü

– 2√2 ~3piksel

– LANDSAT 30 x30

– SPOT 20m x 20m / pan 10m x 10m

– IKONOS 4m x 4m / pan 1m x 1m

– QUICKBIRD 60 cm x 60cm

Konumsal Çözünürlük

HAFTAYA KALDIĞIMIZ YERDEN

DEVAM EDECEĞİZ…

Slayt 1 - Karadeniz Teknik Üniversitesi€¢LANDSAT 7 Geliştirilmiş Thematic Mapper Tarayıcısı...

Documents

Transcript of Slayt 1 - Karadeniz Teknik Üniversitesi€¢LANDSAT 7 Geliştirilmiş Thematic Mapper Tarayıcısı...