Uzaktan Algılama Teknolojileri

Transkript

1 Uzaktan Algılama Teknolojileri Ders 4 Pasif - Aktif Alıcılar, Çözünürlük ve Spektral İmza Kavramları Alp Ertürk alp.erturk@kocaeli.edu.tr

2 Pasif Aktif Alıcılar Pasif alıcılar fiziksel ortamdaki bilgileri pasif olarak toplayarak veri oluşturur En genel pasif alıcı yapısı, güneş ışınının sahneden yansımasını toplayarak veriyi oluşturur Pasif alıcılarda toplanan bilgi, titreşim, ışık, ışınım ve ısı gibi farklı tepkiler olabilir

3 Pasif Aktif Alıcılar Pasif alıcılarda sahneden yansıyan enerji kullanılabildiği gibi, sahneden (veya sahnedeki nesnelerden) yayılan enerji de kullanılabilir Yansıma ve yayılma yaklaşımlarından hangisinin kullanılacağı dalga boyuna (ve görüntüleme teknolojisine) bağlıdır

4 Pasif Aktif Alıcılar Pasif alıcıların genel avantajları Kendi enerji kaynaklarına ihtiyaçları yoktur Daha ucuz alıcı (genelleme) Daha küçük alıcı (genelleme) Daha düşük enerji tüketimi (genelleme) Pasif olarak çalıştıkları için karşı taraftan algılanmaları mümkün değildir => Özellikle askeri uygulamalarda önemli! Pasif alıcıların genel dezavantajı Düşük enerji (örn. düşük güneş ışığı) ortamında verimleri düşüktür

5 Pasif Aktif Alıcılar Bazı pasif alıcılar: Sismograf Pan-kromatik (1 bant) Kızılötesi (1 bant) Multispektral (3-10 spektral bant) Hiperspektral (50... spektral bant)...

6 Pasif Aktif Alıcılar Pan-kromatik Tek kanallı alıcıdır Ölçülen fiziksel değer görünür ışıktaki yansımadır Görünür dalgaboyu aralığındaki tüm yansıma tek bant değeri ile ifade edilir Spektral bilgi veya renk bilgisi içermez Örnek alıcılar: Worldview-1 IKONOS PAN SPOT HRV-PAN

7 Pasif Aktif Alıcılar Kızılötesi Tek kanallı alıcıdır Belirli bir kızılötesi dalgaboyu aralığındaki ışıma tek değer ile ifade edilir NIR, SWIR, MWIR veya LWIR bölgesinde olabilir (En sık kullanılan NIR) Ölçülen fiziksel değer kızılötesi ışımadır Spektral bilgi veya renk bilgisi içermez

8 Pasif Aktif Alıcılar Multispektral Birkaç kanallı alıcıdır Her kanal belirli bir dalgaboyu aralığında yansımaya hassastır Renk ve kısıtlı miktarda spektral bilgi içerir En sık kullanılan kanallar mavi, yeşil, kırmızı ve yakın kızılötesidir Örnek multispektral alıcılar: Landsat IKONOS MS

9 Pasif Aktif Alıcılar Örnek multispektral alıcı: Landsat 7 ETM Bant / Kanal Dalgaboyu (μm) Spektral bölge Mavi yeşil Yeşil Kırmızı NIR SWIR Termal Kızılötesi SWIR Pankromatik

10 Pasif Aktif Alıcılar Hiperspektral Genellikle yüzlerce kanal bulunduran alıcıdır Her kanal belirli bir dar dalgaboyu aralığında yansımaya hassastır Yüksek spektral bilgi içerir VIS, VNIR, NIR, SWIR, MWIR ve LWIR bölgelerinde olabilir Örnek hiperspektral alıcılar: AVIRIS Hyperion EO1

11 Pasif Aktif Alıcılar

12 Pasif Aktif Alıcılar Hiperspektral

13 Pasif Aktif Alıcılar Aktif alıcılar, kendi içlerinde bir işaret, belirli bir dalgaboyunda ışıma veya elektron gönderen verici bulundurur Aktif alıcılar, verici tarafından gönderilen etkinin sahneden / hedeften yansımasına göre veri oluşturur

14 Pasif Aktif Alıcılar Aktif alıcıların genel avantajları: Hava durumundan bağımsızdır Güneş ışığından bağımsızdır, gündüz ve gece kullanılabilir Güneşten gelen enerjinin düşük olduğu dalgaboyu aralıklarında görüntüleme imkanı sağlarlar (örn. Mikrodalga) Aktif alıcıların genel dezavantajları: Genel olarak pasif alıcı sistemlere göre daha yüksek maliyet Tespit edilmeleri

15 Pasif Aktif Alıcılar Bazı aktif alıcılar: RADAR SONAR LiDAR SAR X-RAY Mikrodalga...

16 Pasif Aktif Alıcılar SONAR (Sound Navigation And Ranging) Ses dalgalarının gönderilmesi ve yansımalarının alınması esasına dayanır Düşük ışıklılıkta veya bulanık ortamlarda verimi düşmez Askeri uygulamalarda sık kullanıldığı gibi, balıkçılık ve arkeoloji gibi sivil uygulamalarda da kullanılır

17 Pasif Aktif Alıcılar LiDAR (Light Detection And Ranging) Belirli bir dalgaboyunda ışık (laser) gönderilerek yansımasının algılanması esasına dayanır Laserin dönüş süresine bağlı olarak mesafe / yükseklik bilgisi elde edilir Askeri uygulamalarda kullanıldığı gibi, şehir planlama ve ormancılık gibi birçok sivil uygulamada da kullanılır

18 Pasif Aktif Alıcılar RADAR - SAR (Synthetic Aperture Radar) Radyo dalgalarının gönderilerek yansımasının algılanması esasına dayanır Özellikle askeri uygulamalarda kullanılmakla birlikte, maden / mineral keşfi ve çevre gözlem gibi sivil uygulamalarda da kullanım bulabilmektedir

19 Çözünürlük Dört çeşit çözünürlük tanımından söz edilebilir: Spektral çözünürlük (Spectral resolution) Uzamsal çözünürlük (Spatial resolution) Zamansal çözünürlük (Temporal resolution) Radiometrik çözünürlük (Radiometric resolution)

20 Spektral çözünürlük Dalga boyları farklarını ayırt edebilme yeteneğidir (Δλ) Multispektral, hiperspektral, ultraspektral gibi kavramlar spektral bant sayısı ile ilişkilidir! Ancak spektral çözünürlük de multispektralden hiperspektrale doğru artmaktadır Dalgaboyu aralıkları daha küçük olan bir hiperspektral görüntünün spektral çözünürlüğü, dalgaboyu aralıkları büyük olan bir hiperspektral görüntünün spektral çözünürlüğüne göre daha yüksektir

21 Spektral çözünürlük

22 Uzamsal Çözünürlük Uzamsal (mekansal) detayları ayırt etme yeteneğidir. Görüntünün piksellerin gerçek dünyada kapladıkları alan boyutu ile ters ilişkilidir. Pikselin kapladığı alan ne kadar küçükse, görüntünün uzamsal çözünürlüğü o kadar yüksektir Pikselin kapladığı alanın çapı, alıcının yüksekliği / mesafesi ile anlık görüş açısının çarpımı ile elde edilir

23 Uzamsal Çözünürlük

24 Uzamsal Çözünürlük

25 Radiometrik Çözünürlük Verinin alıcı tarafından ifade edilmesinde kullanılan dijital kuantalama seviyeleri sayısını ifade etmektedir Kuantalama seviyesi sayısı ne kadar çoksa, radiometrik çözünürlük de o kadar yüksektir Kuantalama, analog gerçek dünya değerlerinin dijital olarak belirli seviyelerde ifade edilebilmesi için kullanılmaktadır Kuantalama seviyesi sayısı ne kadar çoksa, değer kayıpları (genel olarak) o kadar azdır

26 Radiometrik Çözünürlük

27 Zamansal Çözünürlük Bir alıcının aynı konumdan ne sıklıkla geçtiği (aynı sahneyi ne sıklıkla görüntülediği) ile ilişkilidir Süre farkı ne kadar azsa zamansal çözünürlük o kadar yüksektir Özellikle uydu alıcıları için anlamlıdır

28 Zamansal Çözünürlük

29 Zamansal Çözünürlük

30 Spektral Bantlar

31 Spektral Bantlar

32 Spektral İmza Spektral imza, dalgaboyuna bağlı olarak yansıma / ışıma miktarındaki değişimdir Yansıma / ışıma yapan yüzey / malzeme ile ilgili bilgi verir Spektral imza, malzemenin kimyasal veya fiziksel yapısına bağlıdır Farklı materyallerin spektral imzaları birbirinden farklıdır Spektral imza mevsim / ortam koşullarına göre değişebilir (özellikle bitkiler için)

33 Spektral İmza Örnek spektral imza: Bitki Klorofil nedeniyle farklı mevsimlerde farklı renklerde görünür NIR bölgesinde yüksek yansıma NIR de yüksek, kırmızı da düşük yansıma => sağlıklı bitki NIR de düşük, kırmızı da yüksek yansıma => sağlıksız bitki (kuruma, böceklenme vb.)

34 Spektral İmza Örnek spektral imza: Bitki

35 Spektral İmza Örnek bir bitki spektral imzasına detaylı bakış

36 Spektral İmza

37 Diyalog

38 Sorular?????