Uzaktan Algılama Teknolojileri Ders 3 Uzaktan Algılama Temelleri Alp Ertürk alp.erturk@kocaeli.edu.tr
Elektromanyetik Spektrum
Elektromanyetik Spektrum Görünür Işık (Visible Light) Mavi: (400 500 nm) Yeşil: (500 600 nm) Kırmızı: (600 700 nm)
Elektromanyetik Spektrum Kızılötesi (Infrared - IR): 700 nm 1 mm Yakın kızılötesi (Near Infrared - NIR): (700 1000 nm) Kısa dalgaboyu (Short Wave IR - SWIR) (1000 3000 nm) Orta dalgaboyu (Middle Wave IR - MWIR) (3000 5000 nm) Uzun dalgaboyu (Long Wave IR LWIR) (8000 14000 nm)
Elektromanyetik Spektrum Kızılötesinin bulunuşu: Cosmos: A Space-Time Oddsey Episode 5 17:35 21:45
Elektromanyetik Spektrum https://www.youtube.com/watch?v=cfxzwh3kade
Elektromanyetik Spektrum Radyo Dalgaları: https://www.youtube.com/watch?v=ozdmea8x0nq
Elektromanyetik Spektrum Mikrodalga (MW): https://www.youtube.com/watch?v=uzebzti5omk
Elektromanyetik Spektrum Kızılötesi (Infrared - IR): 700 nm 1 mm https://www.youtube.com/watch?v=i8cagm9fmh0
Elektromanyetik Spektrum Görünür Işık (Visible Light): 400 nm 700 nm https://www.youtube.com/watch?v=pmtc34pzkgc
Elektromanyetik Spektrum Morötesi Işık (Ultraviolet Light): 10nm 400 nm https://www.youtube.com/watch?v=pmtc34pzkgc
Elektromanyetik Spektrum X Işınları (X-Rays): https://www.youtube.com/watch?v=ccaycucwonm
Elektromanyetik Spektrum Gamma Işınları (Gamma Rays): https://www.youtube.com/watch?v=ta5sldiiuws
Elektromanyetik Spektrum Dalgaboyları ve bilgi: Cosmos: A Space-Time Oddsey Episode 5 41:20 43:00
Diyalog
Güneş Işınımı Güneşteki nükleer füzyon reaksiyonları sonucu ortaya çıkan enerjinin elektromanyetik enerji olarak iletilmesidir
Güneş Işınımı Güneş ışınımının enerjisi, 5800 K (5526 C) sıcaklıkta siyah cisim (blackbody) davranışına yakındır Siyah cisimler ısı enerjisini ışınım enerjisine dönüştürür Planck Yasası, belirli bir sıcaklıktaki siyah cismin spektral ışınımını tespit etmek için kullanılır:
Işınımlar (Logaritmik ölçekte)
Güneş Işınımı
Güneş Işınımı
Işıma ve Yansıma (Radiance & Reflectance) Işıma: Bir kaynak alanı A dan θ yönünde, α açısıyla ayrılan elektromanyetik ışınım akısı. Birimi Wm 2 sr 1
Işınım ve Yansıma (Radiance & Reflectance) Yansıma: Yansıyan ışımanın gelen ışımaya belirli bir dalgaboyu aralığında bölünmesi ile elde edilir. Başka bir deyişle, dalgaboyuna, geometriye ve malzemenin doğasına bağlıdır.
Atmosfer ile Etkileşim Dünya nın atmosferi gazlar, katı ve sıvı parçacıklar içermektedir Atmosferin bileşenleri ve yaklaşık oranları: Azot (~ % 78) Oksijen (~ % 21) Argon (~ % 1) Küçük oran bileşenler (< % 0.04) Su buharı ve ozon Aerosol, su damlaları, buz kristalleri,...
Atmosfer ile Etkileşim Atmosferdeki gazların dalgaboyuna bağlı soğurumları:
Atmosfer ile Etkileşim Saçılım ve soğurumdan göreceli olarak az etkilenen bölgeler:
Atmosfer ile Etkileşim
Atmosfer ile Etkileşim Soğurum (Absorption): Anlık ışıma aracı tarafından alınır. Işımanın bir kısmı ısı enerjisine dönüştürülerek salınır veya daha yüksek dalgaboylarında geri ışır İletim (Transmission): Anlık ışıma maddenin içinden ölçülebilir azalma (saçılım veya soğurulma) ile geçer Saçılım (Scatter): Anlık ışıma ortamdaki parçacıklar tarafından her yönde ve öngörülemeyen oranlarda dağıtılır / yayılır Yansıma (Reflectance): Anlık ışıma malzemenin yüzeyinden seker / yansır
Atmosfer ile Etkileşim Saçılımın türü anlık ışıma enerjisinin dalga boyuna ve atmosferdeki gaz molekülü, toz parçacığı ve su damlası gibi yapıların boyutuna bağlıdır İki ana çeşit saçılım vardır: 1. Seçici saçılım: Belirli dalgaboylarını etkiler 1. Rayleigh saçılımı 2. Mie saçılımı 2. Seçici olmayan saçılım: Dalgaboyundan bağımsızdır
Atmosfer ile Etkileşim Rayleigh Saçılımı: Neden olan parçacık boyutları dalgaboyundan çok küçüktür (örn. Aerosol) Saçılımın miktarı ışımanın dalgaboyunun dördüncü üssü ile ters orantılıdır Örneğin, mavi ışık (~0.4 μm), yakın kızılötesi (~0.8 μm) ışığa göre 16 kat daha fazla Rayleigh saçılımına maruz kalır
Atmosfer ile Etkileşim Rayleigh Saçılımı:
Atmosfer ile Etkileşim Mie Saçılımı: Neden olan parçacık boyutları dalgaboyu ile benzer boyuttadır (örn. Duman, toz, su buharı) Kısa dalgaboylarını düşük dalgaboylarına göre daha çok etkiler Ancak aradaki farklar Rayleigh saçılımındaki kadar çok değildir
Atmosfer ile Etkileşim Seçici Olmayan Saçılım: Alt atmosferdeki parçacıklar ışımaya göre birkaç kat daha büyük çapta olduğunda meydana gelir Tüm dalgaboyları saçılır Örneğin su damlaları / sis, görünür dalgaboylarının tamamına saçılım yaparak beyaz görünür
Yüzey ile Etkileşim Enerji, yüzeyler ile üç şekilde etkileşime geçer: yansıma, iletim, soğurum Yüzeyin özelliğine ve gelen ışımanın dalgaboylarına göre etkileşimin türü ve seviyesi değişir
Yüzey ile Etkileşim Yüzeyin özelliğine ve gelen ışımanın dalgaboylarına göre etkileşimin türü ve seviyesi değişir Bu kavramı / özelliği önümüzdeki hafta spektral imzayı tanımlarken ve multispektral / hiperspektral görüntülemenin her aşamasında kullanacağız
Veri Düzeltmeleri
Veri Düzeltmeleri
Veri Düzeltmeleri Radyometrik düzeltme Atmosferik düzeltme Işınım Yansıma (Radiance Reflectance) Topografik düzeltme Geometrik düzeltme
Veri Düzeltmeleri Radyometrik düzeltme: Alıcı (sensör) kusurları (görüntü iyileştirme kullanılarak giderilir) Çizgi etkileri (alıcı kalibrasyonu kullanılarak giderilir) Kayıp pikseller veya kayıp çizgiler (komşuluk veya diğer bantlar kullanılarak giderilir) Gürültü (gürültü giderimi kullanılarak giderilir)
Veri Düzeltmeleri Radyometrik düzeltme:
Veri Düzeltmeleri Radyometrik düzeltme: Hareket bulanıklığı giderilir Işıklılık dengesizlikleri giderilir Düşük görüntü kalitesi iyileştirilir Radyometrik düzeltmeler genellikle veri sağlayıcıları tarafından gerçekleştirilmektedir.
Veri Düzeltmeleri Atmosferik düzeltme: Işınımın yapısını ve değerlerini dalgaboyuna bağlı olarak değiştirir Rayleigh saçılımı, Mie saçılımı, seçici olmayan saçılım Soğurma bantları...
Veri Düzeltmeleri Atmosferik düzeltme: Yapılabilecekler: 1) Göz ardı etmek 2) Biofiziksel parametrelerin ölçümleri ile kalibrasyon 3) Atmosferik modeli ve meteorolojik veri parametreleri kullanımı 4) Işınım transferi denklemleri (Hazır program ve yöntemler: MODTRAN, FLAASH, QUAC, ATCORR) 5) Piksel tabanlı birinci seviye etki giderimi
Veri Düzeltmeleri Atmosferik düzeltme:
Veri Düzeltmeleri Atmosferik düzeltme:
Veri Düzeltmeleri Topografik düzeltme: Dikey ve yatay geometrik bozunumlar Atmosferik etkilerin yüksekliğe göre değişmesi Yüzeyde eğim ve yönelim farkları Gölgede ve aydınlıkta kalan alanlar Yansıma ve saçılmada farklılıklar
Veri Düzeltmeleri Topografik düzeltme: Yükseklik, eğim ve yönelim bilgileri gerekmektedir Bu bilgiler veriden çıkarılabilir veya DEM haritaları gibi ek kaynaklar kullanılabilir
Veri Düzeltmeleri Topografik düzeltme:
Veri Düzeltmeleri Geometrik düzeltme: Geocoding: Coğrafi açıdan referanslama Kayıtlama / çakıştırma (registration): Görüntüden haritaya veya görüntüden görüntüye yapılabilir. Yer kontrol noktaları veya dönüşümler kullanılılır Uzamsal aradeğerleme Değer aradeğerlemesi
Veri Düzeltmeleri Geometrik düzeltme:
Veri Düzeltmeleri Geometrik düzeltme:
Veri Düzeltmeleri Geometrik düzeltme:
Sorular?????