İçerik TEMEL UZAKTAN ALGıLAMA Prof. Dr. Nebiye Musaoğlu İTÜ İnşaat Fakültesi Geomatik Mühendisliği Bölümü Eposta: musaoglune@itu.edu.tr Uzaktan Algılama ve Uygulama Alanları Algılama Prensipleri, Çözünürlük Kavramı Uzaktan Algılamada Veri Elde Etme Sistemleri Temel Görüntü İşleme Görüntü Zenginleştirme Filtreleme Geometrik Dönüşüm Sınıflandırma ve Doğruluk Analizi Uzaktan Algılama Eğitimi, 16 Nisan 2014 Tanım Cisimler hakkında uzaktan bilgi toplama bilimidir. Arada fiziksel bir temas olmaksızın cisimler hakkında uzaktan bilgi toplanması veya arada mekanik bir temas olmaksızın bir cisimden yayılan ışınımın nitelik ve nicelik yönünden değerlendirilmesi ile cismin özelliklerinin uzaktan ortaya konması ve ölçülmesi şeklinde tanımlanabilir. Uzaktan Algılamada Veri Akışı Yeryüzünün Aydınlatılması Uydunun Veriyi Algılaması Uydudan Antene Veri Gönderimi Yer İstasyonunda Kayıt ve İşleme Kullanıma Sunma Kullanım alanları Neden Uzaktan Algılama? Harita üretimi Ormancılık Jeoloji Şehir ve Bölge Planlama Hidroloji Biyoloji Meteoroloji Tarım Kıyı yönetimi Kirlilik izlenmesi Çevre ile ilgili çalışmalar... Geniş alanları bir anda görüş olanağı Zamandan tasarruf Doğru bilgiye kısa sürede ulaşım Hızlı veri aktarımı Veri depolama Bilgisayar ortamında çalışma olanağı Aynı görüntünün birçok amaca yönelik kullanımı Düşük maliyet... 1
Raster veri Tarihçe Tarihçe 1858 yılında ilk hava fotoğrafı 1863 de Maxwell elektromanyetik teoriyi geliştirdi. Gasper Felix Tournachon "Nadar tarafından Paris te yaklaşık 80 m yükseklikten balonla kaydedilmiştir. 1890 yılında hava fotoğraflarının kullanımı konusunda Batut tarafından bir yayın yapılmıştır. Televizyonu icad eden John Logie Baird ilk havadan tarama sistemlerini geliştirmiş fakat 2. Dünya savaşı nedeniyle bu çalışma sonlandırılmıştır. 1950 lerde yanlış renkli filmler geliştirilmiştir. 1909 dan itibaren hava fotoğrafları uçaktan kaydedilmeye başlamıştır. 1970 de Dünya nın ilk MS görüntüsü Apollo 6 dan kaydedilmiştr. Tarihçe 1946 - V-2 roketinden ilk uzay fotoğrafı 1957 Rusya ilk yapay uydu olan Sputnik-1 i fırlattı. Sivil Amaçlı Uzaktan Algılama 1972 ERTS (Earth Resources Technology Satellite) return beam vidicon (RBV) ve multispectral scanner (MSS) Elektromanyetik dalga Elektromanyetik Dalganın Karakteristikleri EM Dalga, Elektrik alan (E) ve manyetik alanı (M) içerir. Her ikisi de dalga hızı ile hareket eder. 1. Işık hızı, c=3 x 10 8 m/s 2. Dalga boyu (ג) m veya cm mikrometre (µm) nanometre (nm) 3. Frekans (v) 10-2 m 10-6 m 10-9 m Hertz (Hz) 1 kilohertz (KHz) 10 3 megahertz (MHz) 10 6 gigahertz (GHz) 10 9 Işık Güneşten Dünya ya 8 dakikada ulaşır. 2
Elektromanyetik spektrum Elektromanyetik spektrum, ışık hızı ile hareket eden dalga boyu nanometrelerden kilometrelere kadar uzanan sürekli enerji ortamıdır. Görünür bölge Görünür Bölge Yüksek çözünürlük Temiz atmosfer Görünür Bulutsuz koşullarda algılama 7/4/1 3/2/1 Geniş atmosferik pencere Kızılötesi Mikrodalga-Pasif İyi çözünürlük Kızılötesi Gece veya gündüz algılama Bulutsuz ortamda algılama 3
Mikrodalga- Aktif Algılama Prensibi Yüksek çözünrlük 1 2 Aydınlatma kaynağı Güneş veya yapay aydınlatma Yeryüzü Yeryüzü ile etkileşim Mikrodalga Aktif 3 Uydu Algılama Platformu Gece veya gündüz algılama Her türlü hava koşulunda algılama 4 Yer istasyonu Cisimlerin Etkisi Saçılma Gelen ışınım İletilir. Yani madde içinden geçer. Farklı yoğunluktaki ortamlar içinden enerji iletimi, örneğin havadan suya, elektromanyetik ışınımın hızında bir değişime neden olur. Yutulur. Işınımın enerjisinin büyük bir bölümü maddeye ısı olarak verilir. Neşredilir. Yapısının ve sıcaklığının bir fonksiyonu olarak özellikle daha uzun dalga boylarında neşredilir. Saçılır. Yani geliş açısına ve cisim özelliklerine göre belli bir yansıma açısıyla maddenin yüzeyinden geri döner. Yansıtılır. Yansıma, gelen enerjinin dalga boyuna oranla pürüzsüz olan yüzeyler tarafından meydana gelmektedir. izlenen yol farkına bağlı olarak değişiklik gösterir. Yutulma Hedefe gelen toplam enerjiden bir kısmı ortamdaki elektron ve moleküler reaksiyonlar nedeniyle yutulur, bu enerjinin bir kısmı genellikle uzun dalga boylarında geri yayılır, diğer bir kısmı da yutularak hedefin ısısını arttırır α α Gelen ışınımın dalga uzunluğuna göre değişen yansıma daima tam yansıma ile dağınık yansımanın bileşiminden oluşur. Artan dalga uzunluğu ile dağınık yansımanın oranı azalır ve yansıma tam yansıma şekline dönüşür. Tam Yansıma Karma Yansıma Dağıtıcı yansıma (ideal) 4
Geçirilme Toplam ışınımın bir kısmı su gibi bazı maddelere nüfuz edebilir, madde saydam ve bir boyutu ince ise bir kısmı maddeden geçerek diğer ortama iletilir. Radyasyon İletim Kanunu-Enerjinin Cisimlerle Etkileşimi Yüzeye gelen enerji (I), yutulur (A), geçirilir (T) ve yansıtılır (R). I (l) = A (l) + T (l) + R (l) Bu özellikler cismin fiziksel koşullarına, kimyasal bileşenlerine ve geometrik yapısına bağlıdır. Belirli bir iş için algılayıcı seçerken Algılanmak istenen spektral bölgede atmosferin geçirgenliği Algılama yapılacak enerjinin kaynağı, şiddeti ve spektral bileşimi İncelenecek özelliklere algılanan enerjinin etkisi göz önünde bulundurulmalıdır. Yeryüzünde her cisim yansıtma bakımından farklı bir davranış gösterir.bu davranış Spektral Yansıtma Eğrisi denilen bir eğri ile gösterilebilmektedir. Eğri dalga uzunluğuna bağlı olarak yüzeyden yansıyan ışınımı yüzeye gelen toplam ışınımın yüzdesi olarak (yada dalga boyu ile radyans ve reflektans olarak) ifade edilir. Bitkilerde Spektral Yansıtma Bitki cinsine bağlı olmaksızın yaprakların spektral yansıtması 3 farklı bölgeye ayrılabilir. Bu eğriler, cisimlerin spektral özelliklerini belirlemektedir. ρa = E R (λ)/e I (λ) = Cisimden yansıyan dalga boyu enerjisi / Cisme gelen dalga boyu enerjisi X 100 ρa, Spektral Yansıma Görünür bölgede yansıma klorofil, karatone gibi yaprak pigmentleri ile kontrol edilir. Bu bölgede yaprak pigmentleri ışınımı yutar ve yansıma azalır. Klorofilin üremesi azalırsa, mavi ve kırmızı ışınımın yutulması azalır ve genellikle kırmızı bölgedeki yansıma artar. Yansıyan Kızılötesi bölgede ise yaprağın hücre yapısı önemlidir. Zeminlerin Spektral Yansıtması Spektral yansıma eğrileri bitkiler kadar karmaşık değildir. Zeminler için yalnız yansıma ve yutma söz konusudur. Farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip malzemelerin karışımı olduklarından yansıtma ve yutma özellikleri de farklılık gösterir. Zeminlerin yansıtma özellikleri Görünür bölgede suyun yansıması su yüzeyinin durumu suda bulunan askıda maddeler suyun içinde yer aldığı ortamın tabanı ile yakından ilgilidir. Suyun yutması ve geçirgenliği de yine su içinde bulunan organik ve organik olmayan maddelerin miktar ve büyüklüğüne bağlıdır. Geçirgenlik bulanıklık durumunda azalır ve maksimum olduğu bölge daha uzun dalga uzunluklarına doğru kayar. Suyun bulanıklığı geçirgenliğin azalmasına, buna karşılık yansımanın artmasına neden olur. Su muhtevasına Minerallerin cins ve miktarına Doku ve yüzey pürüzlülüğüne Organik madde muhtevasına bağlıdır. Bulanık su, temiz suya göre daha uzun dalga uzunluklarında yansıtır. Suyun spektral yansıtması 5
Algılama Sistemleri Algılama Sistemleri PASİF ALGILAYICILAR AKTİF ALGILAYICILAR Digital Kamera Video Kamera Çok Spektrumlu Tarayıcılar Mikrodalga YAR LASER Across Track (Sweep) Along Track (Push) PASİF AKTİF Temel Algılama Sistemleri Dijital Görüntü Görüntü, genel anlamıyla iki boyutlu bir işaret kaydıdır. Dijital görüntüde, renkler sayısal değerlerle temsil edilir. Çözümleme Radar algılama sistemlerindeki Yapay Açıklıklı Radar (YAR) algılayıcıları, algılama özellikleri nedeniyle diğer sistemlere göre bazı avantajlara sahiptirler. SAR algılayıcılarının avantajları, şu şekilde sıralanabilir : YAR aktif bir sistemdir, yeryüzünü aydınlatır ve yansıyan ışınımı ölçer. Bu nedenle gece ve gündüz, güneş ışınımından bağımsız olarak algılama yapılır. Aktif bir sistem olduğundan, gönderilen ve kaydedilen elektromanyetik enerji (güç, frekans, polarizasyon), çalışma amacına göre ayarlanabilir. SAR raw veri Çözümlenmiş SAR data Mikrodalgalar her durumda atmosferden geçme özelliğine sahip olduğundan, atmosfer koşullarından bağımsız olarak algılama yapılır. Hareketli hedefler belirlenebilir ve görüntülenebilir. Yüksek radyometrik ve geometrik çözünürlük sağlanır. Cisimlerin geometrik şekilleri ve dielektrik özellikleri belirlenir. Dalga boyuna bağlı olarak, bitkilere ve toprağa yüksek penetrasyon özelliği taşır. YAR sistemlerinin dezavantajları ise, YAPAY AÇIKLIKLI RADAR Görüntülerdeki benek/gürültü etkisi Topoğrafik distorsiyonlar Kompleks ve pahalı bir teknoloji kullanılması 6
Radar Sinyalleri Dağın tabanının tepesinden önce kaydedilir. gölge distorsiyon Dağlık bölgede tepenin dağın tabanından önce kaydedilmesidir. LİDAR İngilizce "light detection and ranging" kelimelerinin baş harflerini içeren bir kısaltmadır. Lidar, havadan lazer ile profil oluşturma sistemi için kullanılır. Yer yüzüne sinyaller gönderilir, GPS/INS teknolojisi ile entegreli olarak 3B veri elde edilir. Nokta bulutu halinde veri elde edilir. Bu sistem ile yüzeylerin direkt olarak 3 boyutlu modellerinin çıkarılması sağlanmaktadır. Helikopter veya uçağa monte edilerek kullanılan Lidar sistemler; gölgede, gece, gündüz veya bulutlar arasında veri toplayabilmek için kızılötesine en yakın elektromanyetik ışık spektrumu (1.064 µm) kullanır. Radardaki radyo dalgaları yerine laser sinyallerini kısa elektro magnetik dalgalar halinde göndererek veri elde etmektedir. Ham Lidar verilerinde yer alan ağaç, bitki örtüsü ve yapılar bir takım hassas teknikler kullanılarak kaldırılır ve son ürünler için sayısal arazi modeli oluşturulur. Yüksek düşey koordinat hassasiyeti Hızlı veri toplama ve işleme Birçok ürün ile sağlam veri setleri oluşturabilme Koşullara göre geniş aralıkta veri toplayabilme yeteneği LIDAR sistemlerinde kullanılan navigasyon sistemlerindeki (GPS, INS) gelişmelerle birlikte yatay ve dikey doğrultuda ±30 cm doğruluktan söz etmek mümkündür. UYDU SİSTEMLERİ Yer sabit uydular Kutupsal yörüngeler UÇAK SİSTEMLERİ GPS Uyduları 36000 km 600-1000 km 3-10 km 300 m - 3km 20200 km Eksozfer yeryüzeyinden oldukça uzak mesafede bir bölgedir. 550 km'den binlerce kilometreye kadar uzanır, genellikle uydular bu bölgede bulunur. Bu bölge yeryüzü atmosferi ile gezegenler arası uzayda bir geçiş zonu olarak adlandırılır. 7
Uydu Yörüngeleri Yer-Sabit Yörünge Uydunun izlediği ve tamamladığı dairesel yola yörünge denir. Yörüngeler yüksekliklerine, dönüş yönlerine ve dünyanın dönüşü ile ilişkilerine göre sınıflandırılmaktadır. Bu tür yörüngelere sahip olan uydular genellikle çok yüksek irtifaya sahiptirler. Bu tür uydular her zaman dünyanın aynı bölgesini görürler. Bu nedenle aynı bölgeyi izleme ve o bölge hakkında sürekli bilgi elde etme imkanı sağlarlar. Meteorolojik ve haberleşme uyduları genellikle bu tür yörüngelere sahip uydulardır. Yakın-Kutupsal Yörünge Güneş-Eşzamanlı Yörünge Pek çok uzaktan algılama platformu kısa sürede dünyanın pek çok yerini görüntülemeyi sağlayacak yörüngelere oturtulmuştur. 'Yakın-kutupsal yörünge' ismi, bu tür uyduların kuzey ve güney kutupları arasında uzanan bir yolu takip etmeleri nedeni ile kullanılmaktadır. Pek çok yakın kutupsal uzaktan algılama uydusunun yörüngesi aynı zamanda güneşeşzamanlıdır. Bu sayede, uydu dünyada görüntülediği her bölgeyi aynı yerel saatte görüntüler. Yaklaşık 700-800 km yüksekten algılama yaparlar. Tarama Alanı Uydu dünya etrafında dönerken, algılayıcı yer yüzeyinin belli bir kısmını taramaktadır. Yörünge boyunca ilerlerken taranan bu bölgeye "tarama alanı" denilmektedir. Çözünürlük Bir algılayıcının, uzayda iki objeyi birbirinden ayırt edebilme yeteneği olarak tanımlanır. Uzaktan algılama uygulamalarında 4 farklı çözünürlük söz konusudur. Mekansal Çözünürlük Spektral Çözünürlük Radyometrik Çözünürlük Zamansal Çözünürlük 8
Mekansal Çözünürlük Mekansal Çözünürlük Nedir? Bir görüntüde birbirine yakın iki objenin ayırt edilebilirliğinin ölçüsüdür. Kaydedilen sinyali Etkileyen faktörler Enerji akışı Yükseklik Spektral bant aralığı Anlık görüş alanı (IFOV) Zaman Mekansal Çözünürlük 30*30 m 4*4 m Nadirde ve nadir dışında aynı mıdır? Yükseklik 11 112 km Spektral Çözünürlük 80*80 m LANDSAT MSS 30*30 m LANDSAT TM 15*15 m ASTER Bir algılayıcı sistemin elektromanyetik spektrumdaki ayırt etme gücü, duyarlılığı Elektromanyetik spektrumdaki algılama aralığı Cevap Algılayıcının bant genişliği 10*10 m SPOT PAN 5*5 m IRS 1C Dalga boyu Band genişliği daraldıkça spektral çözünürlük artar. 9
L Bandı C Bandı Landsat TM Band 741 Band 4 Hyperion RGB (45, 31, 20) : 803 nm, 661nm, 549nm; 17 Eylül 2004 ALI RGB (5, 3, 2) : 868 nm, 660nm, 565nm; 17 Eylül 2004 ETM- RGB (4, 3, 2) : 885nm, 660nm, 565nm; 04 Temmuz 2000 Radyometrik Çözünürlük Bir görüntüde enerji farklılıklarının ayırt edilme yeteneği Verinin kayıt yoğunluğu 2 bit 8 bit 16 bit 32 bit 8 bit, 2 8 =256 0-255 gri renk tonu 8 bit 4 bit 10
Zamansal Çözünürlük Misyon Algılayıcı Algılama Aralığı (µm) Mekansal Çözünürlük (m) LANDSAT Bir algılayıcının aynı noktadan tekrar geçebilmesi için gerekli olan en kısa zaman aralığıdır. 1,2 RBV 0.475-0.575 80 0.580-0.680 80 0.690-0.830 80 3 RBV 0.505-0.750 30 1,5 MSS 0.5-0.6 79/82 0.6-0.7 79/82 0.7-0.8 79/82 0.8-1.1 79/82 3 MSS 10.4-12.6 240 4,5 TM 0.45-0.52 30 0.52-0.60 30 0.63-0.69 30 0.76-0.90 30 1.55-1.75 30 10.4-12.5 120 2.08-2.35 30 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). 6 ETM TM bantı üzerinde + 0.50-0.90 7 ETM+ TM bantı üzerinde + 0.50-0.90 8 OLI (Operational Land Imager) TIRS (Thermal Infared Sensor) 30 (120 termal bant) 15 (pan) 30 (60 termal bant) 15 (pan) İkinci kuşak LANDSAT uyduları, 1982'de 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.şubat 2013 te LANDSAT 8 uzaya fırlatılmıştır. Landsat 8 Algılayıcı Terra ASTER EO-1/ALI EO-1/Hyperion Band µm Mekansal Çözünürlük 1 0.433 0.453 30 m 2 0.450 0.515 30 m 3 0.525 0.600 30 m 4 0.630 0.680 30 m 5 0.845 0.885 30 m 6 1.560 1.660 60 m 7 2.100 2.300 30 m 8 0.500 0.680 15 m 9 1.360 1.390 30 m 10 10.6-11.2 100 m 11 11.5-12.5 100 m 0.52 2.43 μm Spektral Aralık 0.4 2.4 μm 0.4 2.5 μm 8.125 11.65 μm Pankromatik Band 1 1 0 Görünür Band 2 6 35 Yakın Kızılötesi Band 1 2 35 Kısa Dalgaboyu Kızılötesi Band 3 1 172 Orta Kızıl Ötesi Band 3 1 0 Termal Band 5 0 0 Uzaysal Çözünürlük 15,30,90m 10,30m 30 m Şerit Genişliği 37km 7.5km Spektral Süreklilik - - var Band Sayısı 14 10 220 Geçiş Çözünürlüğü 16 gün 16 gün 16/7/8 gün http://landsat.usgs.gov/landsat_search_and_download.php Algılayıcılar IKONOS algılayıcı özellikleri Nitelik Mekansal Çözünürlük Spektral Çözünürlük Tarama Genişliği Görüntü Tekrarlama Aralığı Radyometrik Çözünürlük Pankromatik/Çokbantlı 1 m pan, 4m Çokbantlı Özellik Pankromatik : 0.45-0.90 mikrometre Bant 1: 0.45-0.53 mikrometre (Mavi) Bant 2 :0.52-0.61 mikrometre (Yeşil) Bant 3: 0.64-0.72 mikrometre (Kırmızı) Bant 4: 0.77-0.88 mikrometre (Yakın kızılötesi) 11 km 2.9 gün 1 m çözünürlük için, 1.5 gün 1.5 m çözünürlük için (40 derece paraleli için) 11 bit 8 bit GÖKTÜRK-2 Türk mühendislerince tasarlanan ve 2012 yılında gerçekleştirilen fırlatma operasyonu ile görev yörüngesine yerleştirilmiş olan GÖKTÜRK-2, Ülkemizde özgün olarak geliştirilen ilk yüksek çözünürlüklü yer gözlem uydusudur. https://www.tai.com.tr/tr/proje/gokturk-2 GÖKTÜRK-2 Uydusu Teknik Özellikleri: : Güneş Eş zamanlı Yörünge Yörünge Yörünge Yüksekliği : ~ 700 km Dünya Çevresindeki : ~ 98 dakika Tur Süresi Günlük yer istasyonu Temas Süresi Global Gözlem Alanı Kabiliyeti Tekrar Ziyaret Zamanı Uydu Kütlesi Görüntü Depolama Kapasitesi Siyah - Beyaz Çözünürlük Renkli Çözünürlük Görev Ömrü : ~ 40 dakika (gündüz+gece) : Bütün Dünya : Ortalama 2,5 gün : < 409 kg. : 8 GB + 32 GB : 2,5 m : 5 m : 5 yıl 11
Görüntü önişleme Sistem hatalarını elimine etmek ve atmosferik parçacıklardan kaynaklı meydana gelen bozulma etkilerini minimize edebilmek için uydu görüntüleri radyometrik ve atmosferik olarak düzeltilmelidir Radyometrik Düzeltme Uydu görüntüsünde DN değerlerinden atmosfer üstü yansıma değerlerine geçiş radyometrik düzeltme olarak ifade edilmektedir. Uydu görüntülerine getirilen radyometrik düzeltmelerin amacı; algılayıcı (şerit tarama hatası gibi) ve algılayıcıyer geometrisinden kaynaklanan hatalar, atmosferik etki, gelen güneş ışınlarına bağlı olarak aydınlanma farklılıkları ve topografik etki gibi uydu görüntülerinde bozukluklara sebep olan faktörlerin göz önüne alınarak uydu görüntülerinden elde edilen yansıtım, yayılma ve sıcaklık fiziksel parametrelerinde doğruluğun arttırılmasıdır. Atmosferik Düzeltme Topografik düzeltme Atmosferin homojen olmayan yoğun ve tabakalı yapısı içerisinde bulunan su buharı, aerosoller ve diğer gazlar, yeryüzünden gelen ışınımları birçok şekilde değişikliğe uğratır. Atmosferik düzeltme teknikleri kullanılarak, uydu görüntüleri bu ışınım değişikliklerinden arındırılarak hedeften gelen orijinal ışınım değerleri bulunur. Algılayıcı L Lp L3 Güneş L1 ışınları L2 Atmosfer Piksel Algılayıcıya gelen toplam ışınım (L) Özellikle dağlık arazide aynı cins arazi yüzeylerindeki bakı ve eğim farklılıkları sebebiyle görüntü parlaklık değerlerinde yansıma ve aydınlanma farklılıkları meydana gelmektedir. L = L 1 + L 2 + L 3 Filtreleme Oran ve Fark Görüntüleri Amaç, belli objeleri daha iyi yorumlanabilir hale getirmek için matematiksel işlemler ile belirginleştirmek ya da bastırmaktır. Görüntülerin bantlarına uygulanan aritmetik işlemlerle yeni bir veri oluşturulması yöntemiyle bilgi çıkartılmasıdır. Yüksek Geçirgen Filtre Alçak Geçirgen Filtre BİTKİ İNDEKSİ NORMALİZE BİTKİ İNDEKSİ 12
Geometrik Dönüşüm Geometrik Düzeltme-Platform hataları Görüntüden Görüntüye Haritadan Görüntüye Platform hataları Algılayıcı hataları Yeryüzü hataları Hatalar Sistematik hatalar yeryüzü tarama hataları tarama aynası hızındaki değişimler panoramik distorsiyonlar platform hızı değişimleri yeryüzü eğikliği perspektif görüş hataları platform efemeris verileri ve iç algılayıcı distorsiyon bilgileri kullanılarak düzeltilebilir Hatalar Sistematik olmayan hatalar Uydunun Konumu Uydunun Yüksekliği görüntü üzerinde keskin ve net olarak ayırt edilebilen yer kontrol noktaları ile bu noktaların yeryüzündeki koordinatları arasındaki matematiksel bağıntı kurularak giderilir Geometrik Düzeltme Geometrik Dönüşüm Görüntüden haritaya veya görüntüden görüntüye geometrik dönüşüm yapılabilir. İşlemde, algılayıcının, yörüngenin, yeryüzünün geometrisi, seçilen projeksiyon sistemi önem taşır. Parametrik Yöntemler Parametrik Olmayan Yöntemler Görüntü Kaydı Doğruluk Kontrolü Yeniden Örnekleme Yöntemi Sonuç Görüntü 13
Görüntü ve Yer Koordinat Sistemi y (Scan) x (Along-track) z y Algılayıcı Koordinat Sistemi Görüntü Koordinat Sistemi Boylam Yer Kontrol Noktası Yeterli sayıda Homojen Dağılmış Yüksek Doğrulukta x P(xf,yf) Enlem Keskin Ayırtedilir Yer Koordinat Sistemi Z O Y P(X,Y,Z) X (Başlangıç Meridyeni) Harita koordinat sistemi Shunji Murai 2004 Matematik Model Lineer Dönüşümler Lineer Olmayan Dönüşümler Polinom eşitlikleri ile modelleme HATA Geometrik distorsiyonların kaynağı hakkında kesin bilgi sahibi olunmadığı zamanlarda kullanılabilen en doğrudan yöntemdir. X, Y referans koordinatları x, y görüntü koordinatları t. dereceden polinomu çözmek için gerekli nokta sayısı ((t + 1)(t + 2))/2 Mutlak konum hatası 14
Bilgi sınıfları 2.4.2014 Yeniden Örnekleme Yaygın kullanılan yöntemler (1) En yakın komşu (2) bilineer interpolasyon (3) kübik katlama YKN Dağılımı Sınıflandırma Sınıflandırma Sınıflandırmada amaç, aynı spektral özellikleri taşıyan nesneleri gruplandırmaktır. Sınıflandırma işleminin gerçekleştirilmesinde, çalışmada kullanılacak dalga boyunun seçilmesi, yeteri doğruluk ve sayıda kontrol alanlarının belirlenmesi, amaca uygun sınıflandırma algoritmasının seçilmesi ile sınıflandırılmış görüntülerde doğruluk değerlendirmesinin yapılması önem taşımaktadır. Kontrolsüz Sınıflandırma Kontrollü Sınıflandırma Diğer Sınıflandırma Yöntemleri (Hibrit sınıflandırma, karışık piksellerin sınıflandırılması) KONTROLLÜ SINIFLANDIRMA C B A: SU B: TARIM C: ORMAN A C C B A A 15
Sınıflandırmada Doğruluk Analizi Uydu görüntülerinden elde edilen sınıflandırma sonuçlarının doğruluklarının belirlenmesi, uzaktan algılama verilerinden elde edilen haritaların kalitesinin ve kullanılabilirliğinin değerlendirilmesini sağlar. Sınıflandırılmış uydu görüntülerinin, çalışma alanına ait doğruluğu kesin olarak bilinen referans verilerle (Haritalar, GPS ölçmeleri, vb.) karşılaştırılmasıyla, sınıflandırmada elde edilen doğruluk oranı belirlenebilir. Bu amaçla, sınıflandırma sırasında veya sınıflandırılmış veri üzerinden pikseller seçilerek bu piksellerin referans verilerle uyumu irdelenir. Piksellerin rasgele seçilmesi, kullanıcının elde edeceği doğruluk hakkında önceden bilgi sahibi olması olasılığını ortadan kaldırır. Orman Su Boş Alan Yerleşim Taş Ocağı 1997 Doğruluk Analizi Sınıflandırma sonucu ARAZI KULLANıM REFERANS SıNıFLANDıRıLMıŞ DOĞRU SıNıF İŞLEM KULLANıCı KATEGORISI PIKSEL PIKSEL PIKSEL DOĞRULUĞU DOĞRULUĞU 1997 TOPLAMı TOPLAMı TOPLAMı % % Su 31 32 31 100.00 96.88 Yeşil Alan 131 128 126 96.18 98.44 Boş Alan 71 79 64 90.14 81.01 Yol 25 29 24 96.00 82.76 Yerleşim 118 100 95 80.51 95.00 Taş Ocağı 22 30 19 86.36 63.33 Toplam 398 398 359 Çalışmanın Sınıflandırma Doğruluğu = %90 SINIF 1987 1992 1997 2001 Alan(H) % Alan(H) % Alan(H) % Alan(H) % Su 2272 1.2 2503 1.3 2954 1.6 2553 1.35 Yeşil Alan 125196 66 112378 60.8 110139 58.2 110922 58.69 Boş Alan 53825 28.4 50662 27.4 55217 29.2 49849 26.38 Yerleşim 7439 3.9 17583 9.5 19356 10.2 22048 11.67 Yol 327 0.2 1030 0.6 1074 0.5 1833 0.97 Açık Maden Ocağı 391 0.3 318 0.4 710 0.3 1774 0.94 GENEL TOPLAM 189450 100 184792 100 189450 100 188979 100 Arazi Özelliklerine Bağlı Olarak Meşcere Türlerinin Yayılışı 1987-2001 Ormanalanından boş alana Orman alanından yerleşim alanına Orman alanından açık maden alanına Açık maden alanından orman alanına Tarım ve boş alan Landsat-7 ETM+ 16