Sylwia A. Nasiłowska , Warszawa

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Sylwia A. Nasiłowska , Warszawa"

Amelia Borowska
6 lat temu
Przeglądów:

PORÓWNANIE ZDJĘĆ SATELITARNYCH (LANDSAT) I LOTNICZYCH (PLATFORMA ) POWIERZCHNI BADAWCZYCH PROJEKTU W LATACH 2013-2015 Sylwia A. Nasiłowska 04.08.

1 PORÓWNANIE ZDJĘĆ SATELITARNYCH (LANDSAT) I LOTNICZYCH (PLATFORMA ) POWIERZCHNI BADAWCZYCH PROJEKTU W LATACH Sylwia A. Nasiłowska , Warszawa sylwia.nasilowska@ilot.edu.pl Zakład Teledetekcji Centrum Technologii Kosmicznych Instytut Lotnictwa Al. Krakowska 110/ Warszawa, Polska Evaluation of the health state of forests and an effect of phosphite treatments with the use of photovoltaic SLE UAV Life+ Project 11 ENV/PL/459, współfinansowany przez: European Community National Fund for Environmental Protection and Water Management in Poland 1

Evaluation of the health state of forests and an effect of phosphite

danymi satelitarnymi w zdalnym monitorowaniu kondycji lasów PLAN PREZENTACJI:

2 Evaluation of the health state of forests and an effect of phosphite treatments with the use of photovoltaic SLE UAV Instytut Badawczy Leśnictwa CEL: porównanie specyfiki i potencjału danych lotniczych z platformy z danymi satelitarnymi w zdalnym monitorowaniu kondycji lasów PLAN PREZENTACJI: 1) Problem badawczy 2) Dane teledetekcyjne 3) Metodologia a) Porównanie poprzez analizę znormalizowanych wskaźników teledetekcyjnych 4) Podsumowanie i wnioski 2

2016 Fot: IBL Fot: Instytut Lotnictwa DANE

3 PRZEDMIOT BADAŃ Sudden Oak Death, Phytophthora genus Drzewo nr 44 w Piaskach; Drzewo nr 6 w Krotoszynie; Fot: IBL Fot: Instytut Lotnictwa DANE TELEDETEKCYJNE Dane lotnicze Kamera 33 naloty fotogrametryczne od Dane satelitarne Landsat-8 skaner (NASA USGS) dane dostępne od lutego 2013 Fot.: ESA Fot: Instytut Lotnictwa 3

4 POWIERZCHNIE BADAWCZE Krotoszyn Piaski Źródło: ESRI Borowa Góra (Leszno) POWIERZCHNIE BADAWCZE Regiony zainteresowania (ROI) Krotoszyn ROI (region zainteresowania): Lasy liściaste Lasy iglaste Źródło: ESRI Piaski Leszno 4

460 490 520 550 570 580 610 640 670 680 700 720 730 760 790 800 820 850 880 900 910 940 970 1000 440 480 560 590 655 865 Landsat 8 430 530 630 730 830 930 1030 Współczynnik odbicia PORÓWNYWANE DANE

5 Landsat Współczynnik odbicia PORÓWNYWANE DANE 700m 20 cm Dowolny czas rejestracji 12 bitów (8 bitów) Poziom jasności (względny) nm 2 lub 6 z 20 filtrów (możliwość konstrukcji nowych specjalnie dostosowanych do problemu badawczego) Wysokość lotu/orbity Rozdzielczość przestrzenna Rozdzielczość czasowa Rozdzielczość radiometryczna Typ danych Rozdzielczość spektralna LANDSAT km 30 m 16 dni 12 bitów Radiancja, reflektancja nm 9 kanałów Fot: Instytut Lotnictwa Fot: 0,8 0,7 0,6 K 32' sick SYN=1,5 K 9' healthy SYN=0,09 mean for 3 trees with lowest VHS mean for 3 trees with the highest VHS 0,5 0,4 0,3 0,0 Długość fali (nm)

6 LANDSAT Min Max Mean σ Q ,35 L 5 0,87 0,56 3 LANDSAT 6

7 Landsat 8 Współczynnik odbicia NDVI - Normalized Difference Vegetation Index 0,8 0,7 0,6 0,5 trawa asfalt znacznik niebieska blacha 0,4 0,3 0, Długość fali (nm) PORÓWNYWANE DANE 1: Poziom jasności odczytany na sensorze Normalizacja względna z pominięciem wpływu atmosfery 2: Radiancja Kalibracja bezwzględna Typ danych Typ przetworzenia LANDSAT-8 1: Reflektancja terenu Korekcja atmosferyczna 2: Radiancja Kalibracja radiometryczna 7

8 865/655 (kanał 5 i 4) 865/560 (kanał 5 i 3) 865/480 (kanał 5 i 2) 560/480 (kanał 3 i 2) 655/560 (kanał 4 i 3) 850/ / / / / / / / / / / / / /520 ZNORMALIZOWANE WSKAŹNIKI TELEDETEKCYJNE WSKAŹNIK = (B1 - B2) / (B1 + B2) WSKAŹNIK Długość fali [nm] B1 B2 B1 B2 NDVI Normalized Difference Vegetation Index 760, 820, , GNDVI Green Normalized Difference Vegetation Index 760, 820, , BNDVI Blue Normalized Difference Vegetation Index 760, 820, BG Blue Green Normalized Difference Vegetation Index 520, 550, GR Green Red Normalized Difference Vegetation Index 640, , NDVI GNDVI BNDVI BG GR Nr Data Nr filtru (kanału spektralnego) Rejestrowana długość fali (nm)

9 13_105 13_169 13_185 13_217 13_249 13_281 14_060 14_092 14_140 14_156 14_188 14_300 15_111 15_223 15_255 15_271 13_105 13_169 13_185 13_217 13_249 13_281 14_060 14_092 14_140 14_156 14_188 14_300 15_111 15_223 15_255 15_ , ,7 0,5 0,3 Średnia z opady_30dni Średnia z gndvi Średnia z GNDVI_Q Średnia z bndvi Średnia z BNDVI_Q Średnia z ndvi Średnia z NDVI_Q Średnia z bg 40 Średnia z BG_Q con dec - Średnia z gr Średnia z GR_Q 20-0,3 0-0,5 Lasy iglaste Lasy liściaste LANDSAT KROTOSZYN Mean NDVI Q StD NDVI Q Mean NDVI L StD NDVI L sigma 3sigma różnica wskaźników 3 sigma - różnica wskaźników Lasy iglaste 0,68 0,06 0,85 0, , ,72 0,07 0,83 0,021 0, ,75 0,08 0,85 0,004 0, ,68 0,06 0,81 0,008 0, , ,66 0,06 0, , ,57 0,07 1,00 0,000 0, , ,77 0,05 0,73 0,013 0, , ,50 0,07 0,82 0,007 0, ,313-0 Lasy liściaste 0,64 0,06 0, , , ,76 0,06 0,86 0,055 0, ,84 0,06 0,92 0,014 0, ,081 0, ,68 0,07 0,81 0,017 0, , ,55 0,05 0, , , ,42 0,04 0,82 0,053 0, , ,66 0,04 0,53 0,044 0, , ,59 0,07 0,87 0,019 0, ,05 Suma końcowa 0,65 0,06 0, , ,30 9

10 LANDSAT PIASKI Mean GNDVI Q StD GNDVI Q Mean GNDVI L StD GNDVI L sigma 3sigma różnica wskaźników 3 sigma - różnica wskaźników Lasy iglaste 0,63 0,080 0, , ,72 0,077 0,79 0, ,310 0, ,76 0,094 0,86 0,012 0, , ,68 0,060 0,73 0,017 0, , ,57 0,081 0, , ,53 0,086 1,00 0,000 0, , ,66 0,069 0,66 0,018 0, , ,51 0,089 0,81 0,015 0, ,026 Lasy liściaste 0,60 0,065 0, , , ,74 0,068 0,83 0, ,340 0, ,84 0,054 0,92 0,006 0, ,078 0, ,65 0,081 0,74 0,027 0, , ,51 0,064 0, , , ,41 0,052 0, ,337 0, ,48 0,065 0,46 0, ,313 0, ,64 0,076 0,88 0,017 0, ,005 Suma końcowa 0,61 0,067 0, , ,377 LANDSAT KARCZMA BOROWA Mean NDVI Q StD NDVI Q Mean NDVI L StD NDVI L sigma 3sigma różnica wskaźników 3 sigma - różnica wskaźników ROI 18 0,59 0,059 0, ,47 1 0, ,84 0,046 0,93 0,007 0,05 4 0,09 0, ,64 0,069 0,72 0,013 0,07 1 0, ,41 0,062 0,63 0,017 0, , ,49 0,057 0,54 0,027 0,06 9 0,05 4 ROI 22 0,60 0,054 0, ,55 0,08 0, ,86 0,047 0,93 0,003 0,05 4 0,08 0, ,67 0,073 0,73 0,023 0,08 3 0, ,40 0,042 0,56 0,016 0, , ,46 0,053 0,48 0,030 0,06 8 0,02 6 ROI 30 0,62 0,059 0, ,59 0 0, ,85 0,056 0,93 0,003 0,06 7 0,08 0, ,66 0,070 0,73 0,021 0,07 2 0, ,38 0,045 0,59 0,014 0, , ,44 0,070 0,44 0,015 0,07 1 0, ,78 0,054 0,91 0,037 0, ,06 Suma końcowa 0,61 0,057 0, ,56 0 0,46 10

ROI 2 - IGLASTE ROI 5 - LIŚCIASTE 1,20 0,09 1,00 0,08 1,00

0,03 0,02 0,01 0,60 0,40 0 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 553

Q StD NDVI Q Mean NDVI L StD NDVI L Pary pomiarowe nie

StD NDVI L LC81900242015079LGN00_sr_band5.

11 ROI 2 - IGLASTE ROI 5 - LIŚCIASTE 1,20 0,09 1,00 0,08 1,00 0,08 0,07 0,80 0,07 0,06 0,80 0,60 0,40 0 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,60 0,40 0 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0, ,00 0, ,00 Mean NDVI Q StD NDVI Q Mean NDVI L StD NDVI L Pary pomiarowe nie spełniające testu 3 sigma Mean NDVI Q StD NDVI Q Mean NDVI L StD NDVI L LC LGN00_sr_band5.tif LC LGN00_band1.tif Para zdjęć LC LGN00_cfmask.tif 11

GR LANDSAT GR LANDSAT Para zdjęć 985-989 LC81900242015255LGN00_cfmask.

tif Leszno Piaski Krotoszyn Lasy iglaste; pary 553, 665 i 841 0-0,4-0,3 - - 0 - - Lasy liściaste; pary

12 GR LANDSAT GR LANDSAT Para zdjęć LC LGN00_cfmask.tif Leszno Piaski Krotoszyn LC LGN00_band5.tif LC LGN00_band3.tif Leszno Piaski Krotoszyn Lasy iglaste; pary 553, 665 i ,4-0, Lasy liściaste; pary 553, 665 i ,4-0, ,5 GR -0,3 y = 0,9869x - 0,0068-0,4 R² = 0,9075 r = 0,962-0,3-0,4-0,5 GR y = 1,1123x + 0,0135 R² = 0,9452 r = 0,967 12

13 Współczynnik korelacji Pearsona Przedział ufności Lasy iglaste Dzień GR LANDSAT NDVI GNDVI BNDVI GR BG 4 i 7 lipiec ,979 0,836 0,539 0,778-0, i 29 październik , , i 21 kwiecień ,847 0,574 0,354 0,899-0,543 Lasy liściaste 4 i 7 lipiec ,871 0,816 0,713 0,832 0, i 29 październik ,557 0,535 0,518 0,412 0, i 21 kwiecień ,488 0, , Dzień NDVI GNDVI BNDVI GR BG Lasy iglaste 4 i 7 lipiec ,0001 0, ,0151 0, i 29 październik ,3411 0,8437 0,0107 0, i 21 kwiecień , ,4514 0,0023 0,0996 Lasy liściaste 4 i 7 lipiec , , ,0006 0, , i 29 październik ,0491 0,0895 0,0142 0,0328 0, i 21 kwiecień ,0081 0,0685 0,4824 0, Lasy liściaste; pary 553, 665 i 841 (n=57) 0-0,4-0, ,3-0,4-0,5 GR y = 1,1123x + 0,0135 R² = 0,9452 r = 0,967 Lasy liściaste; para 553 y = 1,2476x + 0,0492 R² = 0,6634 r = 0, GR LANDSAT -0,4-0 0 Lasy liściaste; para GR LANDSAT -0,4-0 Lasy liściaste; para GR LANDSAT -0,4-0 -0,3-0,4 y = 0,9631x - 0,0096 R² = 412 r = 412-0,3-0,4 y = 0,4577x + 0,0581 R² = 0,5325 r = 612-0,3-0,4-0,5 GR -0,5 GR -0,5 GR 13

14 PODSUMOWANIE W pierwszym przybliżeniu dane z platformy oraz skanera LANDSAT wykazują zgodność dla danych z lipca (bez kanału niebieskiego) Im dłuższa rejestrowana fala tym silniejsze powiązanie pomiędzy danymi lotniczymi a satelitarnymi, gdyż wpływ atmosfery w tych kanałach spada Wykazano silniejszą zależność danych dla lasów iglastych niż liściastych Zgodność pomimo różnic wynikających ze specyfiki danych: - Rozdzielczość przestrzenna, spektralna, radiometryczna - Odstęp czasowy pomiędzy zobrazowaniami Dodatkowe czynniki wpływające na różnice pomiędzy danymi: - Błędy w korekcji atmosferycznej produktu satelity LANDSAT i jej brak dla danych - Brak korekcji bezwzględnej dla danych Kolejny etap prac: porównanie danych po korekcji bezwzględnej WNIOSKI Dane lotnicze z platformy i satelitarne LANDSAT-8 pomimo innej skali wynikającej z piksela wykazują zbieżność i są ze sobą skorelowane. Porównane dane mają analogiczny potencjał w monitorowaniu zdrowotności drzew, pozwalając na badanie trendów i zależności. Dzięki systemowi, który może być zamontowany na różnych platformach możemy uszczegółowić dane teledetekcyjne o niższej rozdzielczości przestrzennej, jak np. Landsat. 14

15 PORÓWNANIE ZDJĘĆ SATELITARNYCH (LANDSAT) I LOTNICZYCH (PLATFORMA ) POWIERZCHNI BADAWCZYCH PROJEKTU W LATACH Sylwia A. Nasiłowska Jan Kotlarz Alicja Rynkiewicz Mariusz Kacprzak Karol Rotchimmel sylwia.nasilowska@ilot.edu.pl Remote Sensing Division , Warszawa Institute of Aviation Al. Krakowska 110/ Warsaw, Poland 15

Podobne dokumenty

PRZESTRZENNE BAZY DANYCH

PRZESTRZENNE BAZY DANYCH ĆWICZENIA 1 TEMAT: Analiza satelitarnych danych Landsat w programie ArcGIS TELEDETEKCJA SYSTEM PASYWNY 1. Co to jest teledetekcja? 2. Co oznacza w teledetekcji system pasywny?