Określanie wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych

Określanie wskaźników ilościowych z obrazów satelitarnych Cel Głównym celem ćwiczeń jest zapoznanie się ze sposobem obliczania wskaźników ilościowych na podstawie wybranych kanałów spektralnych obrazu wielospektralnego z satelity Landsat 7. Środkiem do osiągnięcia celu jest opracowanie i analiza trzech map tematycznych: mapy albedo, mapy temperatury radiacyjnej oraz mapy indeksu wegetacyjnego. Zagadnienia I. Zapoznanie się z dostępnymi materiałami. II. Opracowanie mapy albedo powierzchni Ziemi 1. Konwersja wartości cyfrowych kanału panchromatycznego na luminancję spektralną L λ. 2. Obliczenie wartości albedo. 3. Analiza mapy albedo. 4. Obliczenie powierzchni obszaru przekraczającego określoną wartość albedo. III. Opracowanie mapy temperatury radiacyjnej powierzchni Ziemi 1. Konwersja wartości cyfrowych kanału termalnego na luminancję spektralną L λ. 2. Przeliczenie luminancji spektralnej L λ kanału termalnego na wartości temperatury radiacyjnej T [K]. 3. Obliczenie temperatury radiacyjnej w C. 4. Analiza mapy temperatury radiacyjnej. 5. Obliczenie powierzchni obszaru o określonej temperaturze radiacyjnej. IV. Obliczenie indeksu wegetacyjnego 1. Opracowanie mapy indeksu wegetacyjnego NDVI 2. Analiza wartości indeksu NDVI dla poszczególnych powierzchni 3. Obliczenie powierzchni obszaru uŝytków zielonych. Materiały klon\pracownicy\awrobel\3_gik\albedo\albedo_dane_ilwis\ albedo.rpr, temperatura.rpr, NDVI.rpr pliki z paletą kolorów krakow.dom, albedo.dom, temperatura.dom, NDVI.dom pliki z dziedziną 8 kanałów spektralnych zarejestrowanych przez radiometr ETM+ satelity Landsat 7 z 7 maja 2000 roku Dane Landsat 7 λ (µm) Rozdzielczość (m) krak1 kanał 1 - niebieski 0.45-0.52 30 krak2 kanał 2 - zielony 0.53-0.61 30 krak3 kanał 3 czerwony (RED) 0.63-0.69 30 krak4 kanał 4 bliska podczerwień (NIR) 0.78-0.90 30 krak5 kanał 5 średnia podczerwień 1.55-1.75 30 krak6 kanał 6 - termalny 10.40-12.50 60 krak7 kanał 7 średnia podczerwień 2.09-2.35 30 krak8 kanał 8 - panchromatyczny 0.52-0.90 15 lokalizator internetowy Zumi, www.zumi.pl (mapa Krakowa i wysokorozdzielcze obrazy satelitarne) 1

Wprowadzenie teoretyczne Albedo i temperatura radiacyjna Głównym źródłem energii na Ziemi jest promieniowanie słoneczne, które moŝe być odbite przez powierzchnię Ziemi (lub przez chmury) albo teŝ pochłonięte. Powierzchnia Ziemi, poniewaŝ ma temperaturę wyŝszą niŝ zero bezwzględne, emituje energię cieplną. Znajomość stopnia odbijania promieniowania słonecznego oraz wielkości emitowanej energii cieplnej są wielkościami potrzebnymi do modelowania zjawisk zachodzących w środowisku, w tym zmian zagospodarowania terenu i zmian klimatycznych. NaleŜy zaznaczyć, Ŝe w naszym przypadku, analizujemy odbicie promieniowania krótkofalowego jakie wysyła Słońce (maksimum energii dla fali 0,5 µm), i emisję promieniowania cieplnego Ziemi o większej długości (najsilniejsze jest dla długości fali ok. 10µm). Ta część promieniowania słonecznego, która podlega odbiciu jest nazywana albedo Ziemi i wynosi średnio 30%. Albedo (z łac. białość ) definiowane jest jako stosunek ilości energii promieniowania odbitego do całkowitej energii promieniowania padającego na daną powierzchnię. Jest ono parametrem określającym zdolność odbijania promieniowania słonecznego przez daną powierzchnię. Albedo moŝe przyjmować wartości od 0 (co oznacza brak odbicia) do 1 (całe padające promieniowanie jest odbijane). MoŜe być równieŝ wyraŝone w %. NatęŜenie promieniowania odbitego uzaleŝnione jest od całkowitego promieniowania słonecznego oraz od charakteru powierzchni odbijającej, jej barwy, szorstkości, zawartości wilgoci, ale takŝe duŝy wpływ ma kąt padania promieni słonecznych oraz wysokość słońca nad horyzontem. Przykładowe wartości albedo: Gleba 5-10% Las liściasty 15-20% Trawy 20-25% Śnieg: świeŝy 75-95%, zleŝały 50-60% Materiały budowlane np. 5-20% asfalt, 10-35% beton, 20-35% kamienie, 10-35% dachówka Albedo wody waha się od kilku do kilkudziesięciu procent i zaleŝy od kąta padania promieni słonecznych. Ilość energii pochłanianej w mieście jest o 15-30% większa niŝ na terenach poza miejskich. Dodatkowo, złoŝony charakter powierzchni czynnej (mozaika tworzyw) powoduje, iŝ albedo w mieście cechuje się duŝą zmiennością przestrzenną. Promieniowanie cieplne jest praktycznie jedynym rodzajem promieniowania, które w niektórych przypadkach moŝemy uznać za równowagowe. W stanach ustabilizowanych (tzn. gdy ciało ma cały czas jednakową temperaturę) w wyniku nieprzerwanej wymiany energii między ciałem i promieniowaniem następuje stan równowagi, tzn. ciało w jednostce czasu pochłania tyle energii, ile wypromieniowuje. Do ilościowego scharakteryzowania promieniowania słuŝy spektralna zdolność emisyjna ciała R, natomiast zdolność ciała do pochłaniania padającego na nie promieniowania jest scharakteryzowana spektralną zdolnością absorpcyjną A. Obydwie zdolności zaleŝą od natury ciała, jego temperatury i róŝnią się w zaleŝności od długości fali promieniowania. Spektralna zdolność emisyjna ciała jest to moc promieniowania jednostki powierzchni ciała w przedziale jednostkowym częstości (długości fali) promieniowania. Spektralna zdolność absorpcyjna A jest to stosunek ilości energii promieniowania pochłoniętego do całkowitej ilości energii promieniowania padającego na dane ciało w przedziale jednostkowym częstości promieniowania. Całkowita zdolność emisyjna danego ciała jest to suma (po wszystkich częstościach) spektralnej zdolności emisyjnej. 2

Ciało, które jest zdolne do całkowitego pochłaniania promieniowania dla wszystkich częstości dla dowolnej temperatury nazywa się ciałem doskonale czarnym. W rezultacie zdolność absorpcyjna ciała doskonale czarnego jest równa 1 dla wszystkich częstości i temperatur (A=1). W przyrodzie ciała doskonale czarne nie występują, dlatego często definiuje się pojęcia ciała doskonale szarego, przez które rozumie się ciało, dla którego zdolność absorpcyjna jest stałą mniejszą od jedności (A<1) i niezaleŝną od długości fali. Temperatura radiacyjna jest to taka temperatura ciała doskonale czarnego, dla której jego całkowita zdolność emisyjna jest równa całkowitej zdolności emisyjnej badanego ciała. Na podstawie rejestracji zdolności emisyjnej badanego ciała (powierzchni) jesteśmy w stanie wyliczyć temperaturę radiacyjną powierzchni Podstawowe prawa promieniowania cieplnego (http://cmf.p.lodz.pl/posmykiewicz/wyklady_wl/wyklad_25/wyklad_w25.htm) Prawo Kirchhoffa Kirchhoff określił zaleŝność między spektralną zdolnością emisyjną i spektralną zdolnością absorpcyjną ciał. Stosunek spektralnej zdolności emisyjnej do spektralnej zdolności absorpcyjnej nie zaleŝy od natury ciała, jest on dla wszystkich ciał uniwersalną funkcją częstości (długości fal) i temperatury. W rezultacie, zgodnie z prawem Kirchhoffa, dla wszystkich ciał stosunek spektralnej zdolności emisyjnej do spektralnej zdolności absorpcyjnej jest równy spektralnej zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego dla danej temperatury. Prawo Stefana-Boltzmanna WaŜnym zadaniem teorii promieniowania cieplnego jest określenie zaleŝności zdolności emisyjnej ciała od częstości promieniowania i temperatury. Stefan i Boltzmann rozwiązali to zadanie częściowo, ustalając zaleŝność między całkowitą zdolnością emisyjną a temperaturą. 4 E ecz = σt Całkowita zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury. σ - stała Stefana-Boltzmanna, jej wartość wyznaczona eksperymentalnie jest równa 8 2 5,67 10 W /( m K) Prawo Wiena Wien ustalił zaleŝność między długością fali λ max odpowiadająca maksymalnej wartości funkcji spektralnej zdolności emisyjnej a temperaturą. b λ max = T Długość fali λ max odpowiadająca maksymalnej wartości spektralnej zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego jest odwrotnie proporcjonalna do jego temperatury. b stała Wiena, jej wartość wyznaczona doświadczalnie wynosi 2,9 10 3 m K Prawa Stefana-Boltzmanna i Wiena odgrywają waŝną rolę, ale są one tylko prawami częściowymi nie dają ogólnego obrazu rozkładu energii w zaleŝności od częstości dla równych temperatur. 3

Prawo Plancka WyraŜenia na spektralną zdolność emisyjną podał niemiecki fizyk M.Planck. Zgodnie z zaproponowaną przez Plancka hipotezą kwantową, oscylatory atomowe wysyłają energię nie w sposób ciągły, a określonymi porcjami kwantami. Planck wyprowadził wzór na uniwersalną funkcję Kirchhoffa, która w sposób doskonały zgadzała się z danymi eksperymentalnymi dotyczącymi rozkładu energii w widmie ciała doskonale czarnego w zaleŝności od wszystkich częstości od 0 do nieskończoności dla róŝnych temperatur. Emitancja spektralna (gęstość monochromatyczna natęŝenia napromienienia) ciała doskonale czarnego jest funkcją temperatury tego ciała i długości fali: 2 2πc h 1 5 hc/ λ e λ = kt I Indeksy wegetacyjne Umieszczone na satelitach spektrometry mierzą luminancję spektralną w wybranych zakresach światła widzialnego i podczerwieni. Proporcje luminancji spektralnej o róŝnej długości fali są charakterystyczne dla róŝnych obiektów pokrywających teren. W szczególności, ilość chlorofilu moŝna dość dobrze oszacować za pomocą tzw. indeksów wegetacyjnych. Indeksy wegetacyjne są ilościowymi wskaźnikami zawartości biomasy (pochodzenia roślinnego). Do ich określenia stosuje się kanał czerwony RED i bliskiej podczerwieni NIR, gdyŝ między tymi kanałami zachodzi największe zróŝnicowanie odbicia promieniowania dla roślinności (niskie odbicie dla RED i wysokie dla NIR). Dla satelity Landsat TM kanał RED odpowiada kanałowi 3, natomiast kanał NIR kanałowi 4. Indeks wegetacji jest sztucznym obrazem powstałym przez dzielenie wybranych kanałów spektralnych, ma charakter orientacyjny, a jego wielkość silnie zaleŝy od rodzaju oświetlenia i stopnia wegetacji. Dzielenie kanałów spektralnych powoduje równieŝ korektę wpływu rzeźby terenu (następuje znormalizowanie odbicia spektralnego między zboczami o róŝnym ukierunkowaniu). Na dokładność wyznaczenia indeksu wegetacji istotny wpływ ma równieŝ szum gleb i szum atmosferyczny. Szum gleby na obrazie moŝe istnieć kilka rodzajów gleb a ich zmiany w wilgotności powodują zafałszowanie obliczonego wskaźnika wegetacji (odbicie jest wypadkowa samej gleby i ilości wody w niej zawartej). Szum gleb ma szczególne znaczenie przy niskim poziomie wegetacji. Szum atmosfery atmosfera moŝe zmieniać się bardzo silnie, nawet w obrębie jednego zdjęcia, szczególnie na obszarach o urozmaiconej rzeźbie terenu. Ilość odbitego światła moŝe, więc zmieniać się dla zdjęć tego samego terenu zrobionych w róŝnych momentach. Rozwiązaniem problemu jest skorzystanie z metod atmosferycznej korekcji zdjęć przed poddaniem ich obróbce. Opracowano wiele róŝnych wskaźników wegetacji róŝniących się między sobą m.in. odpornością na szum gleby lub szum atmosfery, mających rozmaite zakresy wartości i zawierających róŝne teoretyczne załoŝenia, dotyczące spektralnych cech obszarów gleby i wegetacji. Wszystkie z nich bazują jednak na tym samym mechanizmie: porównaniu luminancji spektralnej rejestrowanej w pasmach: bliskiej podczerwieni oraz czerwieni. Dwa najpopularniejsze i najczęściej wykorzystywane to: 4

RVI - Ratio Vegetation Index Zakres wartości wskaźnika RVI wynosi od zera do nieskończoności RVI = NIR RED NDVI Normalized Difference Vegetation Index NDVI = NIR NIR + RED RED Gdzie NIR, RED oznacza jasność (określaną jako DN) w kanałach 4 i 3 satelity Landsat. NDVI jest najpopularniejszym indeksem wegetacyjnym Jest on prosty do policzenia i stosunkowo odporny na szum gleby i zmiany atmosferyczne (z wyjątkiem przypadków niskiego poziomu wegetacji). NDVI jest bardzo wygodny w uŝyciu, m.in. dzięki temu, Ŝe jego zakres wartości wynosi od -1 do +1. Obraz indeksu wegetacji interpretujemy jako wskaźnik biomasy im wyŝsza wartość tego indeksu tym większa istniejąca w danym miejscu biomasa (ogólna masa materii organicznej zawartej w organizmach roślinnych). Największe wartości NDVI przyjmuje w przypadku obszarów o największej koncentracji roślinności, natomiast wartości ujemne odpowiadają terenom pozbawionych roślinności odkrytej glebie, wodzie, terenom wybetonowanym itp. Przebieg ćwiczenia Uwaga: W czasie dwugodzinnych zajęć studenci mogą nie zdąŝyć wykonać wszystkich zaplanowanych zadań. Wówczas resztę zadań mogą wykonać w domu (Ilwis jest dostępnym bezpłatnie programem http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=122215 ). Dane do ćwiczenia są na stronie: http://home.agh.edu.pl/~awrobel/xml/page_resources.xml I. Zapoznanie z danymi NaleŜy wizualnie porównać kanał termalny z kanałem panchromatycznym, stworzyć kompozycję barwną oraz określić lokalizację poszczególnych elementów obrazu w terenie. W przypadku trudności w lokalizacji moŝna skorzystać z internetowego lokalizatora www.zumi.pl lub z załączonego fragmentu ortofotomapy krak_orto_frg.jpg. Uruchom program ILWIS UŜyj Nawigatora (Navigator), aby przejść do swojego katalogu roboczego (jest to katalog, w którym masz dane i w którym lokowane będą nowoutworzone pliki) Wyświetl kanały krak6 i krak8 w odcieniach szarości (Kliknij dwukrotnie obraz krak6/krak8 w oknie Catalog). Porównaj obydwa obrazy Stwórz kompozycję barwną z kanałów krak1, krak2, krak3: Rozwiń opcję Create w Operation-tree menu i podwójnym kliknięciem uruchom New Map List. Na ekranie pojawi się okno dialogowe Create Map List. Jako nazwę listy (Map List) wprowadź Krakow. Z listy po lewej stronie wybierz obrazy od krak1 do krak3 i wciśnij przycisk >. Wybrane obrazy pojawią się na liście po prawej stronie. Naciśnij OK. Kliknij dwukrotnie na liście Krakow w oknie Catalog. Lista otworzy się jako nowe okno Catalog. 5

W pasku narzędzi otwartej listy naciśnij przycisk Open As ColorComposit. Pojawi się okno dialogowe Display Options Map List as ColorComp. WskaŜ obraz krak3 jako Red Band, krak2 jako Green Band i krak1 jako Blue Band. Zaakceptuj ustawienia domyślne naciskając OK. W oknie mapy wyświetlona zostanie kompozycja barwna. W menu tekstowym okna mapy wybierz File a następnie Save View lub naciśnij przycisk Save View w pasku narzędzi. Na ekranie pojawi się okno dialogowe Save View As. Wprowadź krak123 jako nazwę zapisywanej kompzycji (Map View Name) i naciśnij OK. Utworzona kompozycja została zachowana. otworzyć lokalizator internetowy www.zumi.pl - jako lokalizację podać Kraków - mapę moŝna oglądać w trzech wersjach: tradycyjnej (mapa), satelitarnej i hybrydowej (połączenie mapy i zdjęcia satelitarnego). II. Opracowanie mapy albedo powierzchni Ziemi Albedo powierzchni Ziemi zostanie wyznaczone na podstawie kanału panchromatycznego (kanał 8) o rozdzielczości przestrzennej wynoszącej 15m, obejmujący część zakresu widzialnego i podczerwieni (0.52 0.90 µm). 1. Konwersja zarejestrowanych przez detektor satelity wartości cyfrowych DN na luminancję spektralną L λ kanału panchromatycznego. Mierzona przez detektory energia jest kodowana w pewnym zakresie liczbowym, najczęściej [0,255]. Wartości te są niemianowane, określane jako jasności spektralne DN. W celu wyznaczania takich wartości jak albedo czy temperatura radiacyjna, konieczne jest przeliczenie wartości jasności spektralnych DN na luminancję energetyczną (spektralną). Konwersję naleŝy przeprowadzić za pomocą narzędzia Map Calculation (Operations > Raster Operations > Map Calculation) zgodnie z poniŝszym wzorem: gdzie: (( Lmax Lmin )/ 255) DN Lmin L = gain DN + offset = + λ 2 L λ luminancja spektralna zarejestrowana przez sensor satelity ( W m sr µ m ) L min minimalna luminancja spektralna wyznaczona dla detektorów, wynosząca w kanale 2 panchromatycznym -5.00 ( W m sr µ m ) L max maksymalna luminancja spektralna wyznaczona dla detektorów, wynosząca w kanale 2 panchromatycznym 244.00 ( W m sr µ m ) DN 8-bitowa wartość cyfrowa (wartości kanału panchromatycznego kanału 8) W polu Expression naleŝy wpisać odpowiednie równanie. Wartości cyfrowe obrazu krak8 (DN) wprowadzane są przez wpisanie w równaniu nazwy kanału krak8. Nazwa obrazu wynikowego: lum_kan_panch (wyświetlić w palecie PSEUDO) Dziedzina (Domain): krakow 6

2. Obliczenie wartości albedo Z obliczonej luminancji spektralnej dla kanału panchromatycznego, moŝna teraz obliczyć współczynnik odbicia (albedo) za pomocą narzędzia Map Calculation, zgodnie z poniŝszym równaniem. Obraz wynikowy utworzyć w dziedzinie albedo, nazwać go albedo i wyświetlić w palecie albedo π L ρ = ESUN λ λ 2 d cosθ S 7

gdzie: ρ albedo 2 L λ luminancja spektralna zarejestrowana przez sensor ( W m sr µ m ) d odległość Ziemi od Słońca w astronomicznych jednostkach dla danego dnia w roku = 1,0090 (wartość dla 127 dnia roku) ESUN λ średnie pozaatmosferyczne promieniowanie słoneczne dla kanału 2 panchromatycznego = 1368.00 ( W m sr µ m ) θ S kąt zenitalny Słońca = 36, 372562 3. Analiza mapy albedo Przeanalizować wyświetloną mapę albedo i wypełnić poniŝszą tabelę średnimi wartości dla poszczególnych powierzchni. Analizę naleŝy dokonać korzystając z dostępnych danych (kanału panchromatycznego, kompozycji barwnej oraz mapy Krakowa). Powierzchnie Zbiorniki wodne Rzeki Starorzecza UŜytki zielone Lasy Zabudowa jednorodzinna Zab. przemysłowo-handlowa Jezdnie asfaltowe Albedo 8

4. Obliczenie powierzchni obszaru przekraczającego określoną wartość albedo NaleŜy obliczyć powierzchnię obszaru, dla którego wartości albedo przekraczają wartość 0,2+0,02*Nr_studenta. Następnie obliczyć procentowy udział powierzchni spełniającej zadane kryterium w stosunku do całkowitej powierzchni obrazu. Aby stworzyć mapę wyświetlającą zadane przez nas kryterium moŝna wykorzystać poznaną juŝ funkcję Map Calculation, wpisując tym razem wyraŝenie logiczne. Przykładowo, aby wyświetlić albedo przekraczające wartość 0.2, naleŝy wpisać: albedo>0.2. Wyświetli nam się wówczas dwukolorowa mapa, dla której piksele przekraczające wartość 0.2 zostaną wyświetlone w kolorze czarnym, natomiast piksele nie spełniające tego kryterium wyświetlą się na białym (dla palety albedo). Powierzchnię obszaru spełniającego zadane kryterium naleŝy policzyć za pomocą polecenia Area numbering. Aby skorzystać z tego polecenia, naleŝy w głównym oknie komend wpisać: obraz_wyjściowa=mapareanumbering(obraz_wejściowy, 8) Gdzie: obraz_wyjściowy nazwa utworzonego pliku wyjściowego MapAreaNumbering nazwa polecenia obraz_wejściowy nazwa pliku wejściowego, na którym zostanie przeprowadzony algorytm 9

Po wpisaniu polecenia w głównym oknie komend i potwierdzeniu klawiszem ENTER, wyświetli się nowe okno Raster Map Definition, które potwierdzamy przyciskiem SHOW. Po wyświetleniu utworzonego obrazu, otwieramy arkusz kalkulacyjny ze spisem poszczególnym obszarów wraz z ich powierzchnią. Na podstawie wyświetlonych wartości obliczyć procentowy udział powierzchni spełniającej kryterium w stosunku do powierzchni całkowitej. 10

Pytania: 1) Czy widać jakąś zaleŝność między wartościami jasności pikseli kanału panchromatycznego a wartościami albedo? 2) Jakie tereny charakteryzują się najwyŝszymi wartościami albedo? 3) Jakie tereny charakteryzują się najniŝszymi wartościami albedo? III. Opracowanie mapy temperatury radiacyjnej powierzchni Ziemi Temperatura radiacyjna powierzchni Ziemi zostanie wyznaczona na podstawie kanału termalnego (kanał 6) o rozdzielczości przestrzennej wynoszącej 60m, obejmującym zakres promieniowania podczerwieni termalnej (10,4-12,5 µm).w chwili rejestracji, analizowany obszar znajdował się pod wpływem wyŝu w masie powietrza arktycznego napływającego ze wschodu. Nad Krakowem brak było wówczas zachmurzenia, które mogłoby uniemoŝliwić interpretację termalnego zdjęcia. 1. Konwersja zarejestrowanych przez detektor satelity wartości cyfrowych DN na luminancję spektralną L λ kanału panchromatycznego. Konwersję naleŝy przeprowadzić za pomocą narzędzia Map Calculation zgodnie z poniŝszym wzorem: gdzie: (( Lmax Lmin )/ 255) DN Lmin L = gain DN + offset = + λ 2 L λ luminancja spektralna zarejestrowana przez sensor satelity ( W m sr µ m ) L min minimalna luminancja spektralna wyznaczona dla detektorów, wynosząca w kanale 2 termalnym 0.00 ( W m sr µ m ) L max maksymalna luminancja spektralna wyznaczona dla detektorów, wynosząca w kanale 2 termalnym 17.04 ( W m sr µ m ) DN 8-bitowa wartość cyfrowa (wartości kanału termalnego kanału 6) Obraz wynikowy nazwać lum_kan_term, wyświetlić w palecie PSEUDO 2. Przeliczenie zarejestrowanej przez radiometr luminancji spektralnej L λ na wartości temperatury radiacyjnej T. Obliczenie naleŝy dokonać narzędziem Map Calculation, na podstawie poniŝszego równania zgodnego z prawem Plancka: T K 2 = K1 ln + 1 L λ gdzie: 2 L λ luminancja spektralna zarejestrowana przez radiometr satelity ( W m sr µ m ) K 1, K 2 - stałe kalibracyjne 11

K 1 2 2 π c h W = = 666.09 5 2 λ m sr µ m h c = K k λ K 2 = 1282.71 ( ) 23 J k stała Boltzmanna 1,380 10 K 34 h stała Planka 6,626 10 J s c prędkość światła λ długość fali (m) ( ) m s 8 2,998 10 UWAGA! Obliczona temperatura jest w jednostkach Kelvina (K) obraz wynikowy nazwać temperatura_k. 12

3. Przeliczenie temperatury radiacyjnej z jednostek K na C C = K 273.15 wynikową mapę temperatury radiacyjnej nazwać temperatura_c UWAGA!! mapę temperatury radiacyjnej stworzyć w dziedzinie temperatura wyświetlić mapę temperatury radiacyjnej w palecie temperatura 13

4. Analiza mapy temperatury radiacyjnej. Przeanalizować wyświetloną mapę temperatury radiacyjnej i wypełnić poniŝszą tabelę średnimi wartości dla poszczególnych powierzchni. Analizę naleŝy dokonać korzystając z dostępnych danych (kanału panchromatycznego, kompozycji barwnej oraz mapy Krakowa). Powierzchnie Zabudowa zwarta Zabudowa rozproszona UŜytki rolne Lasy Rzeki Zbiorniki wodne Temperatura radiacyjna ( C) Pytania: 1) Jakie tereny charakteryzując się wyŝszymi temperaturami? 2) Jakie tereny charakteryzują się najniŝszymi temperaturami? 5. Obliczenie powierzchni obszaru o określonej temperaturze radiacyjnej. NaleŜy obliczyć powierzchnię obszaru, dla którego wartość temperatury radiacyjnej wynosi 20+0,2*Nr_studenta. Następnie obliczyć procentowy udział powierzchni spełniającej zadane kryterium w stosunku do całkowitej powierzchni obrazu. IV. Obliczenie indeksu wegetacyjnego 1. Opracowanie mapy indeksu wegetacyjnego NDVI Indeks wegetacyjny zostanie obliczony na podstawie kanału czerwonego (krak3) i bliskiej podczerwieni (krak4) satelity Landsat 7. Obliczenia naleŝy przeprowadzić za pomocą narzędzia Map Calculation, w dziedzinie NDVI, zgodnie z poniŝszym wzorem: krak4 krak3 NDVI = krak4 + krak3 14

2. Analiza wartości indeksu NDVI dla poszczególnych powierzchni Przeanalizować wyświetloną mapę indeksu wegetacji NDVI i wypełnić poniŝszą tabelę średnimi wartości dla poszczególnych powierzchni. Analizę naleŝy dokonać korzystając z dostępnych danych (kanału panchromatycznego, kompozycji barwnej oraz mapy Krakowa). Powierzchnie Zbiorniki wodne Rzeki Starorzecza UŜytki zielone Lasy Gleba odkryta Zabudowa jednorodzinna Zab. przemysłowo-handlowa NDVI 3. Obliczenie powierzchni obszaru pokrytego uŝytkami zielonymi. Obliczyć powierzchnię obszaru pokrytego uŝytkami zielonymi, samemu ustalając wartość progową dla roślinności. Następnie obliczyć procentowy udział powierzchni zielonej w stosunku do całkowitej powierzchni obrazu. 15