PRÓBA INTEGRACJI SATELITARNYCH OBRAZÓW HIPERSPEKTRALNYCH Z NIEOBRAZOWYMI NAZIEMNYMI DANYMI SPEKTROMETRYCZNYMI NA PRZYKŁADZIE ZBIORNIKA DOBCZYCKIEGO

Podobne dokumenty
PRÓBA INTEGRACJI SATELITARNYCH OBRAZÓW HIPERSPEKTRALNYCH Z NIEOBRAZOWYMI NAZIEMNYMI DANYMI SPEKTROMETRYCZNYMI NA PRZYKŁADZIE ZBIORNIKA DOBCZYCKIEGO

Nowe metody badań jakości wód wykorzystujące technikę teledetekcji lotniczej - przykłady zastosowań

Zobrazowania hiperspektralne do badań środowiska podstawowe zagadnienia teoretyczne

Charakterystyka danych teledetekcyjnych jako źródeł danych przestrzennych. Sławomir Królewicz

Podstawy Geomatyki Wykład VI Teledetekcja 2. Remote sensing methods based on multispectral satellite images (passive methods)

Kompleksowy monitoring dynamiki drzewostanów Puszczy Białowieskiej z wykorzystaniem danych teledetekcyjnych

Dane teledetekcyjne. Sławomir Królewicz

KP, Tele i foto, wykład 3 1

PRZESTRZENNE BAZY DANYCH

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji Vol. 9,1999, s ISBN

Teledetekcja w inżynierii środowiska

Sylwia A. Nasiłowska , Warszawa

Teledetekcja w kartografii geologicznej. wykład I

TELEDETEKCJA W MIEŚCIE CHARAKTERYSTYKA SPEKTRALNA RÓŻNYCH POKRYĆ DACHÓW, CZYLI ZMIANA FACHU SKRZYPKA NA DACHU

MAPY SATELITARNE W OJEW ÓDZTW A O POLSK IEGO I DOLNOŚLĄSKIEGO

Kod modułu Zastosowania teledetekcji w gospodarce i mapy tematyczne. semestr 6

Kod modułu Fotointerpretacja obrazów lotniczych i satelitarnych. semestr letni (semestr zimowy / letni) brak (kody modułów / nazwy modułów)

PROPOZYCJA WYKORZYSTANIA TEMATYCZNYCH DANYCH SATELITARNYCH PRZEZ SAMORZĄDY TERYTORIALNE

TELEDETEKCYJNE MONITOROWANIE JAKOŚCI WÓD W ZALEWIE WIŚLANYM WATER QUALITY MONITORING OF VISTULA LAGOON USING REMOTE SENSING. Katarzyna Osińska-Skotak

"poznajmy się moŝe moŝemy zrobić coś wspólnie".

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 17a, 2007 ISBN

Opis modułu kształcenia / przedmiotu (sylabus)

Geoinformacja - Interpretacja danych teledetekcyjnych. Ćwiczenie I

ZAŁ. 2 - WARUNKI UDZIAŁU W POSTĘPOWANIU

WSTĘPNE WYNIKI POMIARÓW SPEKTROMETRYCZNYCH I KLASYFIKACJI OBRAZÓW HIPERSPEKTRALNYCH REKULTYWOWANEGO OBSZARU TARNOBRZESKIEGO ZAGŁĘBIA SIARKOWEGO.

Teledetekcja w ochronie środowiska. Wykład 2

Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska

Woltamperometryczne oznaczenie paracetamolu w lekach i ściekach

SINGLE-IMAGE HIGH-RESOLUTION SATELLITE DATA FOR 3D INFORMATIONEXTRACTION

REMBIOFOR Teledetekcja w leśnictwie precyzyjnym

2. Dane optyczne: LANDSAT, Sentinel- 2.

Teledetekcja wsparciem rolnictwa - satelity ws. dane lotnicze. rozwiązaniem?

Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

Opracowanie narzędzi informatycznych dla przetwarzania danych stanowiących bazę wyjściową dla tworzenia map akustycznych

Trendy nauki światowej (1)

Zintegrowany system monitoringu stanu środowiska w procesach poszukiwania i eksploatacji gazu z łupków

7. Metody pozyskiwania danych

Oferta produktowa Zakładu Teledetekcji

Zamiana reprezentacji wektorowej na rastrową - rasteryzacja

Podstawy przetwarzania obrazów teledetekcyjnych. Format rastrowy

Koncepcja pomiaru i wyrównania przestrzennych ciągów tachimetrycznych w zastosowaniach geodezji zintegrowanej

Wstępne przetwarzanie danych hiperspektralnych Tatr Wysokich

Udoskonalona mapa prawdopodobieństwa występowania pożarów na Ziemi. Analiza spójności baz GBS, L 3 JRC oraz GFED.

WYKORZYSTANIE TELEDETEKCJI SATELITARNEJ DO BADANIA PROCESU AKUMULACJI ZANIECZYSZCZEŃ W REJONIE ZBIORNIKA DOBCZYCKIEGO

kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) obowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) semestr 4

c) Sprawdź, czy jest włączone narzędzie Image classification. Jeśli nie, to je włącz: Customize Toolbars Image Classification

Potencjał wysokorozdzielczych zobrazowań Ikonos oraz QuickBird dla generowania ortoobrazów.

Katarzyna Dąbrowska, Marcin Bukowski

Zdjęcia satelitarne w badaniach środowiska przyrodniczego

Wprowadzenie do opracowania map zagrożenia i ryzyka powodziowego

IV Konferencja naukowo-techniczna WYKORZYSTANIE WSPÓŁCZESNYCH ZOBRAZOWAŃ SATELITARNYCH, LOTNICZYCH I NAZIEMNYCH DLA POTRZEB OBRONNOŚCI KRAJU I

Dane najnowszej misji satelitarnej Sentinel 2 przyszłością dla rolnictwa precyzyjnego w Polsce


Projekt badawczy KBN nr 5T12E Dr inż. Beata Hejmanowska. Wykonawcy: Dr hab. inż. Stanisław Mularz, prof. AGH. Dr inż.

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Bartosz Kulawik Koordynator Projektu Centrum Badań Kosmicznych PAN Zespół Obserwacji Ziemi

InŜynieria Rolnicza 14/2005. Streszczenie

Teledetekcja w ujęciu sensorycznym

Systemy Informacji Geograficznej

ProGea Consulting. Biuro: WGS84 N E ul. Pachońskiego 9, Krakow, POLSKA tel. +48-(0) faks. +48-(0)

Sentinel Playground. Aplikacja dostępna jest pod adresem internetowym: Ogólne informacje o aplikacji

PROGNOZOWANIE CENY OGÓRKA SZKLARNIOWEGO ZA POMOCĄ SIECI NEURONOWYCH

SYSTEM INFORMACJI GIS DLA POTRZEB GOSPODARKI WODNEJ WOJ. ZACHODNIOPOMORSKIEGO

EURO MAPS. opracowanie: GAF AG, GEOSYSTEMS Polska dystrybcja: GEOSYSTEMS Polska

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

GEOINFORMATYKA KARTOGRAFIA TELEDETEKCJA

WYKORZYSTANIE TELEDETEKCJI SATELITARNEJ DO BADANIA PROCESU AKUMULACJI ZANIECZYSZCZEŃ W REJONIE ZBIORNIKA DOBCZYCKIEGO

WPŁYW METODY DOPASOWANIA NA WYNIKI POMIARÓW PIÓRA ŁOPATKI INFLUENCE OF BEST-FIT METHOD ON RESULTS OF COORDINATE MEASUREMENTS OF TURBINE BLADE

SPIS TREŚCI STRESZCZENIE...8 SUMMARY...9 I. WPROWADZENIE... 10

Aerotriangulacja. 1. Aerotriangulacja z niezależnych wiązek. 2. Aerotriangulacja z niezależnych modeli

Uniwersytet Warszawski Wydział Geografii i Studiów Regionalnych Zakład Geoinformatyki, Kartografii i Teledetekcji

Analizy środowiskowe i energetyka odnawialna

SYSTEMY INFORMACJI PRZESTRZENNEJ

Karta pracy nr 5. Materiały dodatkowe do scenariusza: Poznajemy różnorodność biologiczną Doliny Środkowej Wisły. Anna Janowska.

Wektoryzacja poziomic z map topograficznych. kilkanaście uwag o zagadnieniu skanowaniu, binaryzacji kolorów, wektoryzacji i DTM-ach

TELEDETEKCJA ŚRODOWISKA dawniej FOTOINTERPRETACJA W GEOGRAFII. Tom 51 (2014/2)

ANALIZA DOKŁADNOŚCI PODSTAWOWYCH PRODUKTÓW FOTOGRAMETRYCZNYCH UZYSKANYCH Z ZOBRAZOWAŃ POZYSKANYCH TRZYLINIJKOWĄ CYFROWĄ LOTNICZĄ KAMERĄ ADS40

OGŁOSZENIE O WSZCZĘCIU POSTĘPOWANIA NR P-II-370/ZZP-3/9/09

Mapa sozologiczna, jako źródło informacji o stanie środowiska

LANGUAGE: CUSTOMER: NO_DOC_EXT: SOFTWARE VERSION: COUNTRY: PHONE: / NOTIFICATION TECHNICAL: / NOTIFICATION PUBLICATION: /

AUTOMATYCZNA AKTUALIZACJA BAZY DANYCH O BUDYNKACH W OPARCIU O WYSOKOROZDZIELCZĄ ORTOFOTOMAPĘ SATELITARNĄ

Spis treści. Wykaz użytych oznaczeń 9. Wstęp 13

POLWET SYSTEM MONITOROWANIA OBSZARÓW MOKRADEŁ RAMSAR Z WYKORZYSTANIEM DANYCH SATELITARNYCH

Zastosowanie zobrazowań SAR w ochronie środowiska. ćwiczenia II

Automatyczne tworzenie trójwymiarowego planu pomieszczenia z zastosowaniem metod stereowizyjnych

Metryki i metadane ortofotomapa, numeryczny model terenu

WYZNACZANIE WYSOKOŚCI Z WYKORZYSTANIEM NIWELACJI SATELITARNEJ

Wybrane zagadnienia w pracy z danymi rastrowymi w ArcGIS Marcin Paź Esri Polska

ENVI - wszechstronne narzędzie do analiz teledetekcyjnych

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH MAGISTERSKICH STUDIA STACJONARNE DRUGIEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2011/2012

Szczegółowa charakterystyka przedmiotu zamówienia

OCENA SKUTKÓW ZMIAN ZASILANIA W OPTOELEKTRONICZNYM SYSTEMIE POMIARU WILGOTNOŚCI GLEBY

Kondensator, pojemność elektryczna

GEOINFORMATYKA KARTOGRAFIA TELEDETEKCJA

Wykorzystanie zdjęć satelitarnych Landsat TM do badania kondycji roślinności

KARTA KURSU (realizowanego w module specjalności) Geomonitoring. Techniki pozyskiwania informacji o kształcie obiektu. Kod Punktacja ECTS* 3

2016, T.62 Z.2 ss

Analiza zmienności przestrzennej zanieczyszczeń wód powierzchniowych z użyciem narzędzi GIS

Geodesia et Descriptio Terrarum 1(1-2) 2002, 5-13

Transkrypt:

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 16, 2006 ISBN 978-83-920594-5-X PRÓBA INTEGRACJI SATELITARNYCH OBRAZÓW HIPERSPEKTRALNYCH Z NIEOBRAZOWYMI NAZIEMNYMI DANYMI SPEKTROMETRYCZNYMI NA PRZYKŁADZIE ZBIORNIKA DOBCZYCKIEGO ASSESSMENT OF INTEGRATION OF HYPERSPECTRAL SATELLITE IMAGE WITH NON-IMAGING FIELD SPECTROMETER MEASUREMENTS DOBCZYCKI RESERVOIR EXAMPLE Beata Hejmanowska 1, Wojciech Drzewiecki 1, Ewa Głowienka 1, Stanisław Mularz 1, Bogdan Zagajewski 2, Jacek Sanecki 3 1 Zakład Fotogrametrii i Informatyki Teledetekcyjnej, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie 2 Katedra Geoinformatyki i Teledetekcji, Uniwersytet Warszawski 3 Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji S.A. w Krakowie SŁOWA KLUCZOWE: HYPERION, ALI, ASD, dane hiperspektralne STRESZCZENIE: W czerwcu 2006 został przeprowadzony eksperyment teledetekcyjny w rejonie Zbiornika Dobczyckiego, w ramach, którego dokonano rejestracji hiperspektralnych obrazów satelitarnych Hyperion i ALI. Równocześnie przeprowadzono pomiary naziemne za pomocą spektrometru FieldSpec HH firmy ASD Inc., (Analytical Spectral Device) oraz pobrano próby osadów dennych ze zbiornika i wody nad osadowej. Miejsce pobrania prób wyznaczano za pomocą odbiornika GPS. Do przetwarzania obrazów satelitarnych oraz ich porównania z pomiarami spektrometrycznymi wykorzystano oprogramowanie ENVI. Ostatecznie wybrane z obrazów z HYPERION kompozycje barwne oraz wyniki analiz zostały zintegrowane z innymi warstwami istniejącymi juŝ w bazie danych GIS (archiwalne obrazy satelitarne, lotnicze, mapy topograficzne, mapa sozologiczna, mapa glebowa, DTM) w środowisku Geomedia. Wykorzystano moŝliwość integracji róŝnych formatów i układów współrzędnych (1992 ortofotomapa, DTM, mapa sozologiczna, 1942 mapa glebowa, UTM archiwalne obrazy satelitarne, pomiar GPS). Przetwarzanie obrazów hiperspektranych za pomocą oprogramowania ENVI polegało, na wstępnej korekcji wpływu atmosfery i próbie porównania krzywych spektrometrycznych z krzywymi spektralnymi z obrazów satelitarnych. Ostatnim etapem była analiza porównawcza wyników pomiaru bezpośredniego wody nad osadowej z przebiegiem krzywych spektralnych uzyskanych teledetekcyjnie. W artykule opublikowano wstępne rezultaty badań prowadzonych w ramach projektu KBN 3T 09D 09429 pt. Badania procesów akumulacji i przemian związków chemicznych w osadach Dobczyckiego Zbiornika wody pitnej dla miasta Krakowa w celu oceny jego stanu jako ekosystemu. Uzyskane w omawianym eksperymencie wyniki stanowią potencjalnie znacznie większy materiał badawczy niŝ zostało to zaprezentowane w publikacji. W przyszłości planowane są dalsze prace w kierunku lepszej wstępnej kalibracji obrazów satelitarnych, co umoŝliwiłoby wiarygodne porównanie pomiarów naziemnych i obrazów satelitarnych. 207

Beata Hejmanowska, Wojciech Drzewiecki, Ewa Głowienka, Stanisław Mularz, Bogdan Zagajewski, Jacek Sanecki 1. WPROWADZENIE Prace nad wykorzystaniem technik teledetekcyjnych do badania właściwości wody w zbiornikach naturalnych i sztucznych są prowadzone od szeregu lat. Bazują one zarówno na obrazach wielospektralnych, jak i ostatnio na danych hiperspektralnych. Podczas przetwarzania danych teledetekcyjnych pojawia się szereg problemów, które opisywane są w literaturze (Dekker et al., 2001; Hellweger et al., 2004; Osińska-Skotak. 2005; Osińska- Skotak et al., 2005; Ostlund et al., 2001; Vos, 2003). Problemy pojawiają się między innymi podczas wstępnego przetwarzania danych, w tym korekcji zakłócającego wpływu atmosfery lub ukształtowania terenu, a takŝe przy porównywaniu danych pomierzonych bezpośrednio w terenie z danymi teledetekcyjnymi lotniczymi, czy satelitarnymi. Przedmiotem niniejszych badań była analiza moŝliwość detekcji stanu wód Zbiornika Dobczyckiego z wykorzystaniem obrazów hiperspektralnych kalibrowanych w oparciu o naziemne pomiary spektrometryczne. 2. DANE KARTOGRAFICZNE 2.1. Dane wektorowe Dla potrzeb projektu pozyskano dane wektorowe Urzędu Marszałkowskiego w Krakowie, które obejmują następujące klasy obiektów: - obiekty naturalne: rzeki, wody powierzchniowe, lasy, - obiekty infrastruktury technicznej: drogi, koleje, stacje kolejowe, - obiekty infrastruktury wodnej: wały i skarpy, stopnie wodne, - obiekty antropogeniczne: kompleksy społeczno-techniczne, kompleksy osiedlowe, kompleksy społeczne, zabudowa wielkoprzemysłowa, - obiekty administracyjne: granice gmin, powiatów, arkusze map topograficznych, - obiekty pojedyncze o róŝnej funkcji, - obiekty administracyjne: gminy, arkusze map 1:10 000. Dane zgromadzone są Access ie w układzie współrzędnych PUWG1992 (baza danych GIS programu GeoMedia). Klasy obiektów zgromadzone w bazie stanowią tło kartograficzne dla badań prowadzonych w projekcie. Dodatkowo do standardowej bazy UM dołączono klasę obiektów obejmującą gleby. 2.2. Mapa sozologiczna W Urzędzie Marszałkowskim w Krakowie, oprócz wyŝej wymienionych warstw kartograficznych, znajdują się dane sozologiczne. Dane, w układzie 42 zgromadzono w bazie GIS z wykorzystaniem oprogramowania MapInfo. Mapa sozologiczna została wykonana zgodnie z Wytycznymi Technicznymi K-36, Głównego Urzędu Geodezji Kartografii (GUGIK) w 2001 r. Dane z mapy sozologicznej stanowią uzupełnienie informacji geograficznej z punktu widzenia ochrony środowiska i ewentualnej analizy źródeł zanieczyszczeń wód i gleb. 208

Próba integracji satelitarnych obrazów hiperspektralnych z nieobrazowymi naziemnymi danymi spektrometrycznymi na przykładzie Zbiornika Dobczyckiego 3. EKSPERYMENT TELEDETEKCYJNY W ramach projektu badawczego przeprowadzony został eksperyment pomiarowy, w trakcie, którego pobierano próby osadów dennych Zbiornika Dobczyckiego oraz wody nad osadowej. Wykonywano równieŝ symultaniczne pomiary spektrometryczne za pomocą spektrometru FieldSpec HH ASD, rejestrującego promieniowanie w zakresie (0.35 1.075 µm). Równocześnie przeprowadzano rejestracje obrazów satelitarnych HYPERION i ALI. Eksperyment wykonywano w dn. 8.06.2006 r. i w dn. 26-28.06.2006 r. Z uwagi na warunki pogodowe wybrano obrazy zarejestrowane w dn. 26.06.2006 r. 4. DANE HIPERSPEKTRALNE 4.1. Obrazy hiperspektralne HYPERION Obrazy HYPERION i ALI są rejestrowane przez platformę EO1. Szerokość i długość pasa rejestracji wynosi odpowiednio dla HYPERION a 7.7 km na 42 lub 185 km, a ALI 37 km na 42 lub 185 km. Zakres spektralny rejestracji HYPERION a wynosi 0.35 2.5 µm, a ALI: 0.433 2.35 µm. Rozdzielczość przestrzenna obu obrazów wynosi 30m. HYPERION, jest obrazem hiperspektralnym 220 kanałów (VNIR 70 kanałów, 356 1058 nm, SWIR 172 kanały, 852 2577 nm), szerokość zakresu spektralnego kanału - 10 nm, rozdzielczość radiometryczna 12 bitów. Na obraz ALI składa się kanał panchromatycznych o rozdzielczości przestrzennej 10 m i 9 kanałów z zakresu 0.433 2.35 µm o rozdzielczości przestrzennej 30 m. 4.2. Naziemne pomiary hiperspektralne Naziemne pomiary spektrometryczne wykonano z łodzi za pomocą spektrometru FieldSpec ASD pracującego w zakresie (0.35 1.075 µm). Mierzono kaŝdorazowo promieniowania odbite od wzorca bieli, czerni i wody. 5. OPROGRAMOWANIE W projekcie badawczym wykorzystywane są róŝnego rodzaju dane, w róŝnych formatach i układach współrzędnych (dane kartograficzne PUWG1992, układ 42, obrazy satelitarne oraz bezpośrednie pomiary GPS połoŝenia miejsc pomiarów naziemnych - UTM34). Platformą integrującą dane jest program GeoMedia Professional. Obrazy teledetekcyjne przetwarzano za pomocą oprogramowania ENVI. 6. OZNACZENIA LABORATORYJNE PRÓB WODY NAD OSADOWEJ. W wodzie pobranej ze zbiornika oznaczano laboratoryjnie zawiesinę, części mineralne, części organiczne, ABS (absorbancję), PO 3-4, P, chlorofil ogólny, feofitynę, chlorofil-a. Ponadto mierzono stopień zmętnienia (dysk Secchi ego), temperaturę, ph, potencjał i przewodność. 209

Beata Hejmanowska, Wojciech Drzewiecki, Ewa Głowienka, Stanisław Mularz, Bogdan Zagajewski, Jacek Sanecki 7. METODYKA PRZETWARZANIA DANYCH Obrazy teledetekcyjne były wstępnie analizowane na podstawie kompozycji w barwach naturalnych (kanały: niebieski, zielony i czerwony) oraz kompozycji w barwach zafałszowanych, tzw. FCC False Color Composite, kanały: zielony, czerwony i podczerwony. Celem wstępnych badań była próba porównania wyników spektrometrycznych pomiarów naziemnych z krzywymi spektralnymi uzyskanymi z obrazów satelitarnych oraz sprawdzenie korelacji pomiędzy własnościami spektralnymi wody, a oznaczeniami laboratoryjnymi. Porównanie spektrometrycznych krzywych spektralnych z danymi obrazowymi jest moŝliwe pod warunkiem wykonania korekcji zakłócającego wpływu atmosfery. Korekcje wykonano metodą Flat Field. Następnie przeprowadzono klasyfikację obrazów metodą SAM (Spectral Angle Mapper). Automatyczna klasyfikacja obrazu wymaga znalezienia na nim jednolitych spektralnie pól treningowych. W przypadku klasyfikacji obrazów hiperspektralnych proces ten polega na odszukaniu pikseli czystych spektralnie (endmembers), z których tworzone są sygnatury treningowe, bądź teŝ na pozyskaniu charakterystyk spektralnych in situ (w tym przypadku pomiary spektrometrem FieldSpec). Otrzymane w ten sposób krzywe spektralne, określające wielkość współczynnika odbicia w poszczególnych zakresach promieniowania elektromagnetycznego, są uznawane za czyste spektralnie, gdyŝ odzwierciedlają charakterystyki tylko jednego obiektu. Klasyfikacja SAM to automatyczna metoda przyrównująca wektory spektralne kaŝdego piksela, powstałe z analizy krzywej odbicia spektralnego pozyskanej z kaŝdego piksela obrazu oddzielnie i wzorcowej krzywej obiektu czystego spektralnie (endmembers). Obliczony kąt spektralny (bądź teŝ odległość spektralna) pozwala na utworzenie obrazu, dla kaŝdej klasy oddzielnie. KaŜdy piksel prezentuje wartość owej odległości. Analizując obrazy będące wynikiem tej klasyfikacji naleŝy kierować się wartościami poszczególnych pikseli świadczącymi o ich podobieństwie do danej klasy reprezentowanej przez obraz wynikowy. Im niŝsza wartość danego piksela, tym to podobieństwo jest większe, a więc większe jest równieŝ prawdopodobieństwo, Ŝe ów piksel zostanie przydzielony do danej klasy. W kolejnych etapach badań wykorzystane zostaną obie metody poszukiwania sygnatur czystych spektralnie (obok pomiarów terenowych planuje się wykorzystać specjalny wskaźnik czystości pikseli PPI (Pixel Purity Index). Zastosowany w obliczeniach algorytm znajdzie na zobrazowaniu spektralnie czyste piksele poprzez powtarzalną projekcję losowo dobranych osi na n-wymiarowej przestrzeni spektralnej. Efekt ten powinien jeszcze zwiększyć uzyskane dokładności (Zagajewski et al., 2006; Hejmanowska, Głowienka, 2004). 210

Próba integracji satelitarnych obrazów hiperspektralnych z nieobrazowymi naziemnymi danymi spektrometrycznymi na przykładzie Zbiornika Dobczyckiego 8. WYNIKI W wyniku przeprowadzonego eksperymentu pozyskano obraz satelitarny HYPERION i ALI, oraz w 6 punktach pomiarowych naziemne krzywe spektrometryczne oraz wyniki badań laboratoryjnych prób wody nad osadowej. Punkty poboru prób i naziemnych pomiarów spektrometrycznych przedstawiono na tle obrazu satelitarnego, a warunki pomiaru, przykładowo na fotografiach (rys. 1, 2). Kompozycje barwne (w barwach naturalnych i zafałszowanych FCC) z obrazu ALI porównano z kompozycjami utworzonymi w oparciu o obrazy HYPERION (rys. 3). Rozmieszczenie punktów pomiarowych Rys. 1. Rozmieszczenie punktów poboru prób i naziemnych pomiarów spektrometrycznych Rys. 2. Pomiar spektrometryczny 211

Beata Hejmanowska, Wojciech Drzewiecki, Ewa Głowienka, Stanisław Mularz, Bogdan Zagajewski, Jacek Sanecki Kompozycja w barwach naturalnych HYPERION Kompozycja w barwach umownych FCC HYPERION Kompozycja w barwach naturalnych ALI Kompozycja w barwach umownych FCC ALI Rys. 3. Kompozycje barwne HYPERION, ALI 18 8.0 16 Secchi 7.0 14 12 10 Zawiesina [mg/l] Części mineral/ mg/l] Części organiczne [mg/l] 6.0 5.0 8 P 4.0 Zawiesina [mg/l] 6 Chlorofil org. [µg/l] 3.0 4 2 0 1 2 3 4 5 6 Feofit. [µg/l] Clorofil-a [µg/l] 8.06.2006 26.06.2006 Rys. 4. Wyniki laboratoryjnych pomiarów bezpośrednich 2.0 1.0 0.0 1 2 3 4 5 6 212

Próba integracji satelitarnych obrazów hiperspektralnych z nieobrazowymi naziemnymi danymi spektrometrycznymi na przykładzie Zbiornika Dobczyckiego punkt 2 HYPERION punkt 6 HYPERION punkty: 1 (czerwony), 2 (zielony), 6 (niebieski) HYPERION punkty 2 (zielony), 6 (niebieski) ALI Rys. 5. Wyniki spektrometrycznych pomiarów naziemnych wynik SAM ALI (punkty 2 i 6) wynik SAM HYPERION (punkty 1 i 6) Rys. 6. Wyniki klasyfikacji obrazu metodą SAM Wybrane właściwości wody, oznaczone laboratoryjnie, przedstawiono dla kaŝdego punktu pomiarowego na rysunku (rys. 4). Wyniki pomiaru z dn. 26.06.2006 są niekompletne, więc na wykresie z prawej strony przedstawiono tylko zawiesinę. Porównując wyniki z obu pomiarów daje się zauwaŝyć ogólnie mniejszą zawartość zawiesiny z dn. 26.06.2006 w porównaniu z dn. 8.06.2006 oraz nieznacznie inny jej 213

Beata Hejmanowska, Wojciech Drzewiecki, Ewa Głowienka, Stanisław Mularz, Bogdan Zagajewski, Jacek Sanecki rozkład w punktach pomiarowych. Generalnie ilość zawiesiny rośnie dla punktów: 1,2,3,4 (w górnej części zbiornika i w Zatoce Wolnicy) i spada dla punktów bliŝej zapory (5 i 6). Ogólnie rozkład jasności obrazu, który moŝna prześledzić na kompozycjach na rysunku (rys. 3) zgadza się z wynikami pomiarów laboratoryjnych. Pewna niekonsekwencja pojawia się w punkach 3 i 4, w tym punkcie zwiększenie jasności jest być moŝe spowodowane czynnikiem atmosferycznym (obszar zaznaczony na rysunku 3). Wyniki pomiarów spektometrycznych w dwóch punktach: 2 i 6 zamieszczono na wykresie współczynnika odbicia od długości fali na rysunku 5 (górne wykresy). PoniŜej znajdują się krzywe spektralne otrzymane w tych punktach z obrazów satelitarnych. Porównując wyniki pomiaru spektrometrycznego w punktach 2 i 6 moŝna zauwaŝyć, poza nieco innym charakterem pików, równieŝ inną wartość odbicia w punkcie 2 ok. 0.08, a punkcie 6 ok. 0.02. W przypadku krzywych z obrazów HYPERION i ALI moŝna zaobserwować oczywiście degradację krzywych dla obrazu ALI, co wynika z innej rozdzielczości spektralnej. Przebieg krzywych z obrazu HYPERION, w punktach: 1,2 i 6 jest zgodny z interpretacją wizualną (podobnie w punktach: 2 i 6 ALI). Pomimo wstępnej kalibracji obrazów teledetekcyjnych nie jest jednak moŝliwe wiarygodne porównanie krzywych spektralnych i uzyskanych z obrazów satelitarnych. Wykonano jednak klasyfikację obrazów HYPERION i ALI metodą SAM i jej wyniki znajdują się na rysunku 6. Strefy na rysunku oznaczają obszary, dla których właściwości spektralne obrazu są zgodne z krzywymi spektrometrycznymi na poziomie 0.3 radiana (czyli nie jest to zgodność wysoka). Wyniki klasyfikacji obrazu na rysunku 6 mają jedynie znaczenie demonstracyjne, w celu pokazania ostatecznego rezultatu przetwarzania danych hiperspektralnych w oparciu o analizę krzywych spektralnych SAM. Niestety nie wykonano w sposób zadawalający wstępnej kalibracji obrazów, stąd teŝ problem w porównaniu krzywych z pomiaru spektrometrycznego i z obrazów. 9. WNIOSKI W publikacji przedstawiono wstępne wyniki eksperymentu pomiarowego przeprowadzonego w czerwcu 2006. Zintegrowano przestrzennie pozyskane dane teledetekcyjne, pomiary GPS i wyniki oznaczeń laboratoryjnych. Uzyskano zgodność jakościową pomiędzy wynikami pomiarów laboratoryjnych (np. zawiesiną), a jasnością obrazu kompozycji barwnych HYPERION i ALI w około 70 % (w punktach na 6). W wyniku pomiarów spektrometrycznych uzyskano znaczącą róŝnicę współczynnika odbicia pomiędzy górnym obszarem zbiornika, o większej ilości zawiesiny (punkt 2 uśredniony współczynnik odbicia 0.06, zawiesina 7.2 [mg/l]), a dolnym obszarem (punkt 6 uśredniony współczynnik odbicia: 0.002, zawiesina 5.3 [mg/l] ). Natomiast próba porównania wyników pomiarów spektrometrycznych z krzywymi spektralnymi uzyskanymi z obrazów teledetekcyjnych nie zakończyła się sukcesem. W podsumowaniu moŝna stwierdzić, Ŝe potencjał zgromadzonych danych jest duŝy i nie został jeszcze w prezentowanych badaniach wykorzystany. Planowane są intensywne prace nad wstępną kalibracją danych satelitarnych, głównie w celu usunięcia zakłócającego 214

Próba integracji satelitarnych obrazów hiperspektralnych z nieobrazowymi naziemnymi danymi spektrometrycznymi na przykładzie Zbiornika Dobczyckiego wpływu atmosfery. W dalszej kolejności zostaną wykonane analizy porównawcze wyników pomiarów spektrometrycznych z krzywymi spektralnymi uzyskanymi z obrazów satelitarnych. Wykonywanie takich symultanicznych eksperymentów jest trudnym przedsięwzięciem, między innymi z powodu konfliktu związanego z moŝliwością wykonania ograniczonego opróbowania w terenie, a zapotrzebowaniem na wiarygodną ilość punktów do kalibracji w analizie badawczej obrazów satelitarnych. 10. LITERATURA Dekker A.G., Vos. R.J, Peters S.W.M., 2001. Comparison of remote sensing data, model results and in situ data for total suspended matter (TSM) in the southern Frisian lakes. The Science of the Total Environment, 268 (2001), s. 97-214. Hejmanowska B., Głowienka E., 2004. Wstępne wyniki pomiarów spektrometrycznych i klasyfikacji obrazów hiperspektralnych rekultywowanego obszaru Tarnobrzeskiego Zagłębia Siarkowego. Geoinformatica, Polonica, T.6. Hellweger F.L., Schlosser P., Lall U., Weisel J.K., 2004. Use of satellite imagery for water quality studies in New York Harbor. Estuarine, Coastal and Shelf Science 61 (2004), s. 437-448. HYPERION, 2006. http://eo1.usgs.gov/ Osińska-Skotak K., 2005. Influence of atmospheric correction on determination of lake water quality parameters based on CHRIS/PROBA images. 25 th EARSeL Symposium, 2005. Osińska-Skotak K., Kruk M., Mróz M., Ciołkowska M., 2005. Possibilities of lake water quality monitoring based on CHRIS/PROBA superspectral data. 25 th EARSeL Symposium, 2005. Ostlund C., Flint P., Strombeck N., Pierson D., Lindell T., 2001. Mapping of the water quality of Lacke Erken, Sweden for Imaging Specktrometry and Landsat Thematic Mapper. The Science of the Total Environment, 268 (2001), s. 139-154. Vos R.J., Hakvoort J.H.M., Jordans R.W.J., Ibelings B.W. 2003. Multiplatform optical monitoring of eutrophication in temporally and spatially vatiable lakes. The Science of the Total Environment, 312 (2003), s. 221-243. Zagajewski B., Sobczak M., Wrzesień M., Kozłowska A., Krówczyńska M., 2006. Kartowanie górskich zbiorowisk roślinnych z uŝyciem zobrazowań hiperspektralnych DAIS7915. Materiały konferencyjne Tatry 2005 Tatrzański Park Narodowy na tle innych górskich terenów chronionych. Zakopane 13-15 październik 2005. TPN PTPNoZ Oddział Krakowski, Kraków (w druku). 215

Beata Hejmanowska, Wojciech Drzewiecki, Ewa Głowienka, Stanisław Mularz, Bogdan Zagajewski, Jacek Sanecki ASSESSMENT OF INTEGRATION OF HYPERSPECTRAL SATELLITE IMAGE WITH NON-IMAGING FIELD SPECTROMETER MEASUREMENTS DOBCZYCKI RESERVOIR EXAMPLE KEY WORDS: HYPERION, ALI, ASD, Imaging Spectroscopy, hyperspectral data Summary In June 2006, a remote sensing experiment for Dobczyce Reservoir monitoring, was performed. The following data was gathered: hyperspectral images HYPERION, multispectral images ALI, ASD spectrometer measurements, laboratory measurements of water probe in 6 points of the reservoir. Point position was measured by GPS. Images were processed using ENVI software, initial correction and data extraction was performed. For integration, data in different formats and Geomedia coordinate systems was applied. In the paper, some results of laboratory measurements area are presented. The data was analyzed on the satellite composition to test the qualitative correlations between images and laboratory measurements. A coincidence was obtained in about 70 % (its reliability is limited because of amount of measurement points). Reflection coefficient in upper part of reservoir (more suspended matter) was ca. 0.06 and in lower part it was ca. 0.02, which confirms the quantitatively visual interpretation of the satellite composition. Unfortunately, comparison between spectrometric measurements with the spectral curve from satellite image was not successful. Image correction of the atmospheric effect was probably not satisfactory. In this paper, only initial results of the experiment are presented. In the future, the improvement of the initial correction is planned to make the comparison between spectrometer and image spectral curves possible. Dr hab. inŝ. Beata Hejmanowska e-mail: galia@agh.edu.pl tel. +12 6172288 Dr hab. inŝ. Stanisław Mularz, prof. AGH e-mail: mularz@agh.edu.pl tel. +12 6172288 Dr inŝ. Wojciech Drzewiecki e-mail: drzewiec@agh.edu.pl tel. +12 6173993 Mgr inŝ. Ewa Głowienka e-mail: eglo@interia.pl tel. +12 6172288 Dr Bogdan Zagajewski e-mail: bogdan@uw.edu.pl tel. +22 5521507 Dr Jacek Sanecki e-mail: jacek.sanecki@mpwik.krakow.pl tel. +12 6192014 216