|
|
|
CARACTERISTICILE IMAGINILOR SATELITARE SI AERIENE
Continut
Caracteristici de baza ale imaginilor de teledetectie
Exemple privind caracteristicile imaginilor.
Obiective
Cunoasterea si intelegerea particularitatilor imaginilor de teledetectie, prin intermediul exemplelor, in raport cu harta.
Cunoasterea si intelegerea avantajelor si limitelor pe care le impun imaginile de teledetectie in aplicatiile lor.
Imaginile satelitare si aeriene, sunt reprezentari obiective si instantanee ale realitatii terenului, raportate precis la repere spatio-temporale. Aceast trasatura le confera proprietati diferite in raport cu harta sau planul si le recomanda drept una dintre cele mai utile si mai sigure surse de informatii cu localizare spatiala sau informatii geografice. Cu toate acestea, integrarea lor in diverse aplicatii necesita cunoasterea proprietatilor lor, a avantajelor si limitarilor ce rezulta din folosirea lor.
1. Scara imaginilor
Scara imaginilor reprezinta raportul de micsorare al unui element din teren care apare in cuprinsul imaginii. Scara imaginilor este o caracteristica individuala, astfel incat, fiecare imagine, fie satelitara, fie aeriana prezinta o scara proprie ce se impune a fi determinata in multe cazuri.
Scara unei imagini este un raport al carui numitor nu este un numar rotund. Explicatia trebuie legata de formula de mai jos, pe care o aplicam unei fotograme aeriene (aerofotograma obtinuta cu o camera cu film). Relatia se poate adapta usor inclusiv imaginilor satelitare, prin eliminarea ultimului raport.
1/n = d/D= f/H
unde,
n este numitoril scarii hartii
d este dimensiunea in imagine a unui detaliu din teren (m)
D este dimensiunea in teren a detaliului din imagine (m)
f este distanta focala a obiectivului camerei de fotografiere aeriana, specificata incartea tehnica (mm)
H este plafonul de zbor de la care a fost preluata imaginea, specificat la fiecare fotograma aeriana.
Cea mai simpla modalitate de a explica scara unei imagini este reprezentarea grafica a proiectiei centrale specifica fotogramelor aeriene (fig. 19), obtinute pe film cu o camera speciala (principiu conventional). Proiectia centrala este caracteristica fotogramelor aeriene si are ca punct de perspectiva focarul (B sau C in fig. 19 a si b). Razele de proiectie corespund razelor de lumina reflectate de obiectele din teren, care trec prin focar si ajung la suprafata materialului fotosensibil, la nivelul caruia are loc reactia fotochimica. Prin developare si alte prelucrari de laborator rezulta fotograma aeriana.
a b
Fig. 19. Proiectia centrala a unei fotograme aeriene verticale. Imaginea suprafetei de teren A, este proiectata prin lentilele camerei de fotografiere B, rezultand imaginea aeriana sau fotograma micsorata C (a). Relatia de calcul a scarii imaginii, pe baza raporturilor dintre laturile a doua triunghiuri asemenea (AB este D din formula, DE este d din formula), b.
Scara unei imagini de teledetectie este insa o notiune mai complexa, in conditiile in care punctele si obiectele din imagini sunt situate in realitate la altitudini diferite, desi pe planul imaginii ele apar la acelasi nivel. Rezulta ca obiectele mai apropiate de camera sau de senzor, de pilda cele de pe inaltimi, au scara mai mare decat cele mai departate, situate de pilda in vai sau depresiuni. Acesta deformare se numeste si efect topografic si poate fi corectat prin modificarea proiectiei centrale si inlocuirea ei cu cea ortografica.
In formula scarii valoarea plafonului de zbor (H) se va modifica in functie de fragmentarea terenului, care determina o valoare diferita pentru fiecare prnct in functie de altitudine. Rezulta ca, in imaginea de teledetectie initiala, neprelucrata, scara poate fi calculata pentru fiecare punct. Valoarea ce tine seama de plafonul afisat pe altimetrul de pe marginea fotogramei este mai mult orientativa si are un caracter general. In figura 20, se prezinta un exemplu de calcul a scarii unei imagini aeriene, in valoare medie, prin diferentierea din plafonul de zbor, raportat la nivelul marii a altitudinii medii a terenului din imagine.
Fig. 20. Determinarea scarii unei imagini in conditiile raportarii formulei la plafonul de zbor si la altutudinea medie a terenului.
Asemeni hartilor, si imagimile de teledetectie se pot grupa dupa criteriul scarii, desi in acest caz rezolutia este cea care face diferenta mai evidenta. Dupa Sabins (1997), imaginile se impart in trei categorii
a) imagini la scari mari( mai mari de 1:50 000 ex. fotogramele aeriene, imaginile satelitare de mare si medie rezolutie
b) imagini la scari medii(intre 1:50 000 - 1:500 000, ex. o parte a imaginilor satelitare de medie si mica rezolutie)
c) imagini la scari mici(sub 1:500 000, ex. imagini de la satelitii meteorologici geostationari, fig. 21)
Fig. 21. Imagine la scara mica in infrarosu obtinuta de un satelit geostationar NOAA-GOES, 28 februarie 2007, reprezentand America de Nord si de Sud (NOAA).
2. Rezolutia imaginilor
Rezolutia este una dintre cele mai insemnate caracteristici ale unei imagini, deoarece aceasta permite identificarea unui obiect de catre analistul care utilizeaza imaginea in diferite scopuri. Din acest punct de vedere rezolutia se poate defini spatial, spectral si temporal.
Rezolutia spatiala reprezinta dimensiunea lineara a celui mai mic obiect din teren prezent intr-o imagine. Ea poate fi considerata si ca latimea liniei care separa doua obiecte invecinate de mici dimensiuni dintr-o imagine ca de pilda un automobil si o cladire. La imaginile digitale rezolutia spatiala corespunde dimensiunii in teren a laturii unui pixel, cel mai mic element ce alcatuieste imaginea respectiva.
Fig. 22. Imagini satelitare de la diferiti senzori, reprezentand acelasi areal (o asezare din SUA), la diferite rezolutii spatiale. Volumul detaliilor creste odata cu rezolutia spatiala.
In figura 22, este usor de sesizat diferenta dintre imaginile de rezolutie medie si cele de mare rezolutie spatiala. De exemplu, stadionul din imaginea din dreapta este imposibil de localizat in imaginea din stanga. Trecerea, in sensul scaderii pragului unei rezolutii implica pierderea unor detalii. Din acest punct de vedere imaginile de medie rezolutie se folosesc mai ales in aplicatii ce acopera mari suprafete, ca de pilda zonare vegetatei, in timp ce imaginile de foarte mare rezolutie spatiala sunt utile analizelor de detaliu, ca de pilda urbanismul sau cadastrul. Alegerea corecta a imaginilor impune mai intai o documentare detaliata privind specificul spatial al obiectului sau fenomenului.
Puterea de rezolutie sau de rezolvare exprima performanta unuei camere de aerofotografiere, a aunui senzor an general, de a permite obtinerea de imagini de de cea mai buna calitate. Aceasta se precizeaza in manualul intrumentului si este mai mare decat rezolutia spatiala. Se exprima in numar de perechi de linii albe si negre pe cm sau mm, in imaginea-test obtinuta in vederea calibrarii instrumentului (aducerii acestuia la specificatiile lui tehnice).
Rezolutia spectrala reprezinta intervalul spectral sau intervalul de lungime de unda in limitele caruia s-a realizat inregistrarea unei imagini (pentru exemplificare v. fig. 6). In cazul imaginilor multispectrale rezolutia spectrala se exprima, in egala masura, prin numarul de benzi sau intervale spectrale in care s-au obtinut in mod simultan imagini ale aceleiasi suprafete de teren (ex. scena satelitara), asemeni fig. 9. Aceasta permite identificarea unui obiect sau fenomen din teren prin intermediul radiatiei electromagnetice reflectate in limitele unei ferestre atmosferice. Astfel unele obiecte din teren, mai mici decat rezolutia spatiala a imaginii se pot identifica datorita rezolutiei spectrale care determina o mare valoare a reflectantei specifica acestu obiect. Este cazul unui drum ce traverseaza un teren cultivat agricol.
Rezolutia spectrala depinde de doua elemente, de comportamentul spectral al obiectelor raportat la lungimea de unda a radiatiei electromagnetice, respectiv de sensibilitatea senzorului (sau a filmului la imaginile fotografice), in raport cu diferite intervale spectrale. In legatura cu aceasta trasatura a imaginilor se definesc doua notiuni.
Reflectanta ce reprezinta procentul din radiatia solara incidenta pe care un corp relativ omogen fizic si chimic, il reflecta in atmosfera. Depinde de proprietatile corpului si de intervalul spectral la care se raporteaza. Pe baza reflectantei in raport cu lungimile de unda ale spectrului electromagnetic, se genereaza o reprezentare grafica numita si curba spectrala. Aceasta este specifica fiecarui obiect din teren si exprima variatia relectantei in raport cu lungimea de unda a radiatiei reflectate. Imaginile de mare rezolutie spectrala utilizeaza curbele spectrale in contextul obtinerii lor prin scanare multispectrala sau radiometrie (fig. 23).
Fig. 23. Benzile spectrale suprapuse ale unei imagini de mare rezolutie spectrala (cu multe benzi) si curbele spectrale ale unor elemente de mediu (ex. vegetatia inverzita, vegetatia uscata, solul, caolinitul) pentru intervalul de sensibilitate al senzorului (0,4-2,5μ). Scannerul hiperspectral aeropurtat NEMO, US Navy (dupa Short, 2006).
O alta notiune folosita in definirea rezolutiei spectrale este radianta. Aceasta corespunde valori cantitative a energiei radiante sau emisa in spatiu de un obiect cu o relativa omogenitate fizica si chimica. Este exprimata in unitati de energie raportate la unghi solid, suprafata si lungime de unda (mW/cm2/ steRadian/μm2). Fiecarui obiect din imagine ii corespunde un anumit nivel al radiantei ce poate exprima in imagini printr-o anumita stralucire. Aceast se afla in relatie de dependenta lineara cu reflectanta, exprimata la randul ei prin numarul digital sau valoarea spectrala, ce vor fi definite mai tarziu. Rezulta ca datele din imaginea de teledetectie sunt exprimate spectral prin radianta si reflectanta.
Rezolutia temporala, localizeaza in timp caracteristicile imaginii de teledetectie si reprezinta momentul de timp bine precizat (an, luna, ziua, ora) la care a fost inregistrata o imagine. Acesta este precizat impreuna cu datele auxiliare care insotesc imaginea, indiferent de formatul analogic (pe hartie sau pelicula transparenta) ori digital (ex. pe marginea imaginii din fig. 21).
Un alt mod de a defini rezolutia temporala il reprezinta intervalul de timp in limitele caruia un sistem de teledetectie a inregistrat imagini sau acoperirea temporala a arhivei de imagini. Acest element este deosebit de util, deoarece imaginile multitemporale, obtinute in mai multe momente de timp permit urmarirea unui fenomen natural, asa cum apare in fig. 24.
Fig. 24. Imagini Landsat TM din 18/09/1986 si 11/09-2004 (falscolor 742, in scara de gri, ale zonei Copsa Mica din Depresiunea Transilvaniei, ce arata restrangerea arealului cu vegetatie (pata neagra) poluata in urma inchiderii combinatului de metale neferoase). Sursa: Atlasul Mediului, UNEP.
Rezolutia temporala explica, in egala masura, prezenta sau absenta unui element din imagine la un moment dat. De exemplu aparitia unor autostrazi intr-o imagine a unei regiuni dintr-un stat al Europei de Est.
3. Signatura spectrala
Signatura spectrala reprezinta expresia cromatica (nuanta la imaginile color sau ton de culoare la cele alb-negru) a proprietatilor spectrale ale unui obiect relativ omogen, ce apare intr-o imagine.
Pentru a intelege mai usor aceasta notiune de baza in teledetectie, vom folosi exemplul vegetatiei in timpul primaverii sau al verii. In figura 25, copacul si frunza exprima elemente ce apar in imaginea de teledetectie. Copacul, respectiv frunza primesc radiatia solara incidenta sub forma de radiatii vizibile si infrarosii. Acestea sunt absorbite de clorofila (radiatia albastra si rosie), astfel incat vegetatia reflecta in atmosfera radiatiile verzi (vizibil) si infrarosii. Acest comportament defineste tnsasi signatura spectrala a corpurilor, explicata cel mai concret prin intermediul curbelor spectrale (fig. 23).
Fig. 25. Comportamentul spectral ce defineste signatura spectrala a vegetatiei (dupa CCRS, Canada).
In aceste conditii, imaginile in verde si infrarosu apropiat sunt utile in interpretarea vegetatiei, in timp ce imaginile in benzile albastru si rosu sunt mai putin utilizate in acest scop.
Din punctul de vedere al signaturilor spectrale, imaginile de teledetectie se clasifica in doua tipuri: imagini alb-negru sau asa numitele imagini in tonuri de culoare sau imagini in scara de gri si imagini color.
Imaginile alb-negru prezinta signaturi spectrale sub forma de treceri de la alb la negru, numite si tonuri de culoare (ce definesc scara de gri). Acestea sunt de doua tipuri: imagini intr-o singura banda spectrala sau imagini spectrozonale (fig.9), imagini alb-negru care au fost inregistrate intr-un interval spectral ingust apartinand unui singur segment al spectrului electromagnetic (ex. benzile spectrale ale unei imagini multispectrale ca de pilda infrarosul apropiat, verde etc.); imagini pancromatic sunt imagini alb-negru, inregistrate intr-un interval mai larg de lungimi de unda din spectrul electromagnetic, ce cuprinde, de regula, o mare parte din spectrul vizibil si chiar o parte a infrarosului apropiat. De regula, imaginile pancromatice se obtin, fie pe film, fie cu ajutorul scannerelor multispectrale. In al doilea caz, imaginile pancromatice se obtin simultan cu imaginile in diferite benzi spectrale (spectrozonale). Imaginea pancromatica obtinuta astfel are o rezolutie spatiala mai mare decat cea a imaginilor obtinute in diferitele benzi spectrale. Aceasta ofera un mare avantaj in perfectionarea imaginilor prin procesare digitala (procedeul image sharpening ce permite imbunatatirea rezolutiei unei combinatii de benzi color, cu ajutorul benzii pancromatic).
Imaginile satelitare si fotogramele aeriene sunt initial imagini alb-negru (fig. 26), cu exceptia fotogramelor obtinute pe filmul color. Imaginea color rezulta doar prin procesare pe computer prin diferiti algoritmi, de la simpla combinatie de benzi la analiza componentelor principale si perfectionarea rezolutiei (vezi Mihai, B.A., 2007).
Fig. 26. Fotograma aeriana alb-negru, micsorata, de tip pancromatic, reprezentand o zona costiera. Sunt evidente elemente de morfodinamica litorala, batimetria, plajele, vegetatia de padure si pajisti si chiar o serie de deplasari in masa pe versant, in conditiile signaturilor spectrale ce corespund vizibilului si infrarosului apropiat.
Analiza si interpretarea in general a imaginilor alb-negru de teledetectie trebuie sa inceapa prin cunoasterea semnificatiei si naturii signaturilor spectrale imn functie de tipul imaginii, de modul ei de obtinere. Tonurile de culoare au semnificatii diferite. De exemplu, o imagine in banda infrarosu apropiat arata in esenta comportamentul spectral al corpurilor in acest interval (de ex. vegetatia in plin sezon apare prin pixeli cu tonuri deschise ca urmare a clorofilei). Aceasi imagine in infrarosul termal, arata vegetatia in tonuri inchise, deoarece temperatura acestui element este mai redusa decat a unui drum sau a unei cladiri (vezi Mihai, B.A., 2007). In imaginea radar, pixelii in tonuri deschise corespund unei reflexii puternice a microundelor, la nivelul obiectelor expuse catre senzor, iar cei intunecati corespund elementelor ascunse. Exista imagini la care datele asociate signaturilor sunt exprimate prin radianta (stralucire) dar si imagini rezultate din prelucrari, respectiv operatii de matematica spectrara ce sunt caracterizate prin valori de indici sau chiar diversi parametri (ex. temperatura corpurilor, derivata matematic din imaginea lor in infrarosul termal).
Imaginile color se grupeaza in imagini in culori naturale, imagini in care signatura spectrala a obiectelor este exprimata prin culori apropiate de cele pe care le percepe omul (ex. padurea - verde, apa - albastru-verzui, drumurile si constructiile in cenusiu deschis), respectiv imagini falscolor sau imagini in culori conventionale ce rezulta din inlocuirea culorilor naturale cu alte culori pe care ochiul uman nu le percepe in realitate, dar care aduc informatii suplimentare (ex. vegetatia ce apare rosie). Signatura spectrala a aceluiasi obiect omogen nu este identica in orice imagine falscolor pentru ca imaginile fals-color rezulta din cele mai diverse combinatii de benzi spectrale, in continutul carora obiectele apar diferit in functie de reflectanta lor (fig. 27).
Fig. 27. Imagine satelitara color Landsat MSS (reprodusa in scara de gri) ce exprima diferenta de signatura spectrala pe coloane, la nivelul celor patru benzi ale imaginii multispectrale, pentru sapte categorii de acoperire a terenului, de la paduri la ape, teren agricol si asezari (dupa Short, 2006).
Cromatica imaginilor este astfel expresia signaturilor spectrale si depinde de combinatia in sistemul RGB (engl. red, green, blue) al culorilor aditive, ce sta la baza formarii imaginilor in culori pe care omul le percepe cu ajutorul analizorului vizual (fig. 28). Formarea culorilor in imagini se realizeaza din trei signaturi spectrale, diferite, inlocuind cele trei zone din spectrul vizibil (albastru, verde, rosu).
Fig. 28. Reprezentare schematica in scara de gri a sistemului aditiv si a celui subsractiv de formare a culorilor in imagini. Astfel culorile obiectelor sunt rezultatul adunarii signaturilor in trei benzi spectrale asimilate rosului, verdelui si albastrului, dar si scaderii signaturilor in sistemul substractiv (violet, turcoaz, galben).
Aplicatiile imaginilor in analiza elementelor de mediu in imagini color, fie in culori naturale, fie falscolor trebuie sa inceapa prin analiza corelativa a signaturilor spectrale in raport cu diagramele curbelor spectrale ale componentelor de mediu analizate. Prin cunoasterea varfurilor de reflectanta (fig. 29) si raportarea lor la intervalele benzilor spectrale se va stabili combinatia optima din care va rezulta cea mai buna imagine color, cea mai expresiva imagine aplicabila in interpretarea unui element de mediu (vezi Mihai B.A., 2007 cu aplicatii la imaginile Landsat ETM
Fig. 29. Corelarea la nivel de reflectanta (A) si de valori spectrale sau de pixeli (B), a signaturilor spectrale cu benzile 1-4 (albastru, verde, rosu, infrarosu apropiat) de la senzorul Landsat TM. Sunt prezentate curbele spectrale pentru apa, vegetatia verde si sol dezgolit. Se observa varfurile de reflectanta diferite ca valoare si interval spectral ale acestore trei componente ale peisajului.
Intrebare
Care este sunt combinatiile RGB cele mai potrivite, de trei benzi spectrale pentru interpretarea apelor si a vegetatiei, conform figurii 29.
4. Stralucirea si tonul de culoare
Aceasta trasatura exprima variatia intensitatii luminii reflectata de obiectele care apar in spatiul cuprins in imagine. Stralucirea este un component al signaturii spectrale si contribuie la definirea comortamentului spectral al unui obiect.
Stralucirea, dupa Sabins (1997) este marimea sau calitatea raspunsului spectral al luminii reflectate de un obiect din imagine. Ea se exprima cantitativ in imagini cu ajutorul radiantei, al cantitatii de radiatie pe care un corp o emite in spatiu. Prin conversia reflectantei obiectelor in radianta corespunzatoare se poate calcula un indice de stralucire, ce prezinta cel mai fidel calitatea luminii reflectate de obiectele din teren, ca una dintre componentele unei transformari mai complexe numita si tasseled cap. In figura 30, se prezinta o imagine a nivelelor de stralucire ale corpurilor, exprimate prin elementele scarii de gri sau tonurile de culoare corespunzatoare. Cele mai mari nivele de stralucire corespund tonurilor deschise, apropiate de alb, ce exprima in imagine suprafete ce reflecta o mare cantitate de lumina. In exemplul de mai jos acestea sunt terenurile arate, neacoperite de vegetatie, respectiv asezarilor, in timp ce valori minime sunt specifice apei raurilor si lacurilor.
Fig. 30. Imaginea indicelui de stralucire exprimata prin tonuri de culoare, derivata dintr-o imagine Landsat TM, zona Brno, Republica Ceha.
Tonul de culoare reprezinta trasatura unui obiect de a reflecta radiatia solara incidenta, pe fondul caracteristicilor atmosferice si sensibilitatii filmului sau senzorului de teledetectie. Tonul de culoare constituie modul de exprimare al signaturii spectrale in cazul unei imagini alb-negru, asa cum am explicat anterior. Stralucirea se exprima cu ajutorul scarii tonurilor de culoare, ce reprezinta totalitatea nivelelor de gri care pot aparea intr-o imagine intre valorile alb si negru. Tonul de culoare, caracterisitic aceluiasi obiect din imagine nu este identic in toate imaginile alb-negru. Acesta depinde de intervalul spectral in care s-a realizat imaginea, respectiv sensibilitatea senzorului sau a filmului, la care conditiile atmosferice.
In figura 31 se prezinta diferentele de stralucire, respectiv de tonuri de culoare dintre imagini ale aceleiasi regiuni, in patru intervale spectrale diferite. Din examinarea vizuala se observa ca norii pot induce o stralucire aparte imaginii ce diminueaza, si deseori complica signatura spectrala a elementelor din teren. Intervalele vizibilului, in care apar nori impun dificultati de interpretare prin numarul mare de tonuri apropiate de culoare, in timp ce imaginile in infrarosu, cu un grad mic de acoperire noroasa sunt mai usor de analizat si datorita numarului limitat de tonuri, relativ deosebite.
O interpretare a tonurilor de culoare este cea legata de signatura spectrala din subcapitolul anterior.
Fig. 31. Diferente de stralucire exprimate prin tonuri de culoare in limtele unei imagini Landsat MSS din Insulele Filipine. Imaginile cuprind inclusiv scara tonurilor de culoare.
5. Contrastul
Contrastul imaginilor numit si raportul de contrast este exprimat prin raportul dintre portiunile cele mai luminate si cele mai intunecate ce compun imaginile. Acesta poate fi exprimat si mai expeditiv, prin numarul de tonuri de culoare care pot fi identificate intr-o imagine cu ochiul liber sau cu ajutorul scarilor de tonuri sau esantioanelor din scara de gri. Caracteristicile contrastului depinde de uniformitatea signaturilor spectrale (obiecte sau medii identice cum ar fi apa marii), de difuzia radiatiei datorata norilor din atmosfera si sensibilitatea filmului sau a senzorului.
O imagine are un contrast bun atunci cand numarul de tonuri de culoare ce pot fi identificate cu ochiul liber este mai mic (7,8 cel mult 10). Aceasta nu introduce nici probleme mari de interpretare vizuala. Imaginile cu un contrast slab nu permit identificarea exacta a numarului de tonuri de culoare chiar si cu ajutorul scarilor de ton. In acest caz, tonurile sau chiar nuantele de culori, se contopesc iar anumite obiecte sunt greu de identificat.
Contrastul se poate exprima cantitativ prin intermediul raportului de contrast, cu formula simpla
CR = Bmax/ Bmin, unde
CR - raportul de contrast,
Bmax, Bmin - stralucirea maxima si minima a punctelor sau pixelilor din aceeasi imagine.
Aprecierea cantitativa se face pe o scara de la 1 la 10. Valorile mai mari de 4,5 reprezinta un contrast bun, iar cele sub 1,5, un contrast slab. In cazul in care stralucirea minima este zero, raportul tinde spre infinit, iar cand cele doua valori ale stralucirii din formula sunt egale, imaginea are contrastul unitar si apre fie alba fie neaga, fara a mai distinge elementele de continut.
Corectarea contrastului unei imagini este una dintre etapele preprocesarii digitale. Adeseori, anumite signaturi spectrale au o stralucire ce le face greu de identificat in analiza, in interpretarea imaginii de teledetectie.
O modalitate de corectare este folosirea histogramei imaginii, ce exprima distributia procentuala a valorilor spectrale sau numarului digital la nivelul unei imagini alb-negru (fig. 32), indiferent de tipul acesteia, pancromatica sau spectrozonala. Rezulta ca imaginile color prezinta trei histograme, cate una pentru fiecare banda sau canal spectral combinat in sistemul RGB.
Fig. 32. Histogramele corespunzatoare a doua imagini spectrozonale din sudul Scandinaviei si Danemarca. Imaginea din stanga se remarca prin contrast slab, in timp ce cea din dreapta are un contrast imbunatatit, prin redistribuirea tonurilor de culoare in zona ,,mai luminoasa a graficului cu valori spectrale mai mari.
Definirea histogramei imaginii digitale implica si precizarea notiunii de valoare spectrala sau numar digital (engl. digital number, prescurtat DN). Acesta este un numar intreg, cuprins (in cazul imaginilor codificate in sistem byte sau de 8 biti), intre valorile 0 (negru) si 255 (alb), asociat fiecarui pixel in parte la nivel de imagine alb-negru, fie spectrozonala (banda spectrala) fie pancromatica (ex. fotograma aeriana). Valorile acestuia exprima in fapt tonuri de culoare, exprimand reflectanta corespunzatoare unui pixel ce compune imaginea unui obiect (fig. 33). Prin modificarea acestor valori, ce compun imaginea asemeni unei matrici, rezulta posibilitatea imbunatatirii contrastului, a generarii de imagini mai expresive comparativ cu cea initiala, ce sunt frecvent integrate combinatiilor color. Modificarea se poate face fie dupa functii matematice prestabilite, fie prin redistribuirea valorilor in functie de necesitatile interpretatorului sau analistului. (vezi Mihai, B.A., 2007).
Fig. 33. Exprimarea tonurilor de culoare dintr-o imagine in scara de gri, cu ajutorul valorilor spectrale sau numerelor digitale. Acestea se prezinta diferite de la o banda spectrala la alta, pentru acelasi pixel la care se raporteaza (dupa turorialul CCRS, Canada, 1998). Imaginea se prezinta ca o matrice.
Avantajul cuantificarii valorilor spectrale este important si in ceea ce priveste posibilitatea efectuarii de operatii avansate cu imagini, mai exact cu signaturi spectrale, destinate izolarii unor elemente de mediu, prin evidentierea pe baza rezultatului calculului cu matrici a signaturilor spectrale diferite. Un exemplu sunt indicii normalizati de diferentiere ce se refera la diferite componente de mediu, ca vegetatia, apa, umiditatea, constructiile etc.
6. Capacitatea de detectare sau de detectie exprima in ce masura o imagine de teledetectie permite analistului sau interpretatorului sa sesizeze prezenta unui obiect si a unor caracteristici ale acestuia, folosind ochiul liber dar si instrumente optice ori tehnica digitala de procesare si analiza a datelor. Aceasta depinde de toate proprietatile impportante ale imaginii, dar mai ales de rezolutia spatiala (ex. un detaliu are dimensiuni suficiente pentru a fi identificat, ca de pilda un drum la rezolutia de 10 m), spectrala (detaliul reflecta lungimi de unda adecvate pentru a avea o signatura spectrala diferita de cea a obiectelor vecine, ca de pilda un drum in raport cu un camp cultivat la 10 m rezolutie) si temporala (daca detaliul exista in teren atunci cand s-a inregistrat imaginea, ca de pilda o autostrada, ce apara doar in imaginile dupa anul 2004 din Baragan la rezolutia de 30 m). Detectarea depinde in mare masura de experienta analistului care aplica criterii si procedee speciale in acest sens. Un exemplu este cel din figura 34, ce exprima posibilitatea de a grupa de a clasifica, in sistem supervizat, prin cunoasterea si identificarea obiectelor, elementele acoperirii terenului dintr-o zona costiera din estul SUA. Reprezentarea are capacitatea de a deveni chiar harta a acoperirii terenului, prin capacitatea de a permite detectarea, recunoasterea obiectelor. O alta problema rezulta din posibilitatea de a diferentia, de a separa obiecte cu forme si signaturi spectrale apropiate (de ex, sosele in raport cu canaluri si cai ferate pe iamgini de medie rezolutie spatiala).
Fig. 34. Imagine Landsat TM falscolor 432 din estul SUA (1995), rezolutia de 30 m, interpretata vizual in vederea elaborarii unei clasificari supervizate a pixelilor (dupa Short, 2006).
7. Acoperirea spatiala a imaginilor are o mare insemnatate in alegerea acestora pentru diversele aplicatii. Ea exprima cat de extins este terenul ce corespunde unei scene satelitare sau unei fotograme aeriene. De cele mai multe ori imaginile au un format patrat sau dreptunghiular, dar prin prelucrari sau procesari exista posibilitatea crearii de noi formarte, dar si de extindere prin mozaicare analogica sau digitala a ariei acoperite de imagini.
Acoperirea spatiala se exprima fie prin distanta sau dimensiunea in teren a laturii sau laturilor imaginii, fie prin numar de pixeli pe lungime si latime. Cele doua moduri sunt legate prin posibilitatea de a transforma valorile pe baza rezolutiei spatiale. Situatiile sunt oarecum diferite la imaginile satelitare, respectiv la aerofotograme (fotogramele aeriene).
In cazul imaginilor satelitare se precizeaza frecvent dimensiunea scenei satelitare in teren, respectiv latura sau laturile acesteia in kilometri si chiar coordonatele geografice sau rectangulare ale colturilor. Aceste dimensiuni sunt standard, dar difera de la un senzor la altul in functie de rezolutia spatiala, altitudinea plafonului de zbor, sensibilitatea senzorului si multe alte elemente tehnice. De exemplu, o scena satelitara Landsat este aproximativ un patrat cu dimensiunile 185x185 km la 30 m rezolutie (fig. 35), o scena SPOT 4 este un patrat de 60x60 km la 10 m rezolutie, o scena Ikonos un patrat de 11x11km, la 4 m rezolutie in multispectral si 1 m in pancromatic etc.
Fig. 35. Imaginea micsorata a unei scene satelitare Landsat ETM+ din 1999, in scara de gri, exprimata sub forma unei harti satelitare (dupa USGS).
De cele mai multe ori, aplicatiile utilizeaza fie subscene sau portiuni din scene sau chiar mozaicuri de scene ce acopera suprafete si mai extinse de teren. In acest caz, se apeleaza la arhive de imagini satelitare, ce ofera posibilitatea de a achizitiona datele dorite in vederea construirii diferitelor aplicatii. Cautarea in arhive se face dupa numere de identificare si dupa datele de baza ale imaginilor, dintre care rezolutia este importanta, dar si gradul de acoperire noroasa etc. Pentru teritoriul Romaniei, un astfel de mozaic de imagini reuneste peste 20 de scene Landsat. De cele mai multe ori, mozaicurile integreaza imagini de calitate apropiata, care pot fi obtinute la intervale mari de timp diferenta, ca urmare a identificarii scenelor pe baza orbitelor si a sirurilor, pe harta globului (ex. sistemul de referinta WRS 2 al imaginilor Landsat, vezi site-ul internet al USGS, dedicat misiunii Landsat). Astfel imaginile se pot cauta similar unor foi de harta (ex. baza de date Global Land Cover Facility a Universitatii Maryland, vezi Mihai, B.A., 2007).
Fotogramele aeriene sau aerofotogramele au o acoperire spatiala mult mai mica decat imaginile satelitare. Ele sunt fotografii cu un format de regula patrat sau dreptunghiular, exprimat mai frecvent prin dimensiunile in centimetri ale suprafetei utile, deoarece scara difera de la un zbor la altul (format 18x18 cm, 23x23 cm, 40x40 cm, 18x23 cm etc.). Acoperirea spatiala depinde si de tipul de imagine dupa unghiul de fotografiere, respectiv, unghiul verticalei locului cu axul sistemului optic sau al camerei de fotografiere. In acest sens exista fotogramele verticale sau nadirale, la care unghiul este de sub 3° (fig. 36), prezinta obiectele prin imagini apropiate de proiectia lor, fiind utilizate pe scara larga inclusiv la intocmirea de harti si planuri. Acoperirea spatiala se poate aprecia usor cunoscand scara imaginii.
A 
B
Fig. 36. Obtinerea fotogramelor aeriene verticale (A) si portiune de fotograma aeriana pancromatica a unei parti a New York-ului (B), dupa USGS.
Fotogramele oblice si cele inclinate prezinta un unghi al axului optic al camerei cu verticala locului de 3-15° si se numesc inclinate, iar cele cu unghiuri mai mari de 15°, sunt considerate oblice sau panoramice atunci cand in imagine apare si linia orizontului. Formatul acestora este de regula identic cu cel al imaginilor verticale, dar acoperirea spatiala efectiva se calculeaza mai greu ca efect al variatiei scarii pe axa verticala a imagini (fig. 37). Sunt imagini ce ofera avantajul unei interpretari mai lesnicioase prin acoperirea mai mare a terenului si expresivitatea imaginii obiectelor ce se apropie in cazul celor oblice, destul de mult de imaginea din teren.
Fig. 37. Obtinerea unei imagini aeriene oblice si imagine panoramica micsorata, in scara de gri, a unei aglomerari urbane din California, SUA si a unei intersectii de autostrazi.
Potentialul oferit de imaginile aeriene este mai mare decat simpla fotografiere a terenului la o scara si o rezolutie utile studiilor de detaliu. Fotografierea aeriana efectuata in sistemul benzilor (fig. 38), pe trasee paralele de zbor ce acopera in final zona de interes in diverse aplicatii implica posibilitatea extinderii acoperirii spatiale in mod considerabil.
AB
Fig. 38. Aerofotografierea (A) se realizeaza in benzi paralele, in care imaginile se suprapun lateral si transversal (B), acoperind in final toata zona de interes asemeni unui mozaic.
Suprapunerea laterala a imaginilor, extinde suprafata acoperita de imagini, dar, in conditiile in care ea reprezinta un procent mediu de 60% din cele doua imagini alaturate. Astefel se formeaza un dublet, ce se poate exploata cu aparate optice ce utilizeaza principiul stereoscopiei (stereoscop, interpretoscop). Acest model tridimensional, pe care ochii in percep prin lentilele stereoscopului se mai numeste si stereomodel si are aplicatii largi si in interpretarea calitativa si cantitativa, respectiv in realizarea de harti si planuri prin restitutie fotogrammetrica (fig. 39).
A
B
Fig. 39. Dubletul exploatat cu stereoscopul de buzunar (A) si suprapunerea standard a imaginilor aeriene ce alcatuiesc dubletul (B).
Extinderea acoperirii spatiale se realizeaza prin fotoasamblajele de imagini, care pot fi expeditive sau necontrolate (imagini nemodificate sub raportul proiectiei) si controlate (imagini la care proiectia centrala a fost inlocuita cu alte proiectii). In primul caz, cele mai simple asocieri de imagini, permit obtinerea dubletului (fig. 39) dar si a tripletului (o asociere de trei imagini alaturate, in esenta reprezentata prin doua dublete), multipletul (banda sau seria de fotograme, ce reuneste partial sau total fotogramele obtinute de-a lungul aceleiasi directii de zbor). Aceste simple asocieri limiteaza oarecum acoperirea spatiala a fotogramelor. Din aceasta cauza se utilizeaza si mozaicul de fotograme ce reuneste mai multe benzi consecutive de fotograme, obtinute in urma aceluiasi zbor sau a mai multor zboruri atunci cand este necesara marirea acoperirii spatiale pentru analiza fenomenelor dintr-o zona vasta (un masiv montan, o depresiune etc.). Mozaicul de imagini aeriene (fig. 40), este deseori intocmit si micsorat prin refotografiere, in scopul localizarii dupa numar si pozitie in cadrul benzii, a unei imagini, a unui detaliu sau al unui areal. In acesta caz se numeste si fotoschema si insoteste de cele mai multe ori mapa cu fotogramele elaborate in urma aceluiati zbor, ce au evident scari apropiate, mentionate in fotoschema la o valoare medie, rotunjita (ex. 1: 4000), alaturi de trapezul geodezic, parametri ai camerei fotogrammetrice, data, localizarea unor puncte de reper in teren etc. Imaginea micsorata si fotografiata este evidenta prin limitele suprafetelor utile ale imaginilor componente (fig. 40). Fotoasmalajele controlate, cealalta categorie vor fi discutate in subcapitolul urmator.
Fig. 40. Mozaic de aerofotograme aeriene al zonei Baltimore- Golful Chesapeake din NE SUA, dupa USGS. Se observa si unele limite dintre imaginile asamblate.
8. Proprietatile geometrice
Imaginile de teledetectie, indiferent de tipul lor, constituie reprezentari in plan ale unor parti din suprafata curbata a Pamantului. Indiferent de aria acoperita, aceste imagini prezinta o anumita proiectie care poate fi sau nu definita geometric, prin intermediul punctului de perspectiva, razelor de proiectie, planului de proiectie etc. Este evident faptul ca imaginile prezinta o serie de deformari ce se impun a fi cunoscute, controlate si corectate in masura posibilitatilor. Realizarea de harti si planuri dupa astfel de imagini implica o buna cunoastere a proprietatilor geometrice ale acestora.
Exista doua cazuri aparte ce definesc specificul geometriei imaginilor.
Fotogramele aeriene se obtin pe film, sau mai recent prim mijloace digitale, cu ajutorul camerelor speciale. Sunt caracterizate prin proiectia centrala. In cazul acesteia, atomii si moleculele ce compun obiectele din spatiul fotografiat reflecta raze de lumina solara ce trec sau se proiecteaza prin focar, pe suprafata filmului (fig. 19). Focarul este punctul de perspectiva al proiectiei, razele de proiectie sunt totalitatea razelor de lumina reflectate de catre obiecte, iar planul de proiectie este filmul din camera de fotografiere, intins pe placa de presiune vidata (perfect plan). Proiectia centrala, la fel ca orice proiectie cartografic, prezinta deformari la nivelul imaginii obiectelor.
Acestea sunt efectul topografic (definit la inceputul capitolului, determina ca scara obiectelor din imagine sa fie diferita in functie de pozitia lor in altitudine) si deplasarea radiala.
Deplasarea radiala este o deformare specifica proiectiei centrale care determina aparitia in imagine a obiectelor, altfel decat imaginea proiectiilor in plan (fig. 41). Obiectele cu o anumita inaltime apar printr-o imagine in care se poate identifica de multe ori atat partea inferioara cat si cea superioara acestora (ex. blocuri, turnuri, stalpi, copaci etc.).
Fig. 41. Deplasarea radiala (engl. relief displacement) determina obiectele inalte sa apara aplecate catre exterior si creste pe masura distantei de punctul central sau principal al imaginii aeriene. Este cazul celor turnurilor de racire ale unei centrale nuclearoelectrice din SUA, ce apar prin proiectia lor in partea de jos a imagini (apropiate de punctul central) si deplasate radial, in partea de sus a imaginii.
In cazul in care obiectul inalt se afla in centrul imaginii ce corespunde proiectiei punctului de perspectiva sau focarului, acesta va aparea prin imaginea proiectiei sale. De exemplu, un copac va fi vizibil numai prin intermediul coroanei. Deplasarea radiala devine din ce in ce mai mare pe masura ce obiectul este mai inalt si mai departat de centrul imaginii. Imaginea aceluiasi obiect este mai alungita catre marginea fotogramei si mai scurta catre centrul acesteia (fig. 42). Eliminarea sau mai exact diminuarea acestor deformari din imagini, prin crearea sau generarea unor imagini noi este posibila, prin operatiunea de ortorectificare sau ortocorectiei.
Fig. 42. Deplasarea radiala in cazul unui copaci proiectati in imagine, situati la diferte distante de punctul central.
Ortorectificarea este procesul prin care este posibila inlocuirea proiectei centrale cu o proiectie ortografica, utila in vederea realizarii de planuri si harti cu ajutorul imaginilor aeriene si satelitare (se aplica cu deosebire imaginilor la rezolutii mari, unde efectul este vizibil si induce erori in interpretare si extragerea de informatii in SIG). Ortorectificarea, numita si fotoredresare, elimina deformarile impuse de proiectia centrala astfel incat
imaginea corectata va avea aceeasi scara, indiferent de pozitia altimetrica a obiectelor,
obiectele cu diferite inaltimi vor aparea in final prin imagini aproape identice cu imaginea proiectiei lor in plan; astfel de imagini stau la baza elaborarii de planuri si harti prin diferite metode de restitutie;
Prin ortorectificare pot rezulta fotograme ortocorectate, numite si ortofotograme, respectiv ortofotoplanuri sau ortofotoharti, ce se aseamana prin proiectia ortografica, dar se diferentiaza prin scara si acoperire spatiala, toponimie, prezenta elementelor de altimetrie (curbe de nivel). Ortofotoplanurile din care sunt derivate ortofotohartile au aplicatii importante in construirea aplicatiilor SIG. Ortofotoharta include elemente de toponimie si rezulta frecvent din combinarea de ortofotograme (fig. 43).
A
B
Fig. 43. Portiune de ortofotograma prezentand un cartier de locuinte familiale, in care obiectele apar in imaginea proiectiei lor (A) si ortofotoharta cu destinatie turistica a Principatului Liechtenstein, micsorata, in care a fost introdusa toponimia si curbe de nivel (B).
Imaginile satelitare si in special cele de rezolutii medii si mici prezinta de multe ori proiectii greu de definit din punct de vedere geometric, atunci ctnd acestea nu sunt specificate. Initial, imaginile de acest tip, ca de pilda imaginile Landsat, au o proiectie arbitrara, necunoscuta, fapt ce necesita, de cele mai multe ori, inlocuirea acesteia cu o proiectie cunoscuta, raportata la un elipsoid (datum).
Georeferentierea sau geocorectia reprezinta procesul prin care, cu ajutorul mijloacelor digitale se atribuie unei imagini de teledetectie o proiectie cunoscuta, cu un anumit elipsoid. Imaginea bruta este o imagine definita doar prin valori spectrale ale pixelilor si o proiectie arbitrara. Prin georeferentiere, imaginea este transformata geometric datorita deplasarii pixelilor pe noi pozitii definite de coordonate reale, fie geografice, fie rectangulare (fig.44).
Fig. 44. Transformarea geometriei unei imagini de teledetectie prin georeferentiere. Imaginea initiala, cea din stanga desemneaza un spatiu al pixelilor cu o proiectie arbitrara. Imaginea modificata are o noua geometrie, deoarece pixelii au fost repozitionati intr-un spatiu definit de coordonate reale si unitati de masura.
Georeferentierea este in fapt o transformare matematica ce implica alocarea unor noi pozitii, reale, pixelilor din imagine. Determinare noilor coordonate implica ecuatiile lineare din fig. 43, in cadrul carora vechile coordonate ale pixelilor sunt inmultite cu o serie de constante, generate automat in contextul generarii statisticilor de pixeli. Imaginea georeferentiata pozitioneaza pixelii prin realocare sau resampling, dupa punctele de control in teren prin generarea unei noi matrici definita de proiectie si datum sau elipsoid (vezi Mihai, B.A., 2007). Prin georeferentiere se creaza posibilitatea dezvoltarii de aplicatii pe imagini in mediul SIG, prin construirea de baze de date, de harti satelitare, de analize spatiale cu rezultate cartografice tematice etc. Este pasul descisiv de la imagine la harta digitala bazata pe imagine ca sursa de informatii geografice. Prin georeferentiere, imaginile isi modifica geometria, avand o alta forma, iar pixelii noii imagini sunt repozitionati dar si deformati dupa sistemul de proiectie, deoarece ei sunt atribuiti unor noi pozitii (fig. 45).
Fig. 45. Interfata unei aplicatii de georeferentiere a unei imagini de teledetectie.
9. Cheia de descifrare, legenda si informatii auxiliare
Imaginile de teledetectie sunt reprezentari obiective ale realitatii terenului, localizate in timp si spatiu, dar si in raport cu spectrul radiatiilor electromagnetice (vezi rezolutia imaginilor). Caracterul obiectiv este principala deosebire in raport cu hartile si planurile, care au la baza, frecvent aceste surse informationale.
Cheia de descifrare (Sabins, 1997) este o caracteristica legata de fapt de caracteristicile prin care obiectele apar in continutul imaginii si care au valoarea unor criterii de interpretare ce permit identificarea, localizarea, descrierea si analiza obiectelor. Aceste elemente sunt fie directe (intim legate de imaginea obiectelor), fie indirecte (legate de asocierea imaginilor obiectelor, in diferite formule). Aceste elemente (forma, structura, textura, culoarea etc.) vor fi subiectul capitolului urmator.
Imaginile satelitare si mai ales imaginile multispectrale cele din prima generatie (ERTS A, B sau Landsat MSS) erau insotite adesea de scara tonurilor sau nuantelor de culoare, in functie de caz, asemeni celor din figura 31. Acestea permiteau si o interpretare mai lesnicioasa a signaturilor spectrale, mai ales in formatul tiparit, avand o calitate mai slaba decat cele actuale. Pe langa acestea erau incluse in egala masura, datele suplimentare ale imagini, sub forma unui text pe laterale, respectiv senzorul, satelitul, numerele de identificare, data, ora inregistrarii, pozitia Soarelui pe bolta in momentul inregistrarii (azimut, elevatie), coordonate geografice ale unui colt al imaginii, banda spectrala sau canalul, respectiv la imaginea color, combinatia de benzi, institutia furnizoare a imaginii etc.
La imaginile mai recente, in format digital pe suportul respectiv, sunt furnizate benzile spectrale ce compun scena satelitara dar si un fisier cu date despre imagine, numit si fisier de metadate , ce cuprinde informatiile mentionate mai sus, dar si multe date privind senzorul sau rezolutia spatiala, absolut necesare in aplicarea de calibrari si corectii radiometrice. Un asemenea fisier in format text insoteste orice imagine digitala de teledetectie (vezi Mihai, B.A., 2007).
In cazul fotogramelor aeriene, in special al celor in format analogic, pe hartie, fiecare imagine este insotita de datele de identificare, parametrii imaginii, absolut necesari in realizarea de masuratori, dar mai ales in procesul de ortorectificare, prin care prpoiectia centrala este inlocuita de proiectia ortografica. Aceste elemente pot fi eliminate in functie de cerere, dar pot insoti sub forma unui fisier suplimentar imaginile in format digital (fig. 46).
nivela sferica ceas indicator altimetru contor de
pozitii
numarul imaginii si anul
marca fiduciala
Fig. 46. Elementele auxiliare ale unei fotograme aeriene (fotograma IGFCOT, Cristanul Mare, 1985).
Elementele imaginii din fig. 46 sunt amplasate lateral in raport cu suprafata utila sau efectiva a imaginii si sunt fotografiate pe film automat, impreuna cu imaginea propri-zisa. Nivela sferica indica prin cercuri concentric unghiul dintre axul camerei de fotografiere aeriana si verticala locului (fiecare cerc arata un grad). In cazul de fata fotograma este verticala sau nadirala, nivela aratand circa 1-2°. Ceasul indicator arata ora exacta a fotografierii, inclusive in secunde (cel mai favorabil interval este cuprins intre orele 11 si 14, in functie de iluminarea maxima, dar se poate modifica in alte zone cum ar fi in cele montane ca urmare a conditiilor de vreme). Altimetrul indica plafonul de zbor in metri, raportat la nivelul marii, prin calibrarea aparatului. Calcularea scarii folosind indicatia acestuia este orientativa, datorita efectului topografic specific proiectiei centrale. Contorul de pozitii indica numarul cadrului de pe film de fotografiere aeriana (in cazul de fata imaginea are latura de 18 cm, fiind micsorata). Numarul imaginii este indicat in coltul din dreapta al acesteia, cu alb, si se compune din cifra propriu-zisa ce permite identificarea imaginii in mozaicul zborului si in banda, respective anul fotografierii (1985, in cazul fig. 46). Marcile fiduciale au aspect diferit (cruciulite in cazul de fata) si apar in fiecare colt al imaginii sau la mijlocul fiecarei laturi. Prin unirea acestora rezulta punctual central al imaginii, asemeni centrului unui patrat care semnifica proiectia focarului sistemului optic la imaginile vertical (punctul cu deplasare radial zero in acest caz).
Legenda imaginilor de teledetectie este valabila doar pentru prelucrarea avansata a acestora sub forma hartilor sau ortofotoplanurilor. Imaginile in starea lor initiala nu au legend ci doar elementele auxiliare pe care le-am prezentat anterior. Harta satelitara (fig. 47) este o reprezentare avansata a datelor de teledetectie, folosind de cele mai multe ori subscene satelitare ce au trecut prin etape de procesari complexe, inclusive prin corectii radiometrice (unificarea, normalizarea signaturilor spectrale) si geometrice (atribuirea unei proiectii cu un sistem de coordonate, corectarea deformarilor).
Fig. 47. Harta satelitara micsorata, in scara de gri, a unei regiuni din Etiopia, elaborata pe baza unei subscene Landsat ETM+, realizata de centrul DLR, Germania, in cadrul unui program international.
Din observarea fig. 47, rezulta ca structura unei astfel de reprezentari este chiar mai complexa decat a unei simple harti. Harta cuprinde cadru geografic, frecvent si un caroiaj, toponimie de baza, titlu, scara exprimata grafic si numeric, localizare spatiala, legenda cu esantioane din continutul hartii, date de baza ale imaginii, inclusiv proiectia si, asemeni exemplului de fata, un text succint de interpretare. De asemenea sunt precizate anul si autorii, respectiv institutiile implicate. Marele avantaj al acestor reprezentari il constituie gradul mare de obiectivitate, conditionat evident de rezolutia imaginii. Harta foloseste si date cartografice suprapuse, provenite din aplicatii SIG, asa cum sunt apele, drumurile, asezarile, cote altimetrice etc. Acestea apar suprapuse sub forma unor strate tematice.
10. Nivele de prelucrare ale imaginilor
Acestea exprima complexitatea diferitelor transformari sau modificari aplicate imaginilor in scopul corectarii acestora si mai ales al imbunatatirii calitatii lor, al pregatirii acestor seturi de date pentru diverse aplicatii.
Fiecare aplicatie ce utilizeaza imagini necesita, de cele mai multe ori, aplicarea unor procesari sau tratamente acestor date reprezentand realitatea terenului. In practica se remarca patru niveluri mari de prelucrare a imaginilor (fig. 48).
Fig. 48. Nivele de prelucrare a imaginilor (A) si exemplu de normalizare radiometrica prin eliminarea umbrelor si de corectare a efectului topografic intr-o imagine multispectrala Landsat, in scara de gri.
Nivelul 1A corespunde imaginii brute sau neprelucrate, caracterizata doar prin spatiul definit de pixeli cu o pozitii arbitrare. Aceasta este doar o combinatie de signaturi spectrale, in cazul imaginilor color multispectrale si necesita prelucrare.
Nivelul 1 B este imaginea calibrata si corectata radiometric, prin uniformizarea signaturilor spectrale la nivelul elementelor de acelasi tip (ex. corectii atmosferice, de contrast padurile de fag au aceasi culoare in acest caz dupa eliminarea efectului umbrelor in spectrul vizibil).
Nivelul 2, corespunde imaginilor cu un grad mai avansat de prelucrare, corectate geometric si radiometric, dar si ortorectificate, pregatite pentru extragerea informatiilor pentru planuri si harti (prezinta sistem de coordonate si orientare).
Nivelul 3 caracterizeaza imaginile vizualizate tridimensional, prin draparea pixelilor, ce sunt deformati, pe un model numeric al altitudinilor (MNA), asemeni figurii 49.
Fig. 49. Imagine Landsat a zonei Cape Town, Africa de Sud, drapata pe un model digital al terenului SRTM.
Intrebari de autoevaluare
Tema de control (referat)
Comparati proprietatile imaginilor satelitare multispectrale si ale aerofotogramelor.
