بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این تحقیق انجام تصحیح اتمسفری بر روی تصاویر فراطیفی می باشد. در این مطالعه از یک تصویر فراطیفی Hyperion برای دستابی به هدف تحقیق استفاده شده است. روش به کار رفته برای تصحیح تصویر مورد نظر روش Empirical Line Calibration از روش های مطلق تصحیح اتمسفری می باشد. اساس این روش استفاده از طیف های مرجع و زمینی از صحنه تصویر برداری است. برای تهیه طیف های زمینی از منطقه تصویر برداری از دستگاه Spectrometer استفاده گردید.
در تهیه طیف های زمینی سعی شد طیف عوارضی اندازه گیری شود که با توجه به شرایط منطقه نسبت به فاصله زمانی بین تصویر برداری و طیف سنجی میدانی کمترین تغییر را داشته باشد. بدین ترتیب طیف عوارض آسفالت کهنه و خاک خشک توسط دستگاه طیف سنج اندازه گیری گردید. همزمان مختصات نقطه طیف سنجی با استفاده از دستگاه GPS ثبت گردید.
قبل از تصحیح اتمسفری، تصحیح هندسی به روش Image to Image بر روی تصویر انجام شد. مختصات نقطه متناظر طیف سنجی بر روی تصویر فراطیفی مشخص و طیف آن استخراج شد. جهت انجام تصحیح اتمسفری، طیف استخراج شده از تصویر و طیف حاصل از طیف سنجی باهم تطبیق داده شد و تصویر مورد نظر تصحیح گردید.
-1 مقدمه
تصویربرداری فراطیفی، یکی از موضوعات مهم تحقیقاتی در دهه گذشته است. با پیدایش سیستمهای تصویربرداری فراطیفی هوایی و فضایی، این موضوع در حال تبدیل به یکی از مباحث اساسی و محوری سنجش از دور در کیفیت آب، کشاورزی و غیره است. زیرا این نوع دادهها کاربردهای متعددی در امر مدیریت منابع، کشاورزی، کشف کانیها و پایشهای محیطی دارند، اما قبل از استفاده موثر از سنجش از دور فراطیفی درک ماهیت و محدودیتهای دادهها برای پردازش و تفسیر لازم است.
دادههای فراطیفی برعکس دادههای چند طیفی که تصاویر با چند باند نسبتاً پهن تهیه میکنند، قادرند تصاویر همزمان از صدها باند باریک مجاور طیفی را فراهم کنند.
افزایش حجم دادهها برای پردازش و نسبتهای پایین سیگنال به نویز، همچنین آسیبپذیری بیشتر در برابر شرایط نامساعد جوی پیشبینی نشده میباشند،و در نتیجه، فرایند پردازش تصویر به منظور تجزیه و تحلیل تصاویر فراطیفی با تصاویر چند طیفی متفاوت است. به طور کلی، در تجزیه و تحلیل تصاویر فراطیفی، باید توجه بیشتری نسبت به تصحیحات جوی صورت گیرد.
دو عامل مهم در اتمسفر وجود دارد که بر روی موج تأثیر میگذارد که عبارتند از: خطای جذب و خطای پخش. به طور کلی دو روش برای تصحیح خطای اتمسفریک وجود دارد. .1 تصحیح اتمسفری مطلق .2تصحیح اتمسفری نسبی. تصحیح اتمسفری مطلق - Absolute - ، به دو طریق انجام میگیرد:
.1 در تصحیح اتمسفری مطلق به منظور تعیین پارامترهای جذب و پخش مربوط به اتمسفر در محیط تصویربرداری منطقه معمولاً از الگوریتمهایی که بر پایه مدلی به نام Radioactive Transfer Model Based هستند، استفاده میشود.
در این مدل پارامترهای فیزیکی و جوی مربوط به اتمسفر منطقه تصویربرداری و همچنین مدل اتمسفری خاص هر منطقه استفاده میشود. این پارامترها شامل موراد؛ رطوبت جو، فشار، طول و عرض جغرافیایی مرکز تصویر، شفافیت اتمسفر، ارتفاع ماهواره، ارتفاع متوسط منطقه نسبت به ژئوئید و مدل اتمسفری خاص هر منطقه میشود. این پارامترها به عنوان پارامترهای ورودی و روشهای تصحیح اتمسفری مطلق در نظر گرفته میشود. در این رابطه نرمافزارهایی وجود دارد که پس از اخذ ورودی که همان پارامترها هستندکار تصحیحات اتمسفری را به روش مطلق انجام میدهند؛ که از آن جمله: ATCOR, ATREM, ACORN, FLAASH
.2 روش : - ELC - Empirical Line Calibration در این روش با استفاده از اندازهگیریهای زمینی و ارتباط آن با پیکسلهای تصویر از طریق یک رابطه خطی تصحیح اتمسفری به روش مطلق انجام میشود. این رابطه اینگونه حاصل میگردد که از طریق ابزاری به نام Spectrometer یا طیفسنج میزان بازتاب پیکسل زمینی را اندازهگیری میکنند و مثلاً مقدار آن a1 میشود؛ اما پیکسل زمینی متناظر آن بر روی تصویر مقدار a2 را دارد. در مورد چند پیکسل دیگر این کار را انجام میدهند تا به این ترتیب ضرایب رابطه خطی با انجام این مشاهدات و همچنین انجام روش کمترین مربعات حاصل شوند.
تصحیح اتمسفری نسبی : - Relative - در این روش نیاز به پارامترهای موردنیاز و اندازهگیریهای زمینی نمیباشد. دو روش برای تصحیح رادیومتری به روش نسبی ارائه میشود.
.1 روش :Haze Removal در این روش از طریق تصحیح و سرشکن کردن هیستوگرام - Histogram Adjustment - تصحیح اتمسفری را به طور نسبی انجام میدهند. در اینجا کافی است هیستوگرام را به میزان مینیمم عدد روشنایی ثبت شده در تصویر جابجا نمود.
.2 روش :Normalization در این روش از یک تصویر که قبلاً خطاهای اتمسفری از روی آن حذف شده است، به عنوان رفرنس یا مرجع استفاده کرده و تصویر موردنظر را بهوسیله آن تصحیح اتمسفری میکنیم.
روش مطلق نیازمند اندازهگیریهای میدانی برای تصحیح اتمسفری میباشد. این روش هرچند که روش مطمئن تر و علمیتری است اما در بسیاری از موارد جمعآوری پارامترهای موردنیاز و اندازهگیریهای انجام شده کار مشکلی میباشد لذا اکثر پژوهشگران و کاربران تصاویر سنجش از دور از روش تصحیح اتمسفری نسبی استفاده می نمایند.
با این حال با وجود دستگاه طیف سنج ASD به نام فیلد اسپک3، در گروه سنجش از دور و GIS دانشگاه شهید چمران اهواز، تصحیح اتمسفری تصاویر فراطیفی با تهیه طیف های زمینی از صحنه تصویر برداری با روش Empirical Line Calibration میسر شده است. بنابرین تحقیقاتی چند در ایران با استفاده از تصاویر فراطیفی هایپریون انجام گرفته است که جهت تصحیح اتمسفری از دستگاه طیف سنج و روش Empirical Line Calibration استفاده کرده اند که می توان به موارد زیر اشاره کرد.
رضایی - - 1389، در پایان نامه کارشناسی ارشد تحت عنوان، شناسایی و تخمین کمی میزان رس و آهک در خاک های آبرفتی جنوب اهواز با استفاده از تصاویر فراطیفی هایپریون، از طیف های حاصل از طیف سنجی میدانی با دستگاه طیف سنج برای تصحیح اتمسفری استفاده نمودند.
همچنین اسفندیاری - - ، در پایان نامه کارشناسی ارشد، تحت عنوان شناسایی مناطق مستعد کشت نیشکر در استان خوزستان با استفاده از تصاویر ماهواره ای و منطق فازی، فتاحی مقدم - - ، در پایان نامه کارشناسی ارشد تحت عنوان، ارزیابی قابلیت سنجنده هایپریون، فیلداسپک3 و دادههای زمینی برای برآورد پارامترهای کیفیت آب در رودخانه کارون مقطع شهر اهواز و جوکار - - 1390، در پایان نامه کارشناسی ارشد با موضوع شناسایی و تخمین سطح زیر کشت اراضی کشاورزی با استفاده از داده های بهنگام سنجنده هایپریون، از طیف های حاصل از طیف سنجی میدانی با دستگاه طیف سنج و روش Empirical Line Calibration برای انجام تصحیح اتمسفری تصاویر فراطیفی هایپریون استفاده کردند.
هدف این تحقیق استفاده از روش ELC جهت تصحیح اتمسفری تصویر فراطیفی Hyperion می باشد. برای این منظور از طیف های زمینی تهیه شده توسط دستگاه Spectrometer استفاده شده است.
-2 منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه، بخشی از تصویر ماهواره ای فراطیفی هایپریون،که شهر اهواز و اراضی اطراف را با مختصات جغرافیایی 48 35´ تا48 40´ و 31 15´تا 31 20´ پوشش می دهد را شامل می شود. شکل - - 1 منطقه مورد مطالعه را نشان میدهد.
شکل .1 موقعیت تصویر ماهواره ای مورد استفاده
