Система координат

Только что отсканированная карта находится в локальной системе координат. Начало ее располагается в точке 0,0 (как правило, это нижний, левый угол), пространственное разрешение элемента изображения карты (пиксела) равно 1. Для работы в ГИС с такими данными (если Вы конечно хотите работать в географическом пространстве), необходимо эти данные привязать (подробнее об обработке растровых данных – глава 13).

Учебные материалы для этой главы расположены на сетевой папке «PrakticLesson». Название папки – «chapt12».

В практической части этой главы Вы научитесь:

· Работать с одноканальными (индексированными и данными в градациях серого) растровыми данными;

· Работать с многоканальными растровыми данными;

Упражнение 1. Работа с одноканальными растровыми данными

2. Загрузите участок полноцветной топографической карты 2-х километрового масштаба из папки chapt12 \ topo2km \

3. Обратить внимание на то, как показывается легенда

4. Загрузите индексированную на 16 цветов топографическую карту из папки chapt12 \ topo2km \

5. Обратите внимание на то, как показывается легенда.

Как вы видите, схема представления легенды индексированной топокарты и и обычной топокарты существенно отличается.

6. Используя инструмент Identify из панели инструментов определите значение нескольких ячеек индексированной и неиндексированной карт. Ответьте в чем отличие индексированных растров от полноцветных?

7. Одно из основных преимуществ цветоделенных (индексированных) растров - возможность делать один и более классов прозрачными. Откройте свойства (Properties) цветоделенной топокарты (щелчок левой кнопки мыши по названию слоя в таблице содержания вида). Перейдите в закладку Symbology, в окне Show выберите режим уникальных значений Unique Values

Отключите несколько классов. Для этого двойым щелчком мыши нажмите на класс, цвет которого необходимо сделать прозрачным. В раскрывшейся палитры выберите значение No color и нажмите Apply.

8. По схеме, описанной в пункте 7, отключите все цвета кроме цветов, обозначающих линейные водные объекты (классы 5,6,7), подписи (классы 0,1) и рельеф (8,9,10)

Изображение до отключения нескольких классов:

Изображение после отключения классов соответствующих лесам (зеленый цвет) и заливки водных объектов (светло-синий цвет)

Как Вы видите, возможность отключения нескольких классов позволила нам оставить только ту информацию, с которой необходимо работать в данный момент. Возможность отключения цветов очень полезна при работе с разными типами данных в одном проекте, особенно если необходимо проести сравнение данных между собой. Так например, при дешифрировании данных дистанционного зондирования с целью обновления дорожно-транспортной сети удобно оставить включенным только слой инфраструктуры, а остальные классы сделать прозрачными.

9. Восстановите легенду топокарты. Для этого в свойствах топокарты в закладке Symbology нажмите кнопку Default. Легенда по умолчанию восстановится.

10. Загрузите соседний лист топографической карты из папки chapt12 \ topo2km \

11. Как Вы видите соседние листы перекрываются и часть информации оказывается закрытой. Это связано с тем, что растровый файл всегда имеет прямоугольную форму, несмотря на то, что само "картинка" может быть повернута.

12. Использование цветоделенных карты позволяет решить эту проблему "убиранием" (отключением, заданием прозрачности) определенным цветам. В нашем примере таким цветов является белый цвет, класс 14 и 15. В свойствах слоя сделаем 14 и 15 классы прозрачными

Как Вы видите, белые границы растра исчезли.

Упражнение 2. Работа с многоканальными растровыми данными

2. Запуситите сессию ArcCatalog нажав на кнопку

в стандартной панели инструментов. После того, как он будет открыт, в левой части Вы увидите дерево каталогов и файлов, а в правой части будет отображается содержимое выделенного папки или файла. Зайдите в ту папку, куда вы сохранили материалы скачанные с сайта (chapt12.zip). Зайдите в папку space.

3. Как Вы видите, в ней находится один растровый файл с раширением img. Это космический снимок, полученный со спутника Landsat/ETM+. Дважды щелкните правой кнопкой мыши по названию снимка (вы можете это сделать как в окне дерева каталогов, так и окне содержания). Снимок состоит из шести "слоев" - каналов - каждый из которых представлен отдельным файлом в формате tiff. Каждый канал космического снимка принимает отраженное от Земной поверхности солнечное излучение в определенном диапазоне - от видимого до дальнего ИК.

4. Загрузим только один канал снимка. Для этого выделите канал номер один Layer_1 и перетащите его в таблицу содержания вида ArcMap. Как вы видите, изображение выглядит черно-белым.

5. Загрузим теперь весь снимок целиком. Для этого мы может воспользоваться обычным методом загрузки данных (Add data), либо сделать это через ArcCatalog. В этот раз мы будем загружать не отдельный канал, а сам снимок.

6. Изменение порядка RGB. Изменяя порядок и набор каналов, отображаемых в режиме RGB, мы можем получать различную информацию об объектах природной среды и расширять возможность анализа данных.

Подробнее об интерпретации комбинаций каналов читайте здесь:

Интерпретация комбинаций каналов данных Landsat TM / ETM+

Описание различных комбинаций каналов и того, что можно на них увидеть.

Приведенные ниже описания в определенной степени зависят от условий конкретной сцены (район, сезон и т.д.), но являются достаточно универсальными. Если у вас есть хорошие примеры иллюстрирующие приведенные комбинации каналов или наоборот исключения из этих правил, пожалуйста, присылайте, мы добавим их к примерам на этой странице.

Нажмите на картинку с изображением чтобы посмотреть увеличенную версию.

Комбинация	Возможная информация	Примеры
4,3,2	Стандартная комбинация «искусственные цвета». Растительность отображается в оттенках красного, городская застройка – зелено-голубых, а цвет почвы варьируется от темно до светло коричневого. Лед, снег и облака выглядят белыми или светло голубыми (лед и облака по краям). Хвойные леса будут выглядеть более темно-красными или даже коричневыми по сравнению с лиственными. Эта комбинация очень популярна и используется, главным образом, для изучения состояния растительного покрова, мониторинга дренажа и почвенной мозаики, а также для изучения агрокультур. В целом, насыщенные оттенки красного являются индикаторами здоровой и (или) широколиственной растительности, в то время как более светлые оттенки характеризуют травянистую или редколесья/кустарниковую растительность.
3,2,1	Комбинация «естественные цвета». В этой комбинации используются каналы видимо диапазона, поэтому объекты земной поверхности выглядят похожими на то, как они воспринимаются человеческим глазом. Здоровая растительность выглядит зеленой, убранные поля – светлыми, нездоровая растительность – коричневой и желтой, дороги – серыми, береговые линии – белесыми. Эта комбинация каналов дает возможность анализировать состояние водных объектов и процессы седиментации, оценивать глубины. Также используется для изучения антропогенных объектов. Вырубки и разреженная растительность детектируются плохо, в отличие от комбинации 4-5-1 или 4-3-2. Облака и снег выглядят одинаково белыми и трудноразличимы. Кроме того, трудно отделить один тип растительности от другого. Эта комбинация не позволяет отличить мелководье от почв в отличие от комбинации 7-5-3.
7,4,2	Эта комбинация дает изображение близкое к естественным цветам, но в тоже время позволяет анализировать состояние атмосферы и дым. Здоровая растительность выглядит ярко зеленой, травянистые сообщества – зелеными, ярко розовые участки детектируют открытую почву, коричневые и оранжевые тона характерны для разреженной растительности. Сухостойная растительность выглядит оранжевой, вода- голубой. Песок, почва и минералы могут быть представлены очень большим числом цветов и оттенков. Эта комбинация дает великолепный результат при анализе пустынь и опустыненных территорий. Кроме того, может быть использована для изучения сельскохозяйственных земель и водно-болотных угодий. Сгоревшие территории будут выглядеть ярко красными. Эта комбинация используется для изучения динамики пожаров и пост-пожарного анализа территории. Городская застройка отображается в оттенках розово-фиолетового, травянистые сообщества – зелеными и светло зелеными. Светло зеленые точки внутри городских территорий могут быть парками, садами или полями для гольфа (актуально для России:)). Оливково-зеленый цвет характерен для лесных массивов и более темный цвет является индикатором примеси хвойных пород.
4,5,1	Здоровая растительность отображается в оттенках красного, коричневого, оранжевого и зеленого. Почвы могут выглядеть зелеными или коричневыми, урбанизированные территории – белесыми, серыми и зелено-голубыми, ярко голубой цвет может детектировать недавно вырубленные территории, а красноватые – восстановление растительности или разреженную растительность. Чистая, глубокая вода будет выглядеть очень темно синей (почти черной), если же это мелководье или в воде содержится большое количество взвесей, то в цвете будут преобладать более светлые синие оттенки. Добавление среднего инфракрасного канала позволяет добиться хорошей различимости возраста растительности. Здоровая растительность дает очень сильное отражение в 4 и 5 каналах. Использование комбинации 3-2-1 параллельно с этой комбинацией позволяет различать затопляемые территории и растительность. Эта комбинация малопригодна для детектирования дорог и шоссе.
4,5,3	Эта комбинация ближнего, среднего ИК-каналов и красного видимого канала позволяет четко различить границу между водой и сушей и подчеркнуть скрытые детали плохо видимые при использовании только каналов видимого диапазона. С большой точностью будут детектироваться водные объекты внутри суши. Эта комбинация отображает растительность в различных оттенках и тонах коричневого, зеленого и оранжевого. Эта комбинация дает возможность анализа влажности и полезны при изучении почв и растительного покрова. В целом, чем выше влажность почв, тем темнее она будет выглядеть, что обусловлено поглощением водой излучения ИК диапазона.
7,5,3	Эта комбинация дает изображение близкое к естественным цветам, но в тоже время позволяет анализировать состояние атмосферы и дым. Растительность отображается в оттенках темно и светло зеленого, урбанизированные территории выглядят белыми, зелено-голубыми и малиновыми, почвы, песок и минералы могут быть очень разных цветов. Практически полное поглощение излечения в среднем ИК-диапазоне водой, снегом и льдом позволяет очень четко выделять береговую линию и подчеркнуть водные объекты на снимке. Горячие точки (как, например, кальдеры вулканов и пожары) выглядят красноватыми или желтыми. Одно из возможных применений этой комбинации каналов – мониторинг пожаров. Затопляемые территории выглядят очень темно синими и почти черными, в отличие от комбинации 3-2-1, где они выглядят серыми и плохо различимы.
5,4,3	Как и комбинация 4-5-1 эта комбинация дает дешифровщику очень много информации и цветовых контрастов. Здоровая растительность выглядит ярко зеленой, а почвы – розовато-лиловыми. В отличие от 7-4-2, включающей 7 канал и позволяющей изучать геологические процессы, эта комбинация дает возможность анализировать сельскохозяйственные угодья. Эта комбинация очень удобна для изучения растительного покрова и широко используется для анализа состояния лесных сообществ.
5,4,1	Комбинация похожа на 7-4-2, здоровая растительность выглядит ярко зеленой, за исключением того, что эта комбинация лучше для анализа сельскохозяйственных культур.
7,5,4	Эта комбинация не включает ни одного канала из видимого диапазона, и обеспечивает оптимальный анализ состояния атмосферы. Береговые линии четко различимы. Может быть использован для анализа текстуры и влажности почв. Растительность выглядит голубой.
5,3,1	Эта комбинация показывает топографические текстуры, в то время как 7-3-1 позволяет различить горные породы.

Для изменения порядка каналов в свойствах снимка выберем закладку Symbology и выберем каналы так, чтобы красному цвету (Red) соответствовал 5 канал (Layer_5), зеленому цвету - 4-й канал и голубому цвету - канал 3. Нажмите Apply. Обратите внимание, как изменилось изображение.

7. Изменение гистограммы. Один из методов улучшения интерпретабельности космических снимков и многих других растровых данных - изменение гистограммы и выбор метода растяжки гистограммы. В закладке Symbology в графе Strech в поле Type выберите Histogram Equalize. Нажмите Apply. Изучите снимок. Попробуйте применить другие типы растяжки гистограммы. Сравните результаты.