Что значит панхроматические или мультиспектральное изображение
Мультиспектральное изображение
Военное сопровождение целей
При обнаружении целей в ночное время тепловидение превосходит однополосное многоспектральное изображение. Цитирование. Двухдиапазонная технология MWIR и LWIR обеспечила лучшую визуализацию в ночное время, чем только MWIR. Цитирование Цитирование. Армия США сообщает, что ее двухдиапазонный LWIR / MWIR FPA продемонстрировал лучшую визуализацию тактических машин, чем только MWIR, после отслеживания их как днем, так и ночью.
Обнаружение наземных мин
Анализируя излучательную способность наземных поверхностей, многоспектральные изображения могут обнаруживать наличие подземных ракет. Поверхностные и подземные почвы обладают разными физическими и химическими свойствами, которые проявляются при спектральном анализе. [6] Нарушенная почва имеет повышенную излучательную способность в диапазоне длин волн от 8,5 до 9,5 микрометров, при этом не наблюдается изменений в длинах волн более 10 микрометров. [4] Двойной MWIR / LWIR FPA исследовательской лаборатории армии США использовал «красный» и «синий» детекторы для поиска областей с повышенной излучательной способностью. Красный детектор действует как фон, проверяя области ненарушенных участков почвы, поскольку он чувствителен к длине волны 10,4 микрометра. Детектор синего цвета чувствителен к длинам волн 9,3 микрометра. Если при сканировании интенсивность синего изображения изменяется, вероятно, нарушена эта область . Ученые сообщили, что объединение этих двух изображений увеличило возможности обнаружения. [4]
Обнаружение баллистических ракет
Для перехвата межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) на этапе ее разгона требуется визуализация твердого тела, а также струй ракеты. MWIR представляет собой сильный сигнал от сильно нагретых объектов, включая ракетные шлейфы, в то время как LWIR производит выбросы от материала корпуса ракеты. Исследовательская лаборатория армии США сообщила, что с их двухдиапазонной технологией MWIR / LWIR отслеживание ракет-носителей Atlas 5 Evolved, аналогичных по конструкции межконтинентальным баллистическим ракетам, захватило как корпус ракеты, так и оперение. [4]
Космическая съемка
Прогноз погоды
Современные метеорологические спутники создают изображения в самых разных спектрах. [10]
В случае спутников Landsat использовалось несколько различных обозначений диапазонов, причем целых 11 диапазонов ( Landsat 8 ) составляли мультиспектральное изображение. [12] [13] [14] Спектральное изображение с более высоким радиометрическим разрешением (включая сотни или тысячи полос), более тонким спектральным разрешением (включая меньшие полосы) или более широким спектральным покрытием можно назвать гиперспектральным или ультраспектральным. [15] [14]
Документы и произведения искусства
Мультиспектральная визуализация также использовалась для изучения изменений цвета и пятен на старых книгах и рукописях. Сравнение «спектрального отпечатка пальца» пятна с характеристиками известных химических веществ может позволить идентифицировать пятно. Этот метод использовался для изучения медицинских и алхимических текстов в поисках подсказок о деятельности первых химиков и возможных химических веществах, которые они, возможно, использовали в своих экспериментах. Подобно повару, проливающему муку или уксус на поваренную книгу, ранний химик мог оставить на страницах материальные доказательства ингредиентов, используемых для изготовления лекарств. [20]
Длины волн указаны приблизительно; точные значения зависят от инструментов конкретного спутника:
Для разных целей могут использоваться разные комбинации спектральных диапазонов. Обычно они представлены красным, зеленым и синим каналами. Преобразование полос в цвета зависит от цели изображения и личных предпочтений аналитиков. Тепловой инфракрасный свет часто не учитывается из-за плохого пространственного разрешения, за исключением специальных целей.
Используются многие другие комбинации. NIR часто отображается красным цветом, в результате чего участки, покрытые растительностью, становятся красными.
Такая классификация представляет собой сложную задачу, которая включает в себя строгую проверку обучающих выборок в зависимости от используемого алгоритма классификации. Техники можно разделить в основном на два типа.
Что значит панхроматические или мультиспектральное изображение
Для чего используются космоснимки?
Космические снимки широко используются в самых разных областях человеческой деятельности — исследование природных ресурсов, мониторинг стихийных бедствий и оценка их последствий, изучение влияния антропогенного воздействия на окружающую среду, строительные и проектно-изыскательские работы, городской и земельный кадастр, планирование и управление развитием территорий, градостроительство, геология и освоение недр, промышленность, сельское и лесное хозяйства, туризм и т.д. Современные геоинформационные технологии и создание карт различных масштабов также немыслимы без использования космических снимков.
Какая съемка лучше: космическая или авиационная?
Спутниковые изображения и аэрофотоснимки – сравните достоинства и недостатки:
Оптические спутниковые изображения
Аэрофотоснимки (на пленке)
Цена возрастает пропорционально увеличению площади
С увеличением площади цена растет в меньшей степени.
Данные фиксируются в цифровом виде, поэтому не нужно обрабатывать пленку.
Данные обычно записываются на пленку. Требуется сканирование и коррекция за направление полета.
Облачность является большой проблемой. Период повторного посещения от 3 дней и более.
Самолет может летать ниже облаков или повторить полет на следующий день.
Минимальная площадь заказа составляет всего 64 кв. км.
Аэрофотосъемка нерентабельна для небольших площадей
Никакого согласования для проведения космической съемки не требуется.
Процедура планирования и согласования проведения аэрофотосъемки сложна и занимает много времени
В настоящее время самым лучшим считается пространственное разрешение 50 см.
Можно получать изображения с разрешением до нескольких сантиметров в зависимости от высоты полета.
Одновременно получают изображения в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.
Пленочные камеры обычно получают раздельно цветные и инфракрасные изображения.
Одна сцена покрывает площадь городской застройки 10х10 км или 16х16 км (IK и QB).
На снимках масштаба 1:40 000 с размером пиксела 1 м используемая площадь одного кадра равна 3.6 км х 6.4 км.
Составление мозаики занимает меньше времени.
Составление мозаики занимает больше времени.
Из-за распространенности околополярных спутниковых орбит более предпочтительным является направление получения изображений с Севера на Юг, чем с Востока на Запад.
Направление получения изображений не имеет значения
Средний срок поставки изображения после заказа составляет 7 дней. Для некоторых облачных/дождливых районов срок может увеличиваться до месяца.
Срок поставки изображения зависит только от доступности самолета и от летной погоды.
Быстрота и удобство обработки цифровых данных в камеральных условиях.
Трудоемкость и вследствие этого большие затраты при обработке результатов аэрофотосъемки в камеральных условиях
Возможность покрытия одним снимком больших площадей без необходимости последующей «сшивки» отдельных фрагментов.
Необходимость сшивки небольших фрагментов в единый массив
Снимки с каких спутников в настоящее время можно приобрести?
Снимки со спутников «РЕСУРС-ДК1», Доступны снимки как со спутников, находящихся на орбите, так и архивные.
Как выбрать снимок?
Самым лучшим вариантом решения является обращение к нашим специалистам, которые вместе с Вами проанализируют Ваш запрос и дадут необходимые рекомендации. Вы можете обратиться по телефону +7 (495) 925-04-19, 229-43-89, по электронной почте ntsomz@ntsomz.ru или заполнить специальную заявку.
Какие объекты я могу увидеть на космическом снимке?
В зависимости от пространственного разрешения на снимках можно различать объекты, сопоставимые с величиной единичного элемента разрешения (пиксела). В настоящее время самым лучшим считается пространственное разрешение 50 см.
Что значит «панхроматические» или «мультиспектральные» изображения?
Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (450-900 нм) и поэтому являются черно-белыми.
Мультиспектральные (или спектрозональные) изображения представлены в виде отдельных спектральных каналов (RGB и инфракрасные каналы) или виде синтеза отдельных каналов для получения цветного изображения. Поочередный синтез отдельных каналов позволяет решать многочисленные тематические задачи, а также помогает при дешифрировании снимков.
Что означает «радиометрическое разрешение»?
Радиометрическая разрешающая способность определяется количеством градаций значений цвета, соответствующих переходу от яркости абсолютно «черного» к абсолютно «белому», и выражается в количестве бит на пиксел изображения. Это означает, что в случае радиометрического разрешения 6 бит на пиксел мы имеем всего 64 градации цвета (2(6) = 64); в случае 8 бит на пиксел 256 градаций (2(8) = 256), 11 бит на пиксел 2048 градаций (2(11) = 2048). В настоящее время, как правило, сенсоры, установленные на спутниках ДЗЗ, имеют радиометрическое разрешение не хуже 8 бит на пиксел. Есть сенсоры и с более высоким радиометрическим разрешением (например, 11 бит для WorldView-1, IKONOS, QuickBird, OrbView-3 и 16 бит для EO-1), позволяющим различать больше деталей на очень ярких или очень темных областях снимка.
Как можно узнать, есть ли архивные снимки на интересующую меня область?
Для этого необходимо отправить электронное сообщение по адресу ntsomz@ntsomz.ru или по тел. +7 (495) 925-04-19, 229-43-89 с указанием интересующей Вас области и с каким пространственным разрешением снимки Вас интересуют. Можно прислать координаты интересующего Вас района, фрагмент карты с очерченной областью или просто описать запрашиваемую территорию (например, «в границах Тверской области» или «на город Коломна»).
В каком формате я получу снимок?
Вы получите уже геопривязанные снимки (для высокого разрешения к масштабу 1:100 000) в формате GeoTIFF. По умолчанию снимки поставляются в системе координат WGS-84 и проекции UTM. Возможна поставка снимков в других проекциях и системах координат.
Поставляемый заказчику снимок уже подвергался какой-либо обработке?
Поставляемые снимки уже проходят геометрическую и радиометрическую коррекцию (устраняются помехи, вносимые приемным трактом).
Какую минимальную площадь я могу заказать?
Все зависит от заказываемых снимков.
Что такое сцена и могу ли я заказать сцену произвольной формы?
Сцена — это часть принимаемого со спутника потока данных. Схемы нарезки потока на сцены для разных спутников имеют отличия. Сцену произвольной формы можно заказать, если речь идет о данных высокого разрешения. Ограничения – для протяженных объектов ширина полосы должна быть не уже 5 км, расстояния между вершинами полигона также не должны быть менее 5 км. Количество вершин полигона не должно превышать 50.
Через сколько дней я могу получить архивный снимок?
Максимум через неделю после поступления средств на счет.
Если в архиве нет данных на интересующую меня область, могу ли я заказать новую съемку?
Да, конечно. Практически с любого спутника имеется возможность заказать новую съемку, в том числе стереопары.
С какой периодичностью спутник проходит над одной и той же областью земного шара?
Периодичность прохождения спутника над одной и той же точкой над поверхностью Земли называется периодичностью съемки, она различна у разных спутников.
Во сколько спутник пролетает над Москвой?
Как правило, спутники дистанционного зондирования имеют солнечно-синхронную орбиту и проходят над одной и той же точкой земного шара в одно и то же время независимо от широты. Например, спутники IKONOS и QUICKBIRD пролетают примерно в 10 часов 30 минут над одной и той же точкой – будь то Москва или Красноярск.
Где можно получить подробную информацию о характеристиках спутников?
На нашем сайте, в разделе Космические средства ДЗЗ а также обратившись к нашим специалистам по тел. +7 (495) 925-04-19, 229-43-89.
Вопросы и ответы
Космические снимки и аэрофотоснимки – сравните достоинства и недостатки:
Цена возрастает пропорционально увеличению площади
С увеличением площади цена растет в меньшей степени
Минимальная площадь заказа (новая съемка) — 25 кв. км (WorldView-1, WorldView-2, QuickBird, Ikonos, GeoEye-1, Pleiades-1A, Pleiades-1B )
Аэрофотосъемка нерентабельна для небольших площадей
Никакого согласования для проведения космической съемки не требуется
Требуется планирование и согласование проведения аэрофотосъемки
В настоящее время самое лучшее пространственное разрешение — 30 см (WorldView-3)
Можно получать изображения с разрешением до нескольких сантиметров в зависимости от высоты полета
Составление мозаики занимает меньше времени
Составление мозаики занимает больше времени
Из-за распространенности околополярных спутниковых орбит более предпочтительным является направление получения изображений с Севера на Юг, чем с Востока на Запад
Направление получения изображений не имеет значения
Средний срок поставки изображения после заказа составляет 7 дней. Для некоторых облачных/дождливых районов срок может увеличиваться до месяца
Срок поставки изображения зависит только от доступности самолета и от летной погоды
Возможность покрытия одним снимком больших площадей без необходимости последующей «сшивки» отдельных фрагментов
Необходимость сшивки небольших фрагментов в единый массив
Активное зондирование со строго определенной сантиметровой или дециметровой длиной волны
Пассивное зондирование в одном или нескольких диапазонах длин волн, в основном, в пределах 0,4-15 мкм.
Изображение осложнено спекл-шумом, поскольку фиксируются когерентные электромагнитные волны отраженного собственного излучения
Незашумленное изображение, поскольку фиксируются некогерентные электромагнитные волны отраженного солнечного излучения.
Съемка бокового обзора, поэтому радарные изображения характеризуются присутствием искажений, вызванных геометрией съемки (радарные тени, складки, переналожения).
При съемке в надир отсутствуют искажения, вызванные геометрией съемки.
Снимается отраженное собственное излучение, отсюда независимость от освещенности, возможность съемок в ночное время и в зимний период.
Снимается отраженное солнечное излучение, отсюда зависимость от освещенности.
Сантиметровое и дециметровое излучение в большинстве случаев просвечивает облачность, отсюда независимость от облачности.
Поскольку фиксируется микрометровое излучение, зависимость от погодных условий и облачности.
Фиксируется как яркость (амплитуда) отражения собственного излучения определенной длины волны, так и фаза этого излучения.
Фиксируется только яркость отражения в определенных диапазонах длин волн.
Пиксельная точность привязки сложно достижима, точность привязки в несколько пикселей достижима при наличии опорных наземных точек.
Возможность построения цифровых моделей местности и рельефа как по данным стереосъемок (анализ амплитуд), так и по данным интерферометрических съемок (анализ фаз).
Возможность построения цифровых моделей местности и рельефа по данным стереосъемок.
Возможность измерять смещения и деформации земной поверхности и сооружений с субсантиметровыми точностями за счет вычислений разностей фаз радарных съемок, сделанных в разные даты.
Возможность вычисления скоростей объектов на поверхности Земли (интерферометрия вдоль маршрута).
Возможность отслеживания горизонтальных значительных (метровых) подвижек земной поверхности, ледовых массивов, горных ледников и т.д. по амплитуде радарных снимков.
Возможность картирования диэлектрических характеристик отражающей поверхности (влажности, подмораживания/оттаивания, солесодержания, содержания глин и оксидов железа в почвах, определять материал отражающей поверхности (металл/неметалл) и т.д.)
Отражающая поверхность по-разному отражает в различных поляризациях радарного сигнала. Использование радарных съемок, сделанных одновременно в двух и более поляризационных режимах, позволяет классифицировать различные типы отражающих поверхностей за счет создания цветных композитных радарных изображений.
Тени от объектов, возникающие вследствие активной съемки бокового обзора, позволяют определять форму и высоту объектов на поверхности Земли.
Радарный сигнал может проникать в земную поверхность на глубины, сравнимые с длиной волны (в случаях сухой почвы и идеальной диэлектрики).
Детектирование эффекта объемного рассеивания в поляризации HV позволяет вычислять биомассу растительности, толщины сухого льда и снега, отличать многолетний пресный лед от однолетнего соленого льда и т.д.
Возможность по спектральным данным выделять различные виды растительности, содержание отдельных химических элементов в почве и т.д.
Для обработки радарных данных необходимо использовать специальное программное обеспечение, например SARscape Modules for ENVI ― комплекс многофункциональных модулей для обработки данных радарной съемки, выполненной радарами с синтезированной апертурой (SAR).
SARscape Modules позволяют выполнять обработку радарных данных, включая радарную интерферометрию (построение цифровых моделей местности, определение смещений и деформаций земной поверхности и сооружений), поляриметрию (создание композитных поляриметрических изображений, выполнение классификации) и др. SARscape for ENVI обеспечивает максимальную поддержку существующих радиолокационных сенсоров: ENVISAT ASAR, Radarsat-1,2, TerraSAR-X/TanDEM-X и группировку спутников Cosmo-SkyMed-1-4 и др.
Основные области применения радарных данных: мониторинг смещений и деформаций земной поверхности и сооружений, построение цифровых моделей местности и рельефа, сельское и лесное хозяйство, городское планирование, экология, оценка последствий наводнений, всепогодный мониторинг судоходства, нефтеразливов, ледовой обстановки и т. д.
Основными отличительными особенностями радарных спутников нового поколения являются их пространственное разрешение (до 0,25 м), возможность съемки с различной поляризацией и последующей интерферометрической обработки для получения высокоточных цифровых моделей рельефа (ЦМР) и выявления подвижек земной поверхности с высочайшей точностью, независимость съемки от облачности. К таким космическим аппаратам относятся TerraSAR-X, TanDEM-X,COSMO-SkyMed-1-4, RADARSAT-2.
Важной тенденцией в развитии спутниковых радарных систем (помимо повышения пространственного разрешения и увеличения числа режимов съемки) является расширение поляризационных возможностей, и, в особенности, одновременная съемка в четырех поляризациях (которая позволяет в дальнейшем генерировать так называемую полную поляризационную матрицу, о преимуществах которой будет подробно сказано ниже). Уникальная особенность полностью поляриметрических данных состоит в возможности классификации объектов на снимке по физическому типу отражения.
Более подробную информацию о радарных спутниках см. на нашем сайте в разделе Радарные спутники.
Для этого необходимо отправить электронное сообщение по адресу sovzond@sovzond.ru, заполнить форму заказа на сайте или отправить заявку по факсу +7(495) 988-75-33 с указанием интересующей Вас области и с пространственным разрешением снимка. Можно прислать координаты интересующего Вас района, файлы в векторном виде или в любом формате, фрагмент карты с очерченной областью или просто описать запрашиваемую территорию (например, «в границах Тверской области» или «на город Коломна»).
Возможно, самостоятельно осуществить поиск в каталоге для поиска космических снимков с различных космических аппаратов высокого и сверхвысокого пространственного на сайте компании «Совзонд» — catalog.sovzond.ru. На текущий момент каталог позволяет выбрать снимки на интересующую территорию по спутникам QuickBird, WorldView-1, WorldView-2, WorldView-3, GeoEye-1, IKONOS, TerraSAR-X, ALOS (Prism, Avnir-2), RapidEye, Pleiades-1A, Pleiades-1B, TH-1, Deimos-1, Монитор-Э, Ресурс-ДК1 и Ресурс-Ф.
 |
| Рис.1. Пространственное разрешение 1 м |
 |
| Рис.2. Пространственное разрешение 0,6 м |
 |
| Рис.3. Пространственное разрешение 0,5 м |
 |  |
| Рис.4. Пространственное разрешение 15 м | Рис.5. Пространственное разрешение 80 м |
 |
| Рис.6. Пример панхроматического изображения со спутника IKONOS (пространственное разрешение 1 м) |
 |
| Рис.7. Пример панхроматического изображения со спутника QUICKBIRD (пространственное разрешение 60 cм) |
Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (450-900 нм) и поэтому являются черно-белыми.
Мультиспектральные (или спектрозональные) изображения — представлены в виде отдельных спектральных каналов (RGB и инфракрасные каналы) или виде синтеза отдельных каналов для получения цветного изображения. Поочередный синтез отдельных каналов позволяет решать многочисленные тематические задачи, а также помогает при дешифрировании снимков.
 |
| Рис.1. Стандартный набор спектральных каналов на современных спутниках высокого и сверхвысокого пространственного разрешения |
На спутниках группировки RapidEye добавлен спектральный канал «крайний красный» (Red Edge), оптимально подходящий для наблюдения за изменениями состояния растительного покрова.
