Távérzékelés Letapogatók (scanners) (EENAFOTOTV, ETNATAVERV)
Erdőmérnöki szak, Környezettudós szak Király Géza NyME, Erdőmérnöki Kar Geomatikai, Erdőfeltárási és Vízgazdálkodási Intézet Földmérési és Távérzékelési Tanszék
Fotogrammetriai szkennelés Analóg filmek – digitális kép Analóg képek
Digitális képek
•Szemcseméret ~ 1µm
•Pixelméret ~7-21 µm
•Radiometria 1 bit
•Radiometria 8-14 bit
Digitalizálás - kvantálás képfüggvény mátrix i, j –képeleme (greyness szürkeségi) (picture mátrix elementi, j képpontja pixel) g (i, j ) :: G Kvantálás: a képfüggvény folytonos fényességértékei és a digitális megfelelőik közötti átalakítás: szürkeségi fokok számának megválasztása
i, j ADigitalizálás letapogatás Analóg jel (terep, =(szkennelés) szkennelés fényképészeti +eredménye kvantálás film)
DIGITÁLIS FOTOGRAMMETRIA Digitális képek kvantált kvantált kép kép 16 4 256 színnel színnel az eredeti kép 64 színnel
Kvantálás:
kvantáltkvantált kép 2 színnel: bináris kép kép 8 128 32 színnel színnel színnel
Fotogrammetriai szkennelés
Nagy geometriai felbontás (pixelméret < 10 µm) Nagy geometriai pontosság (jobb mint ¼ pixel) Nagy radiometriai pontosság (jobb mint 2 szürkeségi fok) Szkennelhető formátum legalább 23*23 cm2 Fotogrammetriai funkcionalitás (pld. automatikus belső tájékozás) Tekercsfilmek szkennelhetősége
Automatikus intenzitás-ellenőrzés Szkennelendő területek (képek) automatikus felismerése Szkennelt képek automatikus forgatása (pld. tömbök repülésekor) Képek átugrása Filmkezdet és filmvég automatikus felismerése Filmsérülés elkerülése
Fotogrammetriai szkennerek
Leica Geosystem Z/I Imaging Vexcel Imaging Wehrli
DSW 600 PhotoScan UltraScan RM
A letapogatók legfontosabb elemei Optikai rendszer: lencsék, tükrök, rekeszek, szóró tagok, stb. Érzékelők: Az aktív felületükre eső sugárzás arányában áram indukálódik rajtuk. Általában félvezetőkből készítik Jelfeldolgozók: Az elektromos jelet dolgozzák fel úgy, hogy a megfelelő kimenetet (digitális képet) állítsák elő Adattároló: Az előállított adatok (átmeneti) tárolására szolgáló eszközök
Érzékelők (Sensor) 1. 2. 3. 4.
Geometriai felbontás (m) Spektrális felbontás (sáv) Radiometriai felbontás (bit) Időbeni felbontás (nap)
Az érzékelők csoportosítása
Letapogatás - képalkotás Letapogatás Időben elhúzódó folyamat
Képalkotás A mért értékeket különböző irányokhoz/helyekhez kötjük
Érzékelők csoportosítása Passzív Nem letapogató Nem képalkotó – mh. radiométer, graviméter Képalkotó - Kamerák
Letapogató (képalkotó) Képsíkban – TV kamera Tárgysíkban – optikai-mechanikai pásztázók
Aktív Nem letapogató (nem képalkotó) – lézer távmérő, mh. mélységmérő Letapogató (képalkotó) Képsíkban Tárgysíkban – RAR, SAR, LIDAR
Letapogatók csoportosítása Klasszikus Mechanikai-optikai Elektro-optikai
Új 0D – pontszenzor 1D – sorszenzor 2D – képszenzor
Letapogatók
Whisk-broom, Cross-track
Push-broom, Along-track Focal plane array, full frame
Letapogatás Képsík - tárgysík
Pásztázó letapogatás – 0D h: repülési magasság s: pásztaszélesség ω: elemi látószög (IFOV) Ω: teljes látószög a, b: pixelméret
hω a= cos 2 α
Multispektrális pásztázó letapogatás
Elektro-optikai letapogatás – 1D
Multipektrális elektro-optikai letapogatás
Landsat műholdprogram Amerikai, NASA, USGS 60-as évek közepén indult a fejlesztés 1970 Szabad út 1972 ERTS-A Első polgári célú, erőforráskutatás Landsat 1-3 MSS Landsat 4-5 TM Landsat 7 ETM+
Landsat történet
Landsat 1-3 ERTS A Earth Resources Technology Satellite -> Landsat 1 1972.07.23-1978.01.06
ERTS B Earth Resources Technology Satellite -> Landsat 2 1975.01.22-1982.02.05
Landsat 3 1978.03.05-1983.03.31
NIMBUS alapú műhold
Landsat 1-3 pályaadatok
Pályamagasság: ~900 km Inklináció: 99.2° Pálya: kvázi-poláris, Napszinkron Egyenlítői áthaladás: 9:42, descending Keringési idő: 103 perc, ~14 pálya/nap Visszatérési idő: 18 nap Worldwide Reference System - WRS-1 Path: 001-251 K-Ny Row: 248, 60(184) Egyenlítő
WRS-1 Magyarországon
Landsat 1-3 érzékelők
Return Beam Vidicon – RBV
3 spektrális sáv
B1: 0.48-0.57 µm B2: 0.58-0.68 µm B3: 0.70-0.83 µm
~80 m
Multispectral Scanner – MSS
4 spektrális sáv
B4: B5: B6: B7:
0.5-0.6 0.6-0.7 0.7-0.8 0.8-1.1
µm µm µm µm
68 * 83 m (IFOV: 0.086 mrad) 8 bit 185 * 185 km Nem programozható
Landsat 1-3 érzékelők
Landsat 4-7 Landsat 4 1982.07.16-2001.06.15
Landsat 5 1984.03.01-
Landsat 6 1993.10.05-1993.10.05 megsemmisült
Landsat 7 1999.04.15-(2003.05.31 SLC)
Landsat 4-7 pályaadatok Pályamagasság: ~705 km Inklináció: 98.2° Pálya: kvázi-poláris, Napszinkron Egyenlítői áthaladás: 9:45 (10:00), descending Keringési idő: 99 perc, ~14.5 pálya/nap Visszatérési idő: 16 nap Worldwide Reference System - WRS-2
Path: 001-233 Row: 248, 60(184) Egyenlítő
WRS-2 Magyarországon
Landsat 4-5 érzékelők Multispectral Scanner – MSS Thematic Mapper – TM 7 spektrális sáv
B1: B2: B3: B4: B5: B6: B7:
0.45-0.52 0.52-0.60 0.63-0.69 0.76-0.90 1.55-1.75 10.4-12.5 2.08-2.35
µm µm µm µm µm µm µm
30 (120) m (IFOV: 0.042 mrad) 8 bit 185 * 172 km programmozható
Landsat 7 érzékelő Enhanced Thematic Mapper – ETM+ 8 spektrális sáv
B1: 0.45-0.515 µm B2: 0.525-0.605 µm B3: 0.63-0.69 µm B4: 0.75-0.90 µm B5: 1.55-1.75 µm B6: 10.4-12.5 µm B7: 2.09-2.35 µm B8 Pan: 0.52-0.9 µm
30 (60, 15) m (IFOV: 0.042 mrad) 8 bit 183 * 170 km programmozható
Scan Line Correction (SLC) 2003.05.31
Landsat Data Continuity Mission LDCM 2011.07. ??? Operational Land Imager (OLI)
Földi vételi állomások
Spot műholdprogram Systeme Pour l'Observation de la Terre Francia, CNES, SpotImage 1986Spot 1-3 HRV Spot 4 HRVIR Spot 5 HRG
Spot 1-5 pályaadatok Pályamagasság: ~822 km Inklináció: 98.7° Pálya: kvázi-poláris, Napszinkron Egyenlítői áthaladás: 10:30, descending Keringési idő: 101.4 perc, ~14.2 pálya/nap Visszatérési idő: 26 nap
Spot 1-3 érzékelők 2 HRV (High Resolution Visible) 3+1 spektrális sáv B1: 0.50-0.59 µm B2: 0.61-0.68 µm B3: 0.78-0.89 µm P: 0.5-0.73 µm 20 (10) m 8 bit 60 * 60 km Oldalra-tekintés +/- 27° 2-3 nap programozható
Spot P felvétel 1995
Spot 4 érzékelők 2 HRVIR (High Resoltuion Visible Infra Red)
VEGETATION1 4 spektrális sáv B0:0.43-0.47 µm, B2, B3, B4
4+1 spektrális sáv
B1: 0.50-0.59 µm B2: 0.61-0.68 µm B3: 0.78-0.89 µm B4: 1.58-1.75 µm P: 0.61-0.68 µm
20 (10) m 8 bit 60 * 60 km 2-3 nap Programmozható
1000 m 10 bit 2250 km 1 nap
Spot 4 felvétel 2002 RGB 342
Spot 5 érzékelők 2 HRG (High Geometric Resolution)
4+2 spektrális sáv B1: 0.50-0.59 µm B2: 0.61-0.68 µm B3: 0.78-0.89 µm B4: 1.58-1.75 µm P: 0.5-0.73 µm 10 (20, 5) m 8 bit 60 * 60 km 2-3 nap Programmozható
VEGETATION2
4 spektrális sáv B0:0.43-0.47 µm, B2, B3, B4
1000 m 10 bit 2250 km 1 nap
HRS (High-Resolution Stereoscopic imaging instrument)
1 spektrális sáv 10 m 120 * 600 km ± 20° B/H=0.84
Spot sztereó módok
Pászták közötti (across track)
Pásztán belüli (along track) 90 mp
B/H=0.5-1.1
± 20° B/H=0.84
Sztereó mód B/H viszony B = H ⋅ tan α + H ⋅ tan β = H ⋅ (tan α + tan β ) B = tan α + tan β H Ahol: B: Bázis H: Magasság α: (előretekintés) szöge β: (visszatekintés) szöge
IRS műholdak/érzékelők ISRO (Indian Space Research Organisation) Indian Remote Sensing Satellite (IRS) System Bhaskara-1, 2 IRS-1A, 1B, 1C, 1D OCEANSAT, RESOURCESAT, CARTOSAT
Indiai távérzékelési műholdak
Bhaskara-1 1979.06.07Bhaskara-2 1981.11.20IRS-1A 1988.03.17IRS-1B 1991.08.29IRS-1C 1995.12.28IRS-1D 1997.09.29OCEANSAT-1 1999.05.26RESOURCESAT 2003.11.17CARTOSAT-1 2005.05.05-
IRS-1C, IRS-1D, RESOURCESAT pályaadatok Pályamagasság: ~817 km Inklináció: 98.7° Pálya: kvázi-poláris, Napszinkron Egyenlítői áthaladás: 10:30, descending Keringési idő: 101.35 perc, ~14 pálya/nap
IRS-1C, IRS-1D érzékelők PAN 1 sáv 0.5 – 0.75 µm 5,8 m 70 km 7 bit
WiFS (Wide Field Sensor) 2 sáv 188 m 810 km
LISS-3 (Linear Imaging and Self Scanning) 4 sáv
B1: B2: B3: B4:
0.52 0.62 0.77 1.55
23,5 m 141 km 7 bit
– – – –
0.59 0.68 0.86 1.70
µm µm µm µm
RESOURCESAT (IRS-P6) érzékelők LISS-4
3 sáv B1: 0.52 – 0.59 µm B2: 0.62 – 0.68 µm B3: 0.77 – 0.86 µm
5,8 m 70 (24) km 7 bit
AWiFS (Advanced Wide Field Sensor)
5 sáv 56 m 740 km 10 bit
LISS-3 (Linear Imaging Self Scanner)
4 sáv
B1: B2: B3: B4:
0.52 0.62 0.77 1.55
23,5 m 141 km 7 bit
– – – –
0.59 0.68 0.86 1.70
µm µm µm µm
CARTOSAT-1 2 PAN érzékelő 1 sáv 0.5-0.85 µm 2,5 m 30 km +26° előre, 5° hátra
Ikonos(-2) USA, Space Imaging (GeoEye) 1999. április 27. – IKONOS-1 1999. szeptember 24. Első polgári műhold/érzékelő 1 m-es felbontással
IKONOS pályaadatok Pályamagasság: ~681 km Inklináció: 98.1° Pálya: kvázi-poláris, Napszinkron Egyenlítői áthaladás: 10:30, descending Keringési idő: 98 perc, ~14.7 pálya/nap
IKONOS érzékelő 4+1 spektrális sáv
B1: 0.445 – 0.516 µm B2: 0.506 – 0.595 µm B3: 0.632 – 0.698 µm B4: 0.757 – 0.853 µm P: 0.526 – 0.929 µm
kék zöld vörös közeli infravörös
4 (1) m 26°; 3.2 (0.82) m Nadir 11 bit 11.3 km Pásztán belüli sztereó: 30-45°; B/H=0.54-0.83 3 nap Programmozható
EOS Terra, Aqua Earth Observing System USA, NASA 1999. december 18. 2002. május 4. Új generációs
EOS Terra/Aqua pályaadatok Pályamagasság: ~705 km Inklináció: 98.3° Pálya: kvázi-poláris, Napszinkron Egyenlítői áthaladás: 10:30, descending; 13:30, ascending Keringési idő: 98.88 perc, ~14.7 pálya/nap 16 nap
EOS Terra érzékelők ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection radiometer) CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) MISR (Multi-angle Imaging SpectroRadiometer) MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer) MOPITT (Measurement of Pollution in the Troposphere)
ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection radiometer) VNIR 3+1 spektrális sáv
B1: 0.52 – 0.6 µm B2: 0.63 – 0.69 µm B3N: 0.76 – 0.86 µm B3B: 0.76 – 0.86 µm
15 m 8 bit 60 km
SWIR
6 sáv 30 m
TIR
5 sáv 90 m
MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)
36 sáv 0.405- 14.385 µm 250, 500, 1000 m 2330 km * 10 km 12 bit MODIS Rapid Response System http://rapidfire.sci.gsfc.nasa.gov/
EO-1 (Earth Observing – 1) 2000.11.21 Érzékelők ALI (Advanced Land Imager) LEISA Hyperion
ALI (Advanced Land Imager) 8 spektrális sáv
B1: 0.45-0.515 µm B2: 0.525-0.605 µm B3: 0.63-0.69 µm B4: 0.75-0.90 µm B5: 1.55-1.75 µm B6: 10.4-12.5 µm B7: 2.09-2.35 µm B8 Pan: 0.48-0.69 µm
30 (10) m 8 bit 183 * 170 km programmozható
Hyperion 220 spektrális sáv 0.4 – 2500 µm (10 nm/sáv)
30 m 8 bit 7,5 * 100 km programmozható
QuickBird USA 2001. október 18. MS 2.4 m 4 sáv 11 bit 3 nap
P 0.6 m
Digitális mérőkamerák Gyártó
Felbontás
CCD
Típus
pixel
db
Geom.
spektr.
rmi
µm
sáv
bit
4+1
12
1D-s kamerák Leica
ADS40
Airborne Digital Sensor
12000
2+4
6,5
DLR
HRSC
High Resolution Stereo Camera
12172
9
6,5
12
Starlabo Corp
TLS
Three Line Scanner StarImager
14400
3
5,0
9
Wehrli & Ass.
3-DAS-1
8023
3·3
9,0
14
2D-s kamerák Z/I-Imaging
DMC
Digital Mapping Camera
13824
7680
12,0
4+1
Vexcel Imaging
UltraCamD
Large Format Digital Aerial Camera
11500
7500
9,0
4+1
DiMAC
DiMAC
Digital Modular Aerial Camera
7216
5412
6,8
3
Applanix Corp
Emerge DSS
Emerge Digital Sensor System
4096
4076
9,0
3
14
Leica ADS40 2nd Generation
Airborne Digital Sensor 4+1 sáv 64° sávszélesség 10° visszafelé Nadír 40° előre
Leica ADS40 2nd Generation
Multispektrális – 2D Színszűrők
Több kamera
Több réteg
Vexcel UltraCamD Digital Aerial Camera
Pánkromatikus 103.5 * 67.5 mm 11 500 * 7 500 pixel 100 mm (75, 125) f5.6 55° * 37° 14 bit
Multispektrális 4 sáv (RGB NIR) 4 008 * 2 672 pixel 28 mm f4 65° * 46° 14 bit
Vexcel UltraCamD Digital Aerial Camera
