Spatial Measurement of Segregation

Transcrição

Sensoriamento Remoto
Prática no ENVI
Flávia da Fonseca Feitosa
Disciplina PGT 035 – Geoprocessamento Aplicado ao Planejamento e Gestão do Território
Aula disponível em: https://flaviafeitosa.wordpress.com/talksteaching/geopgt/
Julho de 2015
Roteiro da Atividade
Realizar uma comparação multitemporal entre a cobertura de
vegetação em SBC no período de 2004 e 2014 (1:100.000),
utilizando imagens Landsat 5 e 8. Para isso aprenderemos:
PARTE I

Baixar imagens Landsat gratuitamente (geoportal NASA).

Interface de visualização do ENVI.

Fazer Stack de bandas.

Composições coloridas.
PARTE II

Classificação de imagens.
Imagens Landsat Gratuitas:
Portal EarthExplorer
Earth Explorer
Earth Explorer
Earth Explorer
Earth Explorer
1
Earth Explorer
Earth Explorer
Earth Explorer
Earth Explorer
Earth Explorer
Earth Explorer
Earth Explorer
Earth Explorer
Roteiro da Atividade Prática
Trabalharemos com imagens de duas datas:

08/09/2004  Landsat 5, sensor MSS (Multispectral
Scanner)

03/08/2014  Landsat 8, sensor OLI (Operational Land
Imager)
1. Entre no software Envi;
2. Abra todos os arquivos .tifs da pasta
“03_08_2014_LANDSAT_8”.
Relembrando: Landsat
8
http://landsat.usgs.gov/tools_viewer.php
Interface do ENVI
Percebam:
1.
Que cada banda é um arquivo Tif em separado;
2.
Que além das bandas que esperávamos, B1, B2...., O primeiro arquivo é o BAQ. É uma Quality
Assessment Band. Para cada pixel, há informações de cobertura de nuvem, neve, sombreamento, só
que é necessário processamento específico para isso. Vamos fechar esta banda. Assim como as bandas
do Termal e a pancromática. Faremos isso daqui a pouco, vamos primeiro olhar nossas bandas.
1. Olhem a escala de visualização da imagem.
2. Agora na área do Layer Manager à esquerda, arraste o arquivo da banda 4 para o topo da lista.
3. Aliás esta banda corresponde a qual fração do espectro magnético?
3. Aliás este banda corresponde a qual fração do espectro magnético?
4. Clique com o botão direito sobre a banda 4 e em seguida na opção Zoom to Layer Full Resolution.
3. Aliás este banda corresponde a qual fração do espectro magnético?
4. Clique com o botão direito sobre a banda 4 e em seguida na opção Zoom to Layer Full Resolution.
5. Perceba que a escala mudou.
1. Repita os procedimentos anteriores para todas as bandas exceto para BQA .
2. Vocês terão 10 minutos para a tarefa. E então Respondam:
A. Para qual conjunto de bandas há variação de escala?
B. Qual característica das imagens está controlando esta variação?
C. O que o comando Zoom to Layer Full Resolution faz?
•
Nosso objetivo final é identificar classes de cobertura do solo nas duas datas indicadas no início do
exercício, para uma escala de 1:100.000
•
Que bandas vocês acham que poderiam ser descartadas?
•
Para descartar as bandas precisaremos ligar o Data Manager.
•
No Data Manager podemos, abrir, fechar arquivos, ver informações sobre eles (metadados) e fazer
composições coloridas de imagens.
•
Nosso objetivo final é identificar classes de cobertura do solo nas duas datas indicadas no início do
exercício, para uma escala de 1:100.000
•
Que bandas vocês acham que poderiam ser descartadas?
•
Para descartar as bandas precisaremos ligar o Data Manager.
•
No Data Manager podemos, abrir, fechar arquivos, ver informações sobre eles (metadados) e fazer
composições coloridas de imagens.
1
2
3
4
•
Para fechar um arquivo basta selecionar ele no
seguida na opção Close File.
•
Feche as bandas BAQ, banda 8, 9, 10 e 11.
Data Manager clicar com o botão direito nele e em
•
Faça uma composição colorida cor verdadeira.
•
Qual a combinação de bandas Landsat 8 necessária para isso na sequencia RGB?
•
Para a composição clique no quadrado vermelho no Data Manager e em seguida na banda que deseja
aplicar a cor vermelha, em seguida clique na banda que deseja aplicar a cor verde e depois a azul. Por
último aperte o botão Load Data.
•
O software não permite fazer composições coloridas a partir de arquivos avulsos.
•
Assim teremos que consolidar todas as bandas iremos utilizar em um único arquivo TIFF.
•
O software não permite fazer composições coloridas a partir de arquivos avulsos.
•
Assim teremos que consolidar todas as bandas iremos utilizar em um único arquivo TIFF.
•
O comando que faz isso é o Layer Stacking.
•
No Toolbox à direita escreva Layer Stacking, para acessar o comando.
•
Antes de realizar o Stack de Layers, vamos importar o arquivo vetorial com os limites do município de
SBC
•
Por quê? Porque vamos aproveitar o “Layer Stacking” para recortar nossa imagem e manter apenas
nossa área de estudo.
•
Após importar o arquivo vetorial, dê um duplo clique sobre o comando Layer Stacking.
•
SBC
•
•
•
SBC
•
•
1
•
Selecione todos os layers.
•
Vamos aproveitar para já recortar nossa imagem para nossa área de interesse que é SBC., Clique em
Spatial Subset.
•
Na caixa de diálogos Select Spatial Subset
municipal de SBC
clique no botão
ROI/EFV e selecione o layer do limite
2
1
•
Selecione todos os layers.
•
Vamos aproveitar para já recortar nossa imagem para nossa área de interesse que é SBC., Clique em
Spatial Subset.
•
Na caixa de diálogos Select Spatial Subset
municipal de SBC
•
Clique em “OK”
•
Na caixa Select Spatial Subset Veja que a quantidade de Samples (colunas) e Lines (linhas) da imagem se
modificou.
•
Em seguida clique em OK.
1
clique no botão
ROI/EFV e selecione o layer do limite
2
•
Na caixa de diálogos Layer Stacking Input file, clique em ok.
•
Na caixa de diálogos Layer Stacking Parameters verifique na área Selected Files for Layer Stacking se as
bandas estão em ordem crescente, caso não estejam clique no botão Reorder Files...
•
Para trocar a ordem basta clicar no arquivo e arrastá-lo para o local escolhido.
•
Em “Enter Output Filename”, selecione diretório e nome do arquivo de saída.
1
2
•
Abra o Data Manager para ver o resultado.
•
Faça uma composição colorida cor verdadeira e Faça um Zoom to Layer Extent;
•
No Layer Manager desligue as outras bandas.
•
Vamos abrir o vetor com o limite de SBC. No Data Manager, clique no botão de abrir arquivos, selecione
arquivos do tipo shapefile, e abra o arquivo com o limite municipal.
•
Abra o Data Manager para ver o resultado.
•
Faça uma composição colorida cor verdadeira e Faça um Zoom to Layer Extent;
•
No Layer Manager desligue as outras bandas.
•
Vamos abrir o vetor com o limite de SBC. No Data Manager, clique no botão de abrir arquivos, selecione
arquivos do tipo shapefile, e abra o arquivo com o limite municipal.
•
O Envi salva seus arquivos de forma padrão em formato HDR, que é um formato de dados matricial,
popular para imagens.
•
O QGIS abre este tipo de arquivo mas o ArcGIs e outros software não, portanto é aconselhável converter
para tif, formato que é aberto em qualquer software.
•
Para tanto, vá ao menu File, Save as...
•
O Envi salva seus arquivos de forma padrão em formato HDR, que é um formato de dados matricial, popular para
imagens.
•
O QGIS abre este tipo de arquivo mas o ArcGIs e outros software não, portanto é aconselhável converter para tif,
formato que é aberto em qualquer software.
•
Para tanto, selecione o arquiv0o que reúne todas as bandas, vá ao menu
DTED)
File, Save as... > Save As... (ENVI, NITF, TIFF,
•
Vamos arrumar nosso dados. Vá até o Data Manager e feche todos os arquivos abertos;
•
Abra a Imagem LANDASAT 8 em formato TIFF que você salvou;
•
Abra a imagem LANDSAT5.tif na pasta DADOS\ORIGINAIS\08_09_2014_LANDSAT_5;
•
Abra o arquivo shapefile com o limite municipal de SBC.
•
Faça composições coloridas cor verdadeira com cada uma das imagens usando o Data Manager.
•
A imagem Landsat5 ficará escura, para melhorar o seu contraste vá na ferramenta de contraste rápido e mude para
Optimized Linear
•
Coloque a imagem Landsat8 por cima no Layer Manager e em seguida a Imagem Landsat5, basta arrastá-las.
•
Vamos testar alguns comandos de visualização para checar o georreferenciamento das imagens.
•
Coloque a imagem Landsat8 por cima no Layer Manager e em seguida a Imagem Landsat5, basta arrastá-las.
•
Vamos testar alguns comandos de visualização para checar o georreferenciamento das imagens.
•
Dê um zoom na escala 1: 50.000.
View Blend
Portal
View Flicker
View Swipe
•
Dê um pan
•
Apresente a banda do infravermelho próximo de cada uma das imagens Landsat, aliás qual é o número desta banda em
cada uma das imagens?
•
Ligue o View Swipe agora é possível ver que há um bom “casamento” entre as imagens.
e puxe a imagem um pouco para cima para ver a área dos reservatórios.
•
Vamos visualizar a mesma imagem em janelas distintas com composições diferentes;
•
Primeiro vá no Menu Views, Two Vertical Views para dividir a atual View em duas janelas verticais.
•
•
•
Testem todas as opções, depois volte para Two Vertical Views.
•
Perceba que o Layer Manager foi aberta uma Nova View.
•
Quando você clica dentro em um das Views, a View correspondente no Layer Manager fica selecionada.
•
•
•
Testem todas as opções, depois volte para Two Vertical Views.
•
Perceba que o Layer Manager foi aberta uma Nova View.
•
Quando você clica dentro em um das Views, a View correspondente no Layer Manager fica selecionada.
•
Selecione a View da Esquerda e faça uma composição colorida cor verdadeira com a imagem Landsat8;
•
Selecione a View da Direita e faça uma composição colorida com as bandas do infravermelho próximo, vermelho e
verde, padrão RGB. Diga a numeração.
•
Perceba que as imagens não estão apontando para a mesma área, para que isso ocorra utilizaremos o comando
Link Views (Menu, Views, Geo Link Views)
Geo
•
•
•
Link Views (Menu, Views, Geo Link Views).
•
Clique em Link All, e deixe a janela da Direita como principal.
Geo
•
•
•
Link Views (Menu, Views, Geo Link Views).
•
Clique em Link All, e deixe a janela da Direita como principal.
Geo
Teste a Ferramenta Fly
para navegar na imagem, sempre na janela da direita e veja que a janela da esquerda
acompanhará os movimentos.
Utilize também os comandos de zoom:
(Fixed Zoom in),
(Fixed Zoom out),
(Zoom to Full Extent) e
(Zoom)
•
Divida a tela em Quatro Views. Faça as composições abaixo, visualize com um zoom em 1:100.000 e link todas as janelas deixando a janela
do canto superior esquerdo como principal. Composições: 432, 543, 654, 564
•
Navegue com diferentes zooms e observe a variação de cor dos diferentes alvos.
•
Qual a melhor composição para distinguir vegetação de área construída?
•
Qual a melhor composição para ver diferenças de composição na água?
•
Qual a melhor composição para ver diferenças de tipos de vegetação?
•
Qual a melhor composição para observar diferenças em porcentagem de solo exposto?
•
Divida a tela em Quatro Views.
•
Faça as composições abaixo, visualize com um zoom em 1:100.000 e link todas as janelas deixando a janela do canto
superior esquerdo como principal.
•
Vamos navegar em alguns pontos.
•
Deixe ativado o View com a composição colorida cor verdadeira. Vá ao Data Manager e abra o arquivo Pontos.anz. É
um arquivo de anotação indicando três pontos da imagem onde iremos. Carregue-o .
•
Clique sobre o nome dele no Layer Manager e dê um Zoom Extent to layer;
•
Vá até a ferramenta Go to, copie as coordenadas do Ponto 1 e cole no espaço em branco do comando. Aperte enter.
•
Em seguida Clique no comando Crosshairs
•
Ponto 1  23°47'15.75"S,46°25'32.90"W
•
Ponto 2 23°46'22.96"S,46°31'55.55"W
•
Ponto 3  23°41'10.38"S,46°29'15.20"W
•
Vá até a ferramenta Go to, copie as coordenadas do Ponto 1 e cole no espaço em branco do comando. Aperte enter.
•
Em seguida Clique no comando Crosshairs
•
Ponto 1  23°47'15.75"S,46°25'32.90"W
•
Ponto 2 23°46'22.96"S,46°31'55.55"W
•
Ponto 3  23°41'10.38"S,46°29'15.20"W
, dê um som na área marcada pelo cursor.
•
Desligue a camada de anotação e coloque o zoom escala para 1:60.000 em todas as janelas.
•
Trata-se de uma área alagada, perceba que cada uma das composições revela diferentes informações sobre a área.
•
Repita os passos do exercício anterior e vá ao ponto 2. Só que agora visualize na escala 1:250.000.
•
Em qual das composições percebe-se melhor a diferença de composição entre as águas á direita e a esquerda da ponte.
Qual o motivo da composição escolhida ser melhor?
•
Ponto 2 23°46'22.96"S,46°31'55.55"W
•
Ponto 3  23°41'10.38"S,46°29'15.20"W
•
Repita os passos do exercício anterior e vá ao ponto 3. Só que agora visualize na escala 1:50.000. Desligue a camada de
anotações.
•
Ponto 3  23°41'10.38"S,46°29'15.20"W
•
O que é este alvo que aparentemente na composição colorida cor verdadeira, parece vegetação?
•
Como você descobriu ? Que elementos de Fotointerpretação você utilizou para isso?
Parte II
Classificação de Imagens
1.
Iremos Classificar a Imagem Landsat_8 utilizando dois métodos, um não-supervisionado e outro supervisionado.
2.
Feche todos os arquivos exceto a imagem Landsat_8.
3.
Faremos primeiro uma classificação não-supervisionada utilizando o algoritmo ISODATA. Para isso usaremos a
ferramenta Classification Workflow do Toolbox.
1.
Selecione o Arquivo a ser classificado, a imagem LANDSAT8. Em seguida aperte o botão Next.
Classificação não-supervisionada
1.
Selecione a opção No Traning Data, pois será uma classificação não-supervisionada e aperte o botão Next.
1.
Selecione o número de classes para 8, queremos 4 no final. Urbano/solo exposto, água, vegetação, vegetação em área
inundada. Entretanto colocamos mais classes para depois agrupá-las. Se colocamos o numero justo corremos o risco do
classificador misturar as classes.
2.
Clique na aba Advanced.
1.
Perceba que podemos alterar o número de Iterações do algoritmo e que também pode-se alterar a porcentagem de
pixels que se alteram quando uma nova iteração ocorre.
2.
Deixe os valores padrões e aperte o Next. Em uma operação real testamos mudanças nestes parâmetros.
1.
Na janela de Cleanup é realizada uma operação de generalização cartográfica, onde é passado um filtro ( Smooth kernel
Size) e polígonos formados por menos de um número determinado de pixels são agregados a classe vizinha ( Aggregate
Minimum Size).
2.
Deixe os valores padrões. Marque a opção Preview. Em seguida aperte o botão Next.
1.
Salve o resultado em sua pasta output, com o nome n_sup_01.
2.
Clique na Aba, Additional Export.
1.
Salve o resultado em sua pasta output, com o nome n_sup_01_estatistica.
2.
Clique em Finish.
1.
Percebam que o software retorna o resultado em dois formatos de dados; uma imagem classificada e um shapefile,
vetor.
1.
Vamos mudar as cores das classes para poder melhor visualizá-las.
2.
Clique com o botão direito em cima do resultado da classificação e depois em Raster Color Slice.
1.
Vamos mudar as cores das classes para poder melhor visualizá-las.
2.
Clique na opção Restore Color Slices from File...
3.
Carregue o arquivo cores-class.dsr na pasta paleta cores.
1
2
1.
Confirme.
1.
Vamos combinar as classes.
2.
Primeiro vamos analisa-las. Ligue e desligue as classes veja o tipo de cobertura entre elas e anote a relação entre as
classes definidas pelo classificador e as classes que tínhamos como objetivo.
1.
2.
Classe
original
Classe
final
1
Água
2
3
4
5
6
7
8
1.
2.
Classe
original
Classe
final
1
Água
2
3
4
5
6
7
Urbana
8
Urbana
1.
2.
Classe
original
Classe
final
1
Água
2
Veg
3
Veg
4
Veg
5
Veg
6
7
Urbana
8
Urbana
1.
2.
Classe
original
Classe
final
1
Água
2
Veg
3
Veg
4
Veg
5
Veg
6
Urbana
7
Urbana
8
Urbana
1.
2.
3.
Vamos utilizar o comando Combine classes,, no parte de Post Classification no Toolbox
Classe
original
Classe
final
1
Água
2
Veg
3
Veg
4
Veg
5
Veg
6
Urbana
7
Urbana
8
Urbana
1.
2.
Na caixa de diálogos Combine Classes Parameters Faça as combinaçõo de classes de entrada ( input class) e classes de
saída (output class) segundo a tabela ao lado.
3.
Salve em sua pasta de output de dados com o nome n_sup_02
1
2
Input
classes
Output
classes
Nome
da
Classe
final
1
1
Água
2
2
Veg
3
2
Veg
4
2
Veg
5
2
Veg
6
3
Urbana
7
3
Urbana
8
3
Urbana
3
1.
Você poderá salvar o resultado em Vetor se quiser no comando Classification to Vector.
1.
Você poderá salvar o resultado em Vetor se quiser no comando Classification to Vector.
2.
Salve com o mesmo nome da Classificação.
1
2
1.
Vetor sobreposto ao Raster.
Classificação supervisionada
1.
Deixe apenas aberto o Arquivo da imagem LANDSAT8 original e a classificação final em formato imagem. Feche o restante dos arquivos.
2.
Entre no comando de assistente de classificação, Classification Workflow. Na caixa de Classification, clique em Browse para selecionar o
arquivo.
3.
Na Caixa Select Input File, Selecione todas as bandas do Arquivo LANDSAT8. Entretanto verifique que é possível selecionar apenas algumas
bandas apertando a tecla Ctrl do teclado, enquanto se seleciona as bandas.
1
2
1. Selecione a opção Use Training Data.
1. Adicione as Classes
, conforme especificação Abaixo.
2. Agora vamos coletar amostras de treinamento.
1.
Agora vamos coletar amostras de treinamento.
2.
Selecione a Classe Água. E em seguida dê um zoom em um dos lagos das represas. Desenhe retângulos dentro das áreas, Como na figura.
Faça isso em pontos diferentes na imagem, para garantir que a amostra de água represente todos os tipos de pixels de água desta cena.
1.
Vamos Carregar um arquivo de amostras previamente estabelecido. Vá em Load Taining Data Set e carregue o arquivo amostrastreinamento.shp, dentro da pasta amostras.
1. Verifique se o Algoritmo selecionado é o MAXVER (Maximum Likelihood) e aperte o Next.
1. Verifique se o Algoritmo selecionado é o MAXVER (Maximum Likelihood) e aperte o Next.
1. Em Cleanup, deixe as opções padrões e aperte Next.
1. Exporte com o nome supervisionada. Tanto o Raster quanto o Vetor.
1. Exporte com o nome supervisionada. Tanto o Raster quanto o Vetor.
1.
Vamos comparar os resultados das duas classificações.
2.
Clique com o botão direito em cima da imagem supervisionada e em seguida na opção Raster Color Slices...
1.
2.
3.
Clique em Change Color Table..
4.
Em seguida escolha a opção Graphics Colors.
1
2
1.
2.
3.
Clique em Change Color Table..
4.
Em seguida escolha a opção Graphics Colors.
1.
Faça a mesma sequencia de procedimentos para a imagem não-supervisionada.
2.
Sopreponha as duas e a imagem Landasat, utilize a transparência para comparar os resultados.

Spatial Measurement of Segregation

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