Základní zpracování dat

Do kategorie základní zpracování dat řadíme především prvotní postupy typické pro zpracování družicových snímků. Zpravidla se jedná o jednoduché operace, které však mohou při nevhodném nebo chybném použití výrazně degradovat informační obsah družicových dat a omezit jejich následné využití.

 

Formáty družicových dat


Pokud jde o datové formáty, ve kterých se dnes družicová data dodávají, je situace poněkud nepřehledná. Bohužel neexistuje mezi jednotlivými provozovateli družicových systémů shoda na jednotném formátu nebo standardu, který by byl pro distribuci dat používán. Přestože trend poslední doby spočívá v používání obecně akceptovatelných formátů (např. GeoTIFF), řada družicových dat je dodávána ve formátech vyvinutých jednotlivými provozovateli družic (a často ještě modifikovovanými v rámci předzpracování dat na každé jednotlivé přijímací stanici, kde byla data připravena k dodání).

Důvody tohoto stavu jsou rozličné, zpravidla je však tato situace způsobena potřebou zapsat vedle vlastních obrazových dat (družicových snímků) také řadu doprovodných údajů, tzv. orbitálních parametrů (tyto údaje jsou totiž nezbytné při provádění ortorektifikace snímků, neboť umožňují vytvoření geometrického modelu pořízení družicové scény, který je specifický každé družicové platformě).

Gisat všem svým zákazníkům nabízí v rámci dodání družicových dat možnost jejich převedení do zákazníkem vybraného formátu, aby tak maximálně zjednodušil další zpracování nebo okamžité využití dodaných dat.

 

nahoru

Radiometrická hloubka


Až do nedávné doby byla družicová data dodávána v 8-bitových obrazových formátech. V souvislosti s příchodem dat s velmi vysokým rozlišením se také objevily požadavky na vyšší rozlišení radiometrické. Většina nových družic již dnes pořizuje data zpravidla v 10-bitovém rozlišení a tato data jsou distribuována v 16-bitových datových formátech. Specifická je situace u radarových dat, která jsou, vzhledem ke svému velkému radiometrickému rozsahu, dodávána standardně v 16-bitové rozlišení.

V případě zpracování 16-bitových dat je preferována varianta udržení tohoto radiometckého rozlišení a případné převedení to 8 bitů až v závěrečném zpracovatelském kroku. Tento postup je ovšem někdy obtížně realizovatelný, neboť některé programy nedokáží s 16-bitovými obrazovými daty plnohodnotně pracovat, 16-bitová data představují dvojnásobný datový objem oproti standardnímu 8-tovému rozlišení, některé obrazové formáty vůbec 16-bitová data nepodporují.

Gisat nabízí každému svému zákazníkovi převedení dat do 8-bitového datového rozlišení. To je třeba provést s velkou opatrností, aby se minimalizovala ztráta informačního obsahu, ke které v rámci tohoto převodu nutně dochází.

 

nahoru

Geometrické a radiometrické korekce


Provedení geometrických a radiometrických korekcí bývá často prezentováno jako jeden ze základním předzpracovatelských kroků při práci s družicovými daty.

V případě geometrických korekcí se jedná zejména o odstranění případných artefaktů, které se mohou v družicovém snímku objevit (např. chybějící nebo posunuté obrazové řádky a jejich části). Tyto opravy je zpravidla nutné provádět manuálně, automatizované postupy je možné využívat spíše vyjímečně.

Radiometrické korekce lze rozdělit do dvou kategorií:
  • atmosférické korekce

Pro provedení atmosférických korekcí se nejčastěji používají algoritmy vyvinuté německou kosmickou agenturou DLR (ATCOR2, ATCOR3). Cílem těchto korekcí je odstranění radiometrických zkreslení způsobených atmosférickými efekty. Použití těchto postupů je však nutné vždy předem zvážit, neboť znamenají výrazný zásah do původní radiometrie dat.

  • topografické korekce

Cílem topografických korekcí je odstranění vlivu topografie (výraznějších výškových změn) zemského povrchu na původní radiometrické hodnoty pořízených dat. Nepříznivé dopady tohoto efektu jsou významné zejména pokud jsou snímky pořízeny pod většími šikmými úhly (incidenčními úhly). Toto je standardní situace u radarových družic a častý případ u moderních družic s flexibilními skenery (umožňující pohledy do stran kolmo ke směru letu družice).

 

nahoru

Barevné úpravy


Příprava barevně vyváženého a dobře interpretovatelného obrazového produktu je jednou ze základních zpracovatelských operací při využívání družicových dat. Takové zpracování dat je nutné zejména v případě, kdy uživatel nemá k dispozici software, který umožňuje interaktivní práci s barevností snímku, nebo pokud je třeba připravit kvalitní tiskový výstup.

U dat panchromatických (černobílých) a multispektrálních, pořízených ve třech spektrálních pásmech, se jedná pouze o základní barevné zpracování spočívající v práci s histogramem snímku, úpravě jasu a kontrastu, aplikaci vhodného obrazového filtru, apod. V případě práce se 16-bitovými daty je vhodné v rámci tohoto zpracování převést data do 8-bitové podoby (viz. kapitola výše).

Pokud jsou k dispozici multispektrální data s více než třemi spektrálními pásmy, je nejprve třeba vybrat vhodnou RGB kombinaci. Při tomto výběru je rozhodující, k jakému účelu a jakým uživatelem bude výsledný obrazový produkt využíván. Lze totiž připravit nejrůznější barevné kombinace, např. reprezentující přirozenou barevnost zemského povrchu (při využití tří základním pásem z viditelné části barevného spektra) nebo zvýraznit specifické typy povrchů, často typ vegetace nebo její stav (zahrnutím spektrálních pásem charakterizující odrazivost v oblasti blízkého a středního infračerveného záření).

 

nahoru

Reprojekce


Převedení obrazových dat mezi různými mapovými zobrazeními (definovanými na různých elipsoidech v různých souřadných systémech) je poměrně častý typ zpracování, vyvolaný potřebou kombinace dat z různých zdrojů a rozvíjející se mezinárodní spoluprácí. Typickým příkladem je převod mezi Křovákovým zobrazením (definovaném na Besselově elipsoidu v souřadnicovém systému S-JTSK) a Gauss-Krugerovým zobrazením (definovaném na Krasovského elipsoidu v souřadnicovém systému S-42). Tento převod je již ve většině programů používaných v České nebo Slovenské republice vyřešen, takže větší problémy zpravidla činí reprojekce z/do zahraničních systémů.

Gisat používá pro tento typ zpracování postup pomocí úplné 7-prvkové transformace (model Burša-Wolf). Pro tyto účely disponuje rozsáhlou databází prověřených parametrů souřadnicových systémů standardně používaných v celé Evropě i v jiných zemích světa.

 

nahoru