assinaturas digitais idrisi
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IDRISI
Detecção Remota
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IDRISI for Windows - Exploração de imagens de satélite e assinaturas
digitais de ocupação de solo.
Com este trabalho pretende-se iniciar a exploração de imagens de detecção remota, começando
por explorar diferentes formas de recalcar o contraste de imagens obtidas por satélite.
Desta forma conseguimos uma melhor interpretação visual daquelas, para tal são consideradas
4 bandas espectrais (banda 1-azul; banda 2-verde; banda 3-vermelho; banda 4-infravermelho
próximo) de duas imagens para uma mesma área, correspondentes a diferentes datas.
A partir destas, vamos identificar 3 tipos de cobertura de solo, zona florestal, água e solo
descoberto. Verificamos, ainda, recorrendo a gráficos comparativos, como estas diferentes
coberturas de solo reflectem os registos de comprimento de onda nas quatro bandas. Finalmente
são comparadas as 3 coberturas de solo para as diferentes datas registadas, 23/6/2 e 6/3/3.
Utilizando o Idrisi for Windows é atribuída à nossa directoria de trabalho a pasta que contém as
imagens da primeira data (23/6/2).
A partir do menu (DISPLAY) visualizamos a primeira imagem da 1ªdata e da 1ª banda,
com a tabela de cores GREY 256 e as restantes opções disponíveis.
BBaannddaa 11 ,,11ªªddaattaa
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A partir do menu (DISPLAY) corremos HISTO para obter um histograma da imagem,
onde podemos ver a distribuição dos pixéis na escala cinzento como valor mínimo de 0 e
máximo de 255.
Assim o eixo dos xx mostra a reflectância dos pixéis com o 0 como preto e o valor 255 como
pixéis brancos (reflectância máxima). O eixo dos yy mostra o número de pixéis na imagem com o
valor da cor correspondente em xx.
HHiissttooggrraammaa ddaa bbaannddaa 11,, 11ªªddaattaa
Portanto para esta imagem podemos ver, a partir do histograma, que os pixéis da imagem estão
maioritariamente concentrados em valores de reflectância entre 50 e 80 na escala de cinza. O
que não permite uma boa visualização, ou seja, quando vemos diferentes elementos na imagem
“passamos de um cinzento claro para um cinzento um pouco mais claro, ou de um cinzento-
escuro para um cinzento um pouco mais escuro”.
É então necessário aumentar o contraste da imagem, podemos fazê-lo da forma mais
simples (autoescalonamento) como mostra a figura seguinte.
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AAuuttooeessccaalloonnaammeennttoo bbaannddaa 11,, 11ªªddaattaa
O valor mínimo da imagem é mostrado com a cor do valor mais baixo na tabela de cores e o
máximo é mostrado com o valor mais elevado, sendo os intermédios distribuídos.
No entanto o resultado não tem um contraste muito evidente, pelo que será necessário recorrer
ao realçe da imagem (STRETCHING), esta operação cria novos arquivos com novos valores de
dados, ou seja, altera os dados originais da imagem. Desta forma os outputs destas imagens
devem ser usados apenas para visualização e não para consulta ou tratamento de dados.
Correndo o STRETCH no menu DISPLAY temos 3 opções:
O CONTRASTE LINEAR funciona de modo semelhante ao autoescalonamento, pelo que
não produziu efeitos muito diferentes na visualização da imagem, podemos contudo
nesta opção alterar os valores máximos e mínimos da imagem.
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O realce com a EQUALIZAÇÃO DE HISTOGRAMA agrupa o mesmo número de pixéis
em cada nível de dados, contudo os pixéis que pertencem à mesma classe na imagem
original, não podem ser divididos em mais que uma categoria na imagem de saída.
Finalmente, o CONTRASTE LINEAR COM SATURAÇÃO agrupa no mesmo valor uma
percentagem a designar de pixéis em cada extremidade do histograma e os restantes
valores têm um contraste linear normal. Este é portanto o stretch mais indicado para
usar neste tipo de imagem, uma vez que o histograma concentra os pixéis na mesma
zona. Esta imagem de output é como se fosse esticada e os valores dos pixéis
concentrados, são distribuídos para uma escala de cinzento mais alargada, oferecendo
assim um contraste maior na imagem de saída.
Como a visualização ideal funciona um pouco por tentativa e erro, são usadas diferentes
percentagens de saturação, 2,5 e 5 %, para ver qual oferece um contraste mais apropriado.
SSttrreettcchh lliinneeaarr ccoomm ssaattuurraaççããoo 22,,55 ee 55%% bbaannddaa 11,, 11ªªddaattaa
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O mesmo procedimento é aplicado às restantes bandas.
HHiissttooggrraammaa ddaa bbaannddaa 22 11ªªddaattaa
SSttrreettcchh lliinneeaarr ccoomm ssaattuurraaççããoo 22,,55 ee 55%% bbaannddaa 22,, 11ªªddaattaa
Podemos ainda pedir novamente um histograma para as imagens de output do stretch com
saturação linear, e confirmar como de facto os pixéis estão mais distribuídos por diferentes tons
de cinza, sendo que a saturação com 5% mostra um histograma ligeiramente mais distribuído.
Em ambos o zero foi excluído.
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HHiissttooggrraammaass ddoo ssttrreettcchh ccoomm 22,,55 ee 55%%
HHiissttooggrraammaa ddaa bbaannddaa 33 ,,11ªªddaattaa
SSttrreettcchh lliinneeaarr ccoomm ssaattuurraaççããoo 22,,55 ee 55%% bbaannddaa 33 ,,11ªªddaattaa
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HHiissttooggrraammaass ddoo ssttrreettcchh ccoomm 22,,55 ee 55%%
HHiissttooggrraammaa ddaa bbaannddaa 44,, 11ªªddaattaa
SSttrreettcchh lliinneeaarr ccoomm ssaattuurraaççããoo 22,,55 ee 55%% bbaannddaa 44,, 11ªªddaattaa
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Para ver como os diferentes tipos de cobertura de solo reflectem os diferentes registos de
comprimento de onda do espectro nas 4 bandas da imagem podemos fazê-lo através de um
gráfico onde para um mesmo pixel obtemos os valores de reflectância nas 4 bandas.
São então escolhidos 3 pixéis das 3 coberturas de solo, vegetação, água e solo
descoberto.
.Para obtermos os valores de reflectância das 4 bandas para o mesmo pixel, vamos usar um
grupo de imagens com dados originais das 4 bandas e uma outra com contraste para podermos
visualizar bem a cobertura de solo. No entanto, não é nesta que vamos pedir o valor de
reflectância mas sim na correspondente com os dados originais de reflectância, pois a escala de
cinzentos foi alterada com o stretch. Para obtermos os valores de (w) concomitantemente para
as 4 bandas basta usar o CURSOR INQUIRY, mas primeiro vamos definir o grupo de imagens.
Assim, podemos correr EDIT no menu
DATA ENTRY e escolhemos EDIT AN
IMAGE GROUP FILE, definimos um nome
para este grupo e escolhemos as 4 bandas
originais e ainda uma imagem com
contraste, que pode ser da banda 4 onde
visualizamos as diferentes ocupações de
solo para nos auxiliar na visualização.
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Em seguida no menu DISPLAY abrimos DISPLAY PREFERENCES e verificamos se a
opção EXTENDED CURSOR INQUIRY está activa. Selecciona-se então a opção IMAGE
GROUP FILE e inserimos o nome do grupo de imagens criado anteriormente.
Basta aceder ao CURSOR INQUIRY, depois de visualisar a imagem da banda 4 e
respectivo STRETCH da mesma e pedir os valores dos pixéis pretendidos.
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É-nos então mostrado um quadro com os valores de reflectância desse pixel para as 4
bandas.
ÁGUA
VEGETAÇÃO
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SOLO
Depois de escolhidos 3 pixéis para as 3 diferentes coberturas de solo, podemos usar
estes valores e editar um gráfico com os valores de reflectância para cada cobertura de
solo em cada banda.
((RReefflleeccttaanniiaass vvss 44 bbaannddaass))
PPaarraa aass ttrrêêss ooccuuppaaççõõeess ddee ssoolloo
2233//66//22
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Na segunda data, alteramos a directoria de trabalho para a pasta com as imagens de
6/3/3 correndo ENVIRON no menu ENVOIRONMENT.
Para a segunda data procedemos da mesma forma correndo HISTO no menu DISPLAY
e analisamos os histogramas das 4 bandas, como têm os pixéis concentrados nos
mesmo valores de cinza pode-se, novamente, fazer um realce das imagens com
saturação linear.
HHiissttooggrraammaa ddaa bbaannddaa 11,, 22ªªddaattaa
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SSttrreettcchh lliinneeaarr ccoomm ssaattuurraaççããoo 22,,55 ee 55%% bbaannddaa 11,, 22ªªddaattaa
HHiissttooggrraammaass ddoo ssttrreettcchh ccoomm 22,,55 ee 55%%
HHiissttooggrraammaa ddaa bbaannddaa 22,, 22 ªª ddaattaa
SSttrreettcchh lliinneeaarr ccoomm ssaattuurraaççããoo 22,,55 ee 55%% bbaannddaa 22 22ªªddaattaa
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HHiissttooggrraammaass ddoo ssttrreettcchh ccoomm 22,,55 ee 55%%
HHiissttooggrraammaa ddaa bbaannddaa 33,, 22ªªddaattaa
SSttrreettcchh lliinneeaarr ccoomm ssaattuurraaççããoo 22,,55 ee 55%% bbaannddaa 33,, 22ªªddaattaa
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HHiissttooggrraammaass ddoo ssttrreettcchh ccoomm 22,,55 ee 55%%
HHiissttooggrraammaa ddaa bbaannddaa 44,, 22ªªddaattaa
SSttrreettcchh lliinneeaarr ccoomm ssaattuurraaççããoo 22,,55 ee 55%% bbaannddaa 44,, 22ªªddaattaa
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HHiissttooggrraammaass ddoo ssttrreettcchh ccoomm 22,,55 ee 55%%
Para obtermos os valores de (w) nas 4 bandas da segunda data temos de definir o respectivo
novo grupo de imagens, para isto procedemos como anteriormente, a partir do menu DATA
ENTRY corremos EDIT e atribuímos o nome do novo grupo com as novas 4 bandas e uma
imagem com stretch para visualização.
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No menu DISPLAY em DISPLAY PREFERENCES alteramos para o novo grupo de
imagens.
Agora visualisamos a imagem da banda e respectivo stretch podendo já pedir (sempre
na imagem original) os valores de (w) pelo CURSOR INQUIRY.
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Aqui são escolhidos 3 pixéis para as 3 diferentes ocupações de solo sensivelmente nas
mesmas áreas que na data anterior.
ÁGUA
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VEGETAÇÃO
SOLO
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Obtemos novamente os valores para a construção do gráfico da reflectância para as
diferentes ocupações nas diferentes bandas.
((RReefflleeccttaanniiaass vvss 44 bbaannddaass))
PPaarraa aass ttrrêêss ooccuuppaaççõõeess ddee ssoolloo
66//33//33
Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4
Água
Solo
Vegetação
58 48
36
124
7157
56
99
66
47 42 40
0
20
40
60
80
100
120
140
Água
Solo
Vegetação
Comparando as imagens nas diferentes datas, é notável a diferença ao nível da tonalidade. Na
segunda data as imagens estão mais claras, pelo que apresentam maior número de pixéis
brancos, isto é, têm mais pixéis com reflectâncias altas. Isto é bem visível na banda 4 onde
existe, provavelmente, mais vegetação na cobertura de solo em 6/3/3. A imagem desta data
mostra também mais manchas de solo com reflectância muito baixa, ou seja, parece haver uma
maior disponibilidade de água do que existe em 23/6/2. É também possível que algumas zonas
com água estejam menos escuras em 23/6/2 por haver mais sedimentos, pois estes aumentam a
reflectância.
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BBaannddaa 44 ccoomm ssttrreettcchh lliinneeaarr ccoomm ssaattuurraaççããoo ddee 22,,55%%
2233//66//22 66//33//33
Os gráficos das diferentes datas não são muito representativos, quando comparados um com o
outro, porque os pixéis não foram exactamente os mesmos e representam apenas um para cada
tipo de cobertura de solo. No entanto, dentro de cada gráfico a reflectância de cada zona em
cada banda é representativa e corrobora o facto de a banda 4 ser a que tem melhor visibilidade,
pois os valores de reflectância estão mais afastados uns dos outros em ambos os gráficos. É
nesta banda que os valores da reflectância da vegetação são mais elevados e os valores da
reflectância da água são mais baixos.
((RReefflleeccttaanniiaass vvss 44 bbaannddaass))
PPaarraa aass ttrrêêss ooccuuppaaççõõeess ddee ssoolloo
2233//66//22 66//33//33
Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4
Água
Solo
Vegetação
76 78
109 104
63 60
78 83
47
33 31
19
0
20
40
60
80
100
120
Água
Solo
Vegetação
Banda 1 Banda 2 Banda 3 Banda 4
Água
Solo
Vegetação
58 48
36
124
7157
56
99
66
47 42 40
0
20
40
60
80
100
120
140
Água
Solo
Vegetação
Maura Lousada