Дипломная работа: Обработка и визуализация объектов на космических изображениях средствами пакета Contour
· Зная пространственное разрешение можно подсчитать площадь и периметр гари по количеству входящих в полигон пикселей. Каждому выделенному объекту присваивается идентификационный номер, и все сведения заносятся в базу данных.
· Затем следует сохранение контуров в бинаризованном виде (0 - фон, 1 - граница).
· Привязка к мировым географическим координатам.
· Далее путем векторизации растровых полигонов получение векторного типа данных.
· Полученные векторные данные хранятся в базе данных, которую уже можно использовать для дальнейшей работы в мировых ГИС-стандартах.
· И на данном последнем этапе загрузка векторных полигонов в ГИС-проекты.
Рис.3.2 Вид рабочего окна программы "Contour"
Программа "Contour" (рис.3.2) может выполнять следующие операции и функции:
· Изменять масштаб изображения, задаваемый как бегунком так и ручным вводом;
· Отслеживать внутренние и мировые географические координаты под курсором мыши и выводить их в статусной строке;
· Отслеживать RGB-компонент под курсором мыши и выводить их в статусной строке;
· Кнопка "Добавить" добавляет новый контур и присваивает ему уникальный идентификационный номер;
· В ручном режиме оконтуривания левой клавишей мыши выставляются вершины контура в реальном времени;
· В ручном режиме оконтуривания правой клавишей мыши обнуляются всех выставленные вершины;
· Задание Х и У - координат верхнего левого угла сцены;
· Задание пространственного разрешения снимка;
· Подсчитывание в реальном времени площади и периметра контура;
· Отслеживание количества выставленных вершин и выведение их в статусной строке;
· Изменение прозрачности для любого контура в любой момент времени;
· Кнопка "Удалить" (или клавиша "Del") удаляет любой выбранный контур;
· При выборе контура в таблице (или при нажатии клавиши "Ins") происходит "подсвечивание" контура на изображении;
· Через меню "Правка" удаляются последний и/или все контуры;
· Через меню "Файл" открытие снимка в графическом формате;
· Через меню "Файл" открытие контура (осуществляется только в том случае, если размеры снимка и контура совпадают);
· Через меню "Файл" сохраняется контура (-ов) в графическом формате BMP с файлом географической привязки к мировым координатам.
· В автоматическом выделении щелчок левой кнопки мыши запускает процесс выделения объекта;
· В автоматическом выделении выставление порога RGB-композита устанавливается по порядку в соответствующих полях для R,G и B - компонент.
Проведен сравнительный анализ на основе значений площадей при помощи программы Contour, с результатами дешифрирования участков, полученных в геоинформационном пакете ERDAS IMAGINE 9.1 используемым в настоящее время в Центре космического мониторинга и Институте леса.
Для того чтобы проводить сравнение нечетких спорных объектов, нужно сначала удостоверится на проверке оконтуривания простой однотонной геометрической фигуры (рис.3.3).
Рис.3.3 Сравнение полученных контуров (слева - в пакете "Contour", справа - в пакете "Erdas Imagine")
Площадь круга в обеих программах составила одинаковое значение - 7870 квадратных единиц. Это говорит о том, что программное обеспечение собственной разработки работает корректно и пригодно для последующей проверки более сложных областей на космических снимках.
Сравнены реальные объекты, присутствующие на снимках. Сначала в качестве простой задачи взяты три области лесных вырубок, потому что они имеют четкий контур и отличительно однотонный светло-зеленый фон. На рис.3.4 и рис.3.5 представлены контуры, полученные в программах "Contour" и "Erdas" соответственно.
Рис.3.4 Контур вырубок, полученный в программе "Erdas"
Рис.3.5 Контур вырубок, полученный в программе "Contour"
Таблица 3.1
Сравнение площадей программ
| Номер полигона | Erdas, кв. ед. | Contour, кв. ед. | Расхождение |
| 1 | 10880 | 10897 | 0,16% |
| 2 | 10092 | 10110 | 0,18% |
| 3 | 8199 | 8220 | 0,25% |
Как видно из таблицы 3.1, минимальное расхождение в результатах составляет доли процента. Это связано в различии пороговых значений в "Contour" и евклидова расстояния в "Erdas".
И наконец, сравнены наиболее сложные области (имеющие большое количество классов), но так необходимые для повсеместного анализа - гари.
Рис.3.6 Контур гари, полученный в программе "Contour"
Рис.3.7 Контур гари, полученный в программе "Erdas"
Разница в площадях между контурами на рис.3.7 и рис.3.7 более 15%. Согласно зрительному дешифрованию, "Erdas" не должен был выделять область справа (отделена красной чертой). Здесь как раз и скрыты различия в алгоритмах выделения областей между программами. Это связано с тем, что в программе "Erdas" происходит выделение области по спектральным данным снимка, тогда как в программе "Contour" используется цветовая палитра RGB-композита, значение порога которой используется как своеобразный классификатор и полностью схож с принципом зрительного различения цветов. С помощью пакета Contour проведен сравнительный анализ съемочных систем на примере Landsat ETM+ и Spot5 для установления разницы в площадях на снимках с различным пространственным разрешением. Пространственное разрешение спектрометра Landsat 30м, Spot5 - 15м.
Рис.3.8 Контур области снимка Landsat
Рис.3.9 Контур области снимка Spot
Было проведено десять измерений различных областей.
Таблица 3.2
Сравнение площадей съемочных систем
| Номер полигона | Landsat, кв. ед. | Spot, кв. ед. | Расхождение |
| 1 | 17010 | 18511 | 8.9% |
| 2 | 10092 | 10799 | 7% |
| 3 | 8199 | 8854 | 8.1% |
| 4 | 18462 | 19735 | 6.9% |
| 5 | 14785 | 15864 | 7.3% |
| 6 | 20153 | 21886 | 8.6% |
| 7 | 5143 | 5636 | 9.6% |
| 8 | 7549 | 8266 | 9.5% |
| 9 | 11889 | 12733 | 7.1% |
| 10 | 15300 | 16340 | 6.8% |
Среднее расхождение составило 7,9%. Это связано с большим пространственным разрешением у системы Spot. Так же можно отметить, что при сравнении малых областей, процент расхождения более высок, чем при сравнении больших областей. В дальнейшем, при работе со снимками Spot можно делать поправку на найденное процентное расхождение для сравнения этих съемочных систем.
