Ünite 3: Görüntü Ön İşleme ve Zenginleştirme Yöntemleri

Giriş

11 Şubat 2013’te fırlatılan Landsat 8 uydusu 15 metreden 100 metreye kadar orta mekânsal çözünürlükte görüntüler sağlamaktadır. Görünür, yakın-infrared, kısa dalga infrared ve termal infrared aralıklarında görüntü alan uydu NASA ve USGS (U.S. Geological Survey) iş birliği ile üretilmiştir. Ömrü 5 yıl olarak tasarlanan Landsat 8, 10 yıl yetecek kadar yakıt bulundurmaktadır.

LANDSAT 8 Uydu Görüntüsü ve Özellikleri

Landsat 8, OLI (Operational Land Imager) ve TIRS (Thermal Infrared Sensor) isimlerinde iki adet algılayıcı taşımaktadır.

Operasyonel Yer Görüntüleyici-OLI: Landsat 8, toplamda dokuz spektral bantta veri toplamaktadır. Bu bantların 7 tanesi daha önce fırlatılan Landsat serisi uydularda (Landsat 5 TM ve Landsat 7 ETM) bulunan bant aralıklarıyla uyumludur. Böylelikle diğer Landsat verileriyle karşılaştırmak, geçmişe dönük analiz yapmak kolaylıkla gerçekleştirilebilecektir. 0.433 - 0.453 µm ve 1.360 - 1.390 µm aralığında veri sağlayan iki yeni bantın isimleri sırasıyla; kıyı/aerosol ve sirrus’dur. Derin mavi bant ve kısa dalga infrared bant olarak da tanımlanan bu bantlar, su kalitesi ölçme ve yüksek irtifada bulunan tülümsü bulutları (sirrus bulutları) tespit etme çalışmalarında kullanılmaktadır.

Termal Yer Kızılötesi Algılayıcı- TIRS: NASA Goddard Flight Center tarafından üretilen TIRS algılayıcısı termal görüntüleme yeteneğine sahiptir. TIRS iki uzun dalga boyunda veri toplamaktadır. Landsat 7’de 10.4012.50 µm aralığında bulunan Bant 6, Landsat 8’de Bant 10’a karşılık gelmektedir. Bant 11 ise yeni tasarlanan bantlardandır.

Kalite Değerlendirme Bandı (QA): Kalite değerlendirme bandı (QA), Landsat 8 veri dosyalarına önemli bir eklentidir. Bu bant, kullanılan görüntü bantlarının kalitesi hakkında kullanıcılara bilgi verir. QA bandındaki pikseller bit kombinasyonları şeklinde temsil edilen tam sayı değerlerini içerirler. Bit kombinasyonları, görüntü çekimi anında görüntüyü etkileyebilecek yer yüzeyi, atmosfer ve sensör durumlarını temsil ederler.

Landsat 8 Görüntülerinin GRASS Yazılımına Eklenmesi:

Landsat 8 görüntüleri ile ilgili bilgileri aldıktan sonra, GRASS yazılımına bu verilerin eklenmesi aşamasına geçilir.

GRASS yazılımını çalıştırdıktan sonra Katman Yöneticisi (Layer Manager) kullanılarak sırası ile File>Import raster data (Raster verisi ekle)>Common formats import [r.in.gdal] (Yaygın formatları ekle) fonksiyonu seçilir. Karşımıza gelen ekranda Source type (Kaynak tipi) kısmına Directory (Klasör) seçilir. Daha sonra Browse (Göz at) tuşuna basılarak raster görüntülerimizin olduğu klasör seçilir. Verilerin eklenmesi için Layer id sekmelerinin işaretlenmesi gerekmektedir. Daha sonra Import (İçe Aktar) tuşuna basılarak bütün raster veriler çalışma klasörüne eklenir.

Yazılıma eklenen veriler, eklenme sıralarına göre harita görüntüleme penceresinde görüntülenecektir. Ayrıca Katman Yöneticisi penceresinde yazılıma eklenen veriler görüntülenme sırasına göre listelenmektedir.

Uydu Görüntülerinin Band İşlemleri

Uydu görüntüleri farklı bantlardan oluşmaktadır. Uydu görüntüleri kullanılarak bir takım analizleri yapabilmek için, görüntülere bazı bant işlemlerinin yapılması gerekmektedir. Bant Birleştirme, Renk Dengeleme ve Bant Ayırma işlemleri aşağıda açıklanmıştır.

Bant Birleştirme: Bant birleştirme işlemi farklı spektral özellikteki bantların renkli bir şekilde gösterilmesidir. Bu renkli görüntüden yararlanılarak çalışma alanı hakkında farklı bilgilere ulaşmak mümkündür.

GRASS yazılımında bant kombinasyonları oluşturulacağı gibi, farklı birçok uydu görüntüsünün farklı bant kombinasyonları oluşturmak da mümkündür. Bunun için Katman Yöneticisi (Layer management) penceresinde Raster menüsünün altında Renkleri yönet (Manage colors), daha sonra KYM Oluştur (Create RGB) tuşuna basılır.

Renk Dengeleme: GRASS yazılımını kullanarak uydu görüntüleri üzerinde renk dengelemesi yapılabilir. Uydu görüntüleri ilk olarak kullanıldığı zaman ve bant birleştirmesi yapılacağı zaman görüntüler soluk renkte gözükmekte ve çok fazla detay ayırt edilememektedir.

GRASS yazılımında Görüntü (Imagery) menüsü altında Görüntü renklerini yönet (Manage image colors) sekmesinde KYM için renk dengesi (Color balance for RGB) tuşuna basılır. Ekranda Kırmızı (Red) sekmesine Band4, Yeşil (Green) sekmesine Band3 ve Mavi (Blue) sekmesine Band2 seçilir ve Çalıştır (Run) tuşuna basılır.

Bant Ayırma: Bant ayırma işlemi, bant birleştirme işleminin tam tersi bir işlemdir.

Bantlarını ayırmak istediğimiz dosyayı girdikten sonra bant isimlerini (Kırmızı, Yeşil ve Mavi) girmemiz gerekmektedir.

Görüntü Keskinleştirme (PAN-SHARPENING)

Görüntü keskinleştirme (Pan-sharpening) tek bantlı yüksek mekânsal çözünürlükteki görüntünün, çok bantlı yüksek spektral çözünürlüğe sahip görüntü ile birleştirilmesi işlemidir. Örneğin Tablo 3.1 verilen Landsat 8 görüntüleri için Bant 8 - Pankromatik (PAN) bandı 15 metre çözünürlüğe sahipken diğer bantlar 30 metre çözünürlüktedir. İşte 30 metre çözünürlükteki görüntülerin 15 metrelik mekânsal çözünürlüğe getirilmesine “Görüntü Keskinleştirme (Pan – sharpening)” denilmektedir.

Görüntü keskinleştirme (Pan-sharpening) işlemine GRASS GIS (Ver:6.4) yazılımında Görüntü (Imagery) menüsünün altında Brovey sharpening tuşuna basarak başlanır.

Pan sharpening tuşuna basıldıktan sonra gelen ekranda sırası ile aşağıdaki işlemler uygulanır. Ekrandan Kırmızı (red) sekmesine Band4, Yeşil (green) sekmesine Band3, Mavi (Blue) sekmesine Band2, pan sekmesine Band 8 seçilir. Yeni oluşturulacak bantlarımızın başına bir ek istenmektedir. Bunun için Çıktı (output) kısmına “keskin” yazılır. Son işlem olarak Çalıştır (Run) tuşuna basılarak Görüntü keskinleştirme (Pansharpening) işlemi başlatılır.

Görüntü keskinleştirme işlemini kontrol etmek için görüntülerin meta datalarının kontrol edilmesi gerekmektedir. Bunun için Raster menüsünün altında Raporlar ve istatistikler (Reports and statistics) sekmesinde Temel raster metaveri tuşuna basılır.

Görüntü keskinleştirme (Pan-sharpening) işlemi bitirdikten sonra keskinleştirilmiş görüntülere bant birleştirme işlemi yapılır ve renkli görüntüler üzerinde farklar incelenebilir. Bunun için Katman Yöneticisi (Layer management) penceresinde Raster menüsünün altında Renkleri yönet (Manage colors), daha sonra KYM Oluştur (Create RGB) tuşuna basılır. Çıkan ekranda Kırmızı (Red) sekmesine brov.red, Yeşil (Green) sekmesine brov.green ve Mavi (Blue) sekmesine brov.blue seçilir. Çıktı (Output) ismine ise keskin_ RGB yazılarak Çalıştır (Run) tuşuna basılır.

Uydu Görüntülerinde Kesme İşlemi

Uydu görüntüleri çok büyük bir alanı kaplamaktadır. Bundan dolayı analiz aşamasında istenmeyen yerlerin analizini yapmak durumunda kalınabilir. Özellikle uzaktan algılamada çok önemli konular arasında yer alan sınıflandırma işlemini yaparken istenmeyen alanların sınıflandırılması yanlış sonuçlar ortaya çıkarabilir. Ayrıca büyük görüntüler ile çalışmak bilgisayarların hızını azaltmakta ve gereksiz zaman kaybına sebep olmaktadır. Bu ve bunun gibi sebeplerden dolayı uydu görüntülerinin kesilmesi gerekmektedir. GRASS GIS yazılımında belirli bir vektör veya raster veri üzerinde sınır alınarak kare bir alan kesilebilir.

GRASS GIS yazılımında vektör veriden yararlanarak kesilme işlemi yapılabildiği gibi, farklı raster veri sınırlarından yararlanarak da kesme işlemi gerçekleştirilebilir. Bu işlem için vektör verilerde olduğu gibi Katman Yöneticisi ekranında, fare ile sağ tuş yaparak “Set computational region from selected map(s)” tuşuna basılır.