حذف ابر از تصاویر لندست در سامانه گوگل ارث انجین

حذف ابر از تصاویر لندست

آموزش رایگان حذف ابر از تصاویر لندست

با توجه با موقعیت مکانی و زمان گذر ماهواره از یک منطقه، ممکن تصویربرداری صورت گرفته آلوده به ابر باشد. در این آموزش حذف ابر از تصاویر لندست مورد بحث است. وجود ابر باعث می شود که مقادیر طیفی ثبت شده برای یک پیکسل (مقادیر radiance یا reflectance) درست نباشد. در واقع به جای اینکه اطلاعات طیفی آن پیکسل در سطح زمین ارائه بشود، مقادیر طیفی مربوط به ابر در سنجنده ثبت می شود. البته بسته به میزان غلظت و تراکم ابرها، اثر ابر بر کیفیت تصاویر متفاوت است. موضوع تصاویر ابری در تحلیل های طیفی که نیاز است مستقیما مقادیر بازتاب یا رادیانس هر پیکسل استفاده شود حائز اهمیت است. ابرها علاوه بر اینکه خودشان بر کیفیت تصویر مستقیما اثر می گذارند، سایه ابر نیز تولید می کنند که در کیفیت تصویر دریافتی اثر دارد و باید به طرز مناسب حذف شود.

در بحث حذف ابر از تصاویر لندست، همانطور که بیان شد زمان تصویر برداری مهم است. عموماً بیشترین درصد ابر در تصویر برداری برای ماه های زمستان و بهار دیده می شود. از اینرو انجام تحلیل های طیفی در این دو فصل نیازمند ماهواره هایی با زمان بازدید یا اصطلاحاً revisit time کم است. به عنوان مثال ماهواره MODIS در بازه یک تا دو روزه از منطقه مورد نظر تصویر برداری می کند. پس می‌توان انتظار داشت که با درجه اطمینان بیشتری تصاویر بدون ابر از ماهواره MODIS در دسترس باشد در مقایسه با ماهواره Landsat که زمان بازبینی حدود دو هفته ای دارد.

در آموزش این بخش با عنوان حذف ابر از تصاویر لندست، ابتدا با کمک فیلترهای مناسب فراخوانی تصاویر Landsat با یک حد مجاز از ابر آموزش داده می شود. در واقع به کمک مشخصه CLOUD_COVER که از اطلاعات هر تصویر ماهواره Landsat است و با کمک دستور Filter در زبان برنامه نویسی GEE، فراخوانی تصاویر به یک حد مجاز از درصد ابر محدود می شود.

با وجود اینکه اعمال فیلتر درصد ابر می تواند در فراخوانی تصاویر با درصد ابر کمتر کمک کند، اما هنوز وجود پیکسل های ابری می تواند تحلیل ها را دستخوش تغییر کند. از اینرو در این آموزش نوشتن یک تابع که قادر است از باند کیفیت تصاویر Landsat (باند QA_PIXEL) استفاده کند و پیکسل های ابری را شناسایی نماید در دستور کار قرار گرفت. اساس کار این تابع بر سیستم اعداد باینری (صفر و یک) است. در واقع باند QA_PIXEL ماهواره Landsat دارای یکسری Bit است. در هر Bit بسته به اینکه مقدار عدد QA_PIXEL صفر یا یک باشد، می توان فهمید که پیکسل ابری است یا خیر. در شکل زیر می توانید توصیفات باند QA_PIXEL را مشاهده کنید. همانطور که می بینید Bit های 3 و 4 برای شناسایی ابر و سایه ابر هستند. روند کلی کار این است که عدد QA_PIXEL مربوط به هر پیکسل از تصویر به کمک یک تابع درونی مناسب به سیستم اعداد صفر و یک تبدیل می شود. سپس از عدد باینری تولید شده، مقادیر Bit های 3 و 4 که مربوط به ابر و سایه آن است خوانده می شود. با توجه به توصیفات نشان داده شده در شکل زیر، اگر عدد حاصل در Bit شماره 3 برابر صفر باشد یعنی آن پیکسل بدون ابر است. به طرز مشابه اگر عدد حاصل در Bit شماره 4 برابر صفر باشد یعنی آن پیکسل فاقد سایر ابر است.

در آموزش حذف ابر از تصاویر لندست می توانید به کمک تابع نوشته شده که لینک آن در بخش داده این صفحه نیز در دسترس است، ابر و سایه ابر از تصاویر لندست را حذف کنید. روند کار در ویدیو این بخش به طور کامل تشریح شده است. شما می توانید علاوه بر آشنایی با نحوه تبدیل یک عدد به سیستم باینری، استفاده از آن در حذف ابر تصاویر را نیز در این ویدیو ببینید. نکته جالب اینکه با روش توضیح داده شده، می توانید ابر را از هر تصویر ماهواره ای دارای باند کیفیت به صورت Bit های مختلف، براحتی حذف کنید و این روش تنها به ماهواره Landsat محدود نمی شود.

در شکل زیر می توانید نتیجه اعمال تابع و حذف ابر و سایه ابر از یک نمونه تصویر ماهواره Landsat را مشاهده کنید.