лекция 3. Лекция Форматы записи данных
 Скачать 190.58 Kb.
|
|
A123 Лекция № 3. Форматы записи данных. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) – наблюдение поверхности Земли авиационными и космическими средствами, оснащёнными различными видами съемочной аппаратуры.  Формат записи данных должен быть удобен для их считывания и анализа. В дистанционном зондировании в основном применяют следующие три формата: 1. Формат BIP (Band Interleaved by Pixel). 2. Формат BIL (Band Interleaved by Line). 3. Формат BSQ (Band Sequential). Формат BIP является одним из первых форматов хранения данных. Он основан на попиксельном способе записи информации, при котором пиксели с одинаковым номером, соответствующие разным каналам съемки, располагаются в записи подряд. Пример схемы записи в этом формате приведен на Рисунке 12, где Ln, Рп и Вп обозначают, соответственно, строку, пиксель и диапазон, а п = 1, 2, 3. В этом примере набор данных состоит из двух строк по два пиксела каждая для трех различных каналов съемки.  Рисунок 12. Пример схемы записи данных Последовательность записи данных в формате BIP показана на Рисунке 13.Хотя в некоторых ситуациях этот формат оказывается полезным, для большинства практических задач, в которых объем данных, как правило, очень велик, формат BIP непригоден. Использование данного формата не позволяет быстро отсортировать данные, относящиеся к определенному спектральному диапазону, для которого формируется изображение. В формате BIL за единицу хранения данных принята строка. Подряд в записи располагаются строки, соответствующие разным каналам съемки, но имеющие один и тот же номер. Типичный пример размещения данных в формате BIL показан на Рисунке 14. Третьим форматом, который используется для записи данных дистанционного зондирования, является формат BSQ. В этом формате сначала записываются все данные для первого канала, затем для второго, третьего и т. д. (Рисунок 15). Таким образом, за независимую единицу хранения данных в формате BSQ принят канал (спектральный диапазон). Этот формат широко применяется на практике, поскольку способ размещения данных ближе всего отвечает задачам их просмотра и анализа. Недостатки этого формата проявляются, если необходимо изучить не всю сцену, а лишь ее небольшую часть. В этой ситуации для выделения нужной области сначала потребуется считать весь набор данных. Выбор оптимального формата зависит от условий и поставленных задач, а, зачастую, и от наличия определенного оборудования и программного обеспечения. Если изучается вся сцена во всех спектральных диапазонах съемки, удобнее использовать форматы BSQ и BIL. Если анализируется небольшой участок с известным местоположением, то в этой ситуации лучше использовать формат BIP, поскольку значения из всех спектральных диапазонов для этого участка будут находиться в одном месте записи. Безусловно, самая хорошая ситуация — когда есть возможность считать данные, записанные в любом исходном формате, и преобразовать их в тот формат, который наиболее удобен для работы.  Рисунок 15. Формат BSQ (L — строка, Р — пиксель, В — канал) Коммерческая продукция Данные со спутников поступают на наземные станции в цифровом формате. Тем не менее, потребители могут получать их в виде обычных снимков. Здесь описываются различные виды данных, которые поставляются индийским Национальным агентством по дистанционному зондированию (NRSA). Наборы данных NRSA Вся продукция, как стандартная, так и специальная, может быть предоставлена пользователям в двух форматах: в цифровом виде и в виде бумажных снимков. Стандартную продукцию составляют данные, прошедшие радиометрическую и геометрическую коррекцию. Специальная продукция проходит, помимо этого, дополнительную обработку. Уровни коррекции исходных данных перечислены в Таблице 2. Таблица 2. Уровни обработки данных ДЗ  Стандартную продукцию пользователи могут получить как в цифровом виде, так и в виде монохромных или псевдоцветных композитных снимков, напечатанных на пленке или бумаге. Цифровые данные предоставляются на одном из стандартных носителей: на магнитной ленте формата ССТ или Exabyte либо на компакт-диске. Коррекция исходных данных Ниже перечислены различные виды радиометрической и геометрической коррекции, применяемой к исходным данным. Радиометрическая коррекция Выделяют следующие причины появления радиометрических искажений: 1. Неоднородность отклика детекторов и их различных элементов. 2. Неисправность элементов детектора. 3. Потеря данных при их передаче, архивировании или извлечении из 1. архива. 4. Узкий динамический диапазон. 5. Непостоянство параметров съемки от снимка к снимку. При радиометрической коррекции отклики всех элементов сенсора нормализуются с помощью специальной таблицы соответствия (LUT, Look- UpTable), при построении которой опорным значением служит наименьшая интенсивность сигнала на снимке. Это же значение можно использовать и для обратного преобразования нормализованных данных в исходные абсолютные единицы. Пропуски в строках снимка устраняются путем усреднения значений соседних пикселей в той же строке. При наличии пропусков в двух последовательных строках они заменяются строками, содержащими только одно минимальное значение. Геометрическая коррекция Ниже перечислены различные виды искажений и их причины. 1. Искажения геометрических параметров сцены съемки, вызванные вращением Земли и ее формой. 2. Искажения, обусловленные геометрией фокальной плоскости сенсора, положением оптической оси относительно ориентации космического аппарата, а также ошибки, связанные с многозональностью и многоэлементностью съемки, различиями в параметрах элементов камеры и отклонением оси съемки 3. Искажения, связанные с ориентацией снимка относительно направления движения спутника, ошибки, возникающие из-за изменения высоты орбиты, скорости сканирования и направления осей космического аппарата. 4. Искажения, вызванные неправильной оценкой ориентации осей спутника, ошибками калибровки измерения высоты и угла отклонения оси съемки, а также ошибками синхронизации бортовой и наземной шкал времени. Для геометрической коррекции используют динамическую модель съемки, с помощью которой снимок трансформируется из собственной системы координат в систему координат наземной станции. После радиометрической коррекции координаты всех точек исходного растра преобразуются из исходной системы координат (строка, пиксель) в географическую (широта, долгота). Затем для выбранной пользователем области задается сетка (растр) в пространстве выходных данных и рассчитываются координаты точек этой сетки в исходной системе координат путем интерполяции ранее полученных значений. Заключительный этап состоит в вычислении уровней серого цвета для всех точек выходного растра с помощью повторной дискретизации исходного снимка.Картографическая проекция и ориентация изображения (для снимков с географической привязкой) задаются на этапе выбора выходного растра. В заключение все данные записываются в нужном цифровом формате или распечатываются в кадровом виде. |