Oppgave 1 GEG2240 ortoprojisert satelittfoto

Transkript

1 Oppgave 1 GEG2240 ortoprojisert satelittfoto dem100 importert i ArcMap og genrert med 3D Analyst Hillshade U n i v e r s i t e t e t i O s l o 1 1 / 1 0 / Fredrik Lillefjære [Ortografisk projeksjon av Landsat-7 ETM+ satelittbilde over Jotunheimen. Bruk av PCI Orthoengine i Geomatica, sammen med ulike digitale høydemodeller for å produsere ortofotoene. Sammenligning av NASA s Global Orthorectified Landsat Data Set]

2 Analyse og produksjon av 3 ulike ortofoto og sammenligning med NASA s ortoprojiserte satelittfoto Introduksjon 1. Landsat: Satelittfotoet brukt i denne oppgaven er tatt av Landsat 7 ETM+. Sensoren ETM+ kommer av Enhanced Thematic Mapper Plus (1-7 plus panchromatic band). Satt i drift 15.april Data fra Landsat-7 prosesseres og distribueres på landjorda ved EROS (Center of Earth Resources Observation and Science). 2. Ortografisk projeksjon: oppgaven bruker en spesiell teknikk på satelittfotoet som kalles ortografisk projeksjon. Man omgjør i hovedsak et satelittfoto til et ortofoto- kart. Det vil si den ortografiske projeksjonen gjør at satelittfotoet har de samme egenskapene som et ordinært kart, samtidig som det gir en fotografisk gjengivelse av terrenget. Det beste av to verdener. 1.1 Data brukt i denne oppgaven etm_raw.pix (Landsat 7 ETM+ satelittfoto over Jotunheimen) dem100.pix (En 100 meters romlig oppløst digital høydemodell) elev1000 (En flat digital høydemodell) gtopo.asc (Global 1km oppløsnings DEM GTOPO30 ) dem100 (En 100 meters romlig oppløst digital høydemodell) etm_glcf.tif (Ortoprojisert Landsat satelittbilde av NASA) 1.2 Oppgavens mål produsere et ortofoto av satelittfotoet: etm_raw.pix (Landsat 7 ETM+ ). Dette ble gjort ved hjelp av bildet selv og en digital elevation model (dem.100.pix). produsere et ortofoto av samme satelittfoto ved å bruke en middel høyde (elev1000.asc) produsere et ortofoto fra en global 1km DEM (gtopo30.asc), eller sammenligne de produserte ortofotoene med NASA s Global Orthorectified Landsat Data Set (etm_glcf.tif). Gjorde begge deler. 1.3 Ortoprojeksjonen av satelittbildet 1.De viktigste filene å importere for projeksjonen var etm.raw.pix og de nevnte DEM ene. 2.Både satellittbildet og ortofotoene ble bearbeidet/generert i Geomatica (PCI Orthoengine) 3.Man festet absolutte punkter (x,y,z) i satelittbildet ved hjelp av gitte punkter i satelittbildet, og så fant man koordinatene til disse plasseringene via kartapplikasjonen på : Følgende prosedyre ble gjort i Geomatica: Orthoengine GCP/TP Collection Collect GCPs manually. Terrengfastpunktene (GCP s) ble spredt utover satelittfotoet slik at hvert hjørne hadde minst et fastpunkt, opptil flere i midten av bildet samt minst 1 punkt midtveis på høyre og venstre side av bildet. Også vertikale og horisontale hensyn for terrengpunktene ble tatt. 14 CP er ble satt inn i fotoet,og man fikk en total GCP RMS på 2.47 pixler. X x x x X x x x x 1

3 Rapporten fra GCP prosessen: 5.Satelittbildet var nå blitt festet til riktig plassering i en valgt kart projeksjon ( georeferenced : riktig kartprojeksjon og koordinatsystem var UTM 32 WGS 1984) 6.Siste prosess i Geomatica var å generere ortofoto med 3 ulike DEM: 1. Georeferenced etm_raw.pix + dem100.pix: orto_med_dem100.tif 2. Georeferenced etm_raw.pix + elev1000: orto_med_elev1000.tif 3. Georeferenced etm_raw.pix + gtopo.asc: orto_med_gtopo.tif Følgende prosedyre i Geomatica ble fulgt: Orthoengine Orthogeneration. Ortofoto-output-format for alle fotoene ble satt til TIFF World. Et format godt egnet for arbeid i ArcMap. De ortoprosjiserte satelittfotoene ble deretter èn for èn import inn i ArcMap, for videre analyse. De genererte ortofotoene fikk som nevt nå kartgeometri (satelittfoto festet til et koordinatsystem og korrigert for topografiske forstyrrelser). Høydekurver (countour lines) generert fra digital høydemodell (dem100) skulle nå passe inn i terrenget i ortofotoene, siden disse hadde fått kartgeometri. Dette illustreres i bilde 1.1 under. 2

4 1.1 Ortofoto fra etm_raw.pix og dem100.pix. Contour linjer (fra dem100) passer inn i terrenget. 1.4 Videre analyse av ortofoto i ArcMap Med det 3 ortofotoene produsert og importert i ArcMap, valgte jeg for videre analyse å ytterligere lage; 1. Et lag med contour linjer (100 meters ekvidistanse). Dette ble løst ved import av dem100 i ArcMap, og bruk av Contour-funksjonen i Spatial Analyst Tool Surface. 2. En 3D visualisering av dem100: 3D Analyst Surface Hillshade. (Bildeutsnitt på forsiden av rapporten). 3. En 3D-visualisering av ortofotoet. Ortofotoet med dem100 ble drapert over høydemodellen. Se bilde 1.2 (Dette ble gjort i ArcScene). Shifts mellom etm.glcf.tif og ortofoto med dem100/elev1000/gtopo ArcMap-prosjektet inneholdt nå 7 layers: 3 lag med egenproduserte ortofoto, 1 lag med høydekurver, 1 lag med hillshade av dem100, 1 lag med dem100, og i tillegg importerte jeg inn etm_glcf.tif. Videre analyse av ortofotoene baserte jeg på følgende teknikker: a. Contour-sammenligning av de 3 egenproduserte ortofotoene opp mot NASA s ortoprojiserte satelittfoto (etm_glcf.tif). Så på hvordan de ulike ortofotene hadde ulike plassering i forhold til høydekurvene. Dette viste at mine 3 ortofoto hadde omtrent lik plassering, mens de samlet avvek fra etm.glcf.tif. Det var altså en skiftning mellom mine egne orotofoto og etm_glcf.tif (NASA). Se bilde 1.3 og

5 1.3 Høydekurver over ortofoto_med_dem100 (viser en bestemt plassering). 1.4 Høydekurver over ortofoto fra NASA. Man ser avvik med hensyn på forrige bilde. 4

6 b. Dette kunne også vises i form av et enkelt excel skjema. Samme kjennemerke i terrenget på de ulike ortofotoene ga ulike koordinater. Jeg summerte opp forskjellene mellom NASA s ortofoto, ortofoto fra dem100 og ortofoto fra elev1000 slik: Man ser også her at: a. forskyvningene er størst mellom etm.glcf.tif og de egenproduserte ortofotoene. b. Kun mindre avvik mellom ortofoto fra dem100 og ortofoto fra elev1000 (gjelder også gtopo). 1.5 Kvaliteten til de produserte ortofotoene Man kan gå ut ifra at NASA s ortofoto representerer det mest nøyaktige grunnlaget. Og at mine avvik fra dette ortofotoet er pga ulike feilkilder. Den størst tenkelige feilkilden må være i arbeidet med å feste satellittbildet til absolutte koordinater (quality of georeference). Her kan menneskelig feil være en stor fare for nøyaktigheten. Menneskeøyets evne til å få helt eksakte GCP utifra uklare satellittbilder/norgeskart blir satt på prøve, og kan føre til unøyaktigheter. Feil i høydemodellen vil også være en mulig faktor. Disse feilene i det vertikale planet, vil forplante seg inn i ortofotoet i det horisontale planet som igjen fører til shift observasjoner mellom etm.glcf.tif og egenproduserte ortofoto. Analysen viste også at shift tendensen var minimal mellom mine 3 ortofoto. Konklusjon Man produserte ganske gode ortofotoer ut ifra gjeldende metoder. Men en observerte også visse begrensinger ved disse metodene. Blant annet kunne det være vanskelig å få god nok kvalitet på georeferencing delen. De observerte avvikene mellom NASA s grunnlag og mine egne produksjoner kan skyldes denne faktoren. Eventuelt kunne en brukt en annen og bedre metode for georeferencing. Kvaliteten på satellittfotoet ble også såpass grov når man jobbet via Norgeskartet.no/punkter i terrenget. 5

7 VEDLEGG I 1.2 Ortofoto fra dem100 drapert over høydemodellen(dem100) gir 3D effekt. 1.5 Åpenbar shift mellom ortofotoet fra gtopo og etm-glcf.tif. Egenprodusert ortofoto er plassert med 35% transparency over etm.glcf.tif. 6