:: Capítulo 02 - Usando o AsterDTM
AsterDTM é um plug-in ENVI para extrair modelos digitais de terreno (MDT's) de imagens ASTER 1A e 1B. Por favor, leia o capítulo 1 "Instalando o AsterDTM" para as instruções de instalação do AsterDTM.
O sensor ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) é um trabalho conjunto entre a NASA e o Japan's Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) do Japão e o Earth Remote Sensing Data Analysis Center (ERSDAC). Voando sobre a plataforma TERRA, o satélite foi lançado em Dezembro de 1999 como parte do "NASA's Earth Observing System (http://ASTERweb.jpl.nasa.gov/)", o ASTER cobre uma região espectral larga, com 14 bandas, desde o visível até o infravermelho termal, com uma boa resolução espacial, espectral e radiométrica. A resolução espacial varia com o comprimento de onda: 15 metros no visível até o infravermelho próximo (VNIR - 0.55 até 0.80um), 30 metros no infravermelho médio (SWIR - 1.65 até 2.4um), e 90 metros no infravermelho termal (TIR - 8.3 até 11.32um). Uma banda adicional (chamada 3B, o B significa "backwards") trabalha na mesma resolução espacial da banda 3 (chamada 3N, o N significa "nadir") do sensor VNIR, mas as cenas adquiridas são em um ângulo inverso de aproximadamente 28 graus, produzindo um par estereoscópico para cada imagem ASTER.
O princípio básico que está por trás da extração de DTM com o AsterDTM é o efeito da paralaxe - você olha um objeto mostrado em duas dimensões (uma foto por exemplo) a partir de dois ângulos diferentes e assim pode obter o modelo tridimensional do objeto. Cada imagem ASTER contém seu próprio par estereoscópico - olhando o mesmo terreno, a partir de dois ângulos diferentes, através das imagens 3N e 3B 3N / 3B (par estereoscópico) com 15 m de resolução espacial. O AsterDTM converte essas duas bandas num par de imagens "quasi-epipolar" (o centro da imagem orientado exatamente par o norte), na qual possuem um deslocamento de pixel na direção do vôo do satélite proporcional a elevação do pixel. O método de "cross-correlation" é usado para determinar esse deslocamento, na qual é transformado, por sua vez, em valores de elevação.
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Para iniciar o AsterDTM, navegue através do menu principal do ENVI até entrada do menu para o módulo de AsterDTM e clique . A tela do AsterDTM aparecerá, inicialmente com a maioria das opções em cinza (desativadas).
Estas opções estarão disponíveis assim em que for carregada uma imagem Aster e for definido um arquivo de saída (com ou sem um subset) se a imagem escolhida for a de nível 1B, ou as opções aparecerão depois que for feito um pré-processamento de conversão de 1A para 1B e depois definido o subset (se a imagem escolhida for a 1A). O status no fundo do centro de comando descreve a ação atual, ou a etapa de processamento a seguir.
O centro de comando tem dois menus, "Arquivos" e "Opções". Clique em "Arquivos -> Abrir arquivo ASTER HDF (1A ou 1B)", ou clique no botão "Aster Input File:" para abrir um arquivo ASTER HDF 1A ou 1B e a caixa de diálogo padrão para seleção de arquivos do ENVI aparecerá (fig. 2). Se o arquivo de imagem ASTER que você for processar já estiver aberto, você já pode selecioná-lo diretamente da lista que mostra no campo "Select Input File", senão, clique no botão "Open File…" para abrir a janela de seleção do arquivo e para navegar até ao arquivo em que se queira processar (Observação: A comum opção de "Spatial Subset" na caixa de diálogo padrão de seleção de arquivos, que define um recorte na imagem, não aparece porque o subset será definido na etapa seguinte).
Quando você abrir um arquivo do ASTER no formato HDF do ENVI, este arquivo é dividido em vários "subarquivos", ou séries de imagens, dependendo do nível 1A ou 1B. Os arquivos HDF ASTER 1A são compostos de 6 imagens: Três bandas VNIR (15 m -> Band1, Band2 e Band3N separadas cada uma por arquivo), a banda 3B "backward", seis bandas SWIR juntas, e cinco bandas TIR também juntas. Os arquivos HDF ASTER 1B são compostos de 4 arquivos: três bandas VNIR juntas, a banda 3B , seis bandas SWIR juntas, e cinco bandas TIR também juntas.
Você pode selecionar qualquer um destes arquivos ao carregar a imagem no AsterDTM, pois o AsterDTM identifica automaticamente os componetes da banda VNIR (as utilizadas para a extração do MDT). Se o arquivo selecionado não for um arquivo válido (HDF Aster 1A ou 1B), uma mensagem de erro aparecerá .
Logo após selecionado o arquivo de entrada do ASTER, uma janela de status com a frase "Reading ASTER data sets…" aparecerá, e os arquivos de imagem, e os dados gemétricos e radiométricos da calibração e toda informação necessária restante são extraídos de seu arquivo de imagem do ASTER. O processo subsequente depende do tipo de imagem em que se está fazendo o processamento: se é do tipo 1A ou 1B.
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As imagens do nível 1A (incluindo a banda 3B) tem que ser corrigidas geométrica e radiometricamente para se poder extrair valores da elevação utilizando a paralaxe. No primeiro passo, o usuário é alertado para definir um arquivo de saída para o arquivo corrigido de 1A para 1B (ele corrige para as bandas 1, 2 e 3N):
O nome sugerido do arquivo de saída é automaticamente construído através do nome do arquivo de entrada (porém escrito "warp_pg" anterior ao nome do arquivo de entrada) . O nome do arquivo pode ser editado diretamente no campo onde aparece o nome do arquivo, ou clique em "choose" para definir um diretório e um nome para o arquivo de saída.
Se este arquivo corrigido de ASTER 1A para 1B já tenha sido construído anteriormente (desde que o usuário tenha indicado o mesmo diretório aonde está este arquivo anterior produzido), ou o nome de um arquivo já existente, aparece a tela igual a figura abaixo.
A primeira opção, "Use already existing file", ele utilizará o arquivo anterior já construído, economizando tempo de processamento, e a segunda opção criará um arquivo de mesmo nome ao anterior, sobrescrevendo o existente. A terceira opção "Select a different output file name below" só existe para completar a lista de opções e é executada selecionando-se um novo nome para o arquivo através do botão "choose".
Se caso o arquivo escolhido existir e não corresponder ao arquivo de correção de 1A->1B, o usuário será alertado se realmente quer sobrescrever o arquivo ou não.
O processamento das bandas das imagens ASTER 1A consiste nas etapas de substituir as linhas com defeito, aplicação dos coeficientes de calibração radiométrica a fim de remover os efeitos banding and striping effects, remoção de algum ruído restante de alta freqüência da banda 3N, correção geométrica nas bandas 1,2 e 3N, e finalmente o "co-registro" destas bandas. O mesmo processo é aplicado na banda 3B, criando um arquivo temporário num diretório temporário definido através do "ENVI Users Preference"-> "Default Temp Directory", que fica no menu principal do ENVI, em "Arquivo - Preferências".
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Definindo
um DTM de saída e o "Spatial Subset"
Selecionando um arquivo ASTER 1B, ou no fim do pré-processamento de uma imagem 1A do Aster, the user is prompted to define the spatial subset for the processing, and the output file name for the DTM to be extracted:
A opção "Output Result to" permite que você escolha entre salvar o resultado do MDT para um arquivo definido logo abaixo no campo "Enter Output Filename", ou salvar para a memória. O botão "Spatial Subset" abre a caixa de diálogo do ENVI para a definição do "Spatial Subset".
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Uma vez que o arquivo de saída do MDT e o Spatial Subset foram definidos, a tela inicial (Start Center) do AsterDTM passa a mostrar as características do arquivo, o botões "Change spatial subset" e "Start ASTER DTM extraction" são ativados, e o "spatial subset" atualmente selecionado e o tempo aproximado para extrair o DTM para este subset são mostrados.
Os botões "DTM Output File" e "Change spatial subset" fornecem a mesma funcionalidade de definir o nome do arquivo de saída e o "spatial subset".
Clicar em "Start ASTER DTM Extraction" inicia o processo de extração e refinamento do modelo de elevação digital para o "spatial subset" selecionado.
O tempo aproximado de execução será mostrado no campo "Estimated processing time:", estimado com base na configuração de um processador único/usuário único. Assim que o processo é finalizado, o MDT resultante e uma imagem correspondente à matriz de correlação (grau de confiabilidade do MDT de acordo com a região geográfica) são mostrados na janela de Bandas disponíveis no ENVI (ABL, Avaliable Band Lists), e o botão "Apply orthocorrection" é ativado.
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Acabando o processo de extração do MDT, o MDT gerado pode ser utilizado para corrigir as bandas ASTER 1B VNIR ou a imagem corrigida ASTER 1A->1B para os erros de deslocamento causado pelo efeito da paralaxe, particularmente útil em regiões montanhosas e para as imagens ASTER adquiridas através de um "pointing angle" considerável. Clique em "Apply orthocorrection" para abrir a janela igual à mostrada baixo para definir o Spatial Subset e o nome do arquivo de saída.
O spatial subset efetivamente limitado para a área de sobreposição entre a imagem e o MDT, e só pode ser menor, mas não maior do que o subset inicial. O resultado da orthocorreção aparece na janela "Available Bands List".
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Opção de menu: Display ASTER
File header info
Esta opção mostra as informações de cabeçalho do arquivo ASTER HDF:
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Opção de menu:
Defining processing options
Esta opção é usada para definir os parâmetros de saída do MDT, acessando pelos comandos "Options -> Define Processing Parameters":
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DEM min/max value: |
Valores mínimos e máximos de elevação a serem encontrados no "spatial subset" escolhido; isto serve como uma pista para que o módulo AsterDTM estabeleça rapidamente o possível intervalo das elevações.
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Output DEM pixel size: |
O tamanho de cada pixel do MDT corresponde a metros. Os tamanhos disponíveis para os pixels são 60m / 30m / 15m. Um pixel menor do que esses valores demora muito para ser processado (aproxidamente 3 vezes mais), e vice-versa. Importante: os valores de elevação são sempre extraídos na resolução mais alta possível (15 m), indepedente do tamanho de pixel que foi escolhido para o MDT.
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DEM offset: |
O DTM extraído é relativo; esta opção permite aplicar um offset para todos os valores de elevação (positivos ou negativos), mesmo antes de iniciada a extração do MDT, ou depois de finalizado o processo. No último caso o usuário é perguntado se quer aplicar o offset imediatamente.
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DEM Nodata value: |
O valor numérico que o AsterDTM atribui para regiões em que nenhuim valor de elevação pode ser extraído (por exemplo, por causa de perda de dados da imagem).
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Use external DEM: |
Clique na opção "Use external DEM" para usar um MDT externo, tanto para a extração da elevação, quanto para a orto-correção das bandas VNIR. No caso de não haver ainda nenhum MDT externo, uma caixa de diálogo aparece para selecionar interativamente o arquivo vetorial do ENVI. Clique novamente desativar a opção de uso de um MDT externo.
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Select external DEM: |
Abre a caixa de diálogo padrão do ENVI para que você possa escolher um arquivo externo a ser usado como MED. Uma vez importado esse arquivo, a área de overlap é determinada. Em caso de não haver nenhum overlap entre entre o MED externo e a imagem VNIR 1A->1B, uma mensagem de erro aparece. O MED externo pode estar em lat/long ou qualquer outra projeção geográfica entendida pelo ENVI; as unidades (elevação) são consideradas incialmente em metros (converta as unidades antes de importar o arquivo se necessário). Arquivos GTOPO30 podem ser abertos diretamente sem conversão anterior, clicando no arquivo .dem.
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External DEM Nodata value: |
O valor numérico para regiões no MED externo onde não há elevação definida.
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Use vector layer: |
Clique na caixa "Use vector layer"caso você queira utilizar um vetor customizado para delimitar áreas em que nenhuma extração de elevação pode ser procedida (veja no arquivo "Select .evf para maiores detalhes). Clique novamente desligar a opção de uso de vetores.
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Select .evf file: |
Abre a caixa de diálogo padrão do ENVI para que você possa escolher um arquivo tipo vetorial .evf do ENVI. O uso de arquivos vetoriais é indicado sempre que há áreas de água (lagos, mares, oceanos) de tamanho médio ou grande, que geralmente prodezem resultados pouco precisos no processo de correlação. Caso a opção "Use Vector Layer" estiver selecionada, o AsterDTM realizará os seguintes procedimentos no arquivo vetorial:
Observação: o arquivo vetorial deve ser do tipo "polígono",
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Reset: |
Renumera todos os parâmetros do processamento para seus valores iniciais.
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Accept: |
Grava mudanças nas configurações, e fecha a janela de Definição dos Parâmetros do Processamento.
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Cancel: |
Fecha a janela de Definição dos Parâmetros do Processamento sem gravar as mudanças efetuadas nesses parâmetros.
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Esta opção mostra informações sobre a atual versão do AsterDTM.
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