20130820 ArcGIS10 Rescale RGB Composite PanSharpening · Adicione as bandas 6, 5 e 4 na sequência...

ArcGIS: Rescale em Batch, Composição ColoridaRGB e Fusão de Imagens Landsat-8

2013

LANDSAT-8: Informações para Novos Usuários de Imagens

• Licença: As imagens Landsat-8 são gratuitas;

• Download: Para baixar imagens do satélite Landsat-8, utilize este artigo: http://goo.gl/Fgr4N

• Acervo: O satélite Landsat-8 entrou em operação em 2013, logo só existem imagens em acervo a partir

do segundo semestre deste ano.

• Fusão: Se você fusionar a banda PAN (tons de Cinza) de 15 metros de resolução espacial com outras

bandas MULTIESPECTRAIS (coloridas) de 30 metros, a resolução espacial final será 15 metros;

• Resolução Radiométrica: As imagens Landsat-8 são entregues em 16 Bits (softwares como

AutoCAD/Photoshop/Gimp não são capazes de exibir essas imagens). É necessário realizar um Rescale

(Conversão Radiométrica) para 8 bits;

• Projeção das Imagens: Projeção UTM, Datum WGS 1984;

• Reprojeção: As imagens Landsat-8 são orientadas ao norte verdadeiro, sendo necessário reprojetá-las.

Isso quer dizer que, em vez de receber uma cena Landsat-8 na Projeção/Datum WGS1984 UTM Zone 23

S, você vai receber uma cena Landsat-8 na Projeção/Datum Datum WGS1984 UTM Zone 23 N;

• Período de Revisita do satélite Landsat-8: 16 dias (significa que o satélite Landsat-8 leva 16 dias para

realizar outra passagem pela mesma região).

Conheça as Bandas do Landsat-8

Abaixo seguem as características espectrais dos instrumentos imageadores OLI e TIRS.

Landsat-8 BandsWavelength(micrometers)

Resolution(meters)

Band 1 – Coastal aerosol 0.43 – 0.45 30

Band 2 – Blue 0.45 – 0.51 30

Band 3 – Green 0.53 – 0.59 30

Band 4 – Red 0.64 – 0.67 30

Band 5 – Near Infrared (NIR) 0.85 – 0.88 30

Band 6 – SWIR 1 1.57 – 1.65 30

Band 7 – SWIR 2 2.11 – 2.29 30

Band 8 – Panchromatic 0.50 – 0.68 15

Band 9 – Cirrus 1.36 – 1.38 30

Band 10 – Thermal Infrared (TIRS) 1 10.60 – 11.19 100

Band 11 – Thermal Infrared (TIRS) 2 11.50 – 12.51 100

Especificações Técnicas

• A plataforma Landsat-8 opera com dois instrumentos imageadores: Operacional Terra Imager (OLI) eThermal Infrared Sensor (TIRS). Produtos OLI consistem de nove bandas multiespectrais com resoluçãoespacial de 30 metros (bandas de 1 a 7 e 9). As faixas térmicas do instrumento TIRS são úteis nofornecimento de temperaturas de superfície mais precisas e os dados são coletados no pixel de 100metros.

• A banda 8 do instrumento OLI é a pancromática. Possui resolução espacial de 15 metros (banda 8).

• A banda 1 (ultra-azul) é útil para estudos costeiros. A banda 9 é útil para a detecção de nuvens.

• O tamanho aproximado da cena Landsat-8 é de 170 km ao norte-sul por 183 km a leste-oeste.

Fonte: http://landsat.usgs.gov/band_designations_landsat_satellites.php

Processamento Digital – Geotecnologias e Software Livre | www.processamentodigital.com.br | Por Jorge Santos | 20 de agosto de 2013 2

Novas Composições de Bandas

O satélite Landsat-8 foi desenvolvido com a possibilidade de gerar novos produtos através de novascombinações de bandas. Em pouco tempo teremos artigos acadêmicos contendo maiores esclarecimentos, mastalvez você queira saber quais combinações de bandas do satélite Landsat-8 possuem resultados similares aosantecessores Landsat-5 e Landsat-7. Veja a tabela abaixo:

Quickview ResultadoLandsat 7Landsat 5

Landsat 8

Infravermelho 4, 3, 2 5,4,3

CorNatural 3, 2, 1 4,3,2

Falsa Cor 5,4,3 6,5,4

Falsa Cor 7,5,3 7,6,4

Falsa Cor 7,4,2 7,5,3

Fonte: http://landsat.usgs.gov/L8_band_combos.php

Outros documentos e referências sobre as imagens Landsat:

• http://www.nasa.gov/mission_pages/landsat/main/index.html

• http://goo.gl/hUl5yf

• http://landsat.gsfc.nasa.gov/?p=5081

• http://huespedes.cica.es/aliens/geo/agr/Landsat%20Tutorial-V1.html


Processamento de Imagens no ArcGIS 10.1

Em geral, para trabalhar com o produto Landsat-8, você não deve utilizar imagens termais do sensorTIRS. Logo, as bandas processadas neste tutorial são 9 (8 Faixas Multiespectrais + 1 FaixaPancromática).

PRIMEIRO PROCESSO: Rescale (Conversão Radiométrica)

Rescale é o processo utilizado para executar transformações radiométricas nas imagens desatélite. Durante o processamento, as imagens serão convertidas do range de 16 bits para 08 bits,facilitando a distribuição em outro software e reduzindo pela metade o tamanho do arquivo. Os dadosserão escalados para ser compatíveis com o range de 0–255 níveis de cinza, similar aos produtosLandsat-5 e Landsat-7.

O Rescale deve ser aplicado em todas as bandas, inclusive na faixa pancromática. Não énecessário carregar todas as bandas no ambiente de trabalho do SIG porque vamos executar essatarefa em Batch.

Abra o ArcToolBox e clique na caixa de ferramentas Data Management Tools – Raster –Raster Dataset para localizar o algoritmo Copy Raster. Clique com o botão direito do mouse sobre elee selecione a opção Batch (Processamento em Lote).


1 – Na primeira tela, dê um duplo clique no início da linha para abrir a janela Copy Raster:

2 – Configure as opções da primeira banda:

• No campo Input Raster, selecione a banda 1;

• No campo Output Raster Dataset, selecione um local de saída para o novo TIFF;

• No campo Configuration Keyword, Selecione a opção Defaults;

• No campo Ignore NoData, digite o valor 0;

• No campo NoData Value, digite o valor 0;

• No campo Pixel Type, selecione 8_BIT_UNSIGNED

• Marque a opção Scale Pixel Value para o range de 8 bits.


3 – No campo Output Raster Dataset, experimente manter o nome original da banda 1, modificando apenas odiretório de destino da nova imagem. Clique no botão OK. Você será enviado para a tela do processamento emlote, com a maioria das opções pré-definidas:

4 – Clique no símbolo de (+) e adicione uma linha para que possamos importar as oito bandas restantes:

5 – O próximo passo consiste em clicar com o botão direito sobre a segunda linha do campo Input Raster eselecionar a opção Browse (Procurar):

6 – Pressione e segure a tecla Control e selecione todas as imagens restantes em sequência, incluindo apancromática (banda 8), a partir da 2ª banda:


7 – Todas as bandas serão importadas para o campo Input Raster:

8 – A partir de agora, é necessário pressionar o botão Check Values. Esse botão verifica erros na estrutura darotina. Diversos diretórios de saída serão criados, mas nenhum deles aponta para o mesmo local da banda 1.


9 – Para corrigir o campo Output Raster, clique com o botão direito do mouse sobre a única linha preenchida eselecione a opção Fill. O mesmo diretório de saída da banda 1 será repetido em todas as linhas. Use o recursoFill para preencher todos os parâmetros da rotina Copy Raster em todas as imagens (cuidado com o campoScale Pixel Value! Todas as opções desse campo devem ser True):

10 – Edite os nomes das oito imagens de saída no campo Output Raster:

11 – Clique no botão OK e aguarde o processo. Todas as imagens em 8 bits e sem background serão adicionadas:


SEGUNDO PROCESSO: Composição Colorida RGB

O satélite Landsat-8 foi desenvolvido com a possibilidade de gerar novos produtos através de novascombinações de bandas. Em pouco tempo teremos artigos acadêmicos contendo maiores esclarecimentos, mastalvez você queira saber quais combinações de bandas do satélite Landsat-8 possuem resultados similares aosantecessores Landsat-5 e Landsat-7. Como foi demonstrado no início do tutorial, há uma aproximação entre oresultado visual dos sensores anteriores e o novo satélite. A composição que desejo alcançar corresponde acombinação das bandas 6, 5 e 4 (veja a tabela abaixo):

Quickview ResultadoLandsat 7Landsat 5

Landsat 8

Falsa Cor 5,4,3 6,5,4

Fonte: http://landsat.usgs.gov/L8_band_combos.php


Adicione as bandas 6, 5 e 4 na sequência e informe um local de saída para a imagem colorida:

Clique no botão OK. Ao terminar o processo, uma nova imagem coloria será adicionada no ArcMap.


No ArcToolBox, clique na caixa de ferramentas DataManagement Tools – Raster – Raster Processing – CompositeBands. Vamos realizar a composição Colorida RGB 6-5-4 dosatélite Landsat-8 que corresponde à antiga composição doLandsat-5 RGB 5-4-3.

Será uma única imagem colorida com três bandasapenas.

O SIG permite a criação de uma única cena Multispectral com todas as bandas em sequência. É um passoopcional (todas as bandas com resolução espacial de 30 metros podem ser acumuladas na mesma camada):


Eis o resultado da composição Landsat-8 (bandas 1 a 7 e a banda 9):

TERCEIRO PROCESSO: Fusão de Imagens

Última tarefa do tutorial. Chegou a hora de alcançar a resolução espacial de 15 metros do satélite Landsat-8. Oobjetivo é utilizar a imagem Multiespectral para colorir a Pancromática. O nome desse processo chama-se PAN-SHARPENING.

Data Management Tools – Raster – Raster Processing – Create Pan-Sharpened Raster Dataset

• No campo Input Raster, selecione a imagem colorida de três bandas;

• No campo Output Raster Dataset, selecione um local de saída para o novo TIFF;

• No campo Panchromatic Image, selecione o raster pancromático (banda 8);

• No campo Panchromatic Type, selecione ESRI. Há outros algoritmos como BROVEY, IHS, etc.


RESULTADO FINAL

Landsat-8 Multiespectral (Resolução Espacial de 30 m):

Landsat-8 Fusionada com a PAN (Resolução Espacial de 15 m):

Esta é a fusão de imagens Landsat-8. O resultado mais significativo pode ser observado em áreas urbanas.

Fim do tutorial. Bom trabalho e compartilhe conosco as suas descobertas!

Dúvidas e sugestões podem enviadas para o e-mail [email protected]


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