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

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1 ArcGIS: Rescale em Batch, Composição Colorida RGB e Fusão de Imagens Landsat

2 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: 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 Bands Wavelength (micrometers) Resolution (meters) Band 1 Coastal aerosol Band 2 Blue Band 3 Green Band 4 Red Band 5 Near Infrared (NIR) Band 6 SWIR Band 7 SWIR Band 8 Panchromatic Band 9 Cirrus Band 10 Thermal Infrared (TIRS) Band 11 Thermal Infrared (TIRS) Especificações Técnicas A plataforma Landsat-8 opera com dois instrumentos imageadores: Operacional Terra Imager (OLI) e Thermal Infrared Sensor (TIRS). Produtos OLI consistem de nove bandas multiespectrais com resolução espacial de 30 metros (bandas de 1 a 7 e 9). As faixas térmicas do instrumento TIRS são úteis no fornecimento de temperaturas de superfície mais precisas e os dados são coletados no pixel de 100 metros. 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: Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

3 Novas Composições de Bandas O satélite Landsat-8 foi desenvolvido com a possibilidade de gerar novos produtos através de novas combinações de bandas. Em pouco tempo teremos artigos acadêmicos contendo maiores esclarecimentos, mas talvez você queira saber quais combinações de bandas do satélite Landsat-8 possuem resultados similares aos antecessores Landsat-5 e Landsat-7. Veja a tabela abaixo: Quickview Resultado Landsat 7 Landsat 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: Outros documentos e referências sobre as imagens Landsat: Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

4 Processamento de Imagens no ArcGIS 10.1 Em geral, para trabalhar com o produto Landsat-8, você não deve utilizar imagens termais do sensor TIRS. Logo, as bandas processadas neste tutorial são 9 (8 Faixas Multiespectrais + 1 Faixa Pancromática). PRIMEIRO PROCESSO: Rescale (Conversão Radiométrica) Rescale é o processo utilizado para executar transformações radiométricas nas imagens de satélite. 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 dados serão escalados para ser compatíveis com o range de níveis de cinza, similar aos produtos Landsat-5 e Landsat-7. O Rescale deve ser aplicado em todas as bandas, inclusive na faixa pancromática. Não é necessário carregar todas as bandas no ambiente de trabalho do SIG porque vamos executar essa tarefa 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 ele e selecione a opção Batch (Processamento em Lote). Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

5 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. Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

6 3 No campo Output Raster Dataset, experimente manter o nome original da banda 1, modificando apenas o diretório de destino da nova imagem. Clique no botão OK. Você será enviado para a tela do processamento em lote, 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 e selecionar a opção Browse (Procurar): 6 Pressione e segure a tecla Control e selecione todas as imagens restantes em sequência, incluindo a pancromática (banda 8), a partir da 2ª banda: Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

7 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 da rotina. Diversos diretórios de saída serão criados, mas nenhum deles aponta para o mesmo local da banda 1. Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

8 9 Para corrigir o campo Output Raster, clique com o botão direito do mouse sobre a única linha preenchida e selecione a opção Fill. O mesmo diretório de saída da banda 1 será repetido em todas as linhas. Use o recurso Fill para preencher todos os parâmetros da rotina Copy Raster em todas as imagens (cuidado com o campo Scale 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: Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

9 SEGUNDO PROCESSO: Composição Colorida RGB O satélite Landsat-8 foi desenvolvido com a possibilidade de gerar novos produtos através de novas combinações de bandas. Em pouco tempo teremos artigos acadêmicos contendo maiores esclarecimentos, mas talvez você queira saber quais combinações de bandas do satélite Landsat-8 possuem resultados similares aos antecessores Landsat-5 e Landsat-7. Como foi demonstrado no início do tutorial, há uma aproximação entre o resultado visual dos sensores anteriores e o novo satélite. A composição que desejo alcançar corresponde a combinação das bandas 6, 5 e 4 (veja a tabela abaixo): Quickview Resultado Landsat 7 Landsat 5 Landsat 8 Falsa Cor 5,4,3 6,5,4 Fonte: Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

10 No ArcToolBox, clique na caixa de ferramentas Data Management Tools Raster Raster Processing Composite Bands. Vamos realizar a composição Colorida RGB do satélite Landsat-8 que corresponde à antiga composição do Landsat-5 RGB Será uma única imagem colorida com três bandas apenas. 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. Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

11 O SIG permite a criação de uma única cena Multispectral com todas as bandas em sequência. É um passo opcional (todas as bandas com resolução espacial de 30 metros podem ser acumuladas na mesma camada): Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

12 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. O objetivo 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. Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

13 Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de

14 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 contato@processamentodigital.com.br Processamento Digital Geotecnologias e Software Livre Por Jorge Santos 20 de agosto de