Введение 4
1 Обзор методов и программных комплексов с возможностью проведения
атмосферной коррекции 6
1.1 Понятие атмосферной коррекции 6
1.2 Обзор существующих программных комплексов 7
1.2.1 Геоинформационная система QGIS 8
1.2.2 Программный комплекс ENVI 8
1.2.3 Программный комплекс SNAP 10
1.3 Методы проведения атмосферной коррекции 12
1.3.1 Метод DOS 12
1.3.2 Метод COST 15
1.4 Вывод по главе 1 17
2 Проектирование модуля 18
2.1 Разработка программы 18
2.1.1 Выявление и анализ требований к программному продукту 18
2.1.2 Основной язык разработки 23
2.1.3 Диаграмма вариантов использования 24
2.1.4 Модель AS-IS и TO-BE 26
2.1.5 Блок-схема алгоритма работы метода DOS 28
2.1.6 Блок-схема алгоритма работы модуля атмосферной коррекции 29
2.2 Реализация программы 30
2.2.1 Экспериментальные данные 31
2.2.2 Результаты обработки экспериментальных данных 32
2.2.3 Экспериментальная апробация 34
2.3 Вывод по 2 главе 37
Заключение 38
Список использованных источников 39
Приложение А - В 42-50
Технологии дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) давно стали незаменимым инструментом изучения и постоянного мониторинга нашей планеты, благодаря которым находят повсеместное применение в отрасли народного хозяйства и позволяют за короткое время получить необходимые данные с больших площадей.
В сельскохозяйственной отрасли Красноярского края, на сегодняшний день, существует проблема мониторинга земель — отсутствие наиболее точного контроля посевных площадей, их состояния в заданные промежутки времени.
Для того, чтобы осуществлять контроль посевных площадей методами дистанционного зондирования необходимо разработать модуль атмосферной коррекции спутниковых изображений.
При использовании космических снимков приходится сталкиваться с такой проблемой, как влияние на снимок различных явлений атмосферы (водяной пар, метан, озон, молекулы аэрозоли, кислород, углекислый газ, частицы пыли). Для устранения указанных влияний осуществляют один из наиболее важных этапов предварительной обработки космических снимков — атмосферную коррекцию изображений.
Работа модуля атмосферной коррекции позволит нивелировать влияние различных эффектов атмосферы на космические снимки и тем самым получать более корректные значения рассчитываемых вегетационных индексов, используемых для оценки состояния посева.
Разработанный модуль будет представлен в виде встроенного компонента в структуру сервиса мониторинга посевов, предназначенного для конечных пользователей, на этапе предварительной обработке спутниковых изображений.
Это даст возможность конечному пользователю, являющемуся сельхозпроизводителем, не выезжать на объект для того, чтобы получить необходимую информацию и оценить состояние и качество выполняемых работ на посевных площадях.
Таким образом, целью выпускной квалификационной работы является устранение эффекта атмосферных явлений на спутниковых изображениях.
Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1) обзор методов и инструментов проведения атмосферной коррекции;
2) реализация алгоритма атмосферной коррекции для выполнения в автоматическом режиме;
3) экспериментальная апробация метода DOS с использованием разработанного программного модуля.
В результате бакалаврской работы выполнены все поставленные задачи. Проведен обзор методов и инструментов для проведения атмосферной коррекции с описанием выбранного метода DOS для его последующей реализации. В процессе разработки программного модуля составлена блок-схема алгоритма работы модуля атмосферной коррекции.
В результате работы осуществлена реализация модуля атмосферной коррекции методом DOS, и приведены результаты проверки работоспособности разработанного модуля на примере космического снимка, полученного со спутника Landsat-8 с датой съемки 2017-08-07.
Также в результате экспериментальной апробации сделан вывод о том, что исключение влияния атмосферы на космический снимок с помощью разработанного модуля, действительно позволяет добиться наиболее точных показаний вегетационных индексов, используемых для того, чтобы оценить состояние посева. Что в дальнейшем поможет агрономам узнать о состоянии сельскохозяйственных культур на различных стадиях вегетации, в том числе выявление полей, имеющих отклонения от норм развития.
Разработанный модуль атмосферной коррекции встроен в программного-аппаратный комплекс ГИС ИКИТ СФУ, о чем свидетельствует составленный акт об использовании в структуре работы комплекса (Приложение А).
