Введение 3
1 Описание проблемной области 5
1.1 Описание объекта 5
1.2 Мутность воды 6
1.3 Температура поверхности воды 8
1.4 Расчёт градиента полей 10
2 Использующееся программное обеспечение и данные 11
2.1 Описание пакета ENVI 11
2.2 Спутниковые снимки Landsat-8 13
2.3 Сервисный центр для получения спутниковых изображений (EarthExplorer) 14
2.4 Исходные данные 15
2.5 Маска облаков 16
2.6 Обработка изображений, полученных со спутника Landsat 8 18
2.6 Контрастирование снимков 21
3 Алгоритм расчёта индексов 26
3.1 Основные функции IDL, использованные в программе 26
3.2 Расчёт индексов 27
3.3 Визуализация данных 32
4 Анализ полученных данных 34
Заключение 41
Список использованных источников 42
Приложение А. Код для расчёта NDTI 44
Приложение Б. Код для расчёта пространственного распределения температуры 45
Приложение В. Код для расчёта средних значений 46
Приложение Г. Код для расчёта градиента полей 48
Центральной проблемой современного экологического мониторинга является получение объективной информации об окружающей среде.
Перспективным методом исследования поверхности нашей планеты и ее атмосферы является применение искусственных спутников Земли. Особенно это важно для бескрайних просторов Сибири, где расположены основные запасы полезных ископаемых, основные лесные ресурсы, крупные промышленные и гидротехнические комплексы, но низка плотность населения. Интерес к космическим методам мониторинга возрос в последние годы в связи со свертыванием наземных и авиационных средств контроля окружающей среды, с одной стороны, и ростом доступности космической информации, с другой.
В последние десятилетия все шире применяется цифровая обработка спутниковых изображений. Компьютерные обеспечения, информационные технологии позволяют преобразовывать спутниковые изображения, устранять их искажения и даже «делать невидимое видимым».
В настоящее время современные технологии позволяют рассматривать не только моря и океаны, но и такие маловодные объекты как реки или озёра. И сейчас различные электронные ресурсы позволяют без затруднительно и бесплатно скачать снимки, сделанные из космоса, любой территории, предоставляя пользователю большой выбор спутников с разным разрешением, уровнем обработки и точностью позиционирования.
В малых водоёмах протекает множество различных биологических и химических процессов, которые могут вилять на температуру и показатель мутности воды, а так же на другие различные параметры.
Цель дипломной работы: изучение информационной технология мониторинга динамических процессов малых водных объектов по спутниковым данным (на примере оз. Шира).
Задачи дипломной работы:
- формирование банка данных спутниковых изображений LANDSAT8 озера Шира за летний период 2014, 2015 гг;
- обработка спутниковых изображений с использованием программных средств;
- определение интервальных значений RGB модели для определения интервала контрастирования;
-фопределение интервальных значений Нормированного относительного индекса мутности (NDTI) и пространственное распределение температуры на поверхности воды для определения интервала контрастирования;
- изучение и применение технологии извлечения параметрической информации при помощи пакета ENVI(Ha примере озера Шира);
- провести анализ полученных данных пространственного распределения температуры на поверхности воды и нормированного разностного индекса мутности;
- расчет градиентных полей для визуализации динамики показателей, которые необходимы для получения границ существующих природных эффектов переноса взвеси, тепла, хлорофилла.
В результате проделанной работы была разработана технология извлечения параметрических данных из спутниковых изображений. Были рассчитаны такие индексы как нормированный относительный индекс мутности и пространственное распределение температуры на поверхности воды на примере оз. Шира. Данная технология может в дальнейшем применяться для любых маловодных объектов.
Сформированный банк данных можно использовать для дальнейшей обработки и вычисление различных индексов помимо NDTI.
С помощью языка программирования IDL были извлечены параметрические данные, произведён их анализ и выявлено, что пространственное распределение температуры на поверхность воды обратно пропорционально индексу NDTI.
Полученные изображения были обработаны с помощью специальных программных средств для более наглядной визуализации.
С помощью написанного в IDL кода произведён расчёт градиентных полей для визуализации динамики показателей, которые необходимы для получения границ существующих природных эффектов переноса взвеси, тепла, хлорофилла.
