|  | Beispiel für die Subtraktion einer korrigierten Aufnahme des „trockenen“ Zustands von der korrigierten Aufnahme des „überschwemmten“ Zustands | |
Übung 2: Veränderungserkennung – Kanal-Rechenoperationen
In dieser Übung sowie in Übung 3 arbeiten wir mit Techniken der Veränderungserkennung. Diese Techniken ermöglichen es uns, durch die gemeinsame Analyse der Aufnahmen mehr Informationen über ihre Unterschiede zu erhalten.
Zunächst wenden wir auf die korrigierten Bilder mathematische Gleichungen an. Wir subtrahieren das Bild des Ausgangszustands (vor dem Hochwasser) vom Bild des Zustands nach dem Ereignis (d. h. Ende minus Anfang). Dadurch entstehen neue Bilder, in denen die Unterschiede zwischen den einzelnen Vorher-/Nachher-Bildpaaren zu sehen sind.
Öffnen Sie 05102004_f.tif, 25102005_f.tif und 10102006_f.tif als einen einzelnen Datensatz. Wenden Sie die folgenden mathematischen Gleichungen an:
- 10102006_f.tif – 05102004_f.tif. Das entstehende Bild stellt die Veränderungen zwischen 05102004 (vor dem Hochwasser) und 10102006 (nach dem Hochwasser) dar.
- 10102006_f.tif – 25102005_f.tif. Das entstehende Bild stellt die Veränderungen zwischen 25102005 (vor dem Hochwasser) und 10102006 (nach dem Hochwasser) dar.
| | | Endergebnis der Subtraktion des Durchschnitts der „trockenen“ Bilder vom Bild von nach dem Hochwasser |
In den neuen Bildern erscheinen unveränderte und geringfügig veränderte Bereiche grau (mittlere Rückstrahlungswerte). Starke Veränderungen werden, je nachdem, ob eine Veränderung von hell nach dunkel oder von dunkel nach hell stattgefunden hat, entweder als dunkle oder helle Bereiche abgebildet. Je größer die Rückstrahlungsunterschiede zwischen den gleichen Bildpunkten, desto heller oder dunkler fällt das Bild aus.
Das bedeutet, dass alle Bildpunkte, die im Nachher-Bild wesentlich dunkler geworden sind, im Subtraktionsbild dunkel erscheinen. Hingegen erscheinen Bildpunkte, die im Nachher-Bild sehr viel heller geworden sind, im Subtraktionsbild hell. Deshalb sollten die neuen mit Wasser bedeckten Bereiche im Nachher-Bild (d. h. die überschwemmten Bereiche) im Subtraktionsbild dunkle Bildpunkte erzeugen.
Obwohl beide Bilder von vor dem Hochwasser aus derselben Jahreszeit stammen wie das Bild von nach dem Hochwasser, sind gewisse Unterschiede unvermeidbar. Wir können deshalb die beiden Vorher-Bilder kombinieren, um ein neues Bild zu erzeugen, das eine durchschnittliche „trockene“ Situation besser darstellt. Dadurch lassen sich die Unterschiede zwischen den Vorher-Bildern auf ein Minimum reduzieren (je mehr „trockene“ Bilder verfügbar sind, desto besser wird das Ergebnis) und das Subtraktionsbild wird folglich zuverlässiger. Wenden Sie deshalb zum Erstellen eines Bildes vom durchschnittlich trockenen Zustand die folgende Gleichung an: (05102004_f.tif + 25102005_f.tif)/2 und speichern Sie das entstehende Bild unter dem Namen pre-flood_mean.tif.
Schließen Sie alle offenen Bilder. Öffnen Sie nun 10102006_f.tif und pre-flood_mean.tif in einem Datensatz und führen Sie mit dem Bild von nach dem Hochwasser und dem arithmetischen Mittel der Vorher-Bilder eine weitere Subtraktion durch: 10102006_f.tif – pre-flood_mean.tif. Speichern Sie das entstehende Bild als subtraction.tif.
Sie können das Bild subtraction.tif auch direkt erstellen, ohne zuvor in einem separaten Schritt pre-flood_mean.tif zu erzeugen. Dazu wenden Sie folgende Gleichung an: 10102006_f.tif – (05102004_f.tif + 25102005_f.tif)/2. Das Ergebnis ist das gleiche. Sie benötigen pre-flood_mean.tif jedoch für die nächste Übung.
1. Betrachten Sie das Bild subtraction.tif und suchen Sie die Veränderungen (sehr dunkle und sehr helle Bereiche).
2. Was stellen die dunklen Bereiche dar?
3. Können Sie auf der Grundlage von allem, was Sie bisher über die Interpretation von Radaraufnahmen und die dielektrischen Eigenschaften des Bodens gelernt haben, die hellen Bildpunkte um die überschwemmten Bereiche herum erklären? Beachten Sie, dass das Nachher-Bild zwei Tage nach dem Hochwasser aufgenommen wurde und eine große Menge Wasser wahrscheinlich bereits vor dem Satellitenüberflug vom Boden aufgenommen oder über das Gewässernetz abtransportiert wurde.
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