Tutorial de clasificación de imágenes con ArcMap: 2.1 Ajuste atmosférico de las imágenes Landsat 8

Hemos visto anteriormente cómo corregir las imágenes Landsat para considerar la reflectanciaTOA (tope de la atmósfera). Aquí hay un diagrama que nos ayudará a entender este fenómeno: 

La reflectancia que hemos calculado es por lo tanto, el % de luz reflejada con respecto a la totalidad de la luz visible incidente . Pero como se ha visto en el diagrama , el sensor del satélite mide dos cosas al mismo tiempo: la luz reflejada por nuestros objetivos en la superficie de la tierra ,y la luz dispersada por las partículas suspendidas en el aire.

Se puede realizar la corrección atmosférica de las imágenes satelitales para eliminar la porción de luz debida a la difusión.

Como ya hemos dicho, ésto sólo tiene interés si usted trabaja en imágenes separadas en el tiempo El porcentaje de difusión es el mismo para todo el conjunto de una imagen, realizar esta corrección es perder el tiempo.

Las instrucciones para realizar esa corrección en imágenes Landsat está disponible en http://www.gisagmaps.com/landsat-8-atco-guide/  

Pero si usted es un principiante seguramente se le dificultará entender el procedimiento. Veremos aquí  el procedimiento  usando las herramientas deArcMap .

Método DOS (Dark Object Subtraction)

El método que vamos a emplear es el más comúnmente empleado.
La resta de objetos negros es una método de corrección atmosférica empirico simple para la imagen satelital , que asume que la reflectancia de los objetos oscuros incluye una componente importante de la difusión atmosférica.

El concepto es simple: si se tiene un objeto completamente negro y, por lo tanto , no refleja la luz, este objeto que debería tener un valor 0 de reflectancia tendrá un valor no nulo (diferente de 0) en el sensor del satélite. Este valor será la reflectancia debida a las partículas presentes en la atmósfera.

La resta de objetos oscuros investiga en cada banda el valor de píxel más oscuro. La difusión es suprimida restando este valor a cada píxel de la banda .

Lo primero: la corrección que vamos a hacer solo aplica a la luz visible y el infrarrojo cercano. Vamos a trabajar por lo tanto , para imágenes Landsat8, en las bandas 2 (Azul), 3 (verde), 4 (Rojo) y 5 (infrarrojo cercano).

Lo segundo que hay que saber: el principio en uso es calcular la distribución para la banda 4 (rojo) y usar una fórmula de correspondencia a fin de determinar la corrección para las otras tres bandas.

Lo tercero: vamos a trabajar con las bandas 2 , 3, 4 y 5 en reflectancia TOA y también en radiancia bruta (DN) para la banda 4 (rojo). En el manual del usuario citado previamente no es evidente  a primera vista . Veamos el procedimiento paso a paso:

1- se calcula la reflectancia TOA para las cuatro bandas con la fórmula

TOA banda = ( (DN * 0.00002)-0.1) / sen ( elevación solar )

2- analizando los valores brutos de radiancia (DN) de la banda roja, vamos a determinar una radiancia debida a la difusión atmosférica ( DNred )

3- tranformaremos esta difusión en reflectancia TOA

CORrojo = ( ( DNrojo* 0.00002) -0.1) / sen ( elevación solar )

4- con un ábaco se ingresa esta difusión de la banda roja y se obtiene la difusión para las bandas 2,3 y 5 ( CORazul , CORverde , CORir).

5- se restan los valores de reflectancias obtenidos de TOA para obtener los valores de reflectancia de las cuatro bandas corregido por el efecto atmosférico.

Rrojo = TOA ( rojo) – CORRrojo

Razul = TOA ( azul) – CORazul

Rverde = TOA ( verde) – CORverde

Rir = TOA ( ir ) – CORir

Veamos en detalle los pasos 2 y 4.

Cálculo de la difusión de la banda roja.

Hay varios métodos para determinar la corrección a realizar en la banda roja. El método recomendado es el llamado de la Frecuencia 50 – 0008.Usted encontrará aquí una detallada descripción del método .

En la práctica, con ArcMap:

1- Usted debe crear la tabla raster de su banda roja

  • Cargue la banda roja no corregida (los valores brutos descargados ) en ArcMap.

En la caja de herramientas -> Herramientas de administración de datos -> Raster
-> Propiedades de raster -> Crear tabla de atributos raster

Una vez que se ha ejecutado la herramienta haga clic en la capa en la ventana de la leyenda y seleccione »   Abrirla tabla deatributos «   .   

Vamos a ignorar completamente el valor 0 porque esos son los píxeles
negros que rodean nuestra imagen. Descender por los registros hasta encontrar un
valor de COUNT igual o mayor de 50. En nuestro ejemplo corresponde al registro
23 donde encontramos un valor de COUNT igual a 54.

El valor de la radiancia a retener para la corrección atmosférica de la
banda roja será el VALOR de la línea anterior (OID = 22), es decir 5568.

Podemos pasar al tercer paso

3- transformamos esta radiancia en reflectancia TOA

CORrojo = ( ( DNrojo*
0.00002) -0.1) / sen (
elevación solar )

  CORrojo = ( (5568
* 0,00002) -0,1) /0,42631886   = 0.026647

Este valor corresponde a la Frecuencia 50. Como el método es Frecuencia
50 – 0008, restamos 0008  de ese valor :

0.026647 – 0.008 = 0.018647

Este es el valor valor que debemos restar el valor TOA  de la banda roja previamente calculado para
tener los valores corregidos de la difusión atmosférica . Este valor
corresponde a la frecuencia 50. Como el método es Rango 50 – 0008, eliminamos
este 0008 valor : 0.018647

Correccion de los demas bandas

A partir del valor de corrección de los valores de rojo se obtienen los valores a aplicar a cada una de la otra bandas :

Vaya a la siguiente página http://www.gisagmaps.com/l8-s2-relative-scatter-calc/Usted encontrará una ventana donde puede introducir el valor de corrección del rojo  

Introduzca su valor ( en este caso 0.018647 ), y obtendrá automáticamente los valores de las otras correcciones   

Y obtenemos las correspondientes correcciones

  • 0.06309
    para la banda azul
  • 0.03442 para la banda verde
  • 0.00626 para la banda del infrarrojo cercano

Para obtener las bandas corregidas usamos la calculadora raster restando de cada banda TOA corregida la constante de corrección que hemos encontrado.

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