utilizarea teledetectiei pentru mediu si agricultura

UNIVERSITATEA DE TIINE AGRONOMICE I MEDICIN VETERINAR BUCURETI FACULTATEA DE MBUNTIRI FUNCIARE I INGINERIA MEDIULUI DEPARTAMENTUL DE NVMNT CU FRECVEN REDUS SPECIALIZAREA: Ingineria i protecia mediului n agricultur

UTILIZAREA TELEDETECIEI

PENTRU MEDIU I AGRICULTUR

Note de curs

Conf. dr. ing. Alexandru BADEA

Asist. univ. dr. ing Iulia NEGULA

2011 2012

CUPRINS

Unitatea de nvare nr. 1 4

TELEDETECIA NOIUNI GENERALE 4

1.1. Obiectivele unitii de nvare nr. 1 4

1.2. Generaliti privind teledetecia 4

1.3. Definiii ale teledeteciei 7

1.4. Spectrul electromagnetic i atmosfera 10

1.5. Ramuri ale teledeciei geospaiale cu utilizare tematic 15

1.6. Rspunsuri i comentarii la teste 19

1.7. Lucrarea de verificare nr. 1 22

1.8. Bibliografie minimal 22


ROLUL CULORILOR N ANALIZA DATELOR DE TELEDETECIE 23


2.2. Principii fundamentale 23

2.3. Evaluarea i reproducerea culorilor 28

2.4. Alte noiuni importante privind culorile 31





PROCESAREA I ANALIZA IMAGINILOR DE TELEDETECIE 38


3.2. Imaginea digital de teledetecie 38

3.3. Noiuni privind interpretarea imaginilor 43





APLICAII ALE TELEDETECIEI N AGRICULTUR I MEDIU 56


4.2. Aplicaii ale teledeteciei n diferite domenii de activitate 57

4.3. Utilizarea teledeteciei n agricultur 58

4.4. Controlul prin teledetecie 69

4.5. Cartografia mediului 89

4.6. Analiza i administrarea sistemic a mediului 92




UTILIZAREA TELEDETECIEI N AGRICULTUR

USAMVB FIFIM Departamentul de Invmnt cu Frecven Redus 4

Unitatea de nvare nr. 1

TELEDETECIA - NOIUNI GENERALE

Cuprins Pagina

1.1. Obiectivele unitii de nvare nr. 1 4 1.2. Generaliti privind teledetecia 4 1.3. Definiii ale teledeteciei 7 1.4. Spectrul electromagnetic i atmosfera 10 1.5. Ramuri ale teledeciei geospaiale cu utilizare tematic 15 1.6. Rspunsuri i comentarii la teste 19 1.7. Lucrarea de verificare nr. 1 22


1.1. OBIECTIVELE UNITII DE NVARE NR. 1

Acest capitol are ca scop familiarizarea studenilor cu noiunile de baz ale teledeteciei

Principiile fundamentale referitoare la domeniul observrii Terrei, istoricul teledeteciei satelitare

Definirea teledeteciei i a problematicii acesteia, caracteristici ale senzorilor sateliilor, aplicaii ale teledeteciei

Spectrul electromagnetic, efectele atmosferei (ca factor perturbator) asupra nregistrrilor de teledetecie, factori limitativi

Domeniile de aplicare a teledeteciei, ramuri ale teledeciei geo-spaiale cu utilizare tematic

1.2. Generaliti privind teledetecia Principii

fundamentale

referitoare la

domeniul

observrii Terrei

Ca urmare a rezoluiilor adoptate n anul 2002 la Forumul Mondial pentru Dezvoltare Durabil (World Summit on Sustainable Development) de la Johanesburg, dar i ca rezultat al acordului inter-agenii al Organizaiei Naiunilor Unite, la nceputul anului 2003, a fost aprobat i publicat un document sinteza cu titlul Soluii spaiale pentru problemele Lumii (Space Solutions for the Worlds Problems) al crui text cu titlul Principii privind teledetecia Pmntului din spaiul extraatmosferic (Principles Relating to Remote Sensing of the Earth from Outer Space) se refer explicit la reglementarea activitilor din domeniul teledeteciei.

Astfel, au fost enuntate o serie de principii fundamentale referitoare la

domeniul observrii Terrei. Primul principiu are urmatorul coninut:



termenul "detecie de la distan" nseamn studierea suprafeei Pmntului, din spaiu, utiliznd proprietile undelor electromagnetice emise, reflectate sau difractate de ctre obiectele studiate, n scopul mbunttirii managementului resurselor naturale, utilizrii solului i protejrii mediului;

termenul "date primare" se refer la acele date neprelucrate, achiziionate de senzori plasai pe aparatul din spaiu, care sunt transmise la sol, din spaiu prin telemetrie, sub forma de semnale electromagnetice, filme fotografice, benzi magnetice sau alte

mijloace;

termenul de "date procesate" se refer la datele obinute n urma procesrii datelor primare, procesri necesare pentru a le face utilizabile;

termenul de "informaii analizate" face referire la informaia rezultat din interpretarea datelor procesate, a datelor de intrare i a cunostinelor din alte surse;

termenul de "activiti de detecie de la distan" se refer la operaiunile efectuate de sistemele spaiale de detecie, colectarea de date primare i stocarea, interpretarea i diseminarea datelor procesate.

Scurt istoric

al teledeteciei satelitare

n cele ce urmeaz ne vom concentra atenia pe explicarea unor elemente de baz fr de care nu este posibil nelegerea mecanismelor de prelucrare corect a datelor primare provenite de la sateliii de observare a Pmntului. De fapt, utilizarea teledeteciei a devenit, n timp, o obinuin i nu mai este considerat o tehnologie nou.

Aplicarea tehnicilor de teledetecie n domeniul nelegerii i cunoaterii resurselor planetei este acceptat, n prezent, de comunitile tiinifice i guvernamentale drept instrument tehnologic avansat perfect adaptat obinerii de informaii variate care pot fi prelucrate cu mare eficienta pentru a alimenta cu date obiective sistemele informaionale tematice.

Naterea teledeteciei satelitare se situeaza n anii '60, odata cu lansarea primelor platforme cu destinatie meteorologica. Dupa 1972 progresul

tehnologic a permis plasarea pe orbit a primilor satelii cu destinaie civil pentru monitorizarea resurselor naturale, dar numai dup 1980 se poate spune c acest domeniu de activitate a devenit operaional. Treptat, tehnicile de captare a semnalului, mult mbuntite din punct de vedere optic i electronic, au permis atingerea unor rezoluii altdat accesibile doar sectorului militar, dar i dezvoltarea unor algoritmi sofisticai de exploatare a informaiilor provenite de la satelii, a cror utilizare eficient corect rmne, din nefericire, la ndemna profesionitilor iniiati.

Trebuie nteles faptul c, pentru a deveni specialist n teledetecie, nu este de ajuns s ai posibilitatea s achiziionezi imagini satelitare i un sistem de



prelucrare a imaginilor. Pentru a putea prelucra corect i eficient datele respective este nevoie de un background educaional consistent, att n domeniul geo-tiinelor (stiintelor geonomice) ct i n ceea ce privete bazele fizice ale teledeteciei, tehnicile de preluare, preprocesare i procesare tematic a datelor imagine.

Test de autoevaluare

1. Avnd n vedere cele nvate n acest subcapitol i innd cont de spaiul avut la dispoziie, v rugm s comentai sau s rspundei la urmtoarele ntrebri:

a) Ce semnificaie are termenul "detecie de la distan" n domeniul observrii Terrei?

b) Ce semnificaie are termenul "date primare" n domeniul observrii Terrei?

c) Ce semnificaie are termenul "date procesate" n domeniul observrii Terrei?

d) Ce semnificaie are termenul "informaii analizate" n domeniul observrii Terrei?

e) Ce semnificaie are termenul "activiti de detecie de la distan" n domeniul observrii Terrei?

f) n ce perioad a aprut teledetecia satelitar?

g) n ce an a fost lansat pe orbit primul satelit cu destinaie civil?

Comentarii la aceste ntrebri vei gsi la sfritul unitii de nvare.

Dup parcurgerea acestui subcapitol trebuie s reinei: Aplicarea tehnicilor de teledetecie n domeniul nelegerii i cunoaterii resurselor planetei este acceptat, n prezent, drept instrument tehnologic avansat, perfect adaptat obinerii de informaii variate care pot fi prelucrate pentru a alimenta cu date obiective

sistemele informaionale tematice.



1.3. Definiii ale teledeteciei Definiii ale teledeteciei

n sens larg teledetecia (en. remote sensing, fr. tldtection, ge. Fernerkundung) este ansamblul de mijloace care permit nregistrarea de la

distan a informaiilor asupra suprafeei terestre.

O definiie sintetic a teledeteciei a fost formulat de Colwell (1983): "achiziia de date despre un obiect sau un grup de obiecte cu ajutorul unui senzor situat la distan de acestea".

O alta definitie a teledeteciei, de aceast dat mai detaliat, s-ar putea enuna astfel: Teledetecia este o tehnic modern de investigare care permite

detectarea de la distan a variaiilor de absorbie, reflexie i de emisie caracteristice undelor electromagnetice i stocarea semnalelor sub form de fotografii, de nregistrri, sau de profile spectrale.

Fiecare din definiiile reproduse mai sus a fost enuntat de specialiti aparinnd unor domenii de activitate particulare (construcii aerospaiale, fizic). Din punct de vedere al geografului definiia ar putea fi formulat astfel: Ansamblu de cunotine i tehnici utilizate pentru determinarea

caracteristicilor fizice i biologice ale suprafeei terestre prin msurtori efectuate de la distana fr a intra n contact material cu acestea.

Problematica

teledeteciei

Observarea suprafeei terestre din spaiu faciliteaz cunoaterea obiectelor naturale i antropice care o constituie oferind posibilitatea mbuntirii ntelegerii relaiilor dintre acestea, fa de posibilitile limitate pe care le ofer studiile clasice care se desfaoar n mare parte pe teren (in situ). Problematica teledeteciei se rezum la studiul fenomenelor urmrindu-se analizarea acestora n funcie de:

natura, specificitatea i caracteristicile lor;

durata acestora cu ordin de mrime difereniat de natura fenomenelor derulate (ore, luni, ani, decenii..) sau, generaliznd, se pot lua n

considerare elemente temporale (trecutul, mai mult sau mai puin cunoscut, prezentul studiat, viitorul prognosticat)

spaiul geografic definit de:

dimensiunile laterale x,y referitoare la un plan sau o suprafa,

dimensiunea vertical (altitudine, nalime, profunzime, grosime),

relatiile dintre obiecte.

Din punct de vedere conceptual, datele provenind de la sistemele de

observare a planetei permit ordonarea spaial-temporal a obiectelor i fenomenelor, evoluia lor fiind tratat difereniat:

pentru trecut: este posibil arhivarea evoluiei istorice a mediului i constituirea de baze de date referitoare la resurse (pentru realizarea

studiului tendinelor),



n prezent: este posibil monitorizarea i analiza schimbrilor survenite (funcia de evaluare a strii actuale),

pentru viitor: se simuleaz situaia posibil a mediului i se estimeaz disponibilul de resurse (funcia de prevenire i planificare).

Caracteristici

ale senzorilor

sateliilor de teledetecie

Folosirea imaginilor provenite de la sateliii de observare a Pmntului ine cont de caracteristicile proprii fiecrui satelit utilizat, mai precis de cei trei parametri fundamentali:

rezoluia spatial,

rezoluia spectral,

repetitivitatea spaio-temporal.

Orice analiz multi-tematic este realizat, obligatoriu, innd cont de caracteristicile senzorilor sateliilor de la care provin datele la care analistul are acces. Lista acestor satelii este diversificat i imposibil de analizat n cadrul unui curs cu durata limitat. Totui, ncercm s amintim o serie de programe care furnizeaz periodic date interesante i utile pentru cunoaterea i gestionarea spaiului i ale caror satelii au o importan recunoscut pentru teledetecia civil: LANDSAT TM, SPOT, ERS, NOAA-AVHRR, METEOSAT, RADARSAT, IRS, IKONOS, KOMPSAT, FORMOSAT,

ALOS, TerraSAR-X, DMC, ENVISAT, RAPIDEYE.

Aplicaii ale teledeteciei

Utilizarea senzorilor instalai la bordul aeronavelor sau a sateliilor constituie, n prezent, instrumentul pentru colectarea informaiilor necesare monitorizrii, controlului i administrrii mediului. Astfel, teledetecia ofer posibilitatea studierii de ctre specialiti a problemelor majore privind conservarea naturii. Pot fi amintite tematici de studiu de mare importan pentru prezentul i viitorul omenirii:

defririle masive, seceta,

monitorizarea culturilor agricole,

explorarea i exploatarea resurselor minerale,

efectele dezastrelor naturale (inundaii, cutremure, alunecri de teren, etc.) sau antropice.

De asemenea este important s fie amintite i alte aplicaii, astzi devenite operaionale, ale teledeteciei:

studiul ratei de sedimentare n estuare i areale deltaice,

managementul i reabilitarea fondului forestier,

reecologizarea (regenerarea solurilor) dup ncheierea exploatrilor miniere (aceste proceduri au o durat mare de peste 10 ani);

monitorizarea temperaturii suprafeei mrilor i oceanelor pentru a identifica cele mai bune locuri de pescuit din punctul de vedere al



produciei i cu impact redus asupra proteciei speciilor, msurarea cantitii de clorofil,

studii privind salinitatea apei, monitorizarea calitii apei din punct de vedere al turbiditii i al coninutului de alge n zonele costiere,

modul de utilizarea a terenurilor.

Subliniem faptul c accesul la tehnologie nu este suficient pentru a operaionaliza aceste aplicaii. Modul n care specialistul nelege relaia dintre imagine satelitar i realitatea nconjurtoare depinde de dou elemente aparent disociate: pregtirea sa de baz, pe de o parte, iar pe de alt parte echipamentele i tehnicile de prelucrare (operaionale sau experimentale) de care dispune acesta. Mai trebuie inut seama i de faptul c n teledetecie este obligatorie crearea de echipe complexe formate din specialiti capabili s extrag i s analizeze n mod coerent, integrat, cu viziune multidisciplinar, esena informaiei tematice. De asemenea, este necesar ca, innd seama de realitatea actual fiecare guvern responsabil s accepte faptul c trebuie s genereze o investiie public major n domeniul observrii Pmntului care s permit gestionarea resurselor naturale.



a) Care este definiia teledeteciei?

b) Care sunt elementele pe baza crora sunt studiate i analizate fenomenele, cu ajutorul teledeteciei?

c) Care sunt parametrii fundamentali care caracterizeaz senzorii aflai la bordul sateliilor de observare a Pmntului?

d) Care sunt aplicaiile teledeteciei?

e) Care sunt cerinele care trebuie ndeplinite pentru realizarea unei aplicaii de teledetecie?


Dup parcurgerea acestui subcapitol trebuie s reinei: Teledetecia reprezint un ansamblu de cunotine i tehnici utilizate pentru determinarea caracteristicilor fizice i biologice ale suprafeei terestre prin msurtori efectuate de la distana fr a intra n contact material cu acestea.



1.4. Spectrul electromagnetic i atmosfera Spectrul

electromagnetic

Mrimea cea mai des msurat de sistemele de teledetecie actuale este energia electromagnetic emanat sau reflectat de obiectul studiat. Aceasta pentru c elementele constitutive ale scoarei terestre (rocile, solurile), vegetaia, apa, ct i obiectele care le acoper au proprietatea de a absorbi, reflecta sau de a emite energie. Cantitatea de energie depinde de caracteristicile radiaiei (lungime de und, intensitate), de proprietatea de absorbie a obiectelor i de orientarea acestor obiecte faa de soare sau faa de sursa de radiaie.

Toate obiectele din natur, cu condiia ca temperatura lor sa fie superioar lui

zero absolut (0K 273C), emit o cantitate specific de radiaie electromagnetic din care, o parte, poate fi perceput de instrumente specializate.

O unda electromagnetic este caracterizat prin lungimea de und (sau frecven), polarizare i energia sa specific. Independent de aceste caracteristici, toate undele electromagnetice sunt de natura esenial identic.

Particularitile diferitelor domenii ale spectrului au condus la clasificarea n unde radio, hiperfrecvene, infrarou, vizibil, ultraviolet, raze X i raze gamma (Fig. 1.1). n teledetecie se utilizeaz, ns, numai o poriune a spectrului electromagnetic (de la microunde pn la ultraviolet). Fiecare domeniu este observat cu ajutorul unor captori/senzori adecvai n funcie de natura obiectelor i fenomenelor supuse cercetrii.

Fig. 1.1 Spectrul electromagnetic general (sus)

i spectrul electromagnetic utilizat n teledetecia tehnologic (jos)



Domeniile

spectrului

electromagnetic

ntlnite n

activitile curente ale

omenirii

Toate categoriile de obiecte de la suprafaa Terrei au proprietatea de absorbi o parte a radiaiei electromagnetice, n funcie de aceasta fiind definit semntura spectral a obiectului respectiv. Pe baza cunotinelor referitoare la categoriile de radiaii cu lungimi de und absorbite i reflectate este posibil analizarea i interpretarea imaginilor de teledetecie. Elementele care stau la baza acestor analize sunt urmtoarele:

lungimea de und;

intensitatea radiaiei incidente;

caracteristicile obiectelor i elementelor (n particular caracteristici de absorbie);

orientarea acestor obiecte i elemente n raport cu poziia soarelui sau a sursei de iluminare.

O diagram sugestiv privind domeniile spectrului electromagnetic ntlnite n activitile curente ale omenirii are forma din figura urmtoare:

Fig. 1.2 Domeniile spectrului electromagnetic



Efectele

atmosferei

asupra

nregistrrilor de teledetecie

Teledetecia aerospaial se bazeaz pe nregistrarea radiaiei electromagnetice cu ajutorul senzorilor special concepui n acest scop, utiliznd radiaia luminii, de la ultraviolet la microunde, folosind ca form de stocare a datelor imagini numerice sau analogice. Acest spectru nu este disponibil n totalitate, atmosfera

acionnd ca un filtru de absorbie i de difuzie, rmnnd la dispoziie cteva ferestre de transparen. Acestea sunt zonele spectrale utilizate pentru teledetecie, senzorii instrumentelor de captare a semnalului fiind calate n aceste lungimi de und (Figura 1.1).

Efectele atmosferei asupra nregistrrilor aeropurtate i spaiale asupra pmntului pot fi grupate n patru categorii principale: difuzie, absorbie, refracie i turbulena. Dintre acestea difuzia constituie efectul dominant n marea majoritate a situaiilor. n orice caz, pentru o nelegere corect a mijloacelor pe care teledetecia le pune la dispoziia operatorilor, trebuie s fie cunoscute n mod corect efectele interaciunii radiaiei electromagnetice n atmosfer i rolul acesteia, inndu-se seama de natura fenomenelor i obiectelor urmrite.

n practic, analiza acestui subiect trebuie s se fac n mod difereniat, de la simple aprecieri calitative ale filtrului atmosferic pn la modele fizico-matematice complexe, sofisticate: lund n considerare numai veriga respectiva

(filtrul atmosferic) sau considernd ansamblul factorilor naturali perturbatori

cu conexiunile i interdependenele dintre acetia.

Importana real a efectelor factorilor perturbatori asupra procesului de teledetecie depinde de natura senzorilor utilizai i de rezultatele urmrite. Ca atare, au fost evideniate n acest capitol conceptele de baza ale efectelor atmosferice, ionosferice i ale apei. Fiind greu de abordat ntr-o form comprimat, am considerat necesar ca tehnicile de msurare i instrumentaia adecvat, precum i metodologia sau tehnologia de calibrare a acestor filtre perturbatoare s fie prezentate n mod sumar n aceast lucrare.

Factori

limitativi n

teledetecie

Dup cteva decenii de evoluie spectaculoas, teledetecia pare, nc a fi o tehnic extrem de general, dezvoltarea sa, precum i principalele sale aplicaii plasnd-o lng celelalte tiine i tehnici aplicative de avangarda aprute in secolul trecut. Trebuie ns pstrate precauiile necesare, deoarece exist limitri fizice dar i restricii de aplicare (acestea din urm din ce n ce mai mici) ale acestei tehnologii. Limitrile fizice sunt legate esenial de fenomenele fizice susceptibile de transferul informaiei de la obiect la captor. n acest sens, sunt luate n considerare n cadrul procesului de teledetecie:

radiaiile electromagnetice,

cmpurile de for electrice, magnetice i cmpul gravitaional,

vibraiile acustice,

vibraiile mecanice,

particule perturbatoare



Atmosfera -

mediu

perturbator

La traversarea atmosferei, radiaia solar este supus unor perturbaii care depind de lungimea de und proprie. Acestea sunt datorate absorbiei i emisiei mediului precum i difuziei, difraciei sau refraciei atmosferice (Figura 1.3).

Fig. 1.3 Perturbaii atmosferice

n consecin, o mic parte a radiaiei solare este penetranta prin atmosfera i aceasta n poriuni bine definite ale spectrului electromagnetic. n literatura de specialitate aceste poriuni sunt ntlnite sub numele de "ferestre de transmisie ale atmosferei" (Figura 1.4). Atmosfera este opac ncepnd cu cele mai scurte

lungimi de und corespunztoare razelor gamma i X pana la circa 0,35 .

Pornind de la 0,4 atmosfera prezint "ferestrele" de transmisie amintite mai

sus, nainte de a deveni opac ntre 14 i 1 mm. n fine, nveliul atmosferic devine penetrabil de la 1 mm la 5 cm lungime de und pentru a ajunge total penetrabil pentru toate lungimile de und mai mari. Trebuie amintit ca ionosfera introduce limitri suplimentare pe care nu fac obiectul acestui subcapitol. Transparena spectral a aerului, este, de asemenea, o caracteristic care trebuie cunoscut n procesul de nregistrare a imaginilor. Coeficientul de transparen variaz dup sezon i n funcie de diferitele lungimi de und. Vara, coeficientul de transparen scade semnificativ n vizibil, pentru infrarou variaiile fiind mult mai mici. Totui, poate s apar o mrire a luminozitii generale datorit difuzei luminii n atmosfer. Valoarea vlului atmosferic depinde de grosimea optic a atmosferei, de distan zenital a soarelui i de direcia de vizare, de capacitatea de reflexie a peisajului aerian, precum i de forma sub care se manifest difuzia n atmosfer.



Fig. 1.4 Transmisia atmosferic

Principalele mijloace pentru nlturarea sau slbirea efectului voalului atmosferic asupra nregistrrii, sunt dispozitivele optice suplimentare ataate captorului, numite filtre. Acestea sunt poziionate n faa instrumentului optic instalat pe platforma satelitar. Un al doilea mijloc de compensare a efectelor atmosferice este alegerea judicioas a benzilor spectrale. Principala sarcin a filtrelor de culoare este aceea de a absorbi razele de lumina, reflectate i difuzate de ctre atmosfer. Datorit faptului c radiaiile corespunztoare domeniului albastru, violet i, n parte, ultraviolet, nu iau parte la formarea imaginii din cauza reflexiei i difuzrii lor de ctre atmosfera este necesar utilizarea filtrelor optice compensatoare colorate sau a detectorilor adecvai.

ntre dispozitivul captor i Pmnt se afl, ntotdeauna, o ptur groas de aer care nu este niciodat complet transparent. Aceasta este alterat ntr-un anumit grad de prezena anumitor particule, fie solide fie produse prin condensarea vaporilor de ap, care provoac difuzarea luminii n atmosfer afectnd claritatea aerului. Mediul acesta tulbure imprim i obiectului de fotografiat aceeai caracteristic, adic reduce contrastul detaliilor obiectului de fotografiat. Acest mediu alterat poart numele de vl atmosferic i are drept cauz prezena n atmosfer a diferitelor particule strine. Corpurile strine din atmosfera provoac difuzarea razelor de lumin n mediul nconjurtor.

Difuzia luminii n atmosfera are dou surse principale:

cnd aerul are relativ puine impuriti i lumina solara este difuzat n special de ctre moleculele de gaze, predominnd radiaia albastr ;

cnd aerul conine multe impuriti (praf, fum, .a.), iar razele corespunztoare diferitelor zone ale spectrului sunt reflectate i difuzate disproporionat.





a) Ce msoar de sistemele de teledetecie?

b) Care este modul de interaciune al energiei electromagnetice cu suprafaa terestr?

c) Care sunt elementele prin care poate fi caracterizat o und electromagnetic?

d) Care este spectrul electromagnetic utilizat n teledetecia tehnologic?

e) Care sunt elementele care stau la baza analizei i interpretrii imaginilor de teledetecie?

f) Care sunt efectele atmosferei asupra nregistrrilor de teledetecie?

g) Care sunt factorii limitativi n teledetecie?

h) Care sunt fenomenele care apar la traversarea atmosferei de ctre energia electromagnetic?


Dup parcurgerea acestui subcapitol trebuie s reinei: Toate categoriile de obiecte de la suprafaa Terrei au proprietatea de absorbi o parte a radiaiei electromagnetice, n funcie de aceasta fiind definit semntura spectral a obiectului respectiv. Pe baza cunotinelor referitoare la categoriile de radiaii cu lungimi de und absorbite i reflectate este posibil analizarea i interpretarea imaginilor de teledetecie.

1.5. Ramuri ale teledeciei geospaiale cu utilizare tematic Domenii de

aplicare a

teledeteciei

Dintre toate aplicaiile teledeteciei mai cunoscute sunt cele care se refer la studiul resurselor naturale ale Pmntului. Trebuie ns menionat c teledetecia are aplicabilitate i n multe alte domenii ale cercetrii, un loc important fiind ocupat de studiul polurii i al poluanilor.

Fr a considera urmtoarea enumerare ca fiind exhaustiv, se poate spune c teledetecia se ocup cu:



studiul comportamentului suprafeei terestre n interaciune cu radiaiile electromagnetice,

studiul mijloacelor tehnice care permit recepionarea acestor radiaii

studiul metodelor de analiz a datelor recepionate, nainte de a fi extrase informaiile care constituie, de fapt, produsul final i scopul declarat.

Astfel, instrumentele optice furnizeaz imagini similare unei observri directe din spaiu. Rezoluia ridicat a acestor instrumente i utilizarea benzilor multispectrale permit achiziionarea imaginilor foarte bogate n informaii care pot fi interpretate n vederea detaliilor specifice ale suprafeei Terrei. De asemenea, n mod complementar instrumentelor optice (dependente de starea

atmosferic i de iluminarea direct a soarelui) instrumentele radar pot funciona att ziua ct i noaptea indiferent de acoperirea cu nori. Observarea n domeniul optic, al microundelor i al hiperfrecvenelor este un mijloc modern de investigare care poate fi adaptat necesitilor fiecrei aplicaii n parte. De exemplu, combinate cu imagini optice de arhiv, datele radar constituie o alternativ viabil performant n cazuri de urgen generate de calamiti naturale.

Perfecionarea tehnologiilor a permis ca n ultimii ani s se dezvolte o nou generaie de satelii care permit i rilor cu resurse limitate s opereze sisteme satelitare de observare a Terrei datorit costurilor mai reduse i a adaptabilitii pentru aplicaii particulare. Este vorba de sistemele de satelii de talie mic care ofer oportuniti pentru expansiunea mai rapid a cunotinelor tehnice n domenii tematice mult mai variate. Poate fi amintita aici seria de satelii DMC (Disaster Monitoring Constelation) produs n Marea Britanie la Surrey constelaie care servete nevoile interne ale unor ri ca Algeria (AlSAT), Turcia (BilSAT sau Nigeria (NigeriaSAT), iar ncepnd cu a doua generaie i ale unor ri cu potenial spaial avansat ca Spania (Deimos-1) sau China (Beijing-1). Evident c i Marea Britanie are pe orbit satelii UK-DMC(din prima generaie) i UK-DMC 2 (din cea de a doua generaie). Orbitele heliosincrone ale acestor satelii sunt situate n planuri diferite i sunt coordonate n aa fel nct intersecteaz Ecuatorul la aceeai or local.

Tehnici uzuale

de teledetecie

Dac pn la nceputul anilor '70 teledetecia tehnologic civil era limitat la utilizarea fotografiei aeriene alb-negru i color (n domeniul vizibil i, foarte rar, n domeniul infrarou, astzi nu se mai poate vorbi despre acest domeniu fr a integra informaia obinut prin mijloace specifice observrii Pmntului cu alte ramuri ale msurtorilor terestre i ale geografiei tematice. De aceea, la nivel global, aceste tehnici de lucru sunt unanim acceptate ca fcnd parte din sistemul din ce n ce mai complex cunoscut sub abrevierea EO (en. Earth

Observation), sistem care include att tehnicile specifice teledeteciei, ct i cele ale poziionrii globale.

Odat cu lansarea primilor satelii tehnologici progresul n acest domeniu a fost foarte rapid, n special datorita dezvoltrii electronicii i nlocuirii captorilor



fotochimici (reactivii peliculelor) cu captorii electronici care detecteaz lumina variaiile de temperatur sau radar.

n sens strict, teledetecia utilizeaz radiaiile electromagnetice din intervalul cuprins ntre ultraviolet i microunde. Senzorii specifici capteaz variaiile de absorbie-emisie - reflexie ale suprafeei, sau chiar a stratului superficial. Datele sunt stocate pe un suport magnetic (sub form de fiiere-imagine), n formate care permit vizualizarea pe monitoare, tiprirea lor, sau impresionarea pe materiale fotosensibile speciale (active n special n infrarou) care permit restituia prin procedee fotografice clasice.

Radiaiile electromagnetice sunt utilizate i n geofizic dar, datorit faptului c tehnicile de nregistrare care utilizeaz zone ale spectrului cu lungimi de und inferioare ultravioletului (raze X i Gamma) sau mai mari dect microundele i care capteaz un semnal a crui origine este situat la adncime, nefiind avnd doar o restituie pe profil, se consider c nu fac parte din metodele de teledetecie.

Este acceptat faptul c teledetecia tehnologic se refer la aplicaiile pentru care metoda de procesare a datelor depinde de natura special a vectorilor purttori (avion, satelit) utilai cu captori i detectori asociai unor poriuni ale spectrului electromagnetic, chiar dac exist i replici terestre utiliznd acelai tip de echipament de nregistrare a datelor.

De asemenea, se consider c n domeniul aplicativ se folosesc patru tehnici uzuale de teledetecie:

trei cu nregistrare pasiv (fotografia aerian sau cosmic, cunoscut i sub numele de fotogrammetrie, teledetecia multispectral n domeniul vizibil i infrarou

una cu nregistrare activ, (radar-ul).

Acest clasificare nu este exhaustiv. Evoluia rapid a tehnologiei a introdus tipuri noi de captori specifici domeniului hiperspectral (instrumente care au

mai mult de 10 benzi spectrale sau chiar peste o sut). De asemenea menionm i tehnicile lidar care au preluat n mare msur unele din atribuiile fotogrammetriei.

O alt tehnic considerat a fi o parte a teledeteciei este videografia care este folosit mai ales pentru cartarea tematic de urgen n zonele greu accesibile, dar precizia cu care sunt obinute datele i confer acesteia un caracter informativ.Mult vreme s-a considerat c exist dou ramuri ale teledeteciei, din care una, de orientare figurativ, utilizeaz metode de analiz calitativ care permit, cu foarte mare dificultate, generarea de imagini, cunoscut i sub denumirea de teledetecie analogic, iar cea de-a doua, care se refer la aspectul numeric, aprut i dezvoltat odat cu computerele, tratnd informaia n mod abstract, ca o colecie de msurtori care subliniaz caracterul inerent cantitativ al datelor. n cazul al doilea imaginea nu este neleas ca informaie ci ca un mecanism simplu pentru vizualizarea informaiei.



Tehnologia laturii figurative este mult mai veche i, consider unii, mai dezvoltat din punct de vedere conceptual, senzorii utilizai (camerele fotografice) fiind la ndemna oricui, un aspect foarte important n evaluarea

capabilitilor fiind marea experien acumulat n tehnicile de analiz asociate, specifice interpretrii fotografiilor ortocromatice, pancromatice, spectrozonale n vizibil sau infrarou, dar i n ultraviolet.



a) Care este obiectul de studiu al teledeteciei?

b) Care sunt caracteristicile instrumentelor optice de teledetecie?

c) Care sunt caracteristicile instrumentelor radar de teledetecie?

d) Care sunt cele 4 tehnici uzuale folosite n teledetcie?


Dup parcurgerea acestui subcapitol trebuie s reinei: Se consider c n domeniul aplicativ se folosesc patru tehnici uzuale de teledetecie:





1.6. RSPUNSURI I COMENTARII LA NTREBRILE DIN TESTELE DE AUTOEVALUARE

Test de autoevaluare:

Intrebarea 1

a) Termenul "detecie de la distan" nseamn studierea suprafeei Pmntului, din spaiu, utiliznd proprietile undelor electromagnetice emise, reflectate sau difractate de ctre obiectele studiate, n scopul mbunttirii managementului resurselor naturale, utilizrii solului i protejrii mediului.

b) Termenul "date primare" se refer la acele date neprelucrate, achiziionate de senzori plasai pe aparatul din spaiu, care sunt transmise la sol, din spaiu prin telemetrie, sub forma de semnale electromagnetice, filme fotografice, benzi magnetice sau alte mijloace.

c) Termenul de "date procesate" se refer la datele obinute n urma procesrii datelor primare, procesri necesare pentru a le face utilizabile.

d) Termenul de "informaii analizate" face referire la informaia rezultat din interpretarea datelor procesate, a datelor de intrare i a cunostinelor din alte surse.

e) Termenul de "activiti de detecie de la distan" se refer la operaiunile efectuate de sistemele spaiale de detecie, colectarea de date primare i stocarea, interpretarea i diseminarea datelor procesate.

f) Naterea teledeteciei satelitare se situeaza n anii '60, odat cu lansarea primelor platforme cu destinaie meteorologic.

g) Primul satelit cu destinaie civil a fost lansat n anul 1972 i a fost destinat monitorizrii resurselor naturale.

Intrebarea 2

a) Din punct de vedere al geografului definiia ar putea fi formulat astfel: Ansamblu de cunotine i tehnici utilizate pentru determinarea caracteristicilor fizice i biologice ale suprafeei terestre prin msurtori efectuate de la distana fr a intra n contact material cu acestea.

b) Problematica teledeteciei se rezum la studiul fenomenelor urmrindu-se analizarea acestora n funcie de:

natura, specificitatea i caracteristicile lor;

durata acestora cu ordin de mrime difereniat de natura fenomenelor derulate (ore, luni, ani, decenii..) sau, generaliznd, se pot lua n

considerare elemente temporale (trecutul, mai mult sau mai puin cunoscut, prezentul studiat, viitorul prognosticat)

spaiul geografic definit de: dimensiunile laterale x,y referitoare la un plan sau o suprafa, dimensiunea vertical (altitudine, nalime, profunzime, grosime), relatiile dintre obiecte

c) Folosirea imaginilor provenite de la sateliii de observare a Pmntului



ine cont de caracteristicile proprii fiecrui satelit utilizat, mai precis de cei trei parametri fundamentali:

rezoluia spatial,

rezoluia spectral,

repetitivitatea spaio-temporal. d) Teledetecia ofer posibilitatea studierii de ctre specialiti a problemelor

majore privind conservarea naturii. Pot fi amintite tematici de studiu de

mare importan pentru prezentul i viitorul omenirii:

defririle masive, seceta,

monitorizarea culturilor agricole,

explorarea i exploatarea resurselor minerale,

efectele dezastrelor naturale (inundaii, cutremure, alunecri de teren, etc.) sau antropice.

De asemenea este important s fie amintite i alte aplicaii, astzi devenite operaionale, ale teledeteciei:

studiul ratei de sedimentare n estuare i areale deltaice,

managementul i reabilitarea fondului forestier,

reecologizarea (regenerarea solurilor) dup ncheierea exploatrilor miniere (aceste proceduri au o durat mare de peste 10 ani);

monitorizarea temperaturii suprafeei mrilor i oceanelor pentru a identifica cele mai bune locuri de pescuit din punctul de vedere al

produciei i cu impact redus asupra proteciei speciilor, msurarea cantitii de clorofil,

studii privind salinitatea apei, monitorizarea calitii apei din punct de vedere al turbiditii i al coninutului de alge n zonele costiere,

modul de utilizarea a terenurilor. e) Modul n care specialistul nelege relaia dintre imagine satelitar i

realitatea nconjurtoare depinde de dou elemente aparent disociate: pregtirea sa de baz, pe de o parte, iar pe de alt parte echipamentele i tehnicile de prelucrare (operaionale sau experimentale) de care dispune acesta. Mai trebuie inut seama i de faptul c n teledetecie este obligatorie crearea de echipe complexe formate din specialiti capabili s extrag i s analizeze n mod coerent, integrat, cu viziune multidisciplinar, esena informaiei tematice.

Intrebarea 3

a) Mrimea cea mai des msurat de sistemele de teledetecie actuale este energia electromagnetic emanat sau reflectat de obiectul studiat.

b) Care elementele constitutive ale scoarei terestre (rocile, solurile), vegetaia, apa, ct i obiectele care le acoper au proprietatea de a absorbi, reflecta sau de a emite energie. Cantitatea de energie depinde

de caracteristicile radiaiei, de proprietatea de absorbie a obiectelor i de orientarea acestor obiecte faa de soare sau faa de sursa de radiaie. Toate obiectele din natur, cu condiia ca temperatura lor sa fie superioar lui zero absolut (0K 273C), emit o cantitate specific de



radiaie electromagnetic din care, o parte, poate fi perceput de instrumente specializate.

c) O unda electromagnetic este caracterizat prin lungimea de und (sau frecven), polarizare i energia sa specific. Independent de aceste caracteristici, toate undele electromagnetice sunt de natura esenial identic.

d) Teledetecia utilizeaz radiaiile electromagnetice din intervalul cuprins ntre ultraviolet i microunde.

e) Elementele care stau la baza acestor analizei i interpretrii imaginilor de teledetecie sunt urmtoarele:

lungimea de und;

intensitatea radiaiei incidente;

caracteristicile obiectelor i elementelor (n particular caracteristici de absorbie);

orientarea acestor obiecte i elemente n raport cu poziia soarelui sau a sursei de iluminare.

f) Efectele atmosferei asupra nregistrrilor aeropurtate i spaiale asupra pmntului pot fi grupate n patru categorii principale: difuzie, absorbie, refracie i turbulena.

g) Limitrile fizice sunt legate esenial de fenomenele fizice susceptibile de transferul informaiei de la obiect la captor. n acest sens, sunt luate n considerare n cadrul procesului de teledetecie:

radiaiile electromagnetice,

cmpurile de for electrice, magnetice i cmpul gravitaional,

vibraiile acustice,

vibraiile mecanice,

particule perturbatoare. h) La traversarea atmosferei, radiaia solar este supus unor perturbaii

care depind de lungimea de und proprie. Acestea sunt datorate absorbiei i emisiei mediului precum i difuziei, difraciei sau refraciei atmosferice.

Intrebarea 4

a) Teledetecia se ocup cu:

studiul comportamentului suprafeei terestre n interaciune cu radiaiile electromagnetice,

studiul mijloacelor tehnice care permit recepionarea acestor radiaii

studiul metodelor de analiz a datelor recepionate, nainte de a fi extrase informaiile care constituie, de fapt, produsul final i scopul declarat.

b) Instrumentele optice furnizeaz imagini similare unei observri directe din spaiu. Rezoluia ridicat a acestor instrumente i utilizarea benzilor multispectrale permit achiziionarea imaginilor foarte bogate n informaii care pot fi interpretate n vederea detaliilor specifice ale suprafeei Terrei.



c) n mod complementar instrumentelor optice (dependente de starea atmosferic i de iluminarea direct a soarelui) instrumentele radar pot funciona att ziua ct i noaptea indiferent de acoperirea cu nori. Combinate cu imagini optice de arhiv, datele radar constituie o alternativ viabil performant n cazuri de urgen generate de calamiti naturale.

d) Se consider c n domeniul aplicativ se folosesc patru tehnici uzuale de teledetecie:



1.7. LUCRAREA DE VERIFICARE NR. 1

1. Care este coninutul primului principiu fundamental referitor la domeniul observrii Terrei?

2. Care este definiia teledeteciei?

3. Cum sunt caractersisticile senzorilor sateliilor de teledetecie?

4. Enumerai cel mai importante aplicaii ale teledeteciei.

5. Ce tii despre spectrul electromagnetic general i despre cel utilizat n teledetecia tehnologic?

6. Enumerai i descriei efectele atmosferei asupra nregistrilor de teledetecie.

7. Care sunt facorii limitativi n teledetecie?

8. Ce tii despre difuzia luminii n atmosfer?

9. Care sunt caracteristicile instrumentelor optice/radar?

10. Care sunt tehnicile uzuale de teledetecie?

1.8. BIBLIOGRAFIE MINIMAL

1. Campbell, J.B. (1987) Introduction to Remote Sensing. The Guilford Press, New York. 2. Barton, D. & S. Leonov (eds.) (1997) Radar technology encyclopedia, 511 p., Artec House,

Norwood, MA, USA, ISBN 0-89006-893-3

3. Oliver, C. & S. Quegan (1998) Understanding synthetic aperture radar images, 479 p., Artech House, Norwood, MA, USA, ISBN 089006850X.

4. Campbell, J. B. (1996) Introduction to Remote Sensing (2nd Ed), London:Taylor and Francis.




ROLUL CULORILOR N ANALIZA DATELOR DE TELEDETECIE

Cuprins Pagina

2.1. Obiectivele unitii de nvare nr. 2 23 2.2. Principii fundamentale 23

2.3. Evaluarea i reproducerea culorilor 28 2.4. Alte noiuni importante privind culorile 31 2.5. Rspunsuri i comentarii la teste 34 2.6. Lucrarea de verificare nr. 1 37



Acest capitol are ca scop familiarizarea studenilor cu rolul culorilor n analiza datelor de teledetecie

Principii fundamentale privind modul de propagare a luminii n spaiu, noiunea de culoare, geneza culorilor n natur

Evaluarea i reproducerea culorilor, parametrii subiectivi/obiectivi de evaluare a culorilor, sinteza aditiv/substractiv a culorilor

Alte noiuni importante privind culoarea utilizate n practica procesrii de imagini, rolul filtrelor n teledetecie

2.2. Principii fundamentale

Lumina form de energie care se

propag sub forma undelor

electromagetice

Lumina este o form de energie care se propag n spaiu sub forma undelor (oscilaiilor) electromagnetice, fiind un caz particular al energiei radiante, mai precis este acea parte a energiei radiante care este capabil s produc fiinei umane i altor organisme superioare, senzaii vizuale. Energia emis de soare cuprinde o larg gam de radiaii electromagnetice. Dintre acestea, la suprafaa Pamntului, dup trecerea prin atmosfera terestr (care acioneaz ca un filtru), ajunge doar o mic parte, care cuprinde radiaiile vizibile precum i radiaii din zonele nvecinate (ultraviolet i infrarou). Toate acestea alctuiesc zona optic a spectrului.

Dintre componentele spectrului radiaiilor electromagnetice, doar acelea aparinnd unui domeniu foarte ngust, plasat aproximativ n mijlocul acestuia, avnd valorile ealonate ntre 380 i 760 nm, produc senzaii luminoase. Ele constituie zona vizibil a spectrului, prezena lor simultan n cantiti egale, provocnd unui observator senzaia luminii albe.Ochiul uman nu este capabil s disting componentele luminii albe, dar, atunci cnd



printr-un procedeu oarecare, aceasta este descompus astfel nct radiaiile componente s ocupe poziii diferite n cmpul vizual, organul vederii le difereniaz prin senzaii diferite de culoare. Ochiul rspunde simultan tuturor radiaiilor pe care le capteaz ; o radiaie de o anumit lungime de und nu poate fi distins dintre celelalte, cu excepia cazului n care este captat separat. De exemplu, ochiul identific cu uurin culoarea verde n spectrul vizibil, dar nu este capabil s izoleze aceast senzaie din lumina alb n care acest verde este prezent. nseamn c ochiul nu conine o infinitate de categorii de elemente sensibile la culoare, corespunztoare tuturor radiaiilor aparinnd domeniului vizibil al spectrului. Experiena demonstreaz c totul se petrece ca i cum ar exista doar trei categorii de astfel de elemente, mai precis de conuri corespunznd, n mare, celor trei

zone ale spectrului care grupeaz radiaiile albastre (380-500 nm), verzi (500-600 nm) i roii (600-760 nm). Este suficient astfel s se amestece n mod judicios fascicole de lumin avnd culorile rou, verde, respectiv albastru (numite culori primare), pentru a realiza sinteza luminii albe.

Aceast teorie este confirmat de faptul c orice culoare poate fi reprodus printr-un amestec potrivit de trei fascicole de lumin, fiecare corespunztor culorilor primare.

Noiunea de culoare

Fiind un fenomen n ntregime cerebral, rezultat din aciunea radiaiilor luminoase asupra ochiului determinnd o senzaie asociat viziunii, noiunea de culoare nu exist din punct de vedere material. Culorile pot fi create de interaciunea luminii cu obiectele, fie culorile corpurilor opace, sau ale corpurilor transparente, fie prin emiterea cu ajutorul unui dispozitiv iradiant

(fascicul laser, televiziune). n cazul corpurilor opace culoarea rezult din interaciunea luminii cu un obiect. Receptorul (n acest caz ochiul) analizeaz, iar creierul interpreteaz fraciunea de semnal reflectat n direcia sa (fig. 2.1). n cazul corpurilor transparente receptorul analizeaz, iar creierul interpreteaz fraciunea de semnal transmis ctre receptor (fig.2.2).

Fig. 2.1 Culoarea corpurilor opace



Fig. 2.2 Culoarea corpurilor transparente

n 1669 Newton a reuit s descompun experimental, cu ajutorul unei prisme triunghiulare, lumina alb n culori monocromatice, respectiv n radiaii electromagnetice crora le corespunde o lungime de und care permite s fie caracterizate. Altfel spus a descompus un fascicol de lumin solar pentru a pune n eviden o serie nentrerupt de culori juxtapuse, care a primit denumirea de spectru vizibil. Producerea spectrului n acest mod se

explic prin faptul c indicele de refracie al unui material transparent variaz cu lungimea de und a radiaiei care l traverseaz; n consecin, diferitele radiaii componente ale unui amestec sunt deviate mai mult sau mai puin n funcie de lungimea lor de und.ntre culorile spectrului nu exist granie bine definite de trecere de la o culoare la alta, dar ochiul uman distinge, totui, un numr de peste 150 de nuane intermediare. O culoare obinut prin excitarea ochiului cu o radiaie luminoas de o anumit lungime de und sau de o band foarte ngust de lungimi de und (sub 5 nm) se numete culoare monocromatic, iar radiaia care i d natere este denumit radiaie monocromatic.

n realitate, culorile uzuale sunt departe de a fi pure aa cum sunt culorile monocromatice ale spectrului. De fapt, culorile folosite n teledetecie corespund radiaiei acoperind un interval continuu de lungimi de und care integreaz o infinitate de unde monocromatice. De aceea, procesarea de imagini are ca obiect i caracterizarea spectral a culorii corpurilor.

Definiia culorii

Definiia culorii poate avea diferite sensuri dac lum n considerare aspectul fizic, psihofizic, psiho-senzorial sau fiziologic:

din punct de vedere fizic: radiaii electromagnetice cuprinse ntre 375-760 nm (banda spectrului electromagnetic vizibil), cu o lungime

de und care este susceptibil s stimuleze selectiv conurile retiniene;

din punct de vedere psiho-fizic culoarea este acea caracteristic a luminii care permite de a distinge unul de altul, dou cmpuri din spectrul vizibil care au aceeai form, mrime i structur;

din punct de vedere psiho-senzorial, indiferent de stimulul utilizat, orice senzaie luminoas se caracterizeaz prin: luminozitate (factor



necromatic ce se refer la intensitatea sursei luminoase), tonalitate (denumirea culorii care se refer la scara perceptiv calitativ i indicat cu termenii de rou, verde, galben, albastru) i saturaie (caracteristic a culorii ce se refer la o scar de senzaii reprezentnd grade crescnde de culoare plecnd de la alb).

din punct de vedere fiziologic, compunerea unui ansamblu de trei culori primare permite reproducerea oricrei culori.

Rezult, deci, c noiunea de culoare include n sine doi factori:

unul obiectiv (radiaia luminoas),

unul subiectiv (senzaia de culoare care se nate n creierul uman, ca urmare a excitrii ochiului de aceast radiaie).

Geneza

culorilor n

natur

Toate senzaiile de culoare pe care le ncercm rezult din modificarea selectiv a luminii albe n natur. Principalele fenomene fizice care stau la originea acestor modificri sunt absorbia, difuzia, interferena, dispersia i fluorescena.

Absorbia. Majoritatea fenomenelor absorb selectiv o parte din lumina care le ntlnete, n sensul c absorbia variaz cu lungimile de und ale radiaiilor componente. Ca urmare, lumina care prsete materialul (prin reflexie sau transmisie) are o compoziie spectral diferit de cea incident i, fiind perceput de ochi, produce senzaia unei anumite culori. Un obiect dat va aprea, deci, colorat n culoarea luminii reflectate sau transmise de el.

Difuzia. Culorile n care apare cerul la rsritul sau la apusul soarelui rezult datorit aceluiai fenomen care confer cerului senin culoarea sa albastr : difuzia selectiv a radiaiilor luminoase reflectate n toate direciile de ctre moleculele gazelor care alctuiesc atmosfera. Acionnd asupra radiaiilor luminoase, moleculele de aer au influen n primul rnd asupra celor cu lungime de und mic i destul de puin asupra celorlalte. Difuzate prin reflexie, undele luminoase cu lungime de und mic dau cerului culoarea albastr. Proporia de unde scurte difuzate este att de mare nct observatorul nu mai primete dect o cantitate foarte mic din acestea: fluxul luminos este compus n principal din unde mai lungi, astfel nct soarele

apare galben, portocaliu i, n anumite cazuri, n funcie de puritatea atmosferei, chiar rou. Cnd aerul este ncrcat de praf, fum, picturi de ap n suspensie, difuzia i pierde caracterul selectiv i, acionnd asupra tuturor radiaiilor coninute n lumina solar, este difuzat lumina alb, ceea ce face ca cerul s capete un aspect alb, laptos. n absena total a atmosferei i deci a difuziei luminii solare, cerul ar prea negru, ca n spaiile intersiderale iar stelele ar fi vizibile la orice or din zi i din noapte.

Interferena pe straturi transparente subiri este rezultatul interaciunii dintre radiaiile reflectate pe ambele fee ale acestora, avnd ca efect diminuarea, intensificarea sau anularea reflexiei n funcie de faza n care acestea se ntlnesc. n lumina alb interferena are ca rezultat atenuarea selectiv a



unor radiaii n funcie de raportul dintre lungimile lor de und i grosimea stratului. Din acest motiv baloanele de spun i petele de ulei de pe suprafaa apei, care reprezint variante ale straturilor transparente subiri, prezint un aspect multicolor.

Dispersia. Formarea culorilor poate proveni, de asemenea, din diferenele de refracie suferite de radiaiile avnd lungimi de und diferite. Lumina alb este astfel dispersat n elementele sale componente, etalate sub forma unui spectru colorat. Exemplele bine cunoscute sunt:

curcubeul (produs prin refracia selectiv a componentelor luminii albe solare la trecerea prin picturile de ap aflate dup ploaie n atmosfer);

spectrul obinut la trecerea unui fascicol de lumin alb printr-o prism triunghiular transparent;

"apele" policrome etalate de faetele lefuite ale diamantului la iluminarea sa cu o surs puternic de lumin.

Fluorescena. Radiaiile ultraviolete, deci invizibile, care, absorbite de anumite substane, sunt transformate n radiaii de diferite lungimi de und din domeniul vizibil, avnd culori strlucitoare vizibile n plin obscuritate provoac fenomenul de fluorescen. Imaginea color de televiziune, dar i, foarte important pentru procesarea de imagini de teledetecie, cea obinut pe ecranul monitoarelor calculatoarelor, se reconstituie cu ajutorul unor

luminofori a cror excitare este produs nu de radiaii electromagnetice ci de fascicole de electroni.



a) Cum se propag lumina n spaiu?

b) Care sunt cele trei zone care aparin domeniului vizibil al spectrului?

c) Care este definiia culorii?

d) Care sunt principalele fenomene fizice care stau la originea modificrii selective a luminii albe n natur?




Dup parcurgerea acestui subcapitol trebuie s reinei: Lumina este o form de energie care se propag n spaiu sub forma undelor electromagnetice. Energia emis de soare cuprinde o larg gam de radiaii electromagnetice. Dintre acestea, la suprafaa Pamntului, dup trecerea prin atmosfera terestr (care acioneaz ca un filtru), ajunge doar o mic parte, care cuprinde radiaiile vizibile precum i radiaii din zonele nvecinate (ultraviolet i infrarou). Toate acestea alctuiesc zona optic a spectrului.

2.3. Evaluarea i reproducerea culorilor Generaliti Dei culoarea este o calitate, nu o cantitate a fost necesar n vederea

identificrii, comparrii i reproducerii culorilor, s se stabileasc o serie de parametrii de evaluare a acestora. n plus, deoarece culoarea este o senzaie (fenomen psihic, subiectiv) provocat de o radiaie electromagnetic (fenomen fizic, obiectiv), pentru evaluarea sa se utilizeaz att parametrii subiectivi ct i obiectivi.

Parametrii

subiectivi de

evaluare a

culorii

Ochiul identific o culoare dup strlucire, nuan i saturaie:

strlucirea este atributul senzaiei vizuale potrivit cruia o surs luminoas direct sau indirect , pare c emite mai mult sau mai puin lumin.

nuana (tonalitatea cromatic) este atributul senzaiei vizuale care permite s se dea o denumire unei culori, prin asociere cu o anumit regiune a spectrului vizibil. Culorile principale provenite din

dispersia luminii albe sunt, n ordinea descrescnd a lungimilor de und: rou, portocaliu (oranj), galben, verde, albastru, indigo i violet, ale cror iniiale formeaz cuvntul ROGVAIV, util pentru reinerea denumirilor culorilor spectrale i a ordinii lor n spectru.

saturaia este atributul senzaiei vizuale care permite s se aprecieze senzaia vizual total i se caracterizeaz prin amestecul de lumin alb n culoarea dat.

Parametrii subiectivi se folosesc n limbaj curent pentru aprecierea

reproducerilor fotografice, a culorilor obiectelor uzuale. Pentru a se ajunge

ns la performanele actuale n domeniul reproducerii culorilor n fotografie, film, televiziune, n domeniul tipografic i, n cazul de fa, n teledetecie, a fost necesar stabilirea unor parametrii obiectivi, msurabili.

Parametrii

obiectivi de

evaluare a

culorilor

n practic culoarea este evaluat fcnd apel la urmtorii parametrii:

Luminana caracterizeaz intensitatea radiaiei luminoase a unei surse de radiaii directe sau indirecte ntr-o anumit direcie, raportat la aria suprafeei aparente a sursei vzute din respectiva direcie.

Lungimea de und dominant exprim lungimea de und a radiaiei



monocromatice care genereaz, prin comparaie, culoarea pur cea mai apropiat de culoarea considerat.

Puritatea exprim gradul de diluare a culorii pure definite de lungimea de und, prin amestec cu lumina alb, diluare care trebuie fcut pentru reconstituirea culorii obiectului. Exemple de culori pure sunt cele spectrale.

ntre parametrii obiectivi i subiectivi exist urmtoarea coresponden:

luminan strlucire,

lungime de und dominant nuan

puritate saturaie.

n legtur cu parametrii enumerai, trebuie artat c mrimile lungime de und dominant i puritate, se recunosc sub numele de cromaticitate, iar nuana i saturaia, sub denumirea de cromie.

Sinteza

aditiv a culorilor

(amestecul

aditiv)

Teoria tricromatic a vederii este confirmat de faptul c orice culoare poate fi reprodus (sintetizat) prin amestecul judicios a trei fascicole de lumin colorate n albastru, verde i respectiv rou, numite culori primare, reprezentnd, fiecare, aproximativ ct o treime din spectrul vizibil.

Atunci cnd amestecul a trei fascicule de lumin colorat se obine prin adunare spunem c au fost sintetizate culorile prin aditivare. Procedeul se poate realiza ntr-o camer obscur, proiectnd pe un ecran alb fascicolele de lumin provenind de la trei surse coerente de lumin, prevzute fiecare cu cte un filtru avnd culorile rou, verde, respectiv albastru. Suprapunnd n diferitele moduri cele trei proiecii, se obin urmtoarele rezultate:

la intersecia fascicolului rou cu cel verde se obine o suprafa

galben (R+V=G);

fascicolul rou combinat cu cel albastru genereaz culoarea magenta

(purpuriu) (A+R=M);

fascicolul albastru combinat cu cu cel verde genereaz prin

suprapunere culoarea cyan (azurie) (V+A=C)

la intersecia celor trei fascicole colorate, se obine o suprafa alb:

(R+V+A alb)

Trecnd n aceast egalitate pe rnd, fiecare culoare n dreapta, putem scrie:

(R+V = alb-A) ; R+A = alb-V i V+A = alb-R

dar R+V, R+A i V+A reprezint culorile Galben, Magenta i respectiv Cyan. Rezult c : galbenul i albastrul, verdele i magenta, respectiv cyanul cu roul, alctuiesc, n amestec de cantiti egale, culoarea alb (Figura. 2.3). Din acest motiv, culorile galben, magenta i cyan se numesc complementarele culorilor albastru, verde i respectiv rou deoarece amestecate n proporii corespunztoare dau o culoare neutr (alb sau cenuiu). De exemplu, culoarea complementar pentru galben este violet,



pentru rou este verde-albstrui, iar pentru albastru este portocaliu. Aezate alturi aceste culori au proprietatea de a se ntri reciproc. n legtur cu culorile complementare, trebuie fcute dou remarci interesante:

culoarea magenta nu se gsete n spectrul vizibil; ea rezult prin amestecul culorilor spectrale rou i albastru;

dac n culorile cyan (albastru+verde), magenta (rou+albastru) simim ntr-o oarecare msur prezena componentelor, n galben (rou+verde) componentele amestecului i pierd complet individualitatea.

Fig. 2.3 Sinteza aditiv i substractiv a culorilor

Sinteza

substractiv a culorilor

n sinteza aditiv s-a pornit de la ntuneric iar culorile au fost generate pe rnd, adugnd succesiv radiaii diferit colorate pn la obinerea senzaiei de alb. Exist i o alta metod, n care punctul de pornire este lumina alba din care se extrag pe rnd radiaiile componente. Aceasta metoda poarta denumirea de sinteza substractiv i se bazeaz pe extragerea treptat a componentelor unui amestec de radiaii. Termenul amestec substractiv, folosit uneori, trebuie neles ca un amestec al efectelor, nu al radiaiilor, ca n cazul sintezei aditive.

Acest mod de obinere a culorilor se poate realiza experimental amplasnd pe o suprafaa translucid, iluminat din spate cu lumin alba, filtre avnd culorile complementare: galben, magenta i cyan. Se constata urmtoarele: la suprapunerea filtrelor cyan i galben apare culoarea verde, filtrele galben i magenta produc culoarea roie iar cele purpuriu i cyan culoarea albastr. Zona care corespunde suprapunerii tuturor celor trei filtre apare neagr sau gri.

Explicaia apariiei culorilor noi prin suprapunerea filtrelor se bazeaz pe principiul cunoscut al aciunii filtrelor colorate: un filtru de o anumita culoare reine radiaiile avnd culoarea complementar i permite trecerea acelor radiaii care au culoarea sa.

Filtrul galben permite trecerea radiaiilor avnd culoarea galben, care sunt compuse din radiaii verzi i roii. Aceste radiaii ntlnesc apoi, spre exemplu, filtrul magenta, care permite trecerea radiaiilor roii i albastre.



Singura radiaie care poate strbate ambele filtre este cea roie, regsindu-se ca o component att n magenta ct i n galben. n sfrit, cnd radiaia roie trecut prin primele dou filtre ajunge la filtrul cyan, este oprit complet, fiind complementar acestuia.

Sinteza pe cale aditiv a culorilor se afl la baza formrii imaginii de televiziune n culori. Reproducerea fotografic i tipografic a culorilor se bazeaz pe sinteza substractiv. Filtrele fotografice i ndeplinesc diferitele lor funciuni acionnd substractiv asupra luminii.



a) Care sunt parametrii subiectivi de evaluare a culorilor?

b) Care sunt parametrii obiectivi de evaluare a culorilor?

c) Ce reprezint sinteza aditiv a culorilor?

d) Ce reprezint sinteza substractiv a culorilor?


Dup parcurgerea acestui subcapitol trebuie s reinei: Dei culoarea este o calitate, nu o cantitate a fost necesar n vederea identificrii, comparrii i reproducerii culorilor, s se stabileasc o serie de parametrii de evaluare a acestora. n plus, deoarece culoarea

este o senzaie (fenomen psihic, subiectiv) provocat de o radiaie electromagnetic (fenomen fizic, obiectiv), pentru evaluarea sa se utilizeaz att parametrii subiectivi ct i obiectivi.

2.4. Alte noiuni importante privind culorile Alte noiuni privind

culorile

utilizate n

practica

procesrii de imagini

Procesarea de imagini de teledetecie, n special atunci cnd scopul final este unul cartografic, are n vedere multe din conceptele de utilizare a culorii n

art. Trim ntr-un univers cromatic n care, teoretic, am putea ntlni aproape 30000 de nuane de culori dei n mod obinuit ochiul nostru poate distinge numai opt - nou nuane din fiecare culoare.

Reprezentarea adecvat, a realitii din natur este ntotdeauna legat de alegerea judicioas a culorilor aa nct harta s fie expresiv i s ofere, n acelai timp, un confort vizual optim, fr a neglija un aspect: cu ajutorul



culorilor putem crea senzaia de mrire sau micorare a spaiului. Pentru aceasta vom enumera cteva noiuni foarte importante n practica reprezentrii:

Culori cromatice: culori care reflect lumina (solar sau artificial) neselectiv, adic reflect n mod egal toate lungimile de unde electromagnetice vizibile pentru ochiul omenesc (ntre 375 i 760 milimicroni). n aceast categorie intr culorile alb, negru, i toate nuanele dintre alb i negru (gri). Aceste culori se deosebesc ntre ele prin strlucire i luminozitate.

Culori acromatice: culori care reflect lumina (solar sau artificial) neselectiv, adic reflect n mod egal toate lungimile de und electromagnetice vizibile pentru ochiul omenesc (ntre 375 - 760

milimicroni). n aceast categorie intr culorile alb, negru i toate nuanele dintre alb i negru (cenuiu). Aceste culori se deosebesc ntre ele printr-o singur nsuire: strlucirea sau luminozitatea.

Culori calde: rou, rou - glbui, galben, galben-verzui sunt culori care dau impresia de cldur datorit valenelor calorifice (termice) ale lungimilor de und ce le corespund i care prezint o intensitate ridicat a energiei radiante.

Culori adnci: culori care avnd puritatea mare i luminozitatea mic dau senzaia de profunzime, de spaialitate i ndeprtare (ex.: albastru, verde).

Luminozitatea sau strlucirea: reprezint gradul de intensitate sau ncrctura energetic a razelor de lumin, respectiv a umbrelor electromagnetice, reflectate de o anumit culoare. Este determinat de amplitudinea undei luminoase. Culorile deschise sau strlucitoare reflect mai mult lumin dect cele nchise. Culoarea cea mai luminoas este culoarea alb, iar cea mai puin luminoas, culoarea neagr. Culorile de la marginea spectrului vizual (albastru, violet) au o strlucire mai mic dect cele de la mijloc (galben).

Saturaia: reprezint puritatea sau gradul de amestec al unei culori cu albul (amestecul lungimilor de und). Este nsuirea culorii de a fi mai concentrat, mai saturat sau mai pal i este dat de distana la care se situeaz o culoare cromatic dat de culoarea acromatic - alb. Depinde de uniformitatea lungimilor de und percepute concomitent. O culoare este cu att mai pur cu ct undele electromagnetice care ne dau culoarea respectiv sunt mai omogene. Ca lungime de und sunt de acelai fel. O culoare teoretic pur este aceea determinat de o singur lungime de und. Dac percepem concomitent toate lungimile de und, vedem culoarea alb. Saturaia unei culori scade dac adugm cenuiu sau dac facem s creasc sau s scad luminozitatea. Corpurile care absorb toate lungimile de und sunt percepute ca fiind negre iar cele care reflect toate lungimile de und sunt percepute ca fiind albe. Absorbia i reflexia n diferite proporii a tuturor lungimilor de und determin nuane cromatice aflate ntre alb i negru, respectiv tonurile de gri.



Rolul filtrelor

n teledetecie

La ora actual specialitii consider c filtrul este unul dintre cele patru elemente fundamentale ale captrii imaginii i nregistrrii ei, alturi de lumin, sistemul optic i materialul fotosensibil, sau, n cazurile fotogrammetriei digitale i a teledeteciei, senzorul digital. De aceea, orice discuie n legtur cu captarea, nregistrarea i redarea imaginii ajunge mai devreme sau mai trziu la problema filtrelor. Astfel, un filtru optic permite,

n funcie de caracteristicile sale, reproducerea optim a realitii, fie redarea acesteia potrivit inteniilor analistului, de unde i necesitatea utilizrii n teledetecie.

n prezent, la dispoziia celor care capteaz imaginea exist o mare diversitate de filtre. Alegerea aceluia care produce modificarea potrivit i exact a iluminrii, pentru a furniza ctre elementul fotosensibil informaii optime, presupune stpnirea unor cunotine strict necesare din domeniul opticii fizice i fiziologiei din partea utilizatorului imaginii. Noiunea de filtru exprim n mod nemijlocit ideea de selectivitate, ideea de divizare a unui amestec ntr-o parte reinut i o parte creia i se permite trecerea, criteriul de selectivitate fiind de obicei o proprietate fizic a componentelor amestecului.

Cu alte cuvinte, filtrul este un element care transmite parial radiaiile electromagnetice incidente, fie reducnd n aceeai proporie componentele sale, fie reducnd diferit radiaiile, n funcie de lungimea lor de und. Majoritatea filtrelor folosite absorb n mod preferenial unele radiaii, fiind numai selective i avnd de obicei un aspect colorat. n fotografie se folosesc i filtre care au o aciune uniform asupra diferitelor radiaii, indiferent de lungimea lor de und. Acestea se numesc neselective i au un aspect gri.

Principiul aciunii unui filtru colorat este urmtorul: el transmite radiaiile avnd aceeai culoare cu a sa i le reine prin absorbie pe cele de culoare complementar. O excepie o reprezint filtrele interfereniale, la care o parte din radiaia incident este reflectat, datorit fenomenului de interferen pe straturi subiri, i o alt parte, de culoare complementar este transmis. Trebuie precizat c, de fapt, filtrul are o anumit culoare, tocmai datorit faptului c din lumina alb incident, permite trecerea doar a radiaiilor care i confer acea culoare. Principiul aciunii filtrelor este identic, indiferent de tipul materialului.



a) Ce sunt culorile cromatice/acromatice?

b) Cum definii luminozitatea?



c) Cum definii saturaia?

d) Care este rolul filtrelor n teledetecie?


Dup parcurgerea acestui subcapitol trebuie s reinei: La ora actual specialitii consider c filtrul este unul dintre cele patru elemente fundamentale ale captrii imaginii i nregistrrii ei, alturi de lumin, sistemul optic i materialul fotosensibil, sau, n cazurile fotogrammetriei digitale i a teledeteciei, senzorul digital.

2.5. RSPUNSURI I COMENTARII LA NTREBRILE DIN TESTELE DE AUTOEVALUARE

Test de autoevaluare:

Intrebarea 1

a) Lumina este o form de energie care se propag n spaiu sub forma undelor (oscilaiilor) electromagnetice, fiind un caz particular al energiei radiante, mai precis este acea parte a energiei radiante care este capabil s produc fiinei umane i altor organisme superioare, senzaii vizuale.

b) Cele trei zone care aparin domeniului vizibil al spectrului electro-magnetic grupeaz: radiaiile albastre (380-500 nm), verzi (500-600 nm) i roii (600-760 nm).

c) Definiia culorii poate avea diferite sensuri dac lum n considerare aspectul fizic, psihofizic, psiho-senzorial:

din punct de vedere fizic: radiaii electromagnetice cuprinse ntre 375-760 nm (banda spectrului electromagnetic vizibil), cu o lungime

de und care este susceptibil s stimuleze selectiv conurile retiniene;

din punct de vedere psiho-fizic culoarea este acea caracteristic a luminii care permite de a distinge unul de altul, dou cmpuri din spectrul vizibil care au aceeai form, mrime i structur;

din punct de vedere psiho-senzorial, indiferent de stimulul utilizat, orice senzaie luminoas se caracterizeaz prin: luminozitate (factor necromatic ce se refer la intensitatea sursei luminoase), tonalitate (denumirea culorii care se refer la scara perceptiv calitativ i indicat cu termenii de rou, verde, galben, albastru) i saturaie (caracteristic a culorii ce se refer la o scar de senzaii reprezentnd grade crescnde de culoare plecnd de la alb).

din punct de vedere fiziologic, compunerea unui ansamblu de trei culori primare permite reproducerea oricrei culori.

d) Principalele fenomene fizice care stau la originea modificrii selective a luminii albe n natur sunt absorbia, difuzia, interferena, dispersia i fluorescena.



Intrebarea 2

a) Parametrii subiectivi de evaluare a culorilor sunt:

strlucirea este atributul senzaiei vizuale potrivit cruia o surs luminoas direct sau indirect , pare c emite mai mult sau mai puin lumin.

nuana (tonalitatea cromatic) este atributul senzaiei vizuale care permite s se dea o denumire unei culori, prin asociere cu o anumit regiune a spectrului vizibil. Culorile principale provenite din

dispersia luminii albe sunt, n ordinea descrescnd a lungimilor de und: rou, portocaliu (oranj), galben, verde, albastru, indigo i violet, ale cror iniiale formeaz cuvntul ROGVAIV, util pentru reinerea denumirilor culorilor spectrale i a ordinii lor n spectru.

saturaia este atributul senzaiei vizuale care permite s se aprecieze senzaia vizual total i se caracterizeaz prin amestecul de lumin alb n culoarea dat.

b) Parametrii obiectivi de evaluare a culorilor sunt:

luminana caracterizeaz intensitatea radiaiei luminoase a unei surse de radiaii directe sau indirecte ntr-o anumit direcie, raportat la aria suprafeei aparente a sursei vzute din respectiva direcie.

lungimea de und dominant exprim lungimea de und a radiaiei monocromatice care genereaz, prin comparaie, culoarea pur cea mai apropiat de culoarea considerat.

puritatea exprim gradul de diluare a culorii pure definite de lungimea de und, prin amestec cu lumina alb, diluare care trebuie fcut pentru reconstituirea culorii obiectului. Exemple de culori pure sunt cele spectrale.

c) Sinteza aditiv a culorilor: teoria tricromatic a vederii este confirmat de faptul c orice culoare poate fi reprodus (sintetizat) prin amestecul judicios a trei fascicole de lumin colorate n albastru, verde i respectiv rou, numite culori primare, reprezentnd, fiecare, aproximativ ct o treime din spectrul vizibil. Atunci cnd amestecul a trei fascicule de

lumin colorat se obine prin adunare spunem c au fost sintetizate culorile prin aditivare. Procedeul se poate realiza ntr-o camer obscur, proiectnd pe un ecran alb fascicolele de lumin provenind de la trei surse coerente de lumin, prevzute fiecare cu cte un filtru avnd culorile rou, verde, respectiv albastru.

d) Sinteza substractiv a culorilor: punctul de pornire este lumina alba din care se extrag pe rnd radiaiile componente. Aceasta metoda se bazeaz pe extragerea treptat a componentelor unui amestec de radiaii. Termenul amestec substractiv, folosit uneori, trebuie neles ca un amestec al efectelor, nu al radiaiilor, ca n cazul sintezei aditive. Acest mod de obinere a culorilor se poate realiza experimental amplasnd pe o suprafaa translucid, iluminat din spate cu lumin alba, filtre avnd culorile complementare: galben, magenta i cyan.



Intrebarea 3

a) Culori cromatice sunt culori care reflect lumina (solar sau artificial) neselectiv, adic reflect n mod egal toate lungimile de unde electromagnetice vizibile pentru ochiul omenesc (ntre 375 i 760 milimicroni). n aceast categorie intr culorile alb, negru, i toate nuanele dintre alb i negru (gri). Aceste culori se deosebesc ntre ele prin strlucire i luminozitate. Culori acromatice sunt culori care reflect lumina (solar sau artificial) neselectiv, adic reflect n mod egal toate lungimile de und electromagnetice vizibile pentru ochiul omenesc (ntre 375 - 760

milimicroni). n aceast categorie intr culorile alb, negru i toate nuanele dintre alb i negru (cenuiu). Aceste culori se deosebesc ntre ele printr-o singur nsuire: strlucirea sau luminozitatea.

b) Luminozitatea reprezint gradul de intensitate sau ncrctura energetic a razelor de lumin, respectiv a umbrelor electromagnetice, reflectate de o anumit culoare. Este determinat de amplitudinea undei luminoase. Culorile deschise sau strlucitoare reflect mai mult lumin dect cele nchise. Culoarea cea mai luminoas este culoarea alb, iar cea mai puin luminoas, culoarea neagr. Culorile de la marginea spectrului vizual (albastru, violet) au o strlucire mai mic dect cele de la mijloc (galben).

c) Saturaia: reprezint puritatea sau gradul de amestec al unei culori cu albul (amestecul lungimilor de und). Este nsuirea culorii de a fi mai concentrat, mai saturat sau mai pal i este dat de distana la care se situeaz o culoare cromatic dat de culoarea acromatic - alb. Depinde de uniformitatea lungimilor de und percepute concomitent. O culoare este cu att mai pur cu ct undele electromagnetice care ne dau culoarea respectiv sunt mai omogene. Ca lungime de und sunt de acelai fel. O culoare teoretic pur este aceea determinat de o singur lungime de und. Dac percepem concomitent toate lungimile de und, vedem culoarea alb. Saturaia unei culori scade dac adugm cenuiu sau dac facem s creasc sau s scad luminozitatea. Corpurile care absorb toate lungimile de und sunt percepute ca fiind negre iar cele care reflect toate lungimile de und sunt percepute ca fiind albe. Absorbia i reflexia n diferite proporii a tuturor lungimilor de und determin nuane cromatice aflate ntre alb i negru, respectiv tonurile de gri.

d) Filtrul este unul dintre cele patru elemente fundamentale ale captrii imaginii i nregistrrii ei, alturi de lumin, sistemul optic i materialul fotosensibil, sau, n cazurile fotogrammetriei digitale i a teledeteciei, senzorul digital. Un filtru optic permite, n funcie de caracteristicile sale, reproducerea optim a realitii, fie redarea acesteia potrivit inteniilor analistului, de unde i necesitatea utilizrii n teledetecie.Filtrul este un element care transmite parial radiaiile electromagnetice incidente, fie reducnd n aceeai proporie componentele sale, fie reducnd diferit radiaiile, n funcie de lungimea lor de und.



2.6. LUCRAREA DE VERIFICARE NR. 2

1. Descriei modul n care lumina se propag n spaiu.

2. Definiia culoarea (din punct de vedere fizic, psiho-fizic, psiho-senzorial i fiziologic).

3. Enumerai i descriei principalele fenomene fizice care stau la originea modificrii selective a luminii albe.

4. Care sunt parametrii subiectivi/obiectivi de evaluare a culorilor? Ce coresponden exist ntre acetia?

5. Descriei sinteza aditiv a culorilor.

6. Care sunt culorile primare? Care sunt culorile complementare?

7. Descriei sinteza substractiv a culorilor.

8. Care este diferena dintre culorile cromatice i cele acromatice?

9. Definii luminozitatea i saturaia.

10. Care este rolul filtrelor n teledetecie?

2.7. BIBLIOGRAFIE MINIMAL

1. Campbell, J.B. (1987) Introduction to Remote Sensing. The Guilford Press, New York. 2. Barton, D. & S. Leonov (eds.) (1997) Radar technology encyclopedia, 511 p., Artec House,

Norwood, MA, USA, ISBN 0-89006-893-3

3. Oliver, C. & S. Quegan (1998) Understanding synthetic aperture radar images, 479 p., Artech House, Norwood, MA, USA, ISBN 089006850X.

4. Campbell, J. B. (1996) Introduction to Remote Sensing (2nd Ed), London:Taylor and Francis.




PROCESAREA I ANALIZA IMAGINILOR DE TELEDETECIE

Cuprins Pagina

3.1. Obiectivele unitii de nvare nr. 3 38 3.2. Imaginea digital de teledetecie 38 3.3. Noiuni privind interpretarea imaginilor 43 3.4. Rspunsuri i comentarii la teste 52 3.5. Lucrarea de verificare nr. 3 55



Acest capitol are ca scop familiarizarea studenilor cu noiunile fundamentale de procesare i analiz a imaginilor de teledetecie

Caracteristicile imaginilor digitale de teledetecie, operaiuni pregtitoare efectuate asupra imaginilor de teledetecie, analiza imaginilor de teledetecie, utilizarea indicilor de vegetaie n procesarea imaginilor

Noiuni privind fotointerpretarea imaginilor, recomandri privind interpretarea profesional a imaginilor satelitare, evaluarea imaginilor de teledetecie, analiza peisajului, principii i etape ale procesului de fotointerpretare

3.2. Imaginea digital de teledetecie Caracteristicile

imaginilor

digitale de

teledetecie

Imaginea digital este compus din puncte crora le sunt asociate valori care descriu parametri semnificativi referitori la suprafaa terestr:

reflectivitatea radiaiei elector-magnetice,

emisivitatea obiectelor,

temperatura de suprafa,

coninutul de vapori de ap,

elemente topografice de altitudine

Fiecrui pixel i este asociat un numr (cuant) care descrie radiaia medie a obiectului sau prilor de obiecte care se regsesc n suprafaa de teren corespunztoare pixelului respectiv. Acest numr reprezint un nivel de gri, iar valorile atribuite sunt etalate de la 0 la 255, adic 256 de valori.



Cu ct suprafaa acoperit de un pixel este mai mic cu att peisajul este pstrat i reprezentat cu mai mult precizie (din punct de vedere geometric). De fapt, aceasta arat c dimensiunea sczut a pixelului are ca efect reproducerea mai precis a elementelor din natur

Fiecare celul (denumit n limbaj informatic pixel) este identificat cu uurin printr-o referin imagine unic (linie/coloan). Pe lng coordonatele imagine, reprezentarea tip raster conine i o valoare numeric ce poate fi dup caz: valoarea radiometric (pentru imaginile de teledetecie), nivelul de gri pentru imaginile scanate, sau, n cazul imaginilor clasificate,

un cod numeric corespunztor unui atribut descriptiv. Suprafaa de teren care este acoperit de un pixel din imagine (Fig. 3.1), aferent mrimii celor mai mici obiecte identificabile cu mijloacele tehnice respective, caracterizeaz imaginea din punct de vedere al rezoluiei.

Fig. 3.1 Corespondena teren-imagine

Nu nseamn, ns, c fiecrui pixel i corespunde un singur obiect deoarece distribuia areal implic cumularea la nivelul detectorului a mai multor semnale cu proprieti diferite: ci de comunicaii, pduri, sol descoperit, vegetaie de talie mic, etc. Aceasta nseamn c datele de teledetecie trebuie folosite numai pn la nivelul de precizie proiectat, adic rezoluia imaginii s corespund preciziei impuse la scara planului sau hrii.

Imaginile provenite de la sateliii de teledetecie pun la dispoziie o cantitate mare de informaie, de obicei suficient, pentru a putea produce un document cartografic complet. Relaiile spaiale dintre obiectele din imagine sunt implicite, conectivitatea fiind o proprietate inerent a acestui mod de reprezentare. Integrarea informaiilor cosmice n sistemele informaionale este tentant i necesar dar realizarea acestui deziderat nu se face fr probleme. ntr-adevr, soft-ware-ul pentru procesare de imagini i Sistemele Informaionale Geografice s-au dezvoltat n direcii diferite, dar, n ultimii ani, datorit

utilizarea teledetectiei pentru mediu si agricultura

Documents