Ein multidimensionales Raster aus Landsat-Daten erstellen
Bevor Sie Veränderungen mithilfe von multidimensionalen Raster-Daten visualisieren können, müssen Sie die einzelnen Bilddateien in einen multidimensionalen Stack konvertieren. Erstellen Sie ein multidimensionales Mosaik-Dataset aus Landsat-Bildern, die von 1990 bis 2010 über der Chuquicamata-Kupfermine in Chile erfasst wurden.
Ein Projekt erstellen und auf die Daten zugreifen
Laden Sie zunächst die komprimierte ZIP-Datei mit den für dieses Lernprogramm benötigten Daten herunter.
- Laden Sie die Lernprogrammdaten herunter.
- Suchen Sie den heruntergeladenen komprimierten Ordner Chuquicamata_imagery.zip auf Ihrem Computer, und extrahieren Sie ihn an einem Speicherort Ihrer Wahl, z. B. in den Ordner Dokumente.
Hinweis:
Je nach Web-Browser werden Sie möglicherweise vor dem Herunterladen aufgefordert, den Speicherort der Datei auszuwählen. In den meisten Browsern werden heruntergeladene Dateien standardmäßig im Ordner "Downloads" gespeichert.
Als Nächstes erstellen Sie ein ArcGIS Pro-Projekt mit der Vorlage Karte.
- Starten Sie ArcGIS Pro. Melden Sie sich mit Ihrem lizenzierten ArcGIS-Organisationskonto an, falls Sie dazu aufgefordert werden.
Hinweis:
Wenn Sie über keinen Zugriff auf ArcGIS Pro oder über kein ArcGIS-Organisationskonto verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.
- Wählen Sie unter Neues Projekt die Option Karte aus.
- Geben Sie im Fenster Neues Projekt erstellen unter Name den Text Chuquicamata mine ein. Klicken Sie optional für Speicherort auf Durchsuchen, und wählen Sie den gewünschten Speicherort aus.
- Klicken Sie auf OK.
Das neue Projekt wird erstellt. Verbinden Sie das Projekt mit de heruntergeladenen Daten.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Ansicht. Klicken Sie in der Gruppe Fenster auf den Bereich "Katalog".
- Blenden Sie im Bereich Katalog das Element Ordner ein. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Ordner, und wählen Sie Ordnerverbindung hinzufügen aus.
Das Fenster Ordnerverbindung hinzufügen wird angezeigt.
- Navigieren Sie zu dem Verzeichnis, in dem Sie die heruntergeladenen Daten gespeichert haben. Wählen Sie den extrahierten Ordner Chuquicamata_imagery aus, und klicken Sie auf OK.
Der Ordner wird dem Projekt hinzugefügt.
- Blenden Sie im Bereich Katalog den Ordner Chuquicamata_imagery ein.
Der Ordner enthält fünf Unterordner, einen für jedes der fünf Terrain-korrigierten Bilder von Landsat Thematic Mapper (TM) Level-1, mit denen Sie arbeiten werden. Diese Bilder stammen aus den Jahren 1990, 1995, 2000, 2005 und 2010.
Hinweis:
Landsats 4 und 5 waren seit 1982 mit dem Thematic Mapper-Instrument ausgerüstet. Es wurde 2013 außer Betrieb genommen. Landsat Level-1 Terrain-Produkte (L1TP) enthalten Werte der Oberflächenreflexion. Sie weisen Funktionen zur radiometrischen, geometrischen und Genauigkeitskorrektur auf und nutzen ein digitales Höhenmodell (DEM) zur Korrektur des topografischen Reliefs. Weitere Informationen finden Sie unter Landsat 4-5 Thematic Mapper Collection 1.
- Erweitern Sie einen der Unterordner.
Ein einzelnes Landsat TM-Bild besteht aus mehreren Dateien, die mehrere Spektralbänder der Oberflächenreflexion (sr_band) und einige Qualitätssicherungsdateien (qa) enthalten. Die Bänder entsprechen den folgenden Bestandteilen des elektromagnetischen Spektrums, wie unter Landsat 4-5 Thematic Mapper beschrieben:
- sr_band1: Blau
- sr_band2: Grün
- sr_band3: Rot
- sr_band4: Nahinfrarot
- sr_band5: Kurzwelleninfrarot 1
- sr_band7: Kurzwelleninfrarot 2
Hinweis:
Band 6 ist nicht vorhanden. Es ist ein Wärmeinfrarotband und wird normalerweise nicht zusammen mit den Oberflächenreflexionsbändern verwendet.
Ein leeres Mosaik-Dataset erstellen
Ihre Daten enthalten eine große Anzahl an Raster-Bildern. Um diese Bilder in einem einzigen Dataset zusammenzufassen, erstellen Sie ein Mosaik-Dataset, das mehrere Raster-Dateien als Mosaik anzeigt. Wenn Sie ein Mosaik-Dataset erstellen, beginnen Sie zunächst mit einem leeren Container, dem Sie später Raster-Bilder hinzufügen können. Zum Erstellen des leeren Mosaik-Datasets verwenden Sie ein Geoverarbeitungswerkzeug.
- Klicken Sie auf dem Menüband in der Gruppe Fenster auf Geoverarbeitung.
Daraufhin wird der Bereich Geoverarbeitung angezeigt.
- Suchen Sie im Bereich Geoverarbeitung nach Mosaik-Dataset erstellen. Klicken Sie in der Ergebnisliste auf Mosaik-Dataset erstellen, um die Funktion zu öffnen.
Sie erstellen das Mosaik-Dataset in der Projekt-Geodatabase.
- Klicken Sie im Werkzeug Mosaik-Dataset erstellen für den Parameter Ausgabeverzeichnis auf die Schaltfläche Durchsuchen.
Das Fenster Ausgabeverzeichnis wird angezeigt.
- Klicken Sie unter Projekt auf Datenbanken. Wählen Sie Chuquicamata mine.gdb aus, und klicken Sie auf OK.
- Unter Name des Mosaik-Datasets geben Sie Chuquicamata_Landsat ein.
Als Nächstes wählen Sie das Koordinatensystem für das Mosaik-Dataset aus. Sie entscheiden sich für das Koordinatensystem "WGS 1984 UTM Zone 19S", da es für die Region von Chile, in der sich die Chuquicamata-Mine befindet, geeignet ist.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Koordinatensystem auswählen, um zur Option Koordinatensystem zu gelangen.
Das Fenster Koordinatensystem wird angezeigt.
- Geben Sie in das Suchfeld WGS 1984 UTM Zone 19S ein, und drücken Sie die Eingabetaste.
- Erweitern Sie die Einträge Projiziertes Koordinatensystem, UTM, WGS 1984 und Südliche Hemisphäre. Wählen Sie WGS 1984 UTM Zone 19S aus
- Klicken Sie auf OK.
Als Nächstes geben Sie die Produktdefinition an. Die Produktdefinition steuert, wie dem Mosaik-Dataset Daten hinzugefügt werden und wie es standardmäßig angezeigt wird. Sie wählen eine Produktdefinition aus, die für Landsat TM-Daten geeignet ist.
- Wählen Sie für Produktdefinition die Option Landsat TM und ETM+ aus.
- Erweitern Sie Produkteigenschaften.
Für die sechs Spektralbänder, die mit Ihren Daten verknüpft sind, werden einige Namen vorgeschlagen. Zur Abstimmung mit der Beschreibung für Landsat 4-5 Thematic Mapper auf der USGS-Website benennen Sie einige der Bänder um.
- Ändern Sie die folgenden Bandnamen:
- Geben Sie für NearInfrared_1 den Namen Near Infrared ein.
- Geben Sie für NearInfrared_2 den Namen Short-wave Infrared 1 ein.
- Geben Sie für MidInfrared den Namen Short-wave Infrared 2 ein.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Es wird ein leeres Mosaik-Dataset erstellt und der Karte hinzugefügt. Die Karte zoomt auf das Gebiet, das von dem Koordinatensystem abgedeckt wird, das Sie ausgewählt haben, aber es werden keine Daten angezeigt.
Bilder zum Mosaik-Dataset hinzufügen
Als Nächstes füllen Sie das leere Mosaik-Dataset mit den fünf Landsat-Bildern.
- Klicken Sie am unteren Rand des Bereichs Geoverarbeitung auf die Registerkarte Katalog.
- Blenden Sie im Bereich Katalog die Einträge Datenbanken und Chuquicamata mine.gdb ein.
Das von Ihnen erstellte Mosaik-Dataset wird an diesem Speicherort gespeichert.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Chuquicamata_Landsat, und wählen Sie Raster hinzufügen aus.
Der Bereich Geoverarbeitung wird geöffnet, in dem das Werkzeug Raster zu Mosaik-Dataset hinzufügen angezeigt wird. Standardmäßig ist das Dataset Chuquicamata_Landsat das Eingabe-Dataset.
Sie legen den Raster-Typ und die Verarbeitungsvorlagen fest, die dem Typ der verwendeten Bilddaten entsprechen.
- Wählen Sie für Raster-Typ den Typ Landsat 4-5 TM aus. Wählen Sie für Verarbeitungsvorlagen die Vorlage Oberflächenreflexion aus.
Als Nächstes wählen Sie die Bilddaten aus, die dem Mosaik-Dataset hinzugefügt werden sollen.
- Wählen Sie für Eingabedaten die Option Ordner aus. Klicken Sie auf die Schaltfläche Durchsuchen.
- Klicken Sie im Fenster Eingabedaten unter Projekt auf Ordner. Wählen Sie den Ordner Chuquicamata_imagery aus.
- Klicken Sie auf OK.
Der Ordner wird unter dem Parameter Eingabedaten aufgeführt. Dem Mosaik-Dataset werden nun alle Raster-Bilder aus dem Ordner hinzugefügt.
- Blenden Sie Raster-Verarbeitung ein. Aktivieren Sie Statistiken berechnen.
- Blenden Sie die Option Mosaik-Nachbearbeitung ein. Aktivieren Sie die Option Übersichten aktualisieren.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Nach einigen Augenblicken ist das Mosaik-Dataset mit Bilddaten gefüllt. Sie vergrößern die Layer-Ausdehnung, um sie besser erkennen zu können.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt unter dem Mosaik-Dataset Chuquicamata_Landsat mit der rechten Maustaste auf Footprint, und wählen Sie Auf Layer zoomen aus.
Die Karte wird auf die Ausdehnung der Bilddaten gezoomt.
Hinweis:
Der hellgrüne Layer Footprint gibt die von den einzelnen Bildern abgedeckte Ausdehnung an.
Obwohl der Ordner, den Sie hinzugefügt haben, mehrere Bilder enthält, scheint nur ein Bild auf der Karte angezeigt zu werden. Die Bilder stellen denselben Ort zu unterschiedlichen Zeiten dar. Deshalb überlappen sie einander. Sie überprüfen die Attributtabelle, um mehr über die Bilddaten zu erfahren, die dem Layer hinzugefügt wurden.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt unter dem Mosaik-Dataset Chuquicamata_Landsat mit der rechten Maustaste auf Footprint, und wählen Sie Attributtabelle aus.
Die Attributtabelle wird angezeigt.
Es gibt fünf Bilder mit der Kategorie Primär und vier Bilder mit der Kategorie Übersicht. Die fünf primären Bilder sind die eigentlichen Landsat-Bilddaten. Übersichten sind wie Raster-Pyramiden für ein Mosaik-Dataset: Es sind Übersichtsbilder mit verringerter Auflösung, die generiert werden, um die Anzeigegeschwindigkeit für das Mosaik zu verbessern.
Es gibt zwar nur fünf primäre Bilder in der Tabelle, aber jedes Bild ist multispektral. Dies bedeutet, dass jedes Bild aus bis zu sechs Spektralbändern besteht, und jedes Band stellt ein gesondertes Raster dar. In der Vorlage für Mosaik-Datasets wird dies berücksichtigt, indem alle Bänder gruppiert werden, die zu einem Bild gehören. Diese Arbeit wird von Raster-Funktionen im Hintergrund erledigt.
Im Feld ProductName ist Oberflächenreflexion als Typ für die Bilddateninformationen angegeben. Wenn Sie in der Attributtabelle einen Bildlauf nach rechts durchführen, sehen Sie auch das Feld Erwerbsdatum. Hier sind Datum und Uhrzeit der Bilderfassung aufgeführt.
- Schließen Sie die Attributtabelle.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Chuquicamata_Landsat, und wählen Sie Eigenschaften aus. Klicken Sie im Fenster Layer-Eigenschaften auf die Registerkarte Source.
Es gibt fünf Abschnitte, die Informationen zur Datenquelle, zu den Rastern, Bändern, Bandstatistiken und zum Raumbezug enthalten.
- Schließen Sie das Fenster Layer-Eigenschaften.
Multidimensionale Informationen hinzufügen
Sie haben ein Mosaik-Dataset erstellt, es ist aber noch kein multidimensionales Mosaik-Dataset. Es enthält zwar Zeitinformationen (das Feld AcquisitionDate in der Attributtabelle), aber um vollständig nutzbar zu sein, müssen multidimensionale Mosaik-Datasets auch explizite Informationen zu den Variablen und Dimensionen im Dataset enthalten. Hierzu erstellen Sie multidimensionale Metadaten für Ihr Mosaik-Dataset.
- Klicken Sie im Bereich Geoverarbeitung auf die Schaltfläche Zurück.
- Suchen Sie das Werkzeug Multidimensionale Informationen erstellen, und öffnen Sie es.
- Legen Sie die folgenden Parameter fest:
- Wählen Sie für Mosaik-Dataset den Wert Chuquicamata_Landsat aus.
- Wählen Sie für Feld "Variable" den Wert ProductName aus.
- Wählen Sie unter Variableninformation für Variablenname den Wert Oberflächenreflexion aus.
- Geben Sie für Beschreibung den Text Landsat surface reflectance ein.
- Wählen Sie unter Dimensionsfelder für Dimensionsfeld den Wert AcquisitionDate aus.
- Geben Sie für Beschreibung den Text Date of image acquisition ein.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Nach Abschluss der Werkzeugausführung sind keine Änderungen am Mosaik-Dataset erkennbar. Sie prüfen dessen Eigenschaften, um die Änderungen zu sehen.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Chuquicamata_Landsat, und wählen Sie Eigenschaften aus. Klicken Sie im Fenster Layer-Eigenschaften auf Quelle.
Auf der Registerkarte Quelle ist nun der Abschnitt Multidimensionale Informationen sichtbar.
- Erweitern Sie den Abschnitt Multidimensionale Informationen. Blenden Sie unter Variablen die Abschnitte Oberflächenreflexion und StdTime ein.
Sie sehen, dass dem Mosaik-Dataset die Variable Oberflächenreflexion und die Dimensionsinformationen unter StdTime hinzugefügt wurden.
Hinweis:
Zwar haben Sie das Feld AcquisitionDate als Dimension angegeben, es wird aber als StdTime aufgeführt. Die Ursache ist, dass Erwerbsdatum als Feld mit Uhrzeit- und Datumsangabe erkannt wurde und daher als Standardzeitwert akzeptiert wird. Dadurch wird verhindert, dass mehrere Zeitdimensionen zu einem einzelnen multidimensionalen Dataset hinzugefügt werden.
Das Mosaik-Dataset ist jetzt als multidimensional gekennzeichnet und kann in multidimensionalen Analysen und Verwaltungswerkzeugen verwendet werden. Oberflächenreflexion (StdTime = 5) bedeutet, dass Sie mit diesem multidimensionalen Raster die Entwicklung der Variablen Oberflächenreflexion über fünf unterschiedliche Zeitpunkte verfolgen können.
- Schließen Sie das Fenster Layer-Eigenschaften.
Als Nächstes erkunden Sie die Ausschnitte des multidimensionalen Rasters.
- Überprüfen Sie im Bereich Inhalt, ob der Layer Chuquicamata_Landsat ausgewählt wurde.
- Klicken Sie im Menüband auf die Registerkarte Multidimensional. Blenden Sie in der Gruppe Aktueller Anzeigeausschnitt das Dropdown-Menü StdTimeein.
Hinweis:
Die Registerkarte Multidimensional ist nur verfügbar, wenn es sich bei der Auswahl um ein multidimensionales Mosaik-Dataset handelt.
Das Dropdown-Menü StdTime enthält die fünf Datumsangaben von 1990 bis 2010. Jedes Datum entspricht einem Ausschnitt des multidimensionalen Rasters. Sie können sie auswählen und beobachten, wie die Karte mit einem anderen Ausschnitt aktualisiert wird. In der Beispielabbildung ist der Ausschnitt 1990-02-15 ausgewählt.
- Klicken Sie auf der Symbolleiste für den Schnellzugriff auf die Schaltfläche Speichern.
Sie haben ein multidimensionales Mosaik-Datasets erstellt. Das Mosaik-Dataset ist eine Datenmanagement-Lösung für den Umgang mit vielen Rastern in Raum und Zeit. Als Nächstes konvertieren Sie das Mosaik-Dataset in das leistungsstarke CRF-Format.
Mit dem multidimensionalen CRF arbeiten
Sie haben bereits ein multidimensionales Mosaik-Dataset mit fünf Landsat TM-Bildern erstellt. Als Nächstes werden Sie dieses Mosaik-Dataset in das Cloud-Raster-Format (CRF) konvertieren und die Veränderungen in der Chuquicamata-Kupfermine messen und visualisieren.
CRF ist ein natives Dateiformat von Esri, das für das für das Speichern von Standard- und multidimensionalen Raster-Daten für die verteilte Datenverarbeitung optimiert ist. Für ein schnelles Erstellen zeitlicher Profile können Sie ein multidimensionales CRF-Dataset auch umgruppieren, insbesondere bei der Arbeit mit vielen Ausschnitten. Alle Werkzeuge für die multidimensionale Analyse in ArcGIS Pro generieren CRF-Ausgaben. CRF bietet zudem weitere Optionen für das Datenmanagement.
Mosaik-Dataset in CRF konvertieren
Als Erstes konvertieren Sie Ihr Mosaik-Dataset in das Format CRF.
- Klicken Sie im Bereich Geoverarbeitung auf die Schaltfläche Zurück. Navigieren Sie zum Werkzeug Raster kopieren, und öffnen Sie es.
- Wählen Sie im Werkzeug Raster kopieren für Eingabe-Raster die Option Chuquicamata_Landsat aus.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Durchsuchen, um zum Ausgabe-Raster-Dataset zu gelangen.
- Klicken Sie im Fenster Ausgabe-Raster-Dataset auf Ordner, und doppelklicken Sie auf Chuquicamata mine. Geben Sie unter Name den Namen Chuquicamata_Landsat.crf ein. Klicken Sie auf Speichern.
Für die Daten ist standardmäßig der Parameter "Als multidimensional verarbeiten" aktiviert. Falls der Parameter Multidimensionale Umgruppierung erstellen aktiviert ist, wird die Speicherstruktur im CRF für eine schnellere Verarbeitung bei der Arbeit mit vielen Ausschnitten modifiziert. Da in diesem Fall nur eine geringe Anzahl von Ausschnitten vorhanden ist, ist eine Umgruppierung nicht erforderlich. Sie lassen den Parameter deaktiviert.
- Klicken Sie auf Ausführen.
Das Werkzeug wird ausgeführt. Innerhalb einiger Minuten wird der Karte der neue Layer hinzugefügt.
- Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Mosaik-Dataset-Layer Chuquicamata_Landsat, damit nur der neue Layer Chuquicamata_Landsat.crf sichtbar ist. Klicken Sie bei Bedarf auf den Layer Chuquicamata_Landsat.crf, um ihn auszuwählen.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Multidimensional in der Gruppe Datenmanagement auf die Schaltfläche Datenmanagement, um die für das Management des CRF-Datasets verfügbaren Werkzeuge anzuzeigen.
In diesem Menü gibt es vier Werkzeuge. Zwei von ihnen – Umgruppieren und Multidimensionales Raster verwalten – sind nur für CRF-Datasets verfügbar.
Mit dem Werkzeug Umgruppieren können Sie eine Multidimensionale Umgruppierung erstellen, die die Performance des Datasets beim Analysieren von Pixelwerten über einer Dimension verbessert. Mit dem Werkzeug Multidimensionales Raster verwalten können Sie in einem vorhandenen multidimensionalen Raster Variablen und Dimensionen anhängen oder löschen.
Veränderungen messen und visualisieren
Mit Ihrem vorbereiteten multidimensionalen CRF-Raster-Dataset können Sie jetzt messen, wie die Chuquicamata-Mine zwischen 1990 und 2010 gewachsen ist.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Karte. Klicken Sie in der Gruppe Abfrage auf die Schaltfläche Suchen.
Daraufhin wird der Bereich Suchen geöffnet. Sie geben die Längen- und Breitengradkoordinaten der Mine ein.
- Fügen Sie im Bereich Suchen in das Suchfeld 68.9004325°W 22.2880568°S per "Kopieren und Einfügen" hinzu, und drücken Sie die Eingabetaste.
Hinweis:
Sie könnten aber auch nach dem Schlüsselwort Chuquicamata suchen und das erste Ergebnis auswählen.
Die Karte wird auf die Koordinaten gezoomt.
- Schließen Sie den Bereich Suchen.
- Ändern Sie den Maßstab unter der Karte in 1:50.000.
Die Karte wird verkleinert, sodass die großflächige Kupfermine sichtbar ist. Das Bild wird standardmäßig als Kompositbild in natürlichen Farben angezeigt, in dem das rote, das grüne und das blaue Band mit den entsprechenden Kanälen dargestellt werden, damit die Features im Bild so gerendert werden, dass es für das menschliche Auge natürlich aussieht.
- Überprüfen Sie im Bereich Inhalt, ob Chuquicamata_Landsat.crf ausgewählt ist.
- Klicken Sie im Menüband auf die Registerkarte Multidimensional. Wählen Sie in der Gruppe Aktueller Anzeigeausschnitt für StdTime den mit 2010-04-27 beginnenden Wert aus.
Der Layer wird auf der Karte aktualisiert. Die Mine wurde seit 1990 verändert und erweitert.
- Ändern Sie auf dem Menüband den Wert für StdTime wieder in den mit 1990-02-15 beginnenden Wert zurück.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Ausschnitte an StdTime wiedergeben.
Die Karte wird mit jedem Ausschnitt im multidimensionalen Raster aktualisiert. Daraus wird eine Animation erstellt. Sie können sehen, wie sich die Mine im Laufe der Zeit verändert hat.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Ausschnitte an StdTime anhalten, um die Animation zu beenden. Legen Sie ggf. den Wert für StdTime auf 1990-02-15 fest.
Als Nächstes nehmen Sie eine ungefähre Messung der Hauptmulde der Mine vor.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Karte. Klicken Sie in der Gruppe Abfrage auf die Schaltfläche Messen.
Das Fenster des Werkzeugs Strecke messen wird angezeigt.
- Ändern Sie im Fenster Strecke messen die Option Metrisch in Kilometer
- Klicken Sie auf der Karte auf den südlichsten Punkt der Hauptmulde. Doppelklicken Sie für die Messung auf den nördlichsten Punkt.
Im Jahr 1990 war die Hauptmulde der Mine ungefähr 3,5 km lang.
- Klicken Sie im Menüband auf die Registerkarte Multidimensional. Ändern Sie in der Gruppe Aktueller Anzeigeausschnitt den Wert für StdTime in 2010-04-27.
- Messen Sie die Länge der Mine erneut.
Die Hauptmulde der Mine ist jetzt über 4 km lang. Außerdem sind zwischen 1990 und 2010 mehrere sekundäre Mulden entstanden oder größer geworden.
- Schließen Sie das Werkzeug Entfernung messen.
- Legen Sie auf der Registerkarte Multidimensional in der Gruppe Aktueller Anzeigeausschnitt für StdTime wieder 1990-02-15 fest.
- Speichern Sie das Projekt.
Sie haben einen multidimensionalen Raster-Layer im nativen multidimensionalen Format von Esri erstellt und über visuelle Untersuchungen und Messungen beobachtet, dass sich die Chuquicamata-Kupfermine mit der Zeit ausgedehnt hat. Multispektrale Bilddaten enthalten jedoch viel mehr als das Auge sehen kann. Als Nächstes werden Sie unter Verwendung einer anderen Bandkombination und eines Bandverhältnisses zusätzliche Informationen extrahieren.
Spektralinformationen erweitern
Als Nächstes verwenden Sie die Multispektralbänder Ihres Datasets, um die Veränderung in der Chuquicamata-Kupfermine besser zu visualisieren.
Spektralinformationen erkunden
Als Erstes sollten Sie eine andere Bandkombination verwenden und sich das Spektralprofil verschiedener Punkte auf der Karte anschauen. Zunächst werden die Bilddaten als Kompositbild in natürlichen Farben mit den Bändern Rot, Grün und Blau angezeigt. Wenn Sie jedoch andere Bänder verwenden, dann können Sie die in Ihren Bilddaten angezeigten Informationen erweitern, da unterschiedliche Segmente des elektromagnetischen Spektrums unterschiedliche Features hervorheben können. Wählen Sie eine Bandkombination aus, die die Kurzwelleninfrarotbänder enthält.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt für Chuquicamata_Landsat.crf mit der rechten Maustaste auf den Kanal Rot, und wählen Sie Short-wave Infrared 1 aus.
- Legen Sie den Kanal Grün auf das Band Rot und den Kanal Blau auf das Band Short-wave Infrared 2 fest.
Der Layer wird auf der Karte aktualisiert.
In porphyrhaltigen Kupferablagerungen im Umfeld von Minen werden häufig Ton- und Karbonatmineralien gefunden. Mineralien dieser Typen zeigen eine starke Absorption bei etwa 2,2 μm, was im Kurzwelleninfrarotband 2 der Landsat TM-Daten erfasst werden würde, und eine starke Reflexion in den Wellenlängen, die im Kurzwelleninfrarotband 1 erfasst werden. In dem von Ihnen erstellten RGB-Komposit zeigen Bereiche in Hellrosa, dass die Reflexion im Kurzwelleninfrarotband 1 stärker ist, und weisen damit auf das Vorhandensein von Ton- und Karbonatmineralien hin. Diese helleren Pixel können Bereiche sein, in denen sich Kupfer abgelagert hat.
Um dies genauer zu erkunden, verwenden Sie den Bereich Informationen zum Bild, damit bei der Bewegung des Mauszeigers über das Bild die Informationen der Spektralreflexion angezeigt werden.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Bilddaten. Klicken Sie in der Gruppe Werkzeuge auf Informationen zum Bild.
Der Bereich Informationen zum Bild wird geöffnet. Die Standardeinstellungen im Abschnitt Point of Interest ist die Option Cursor verfolgen, die es Ihnen ermöglicht, den Mauszeiger über das Bild in Ihrer Karte zu bewegen, um für das Pixel unter dem Zeiger die Spektralreflexion für jedes Band zu sehen. Dies wird auch als Spektralprofil für das Pixel bezeichnet.
- Bewegen Sie den Mauszeiger auf der Karte über die Bilddaten der Mine.
Das Spektralprofil für jedes Pixel, auf das Sie zeigen, wird im Bereich Informationen zum Bild angezeigt.
Die Reflexion im Kurzwelleninfrarotband 1 (in Rot) ist in den hellrosafarbenen Bereichen im Bild am höchsten, in den dunkelvioletten Bereichen im Bild ist sie dagegen generell niedrig.
Der Bereich Informationen zum Bild enthält auch den Pixelzeilen- und -spaltenwert (Bild (X, Y)), die Koordinate des Pixels (Dezimalzahl) und die Quelle (Quelle). Die Bänder, die aktuell mit dem roten, dem grünen und dem blauen Kanal angezeigt werden, finden sich auch im Spektraldiagramm wieder.
- Klicken Sie im Menüband auf die Registerkarte Multidimensional. Verwenden Sie in der Gruppe Aktueller Anzeigeausschnitt die Option StdTime, um durch die Ausschnitte im multidimensionalen Raster-Layer zu klicken, und beobachten Sie, wie die Mine bei den unterschiedlichen Datumsangaben dargestellt wird.
Der Vorteil multidimensionaler Raster besteht darin, dass die gewählte Bandkombination auf alle Ausschnitte gleichzeitig angewendet wurde.
Bandverhältnis berechnen
Als Nächstes generieren Sie ein Eisenoxid-Bandverhältnis, um zusätzliche Informationen zu visualisieren. Ein Bandverhältnis (oder Bandindex) kombiniert über eine mathematische Formel verschiedene Spektralbänder. Als Ausgabe wird ein neues Raster generiert. Unterschiedliche Bandverhältnisse dienen dazu, verschiedene Feature-Typen und Phänomene hervorzuheben.
Das Eisenoxidverhältnis wurde verwendet, um hydrothermale Umwandlungsmineralien im Zusammenhang mit der Kupfermineralisierung zu identifizieren (Pour & Hashim, 2014). Das Eisenoxid-Bandverhältnis verwendet Informationen der Spektralreflexion aus dem roten und dem blauen Anteil des elektromagnetischen Spektrums, da Eisenoxide oder -hydroxide eine hohe Reflexion bei 0,63 bis 0,69 μm (rotes Band) und eine hohe Absorption bei 0,45 bis 0,52 μm (blaues Band) aufweisen.
Sie werden als Nächstes dieses Eisenoxidverhältnis anwenden und bestimmen, ob Sie damit die Veränderungen in der Chuquicamata-Mine besser unterscheiden können. Um das Eisenoxid-Bandverhältnis zu generieren, sollten Sie für die Berechnung eine Raster-Funktion verwenden, mit der Berechnungen direkt auf Pixelwerte eines Rasters angewendet werden, ohne dass die neuen Daten gespeichert werden müssen.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Bilddaten. Klicken Sie in der Gruppe Analyse auf die Schaltfläche Raster-Funktionen.
Der Bereich Raster-Funktionen wird angezeigt. Zur Berechnung des Bandverhältnisses verwenden Sie die Funktion Bandarithmetik.
- Geben Sie band in das Suchfeld ein. Klicken Sie in der Liste der Ergebnisse unter Mathematik auf Bandarithmetik.
Wie für Geoverarbeitungswerkzeuge sind für Raster-Funktionen Eingabeparameter erforderlich.
- Wählen Sie im Bereich Bandarithmetik Eigenschaften für Raster die Option Chuquicamata_Landsat.crf aus. Wählen Sie unter Methode den Eintrag Eisenoxid aus.
Für Bandindizes wird als Hinweis angezeigt, wie die Gleichung für das Eisenoxid-Bandverhältnis aussieht und welche Bänder erforderlich sind. Das Werkzeug kennt die Formel für das Eisenoxidverhältnis. Allerdings müssen Sie ihm noch mitteilen, auf welches der Bänder Ihrer Bilddaten sie angewendet werden soll.
- Geben Sie für Bandindizes die Zahlen 3 1 ein.
Bandindex 3 steht für das rote Band, Bandindex 1 für das blaue Band. Trennen Sie sie mit einem Leerzeichen.
- Klicken Sie auf Neuen Layer erstellen.
Der neue multidimensionale Layer wird der Karte hinzugefügt.
Erweitern Sie die Darstellung mit DRA.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Raster-Layer. Klicken Sie in der Gruppe Rendern auf DRA.
DRA ist die Abkürzung für "Dynamic Range Adjustment" (dynamische Bereichsanpassung). Sie sorgt dafür, dass der Layer beim Rendern dynamisch gestreckt wird, um den Kontrast zu verbessern, was es Ihnen ermöglicht, die Ergebnisse besser zu visualisieren.
- Klicken Sie im Menüband auf die Registerkarte Multidimensional. Verwenden Sie in der Gruppe Aktueller Anzeigeausschnitt die Dropdown-Liste StdTime, um durch die Ausschnitte im multidimensionalen Raster-Layer zu klicken.
Auf alle Ausschnitte werden das Eisenoxid-Bandverhältnis und die DRA-Streckung angewendet.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt auf den Layer-Namen Band Arithmetic_Chuquicamata_Landsat.crf, um ihn auszuwählen. Klicken Sie erneut auf den Layer-Namen, und benennen Sie ihn in Iron Oxide um.
Welche anderen Features können mit diesem Bandverhältnis unterschieden werden?
- Speichern Sie das Projekt.
In diesem Lernprogramm haben Sie mit Landsat TM-Bilddaten ein multidimensionales Mosaik-Dataset erstellt, es in das Cloud-Raster-Format konvertiert und die Veränderung im Zeitverlauf in der Chuquicamata-Kupfermine beobachtet. Außerdem haben Sie die Bandkombination geändert und ein Bandverhältnis generiert, um die Veränderungen besser zu visualisieren.
Weitere Lernprogramme finden Sie in der Lernprogrammgalerie.
