XIV Congreso Internacional de Ingeniería Gráfica Santander, España – 5-7 junio de 2002
EL REALCE RADIOMÉTRICO DE LA FUSIÓN DE IMÁGENES LANDSAT – TM Y SPOT – P PARA LA CREACIÓN DE MAPAS EN COLOR REAL Gil Docampo, M. M. L. Armesto González, J, Rego Sanmartín, San martín, Teresa Universidad de Santiago, España EPS. Lugo. Departamento de Ingeniería Agroforestal Correo electrónico:
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RESUMEN Los mapas obtenidos mediante mediante tratamiento tratamiento digital digital de imagen imagen de satélite, satélite, son de gran utilidad utilidad no solo por la cartografía temática que permite generar, sino por su validez métrica y su aplicación como fondo de referencia. Resulta más intuitivo intuitivo y sugerente utilizar la imagen imagen de satélite como base (con toponimima, toponimima, vías o la información de interés sobreimpresa) que las líneas isométricas clásicas. La fusión de SPOT – P con Landsat – TM composición 3/2/1 proporciona la combinación de bandas que posibilita posibili ta el color real que, adecuadamente adecuad amente realzado, realzad o, proporcionará proporc ionará el mapa de imagen de satélite de aspecto semejante a la realidad de gran utilidad para su utilización como fondo de referencia puesto que en él se ha buscado el tratamiento y color más adecuado para asemejar la imagen a su aspecto real. Este tratamiento tiene gran importancia por la tendencia creciente a sustituir el concepto tradicional de mapa, compuesto por una serie de elementos gráficos puntuales, lineales y superficiales que simbolizan rasgos de la realidad geográfica, por imágenes reales del terreno, que permiten al usuario tener una visión más clara de la región cartografiada y hacer una elección particular de la información. Palabras clave :.teledetección, :.teledetección, color real, realce radiométrico, imágenes Landsat – TM
y SPOT - P
ABSTRACT The maps obtained through digital treatment of satellite images are of great use, not only for thematic cartography which permits production, but also for its metric value and its application as a reference base. It is more intuitive and suggestive to use the satellite image as a base (with toponymy, roads or information of interest for overprinting) than the traditional isometric lines. The fusion of SPOT-P with Landsat - TM composition 3/2/1 proportions the combination of bands that make possible real colour col our which, adequately adequa tely processed, proces sed, gives the map of the satellite satellit e image a more realistic realisti c aspect which is of great use for its use as a base reference given that, in it, the colour and treatment has been found to liken the image to its real appearance. This treatment has significant importance for the trend to substitute the traditional concept of a map, composed of a series of precise graphic elements, both linear and superficial which represent characteristics of the geographical reality, for real land images, which allow the user to obtain a much clearer picture of the cartographic area and to make a more particular choice of information. Key words:
remote sensing, map, real colour, radiometric processing
1 Introducción
Uno de los intereses fundamentales del empleo de la imagen para la realización de mapas, reside en que la imagen no está fotointerpretada, no se produce una extracción sistemática y selectiva de la información, por lo que, al aparecer toda la riqueza informativa de la imagen, cada profesional podrá extraer aquellos aspectos de su campo específico y no solo manejar los elementos previamente representados mediante el empleo de simbología. La creación de este tipo de mapas tiende a sustituir a los mapas vectoriales tradicionales debido al ahorro de costo y tiempo que supone el no tener que digitalizar la información existente en la misma (Gil 2.001). El empleo del color en los mapas de imágenes de satélite está fundamentado en la mayor capacidad del ojo humano para distinguir variaciones de color que variaciones de niveles de gris. Se selecciona para la creación de una mapa de imagen espacial, asequible para cualquier usuario, la fusión de la composición coloreada Landsat 3/2/1 (que proporciona el color adecuado para crear un mapa de aspecto semejante a la realidad) con SPOT - P. La imagen de satélite permite la generación de una cartografía rápida, barata y fácilmente actualizable. Constituye una variable de información más que, asociada a otras entidades, permite su incorporación en sistemas de información geográfica o en sistemas de simulación. 1
Desarrollo del Trabajo
La composición en color consiste en formar una nueva imagen sumando tres bandas, seleccionadas según el criterio deseado. A cada una de estas bandas se le asigna uno de los tres tonos primarios (azul, verde o rojo). Se obtienen las llamadas composiciones en color verdadero, cuando se aplica cada cañón de color a la banda del espectro que le corresponde y composiciones en falso color en caso contrario. La combinación en color verdadero para Landsat - TM es la formada por las bandas 3/2/1 (fig.1), pues los intervalos del espectro que abarcan cada una, coinciden con los tonos básicos que se les asignan (R/G/B).
Fig. 1. Composición coloreada de Landsat 3/2/1.
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El Instituto Geográfico Nacional (Ardizone, 1991; Arozarena, 1991; IGN, 1995) utiliza la combinación 5/4/3 en sustitución de la 3/2/1 pues consideran que esta última tiene el inconveniente de que el azul queda muy afectado por la difusión de la atmósfera y que la vegetación destaca poco al no incluirse una banda en el infrarrojo. Indican que en la composción 5/4/3 el color de la vegetación y el suelo desnudo recuerdan mucho al color natural destacando considerablemente la vegetación. Para la realización del presente trabajo, se ha seleccionado la fusión con la composición en color 3/2/1 que colorea cada uno de las bandas del visible con su correspondiente cañón de color, ya que convenientemente realzada, proporciona unos colores menos artificiales que la 5/4/3. El color final conseguido, depende, no solo del resultado directo de la composición elegida sino también del tratamiento radiométrico posterior, tal y como se refleja a continuación. La radiometría resultante de la fusión 3/2/1, composición correspondiente al color verdadero, debe ser modificada para conseguir el color real pues este se ve bastante alterado tras la fusión (fig 2 a 7). Esta modificación se realiza en dos fases: a la primera se le ha denominado ecualización del histograma modificado manualmente y consiste en modificar la curva característica de la ecualización para no perder colas o matices en la imagen de cada banda. Gráficamente, el realce se efectúa redondeando la curva y desplazando el histograma a la derecha o a la izquierda para buscar el tono final deseado en la composición coloreada (fig.5).
Fig.2. Fusión HSI. Composición 3/2/1 filtrada con filtro de realce de bordes 9x9.
Fig. 3. LUTs correspondientes a la imagen.2.
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Fig. 4.Realce por ecualización modificada a la fig. 2.
Fig. 5. LUTs correspondientes a la imagen.4.
Una vez efectuada esta modificación se procede a mejorar la imagen final alterando manualmente el contraste, mediante modificación del histograma independientemente para cada una de las bandas (Fig 7) para lograr un mayor acercamiento al color real. El resultado, convenientemente filtrado, se presenta en el Mapa adjunto (Fig. 8).
Fig. 6 Realce manual aplicado a la fig. 4.
Fig. 7. LUTs correspondientes a la imagen 6.
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Se ha conseguido eliminar el pixelado del mapa final mediante el remuestreo del tamaño de pixel a 3,3 m y replicación por convolución cúbica. Esta interpolación del tamaño del pixel resulta suficiente para las imágenes de trabajo puesto que aunque este pixel aún pueda ser dividido en mayor medida, no aportará ninguna mejora para la escala máxima admisible por estas imágenes. Un incremento excesivo de la escala provoca que la imagen aparezca excesivamente desenfocada y por lo tanto sobreampliada sin suponer un incremento de información. 2
Conclusiones
Se propone el mapa de imagen de satélite adjunto como el más útil para su utilización como fondo de referencia puesto que en él se ha buscado el tratamiento y color más adecuado para asemejar la imagen a su aspecto real. El mejor tratamiento digital obtenido se logra mediante fusión de las imágenes Landsat 3/2/1 y SPOT-P previamente corregidas y realzadas en base a la cual se altera la radiometría mediante realces manuales: ecualización del histograma modificado y alteración manual del contraste, mediante modificación del histograma independientemente para cada una de las bandas. Este tratamiento tiene gran importancia por la tendencia creciente a sustituir el concepto tradicional de mapa, compuesto por una serie de elementos gráficos puntuales, lineales y superficiales que simbolizan rasgos de la realidad geográfica, por imágenes reales del terreno, que permiten al usuario tener una visión más clara de la región cartografiada y hacer una elección particular de la información.
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Fig. 8. Mapa de imagen de satélite en color real
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Agradecimientos
El presente trabajo ha sido realizada gracias a la financiación de la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología. Programa Nacional de Medioambiente y Recursos Naturales. otorgada al proyecto de investigación titulado “Evaluación cuantitativa del impacto paisajístico producido por las vías de baja densidad de tráfico. Caso particular de la Sierra de Ancares” AMB 95-c225. Referencias
1) AMERICAN SOCIETY FOR PHOTOGRAMETRY AND REMOTE SENSING (ASPRS). Manual of Remote Sensing. Vol. 3. Ed. Andrew N. Rencz. Wiley. USA. 707 págs. 1999. 2) ARDIZONE, J.A. y otros. “Aplicaciones de la teledetección a la cartografía topográfica en el instituto geográfico nacional (I.G.N.): serie de ortoimágenes a escalas 1/100.000 y 1/250.000”. IV Reunión científica de la asociación española de teledetección. Sevilla. Págs. 86-95.1991. 3) AROZARENA, A. “La teledetección en el Instituto Geográfico nacional”. En Cartografía. Págs. 8 – 23. 1991. 4) BRIVIO, P. A. y otros. “Synthesis of multispectral images of natural landscape”. 5)
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7) 8) MARINI, C. M; ONGARO, L. “Thematic cartography through digital satellite imagery combining SPOT P with Landsat TM multispectral data” En XIV World Conference of the International Cartographic Association. Budapest. Págs. 169-173. 1989. 9) PCI. Using PCI software. Richmond Hill, Ontario. Canada. 1999. 10) PINILLA RUIZ, C. Elementos de teledetección . Ed. Ra-ma. Madrid. 313 págs. 1995.
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