153ZODH / 4. cvičení: Porovnání verzí

Z GeoWikiCZ
← Porovnání se starší verzí
VizuálníWikitext
m 155zddp
 
(Není zobrazeno 40 mezilehlých verzí od stejného uživatele.)
Řádek 1: Řádek 1:
< [[153YZOD Zpracování obrazových dat|Stránky předmětu]] {{bullet}} [[153YZOD Zpracování obrazových dat - cvičení 3|Předchozí cvičení]] {{bullet}} [[153YZOD Zpracování obrazových dat - cvičení 5|Další cvičení]]
{{Zastaralé|155ZDDP}}
 
{{Cvičení|153ZODH|4|Mapová algebra, lokální operace, podíl obrazu, NDVI}}
<div style="font-size: 13pt; font-weight: bold">Mapová algebra, lokální operace, podíl obrazu, NDVI</div>
 
__TOC__
== Osnova ==
== Osnova ==


Řádek 14: Řádek 11:
* {{GrassPrikaz|r.report}}
* {{GrassPrikaz|r.report}}
* {{GrassPrikaz|r.colors}}
* {{GrassPrikaz|r.colors}}
* {{GrassPrikaz|d.legend}}
* {{GrassPrikaz|d.rast.leg}}
* {{GrassPrikaz|r.reclass}}
* {{GrassPrikaz|r.reclass}}
* {{GrassPrikaz|g.copy}}
* {{GrassPrikaz|g.copy}}
Řádek 23: Řádek 18:
== Rastrová algebra ==
== Rastrová algebra ==


'''Rastrovou (mapovou) algebru''' ([http://en.wikipedia.org/wiki/Map_algebra Map algebra]) má v GRASSu na starost modul {{GrassPrikaz|r.mapcalc}} (více [http://grass.itc.it/gdp/raster/mapcalc-algebra.pdf tutoriál]).
'''Rastrovou (mapovou) algebru''' ({{wikipedia|Map algebra|lang=en}}) má v systému GRASS na starost modul {{GrassPrikaz|r.mapcalc}} (více [http://grass.osgeo.org/gdp/raster/mapcalc-algebra.pdf tutoriál]).
 
<!--
Modul {{GrassPrikaz|r.mapcalc}} lze ovládat ve dvou módech - v ''interaktivním'', kdy spustíte modul bez parametrů a zadáváte jednotlivé výrazy, pro ukončení slouží klíčové slovo "end".
Modul {{GrassPrikaz|r.mapcalc}} lze ovládat ve dvou módech - v ''interaktivním'', kdy spustíte modul bez parametrů a zadáváte jednotlivé výrazy, pro ukončení slouží klíčové slovo "end".


''Poznámka:'' Tento interaktivní mód není ve wxGUI podporován.
''Poznámka:'' Interaktivní mód je dostupný pouze z příkazové řádky, ve {{grassPrikaz|wxGUI}} není podporován podporován.


<source lang="bash">
<source lang="bash">
Řádek 41: Řádek 36:


Výhodnější je však předat dané výrazy modulu jako parametr (nutné uzavřít do uvozovek), nebo je uložit do textového souboru (při opětovném použití) a přesměrovat do modulu přes standardní vstup.
Výhodnější je však předat dané výrazy modulu jako parametr (nutné uzavřít do uvozovek), nebo je uložit do textového souboru (při opětovném použití) a přesměrovat do modulu přes standardní vstup.
-->
Dané výrazy lze zadat jako parametr <code>expr</code> (nutné uzavřít do uvozovek), nebo je uložit do textového souboru (při opětovném použití) - viz parametr <code>file</code>.


<source lang="bash">
<source lang="bash">
  # zadání výrazu jako parametr
  # zadání výrazu jako parametr
  #
  #
  r.mapcalc 'p12 = tm1 / tm2'
  r.mapcalc expr='p12 = tm1 / tm2'
  r.mapcalc 'p23 = tm2 / tm3'
  r.mapcalc expr='p23 = tm2 / tm3'
  #
  #
  # výrazy uložené v textovém souboru
  # výrazy uložené v textovém souboru
  #
  #
  r.mapcalc < podily.txt
  r.mapcalc file=podily.txt
</source>
</source>


''Poznámka:'' Modul {{GrassPrikaz|r.mapcalc}} provádí výpočet podobně jako ostatní moduly pro zpracování rastrových dat v aktuální výpočetním regionu, tento fakt je nutné mít na paměti.
''Poznámka:'' Modul {{GrassPrikaz|r.mapcalc}} provádí výpočet podobně jako ostatní moduly pro zpracování rastrových dat v aktuální výpočetním regionu, tento fakt je nutné mít na paměti.


Ve {{GrassPrikaz|wxGUI}} je mapový kalkulátor [[Image:Calculator.png]] dostupný z menu
Ve {{GrassPrikaz|wxGUI}} je mapový kalkulátor [[Image:Calculator.png]] dostupný z menu {{menu|Raster|Raster map calculator}}


Raster -> Raster map calculator
{{fig|grass-mapcalc|Grafické rozhraní mapového kalkulátoru|size=640}}
 
[[Image:grass-mapcalc.png|thumb|640px|center|Grafické rozhraní mapového kalkulátoru]]


Obecná forma výrazu:
Obecná forma výrazu:
Řádek 65: Řádek 61:
  nova_mapa = vyraz (mapa1, mapa2, ...)
  nova_mapa = vyraz (mapa1, mapa2, ...)


kde <tt>vyraz</tt> může zahrnovat názvy rastrových vrstev, celočíselné či reálné konstanty a podporované funkce.
kde <tt>vyraz</tt> může zahrnovat názvy rastrových map, celočíselné či reálné konstanty a podporované funkce.


<center>
<center>
{|border="1px" cellpadding="3px" rules="all"
{|class=wikitable
|+Tab. č.1: Operátory
|+Tab. č.1: Operátory
|-
|-
Řádek 150: Řádek 146:
|}
|}


{|border="1px" cellpadding="3px" rules="all"
{|class=wikitable
|+Tab č.2: Funkce
|+Tab č.2: Funkce
|-
|-
Řádek 317: Řádek 313:


<center>
<center>
{|border="1px" cellpadding="3px" rules="all"
{|class=wikitable
|+Tab č.3: Speciální proměnné
|+Tab č.3: Speciální proměnné
|-
|-
Řádek 343: Řádek 339:
</center>
</center>


V následující části se zaměříme na '''lokalní''' operace, kdy hodnota výsledné buňky je vypočtena na základě hodnot korespondujících hodnot vstupní vrstvy/vrstev. V dalších cvičeních budeme používat operace '''fokální''', které se provádí v rámci množiny rastrových buněk pokryté
V následující části se zaměříme na '''lokalní''' operace, kdy hodnota výsledné buňky je vypočtena na základě hodnot korespondujících hodnot vstupní rastrové mapy či map. V dalších cvičeních budeme používat operace '''fokální''', které se provádí v rámci množiny rastrových buněk pokryté
tzv. ''moving window'' - plovoucím oknem.
tzv. ''moving window'' - plovoucím oknem.


[[Soubor:ZOD-cv4-test-tm1_tm2.png|frame|center|Obr č.1 Vstupní kanály tm1 a tm2]]
{{fig|ZOD-cv4-test-tm1_tm2|Vstupní kanály tm1 a tm2}}


[[Soubor:ZOD-cv4-test-operace12.png|frame|center|Obr č.2: (a) tm1 + tm2; (b) tm1 - tm2; (c) tm1 * tm2; (d) tm1 / tm2; (e) 1.0 * tm1 / tm2]]
{{fig|ZOD-cv4-test-operace12|(a) tm1 + tm2; (b) tm1 - tm2; (c) tm1 * tm2; (d) tm1 / tm2; (e) 1.0 * tm1 / tm2}}


Několik drobných poznámek:
Poznámky:


* Datový typ buněk výsledné vrstvy (celočíselná; hodnoty s plovoucí desetinnou čárkou) se odvozuje z datového typu buněk vstupních vrstev a datovém typu konstant uvedených ve výrazu. Výsledkem dělení dvou celočíselných rastrových vrstev je tedy opět vrstva s celočíselnými hodnotami buněk!
* Datový typ buněk výsledné vrstvy (celočíselná; hodnoty s plovoucí desetinnou čárkou) se odvozuje z datového typu buněk vstupních rastrových map a datovém typu konstant uvedených ve výrazu. Výsledkem dělení dvou celočíselných rastrových map je tedy opět mapa s celočíselnými hodnotami buněk!
* Vstupují-li do výpočtu rastrové buňky s hodnotou NULL ("žádná data") je výsledkem opět hodnota NULL.
* Vstupují-li do výpočtu rastrové buňky s hodnotou NULL ("žádná data") je výsledkem opět hodnota NULL.


Řádek 366: Řádek 362:
  # podíl obrazových kanálů sedm a čtyři (výsledná mapa DCELL)
  # podíl obrazových kanálů sedm a čtyři (výsledná mapa DCELL)
  #
  #
  r.mapcalc 'p74 = 1.0 * tm7 / tm4'
  r.mapcalc 'p74 = float(tm7) / tm4'
  d.rast map=p74
  d.rast map=p74
</source>
</source>


[[Soubor:ZOD-cv4-p74.png|frame|center|Obr č.3: Podíl obrazu (tm7/tm4) - tabulka barev rainbow (výchozí)]]
{{fig|ZOD-cv4-p74|Podíl obrazu (tm7/tm4) - tabulka barev rainbow (výchozí)}}


Praktickou úlohou podílu obrazu je výpočet ''normalizovaného diferenčního vegetačního indexu'' ([http://en.wikipedia.org/wiki/NDVI NDVI]).
=== NDVI ===
 
Praktickou úlohou podílu obrazu je výpočet ''normalizovaného diferenčního vegetačního indexu'' ({{wikipedia|NDVI|lang=en}}).


<source lang="bash">
<source lang="bash">
  # výpočet NDVI
  # výpočet NDVI
  #
  #
  r.mapcalc 'ndvi = 1.0 * (tm4 - tm3) / (tm4 + tm3)'
  r.mapcalc 'ndvi = float(tm4 - tm3) / (tm4 + tm3)'
</source>
</source>


Řádek 383: Řádek 381:
teoreticky.
teoreticky.


[[Soubor:ZOD-cv4-ndvi-rainbow.png|frame|center|Obr č.4: NDVI - tabulka barev rainbow]]
{{fig|ZOD-cv4-ndvi-rainbow|NDVI - tabulka barev rainbow}}


Pro lepší vizuální interpretaci obrazu zvolíme vlastní tabulku barev, nejprve zjistíme rozsah dat ({{GrassPrikaz|r.info}} -r), pro názornější představu můžeme vytisknout statistiku rastrové vrstvy pomocí modulu {{GrassPrikaz|r.report}}:
Pro lepší vizuální interpretaci obrazu zvolíme vlastní tabulku barev, nejprve zjistíme rozsah dat ({{GrassPrikaz|r.info}} -r), pro názornější představu můžeme vytisknout statistiku rastrové vrstvy pomocí modulu {{GrassPrikaz|r.report}}:
Řádek 456: Řádek 454:
  #
  #
  r.colors map=ndvi color=rules rules=tb-ndvi.txt
  r.colors map=ndvi color=rules rules=tb-ndvi.txt
#
# ... a překreslit obsah grafického okna
#
d.redraw
</source>
</source>


[[Soubor:ZOD-cv4-ndvi-tb.png|frame|center|Obr č.5: NDVI - vlastní tabulka barev]]
{{fig|ZOD-cv4-ndvi-tb|NDVI - vlastní tabulka barev}}


Pro zobrazení samostatné legendy slouží modul {{GrassPrikaz|d.legend}}, současné zobrazení legendy a rastrové vrstvy nabízí (za cenu omezené možnosti ovlivnit podobu legendy) modul {{GrassPrikaz|d.rast.leg}}.
Zobrazení legendy je ve {{grassPrikaz|wxGUI}} dostupné z nástrojové lišty mapového okna.
 
{{fig|grass-ndvi-legenda|Zobrazení NDVI a legendy v prostředí wxGUI}}
 
<!--
{{fig|wxgui-legenda|Zobrazení legendy ve {{grassPrikaz|wxGUI}}|size=640}}
 
Současné zobrazení legendy a rastrové vrstvy nabízí (za cenu omezené možnosti ovlivnit podobu legendy) modul {{GrassPrikaz|d.rast.leg}}.
 
''Poznámka:'' Modul {{grassPrikaz|d.rast.leg}} není dostupný pro {{grassPrikaz|wxGUI}}. Následující ukázka nebude v prostředí wxGUI fungovat.


<source lang="bash">
<source lang="bash">
Řádek 472: Řádek 475:
</source>
</source>


[[Soubor:ZOD-cv4-ndvi-legenda.png|frame|center|Obr č.6: Zobrazení NDVI a legendy]]
{{fig|ZOD-cv4-ndvi-legenda|Zobrazení NDVI a legendy}}


Flexibilnější podoba legendy vyžaduje více příkazů:
Flexibilnější podoba legendy vyžaduje více příkazů:
Řádek 490: Řádek 493:
</source>
</source>


[[Soubor:ZOD-cv4-ndvi-legenda1.png|frame|center|Obr č.7: Zobrazení NDVI a podruhé]]
{{fig|ZOD-cv4-ndvi-legenda1|Zobrazení NDVI a podruhé}}
-->


== Reklasifikace rastrových dat ==
== Reklasifikace rastrových dat ==
Řádek 530: Řádek 534:
  r.reclass input=temp1 output=r_ndvi rules=reklas-ndvi.txt
  r.reclass input=temp1 output=r_ndvi rules=reklas-ndvi.txt
</source>
</source>
{{fig|grass-r-reclass|Definice reklasifikační tabulky v GUI}}


Dále nastavíme vhodnou tabulku barev
Dále nastavíme vhodnou tabulku barev
Řádek 545: Řádek 551:
  #
  #
  d.rast map=r_ndvi
  d.rast map=r_ndvi
d.rast.leg map=r_ndvi
</source>
</source>


[[Soubor:ZOD-cv4-r_ndvi.png|frame|center|Obr č.8: Reklasifikovaný NDVI]]
{{fig|ZOD-cv4-r_ndvi|Reklasifikovaný NDVI}}


[[Soubor:ZOD-cv4-r_ndvi-leg.png|frame|center|Obr č.9: Reklasifikovaný NDVI s legendou]]
{{fig|ZOD-cv4-r_ndvi-leg|Reklasifikovaný NDVI s legendou}}


Reklasifikační modul nevytváří ve skutečnosti plnohodnotnou rastrovou vrstvu, pouze zapíše zvolená reklasifikační pravidla.  
Reklasifikační modul nevytváří ve skutečnosti plnohodnotnou rastrovou vrstvu, pouze zapíše zvolená reklasifikační pravidla.  
Řádek 585: Řádek 590:
== Praktická úloha: vytvoření rastrové mapy s teplotou povrchu ==
== Praktická úloha: vytvoření rastrové mapy s teplotou povrchu ==


Nejprve vytvoříme kopii šestého kanálu LandSat-TM5 (pomocí modulu {{GrassPrikaz|g.copy}}):
Nejprve vytvoříme kopii šestého kanálu LandSat-TM5 (pomocí modulu {{GrassPrikaz|g.copy}}) v aktuálním mapsetu


<source lang="bash">
<source lang="bash">
Řádek 593: Řádek 598:
</source>
</source>


Nyní nahradíme hodnotu "0" hodnotou NULL (žádná data) - nulové hodnoty obsahuje levý dolní roh snímku, který neobsahuje žádná data. Nahradíme-li tuto hodnotu hodnotou NULL, nebude tato část snímku vstupovat do výpočtu. Nahrazení hodnotou NULL provedeme příkazem {{GrassPrikaz|r.null}}:
nebo z {{grassPrikaz|wxGUI}}
 
{{fig|wxgui-copy-map|Vytvoření kopie rastrové či vektorové mapy z kontextového menu Layer Manageru|size=300}}
 
Nahradíme hodnotu "0" hodnotou NULL (žádná data) - nulové hodnoty obsahuje levý dolní roh snímku, který neobsahuje žádná data. Nahradíme-li tuto hodnotu hodnotou NULL, nebude tato část snímku vstupovat do výpočtu. Nahrazení hodnotou NULL provedeme příkazem {{GrassPrikaz|r.null}}:


<source lang="bash">
<source lang="bash">
  g.region rast=tm6
  g.region rast=tm6_null
  #
  #
  # nahrazení hodnoty "0" hodnotou NULL
  # nahrazení hodnoty "0" hodnotou NULL
Řádek 610: Řádek 619:
  r.mapcalc 'temp_celsius = temp_kelvin - 273.15'
  r.mapcalc 'temp_celsius = temp_kelvin - 273.15'
</source>
</source>
{{fig|wxgui-r-mapcalc-temp|Výpočet mapy teploty povrchu v rastrovém kalkulátoru wxGUI}}


Před vizualizací výsledné rastrové vrstvy nastavíme vhodnou tabulku barev:
Před vizualizací výsledné rastrové vrstvy nastavíme vhodnou tabulku barev:
Řádek 623: Řádek 634:
</source>
</source>


[[Soubor:ZOD-cv4-temp_celsius.png|frame|center|Obr č.10: Teplota povrchu]]
{{fig|ZOD-cv4-temp_celsius|Teplota povrchu}}


Na závěr můžeme vzniknuvší rastrové vrstvy odstranit pomocí modulu {{GrassPrikaz|g.remove}}.
Na závěr můžeme vzniknuvší rastrové vrstvy odstranit pomocí modulu {{GrassPrikaz|g.remove}}.
Řádek 632: Řádek 643:
  g.remove rast=tm6_null,tm6rad,temp_kelvin
  g.remove rast=tm6_null,tm6rad,temp_kelvin
</source>
</source>
----
< [[153YZOD Zpracování obrazových dat|Stránky předmětu]] {{bullet}} [[153YZOD Zpracování obrazových dat - cvičení 3|Předchozí cvičení]] {{bullet}} [[153YZOD Zpracování obrazových dat - cvičení 5|Další cvičení]]


{{ZOD}}
{{ZOD}}
{{GRASS}}
{{GRASS}}

Aktuální verze z 3. 9. 2014, 09:16


Tento text se vztahuje k předmětu, který již není součástí aktuálních studijních plánů.
Stránky navazujícího předmětu 155ZDDP jsou dostupné zde.
 


Mapová algebra, lokální operace, podíl obrazu, NDVI

Osnova

Úvod do rastrové algebry, lokální operace - podíl obrazu, normalizovaný diferenční vegetační index (NDVI).

Seznam použitých příkazů

Rastrová algebra

Rastrovou (mapovou) algebru (Map algebra) má v systému GRASS na starost modul r.mapcalc (více tutoriál).

Dané výrazy lze zadat jako parametr expr (nutné uzavřít do uvozovek), nebo je uložit do textového souboru (při opětovném použití) - viz parametr file. 

 # zadání výrazu jako parametr
 #
 r.mapcalc expr='p12 = tm1 / tm2'
 r.mapcalc expr='p23 = tm2 / tm3'
 #
 # výrazy uložené v textovém souboru
 #
 r.mapcalc file=podily.txt

Poznámka: Modul r.mapcalc provádí výpočet podobně jako ostatní moduly pro zpracování rastrových dat v aktuální výpočetním regionu, tento fakt je nutné mít na paměti.

Ve wxGUI je mapový kalkulátor dostupný z menu Raster → Raster map calculator

Grafické rozhraní mapového kalkulátoru

Obecná forma výrazu: 

nova_mapa = vyraz (mapa1, mapa2, ...)

kde vyraz může zahrnovat názvy rastrových map, celočíselné či reálné konstanty a podporované funkce.

Tab. č.1: Operátory
operátor popis typ priorita
^ exponent aritmetický 5
% modulo (zbytek po celočíselném dělení) aritmetický 4
/ dělení aritmetický 4
* násobení aritmetický 4
+ sčítání aritmetický 3
- odečítání aritmetický 3
== rovnost logický 2
!= nerovnost logický 2
> větší než logický 2
< menší než logický 2
>= větší rovno než logický 2
<= menší rovno než logický 2
&& AND (a) logický 1
|| OR (nebo) logický 1
# rozděluje tabulku barev aritmetický -
Tab č.2: Funkce
funkce význam mat. zápis typ
abs(x) absolutní hodnota z x |x|  
atan(x) arkustangens z x (výsledek ve stupních) arctan(x) F
atan(x,y) arkustangens z x/y (výsledek ve stupních) arctan(x/y) F
cos(x) kosinus z x (x ve stupních) cos(x) F
double(x) převede x na číslo s plovoucí desetinnou čárkou (výstupní mapa DCELL) F
eval([x,y,...,]z) vyhodnotí výrazy x a y a výsledek uloží do z    
exp(x) exponenciální funkce z x ex F
exp(x,y) mocnina y z x xy F
float(x) převede x na číslo s plovoucí desetinnou čárkou (výstupní mapa FCELL)   F
if podmíněný příkaz    
if(x) 1, když x není 0, jinak 0    
if(x,a) a, když x není 0, jinak 0    
if(x,a,b) a, když x není 0, jinak b    
if(x,a,b,c) a, když x > 0, b když x rovno 0, c když x < 0    
int(x) převede x na celé číslo, zbytek odřízne    
isnull() 1, když x rovno NULL (no data)   F
log(x) přirozený logaritmus z x ln(x) F
log(x,b) logaritmus z x při základu b logb(x) F
max(x,y [,z...]) vrátí největší ze zadaných hodnot   *
median(x,y[,z...]) vrátí prostřední hodnotu (medián) ze zadaných hodnot   *
min(x,y[,z...]) vrátí nejmenší ze zadaných hodnot   *
mode(x,y[,z...]) vrátí nejčetnější hodnotu (modus) ze zadaných hodnot   *
not(x) 1 pokud x je nula, jinak 0    
rand(low,high) vrátí náhodnou číselnou hodnotu z intervalu [low; high]    
round(x) zaokrouhlí x na nejbližší celočíselnou hodnotu   I
sin(x) sinus z x (x ve stupních) sin(x) F
sqrt(x) odmocnina z x sqrt(x) F
tan(x) tangens z x (x ve stupních) tan(x) F

Vysvětlivky:

* ... Vrací reálné číslo, pokud je x reálné číslo.
F ... Výsledek je vždy reálné číslo.
I ... Výsledek je celé číslo.
Tab č.3: Speciální proměnné
proměnná význam
x() proměnná pro aktuální souřadnici x
y() proměnná pro aktuální souřadnici y
col() proměnná pro aktuální číslo sloupce
row() proměnná pro aktuální číslo řádku
nsres() proměnná pro aktuální rozlišení sever-jih
ewres() proměnná pro aktuální rozlišení východ-západ

V následující části se zaměříme na lokalní operace, kdy hodnota výsledné buňky je vypočtena na základě hodnot korespondujících hodnot vstupní rastrové mapy či map. V dalších cvičeních budeme používat operace fokální, které se provádí v rámci množiny rastrových buněk pokryté tzv. moving window - plovoucím oknem.

Vstupní kanály tm1 a tm2
(a) tm1 + tm2; (b) tm1 - tm2; (c) tm1 * tm2; (d) tm1 / tm2; (e) 1.0 * tm1 / tm2

Poznámky:

  • Datový typ buněk výsledné vrstvy (celočíselná; hodnoty s plovoucí desetinnou čárkou) se odvozuje z datového typu buněk vstupních rastrových map a datovém typu konstant uvedených ve výrazu. Výsledkem dělení dvou celočíselných rastrových map je tedy opět mapa s celočíselnými hodnotami buněk!
  • Vstupují-li do výpočtu rastrové buňky s hodnotou NULL ("žádná data") je výsledkem opět hodnota NULL.

Podíl obrazu

Podíl obrazu je základní algebraickou metodou používanou pro detekci příznaků, zvýraznění obrazu, výpočet vegetačních indexů a řadu dalších úloh.

Poznámka: Datový typ buněk vstupních vrstvev je často celočíselný (např. jednotlivé kánaly LandSat-TM). Abychom získali rastrovou vrstvu obsahující hodnoty s plovoucí desetinnou čárkou (FCELL, DCELL) je potřeba alespoň jeden z operandů přetypovat, např. přenásobit konstantou "1.0" nebo použít vestavěnou funkci float().

Jako příklad můžeme vypočítat podíl sedmého a čtvrtého kanálu družicové scény LandSat-TM5: 

 # podíl obrazových kanálů sedm a čtyři (výsledná mapa DCELL)
 #
 r.mapcalc 'p74 = float(tm7) / tm4'
 d.rast map=p74
Podíl obrazu (tm7/tm4) - tabulka barev rainbow (výchozí)

NDVI

Praktickou úlohou podílu obrazu je výpočet normalizovaného diferenčního vegetačního indexu (NDVI). 

 # výpočet NDVI
 #
 r.mapcalc 'ndvi = float(tm4 - tm3) / (tm4 + tm3)'

Dominuje-li DH v blízkém infračerveném oboru (tm4) nad hodnotou ve viditelném (červeném) spektru (tm3), hodnota NDVI je kladná a ukazuje na oblast s bohatou vegetací. Hodnoty NDVI kolem nuly reprezentují půdu bez výraznější vegetace, nula potom vodní plochy - pouze teoreticky.

NDVI - tabulka barev rainbow

Pro lepší vizuální interpretaci obrazu zvolíme vlastní tabulku barev, nejprve zjistíme rozsah dat (r.info -r), pro názornější představu můžeme vytisknout statistiku rastrové vrstvy pomocí modulu r.report: 

 # rozsah hodnot
 #
 r.info -r map=ndvi

min=-1.000000
max=0.861314

Rastrové hodnoty se tedy pohybují v intervalu [-1.0; +0.87]. 

 # vytisknout statistiku (počet buněk, procenta, plocha v hektarech); přerozdělit na 25 intervalů
 #
 r.report -n map=ndvi units=c,p,h nstep=25

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                         RASTER MAP CATEGORY REPORT                          |
|LOCATION: sevcech                                    Sat Oct 29 14:43:14 2005|
|-----------------------------------------------------------------------------|
|          north:     -957500    east: -763855.0602047                        |
|REGION    south:    -1007318    west:         -830529                        |
|          res:   29.99277544    res:      29.99277544                        |
|-----------------------------------------------------------------------------|
|MASK:none                                                                    |
|-----------------------------------------------------------------------------|
|MAP: (untitled) (ndvi in student)                                            |
|-----------------------------------------------------------------------------|
|               Category Information                |   cell|   %  |          |
|      #|description                                |  count| cover|  hectares|
|-----------------------------------------------------------------------------|
|       -1--0.925547|from  to . . . . . . . . . . . |     37|  0.00|      3.33|
|-0.553285--0.478832|from  to . . . . . . . . . . . |      1|  0.00|      0.09|
| -0.478832--0.40438|from  to . . . . . . . . . . . |      5|  0.00|      0.45|
| -0.40438--0.329927|from  to . . . . . . . . . . . |    114|  0.00|     10.26|
|-0.329927--0.255474|from  to . . . . . . . . . . . |   2258|  0.06|    203.12|
|-0.255474--0.181022|from  to . . . . . . . . . . . |  13612|  0.38|   1224.49|
|-0.181022--0.106569|from  to . . . . . . . . . . . |  11660|  0.32|   1048.89|
|-0.106569--0.032117|from  to . . . . . . . . . . . |  70927|  1.96|   6380.36|
| -0.032117-0.042336|from  to . . . . . . . . . . . |  88807|  2.46|   7988.78|
|  0.042336-0.116788|from  to . . . . . . . . . . . | 171190|  4.74| 15,399.68|
|  0.116788-0.191241|from  to . . . . . . . . . . . | 240714|  6.67| 21,653.83|
|  0.191241-0.265693|from  to . . . . . . . . . . . | 265466|  7.35| 23,880.43|
|  0.265693-0.340146|from  to . . . . . . . . . . . | 342896|  9.50| 30,845.78|
|  0.340146-0.414599|from  to . . . . . . . . . . . | 594617| 16.47| 53,489.76|
|  0.414599-0.489051|from  to . . . . . . . . . . . | 822636| 22.79| 74,001.59|
|  0.489051-0.563504|from  to . . . . . . . . . . . | 752950| 20.86| 67,732.87|
|  0.563504-0.637956|from  to . . . . . . . . . . . | 223519|  6.19| 20,107.02|
|  0.637956-0.712409|from  to . . . . . . . . . . . |   8126|  0.23|    730.99|
|  0.712409-0.786861|from  to . . . . . . . . . . . |      1|  0.00|      0.09|
|  0.786861-0.861314|from  to . . . . . . . . . . . |      1|  0.00|      0.09|
|-----------------------------------------------------------------------------|
|TOTAL                                              |3609537|100.00|324,701.88|
+-----------------------------------------------------------------------------+

Tabulka barev: 

-1.00  red
 0.00  red
 0.30  yellow
 0.50  green
 0.60  0 136 26
 0.87  0  87 16

 # nastavit tabulku barev ze souboru tb-ndvi.txt
 #
 r.colors map=ndvi color=rules rules=tb-ndvi.txt
NDVI - vlastní tabulka barev

Zobrazení legendy je ve wxGUI dostupné z nástrojové lišty mapového okna.

Zobrazení NDVI a legendy v prostředí wxGUI


Reklasifikace rastrových dat

Na základě NDVI provedeme reklasifikaci na tři základní třídy:

  • bez vegetace, vodní plochy
  • plochy s minimální vegetací
  • plochy pokryté vegetací

Modul určený pro reklasifikaci rastrových dat r.reclass nepodporuje data s plovoucí desetinnou čárkou, musíme si pomoci malým trikem - vytvoříme pomocnou vrstvu, která vznikne přenásobením NDVI konstantou "100". Zachováme si tak dostačující přesnost. 

 # pomocná vrstva pro r.reclass
 #
 r.mapcalc 'temp1 = 100 * ndvi'

Pro kontrolu vytiskneme rozsah hodnot rastrové vrstvy 'temp1': 

 r.info -r map=temp1

min=-100.000000
max=86.131387

Připravíme si tzv. reklasifikační tabulku: 

-100 thru 5   = 1 bez vegetace, vodni plochy
 5   thru 35  = 2 plochy s minimalni vegetaci
 35  thru 87  = 3 plochy pokryte vegetaci

Jednotlivé řádky obsahují reklasifikační pravidla, např. první reklasifikační pravidlo přiřadí hodnotám rastrových buněk -100 až 5 výstupní hodnotu 1 s textovým popiskem "bez vegetace, vodni plochy". Reklasifikovaná rastrová vrstva tak bude obsahovat celkem tři kategorie 1, 2, 3. 

 # reklasifikace rastrových dat (reklasifikační pravidla uložena v textovém souboru)
 #
 r.reclass input=temp1 output=r_ndvi rules=reklas-ndvi.txt
Definice reklasifikační tabulky v GUI

Dále nastavíme vhodnou tabulku barev 

1 red
2 yellow
3 0 136 26

 # nastavení tabulky barev z textového souboru
 #
 r.colors map=r_ndvi color=rules rules=tb-r_ndvi.txt
 #
 # zobrazení reklasifikovaných dat
 #
 d.rast map=r_ndvi
Reklasifikovaný NDVI
Reklasifikovaný NDVI s legendou

Reklasifikační modul nevytváří ve skutečnosti plnohodnotnou rastrovou vrstvu, pouze zapíše zvolená reklasifikační pravidla.

Souhrná statistika reklasifikované rastrové vrstvy: 

 r.report map=r_ndvi units=c,p,h

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                         RASTER MAP CATEGORY REPORT                          |
|LOCATION: sevcech                                    Mon Oct 31 01:15:33 2005|
|-----------------------------------------------------------------------------|
|          north:     -957500    east: -763855.0602047                        |
|REGION    south:    -1007318    west:         -830529                        |
|          res:   29.99277544    res:      29.99277544                        |
|-----------------------------------------------------------------------------|
|MASK:none                                                                    |
|-----------------------------------------------------------------------------|
|MAP: Reclass of temp1 in student (r_ndvi in student)                         |
|-----------------------------------------------------------------------------|
|               Category Information                |   cell|   %  |          |
|#|description                                      |  count| cover|  hectares|
|-----------------------------------------------------------------------------|
|1|bez vegetace, vodni plochy . . . . . . . . . . . | 146375|  3.96| 13,167.41|
|2|plochy s minimalni vegetaci. . . . . . . . . . . | 820825| 22.23| 73,838.67|
|3|plochy pokryte vegetaci. . . . . . . . . . . . . |2642337| 71.56|237,695.81|
|*|no data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |  82866|  2.24|   7454.35|
|-----------------------------------------------------------------------------|
|TOTAL                                              |3692403|100.00|332,156.23|
+-----------------------------------------------------------------------------+

Praktická úloha: vytvoření rastrové mapy s teplotou povrchu

Nejprve vytvoříme kopii šestého kanálu LandSat-TM5 (pomocí modulu g.copy) v aktuálním mapsetu 

 # kopie tm6@PERMANENT -> tm6_null@<mapset>
 #
 g.copy rast=tm6,tm6_null

nebo z wxGUI

Vytvoření kopie rastrové či vektorové mapy z kontextového menu Layer Manageru

Nahradíme hodnotu "0" hodnotou NULL (žádná data) - nulové hodnoty obsahuje levý dolní roh snímku, který neobsahuje žádná data. Nahradíme-li tuto hodnotu hodnotou NULL, nebude tato část snímku vstupovat do výpočtu. Nahrazení hodnotou NULL provedeme příkazem r.null: 

 g.region rast=tm6_null
 #
 # nahrazení hodnoty "0" hodnotou NULL
 #
 r.null map=tm6_null setnull=0

Výpočet převzat z Open source GIS: A GRASS GIS Approach. 

 r.mapcalc 'tm6rad = 1.238 + (15.6 - 1.238) * tm6_null / 255'
 r.mapcalc 'temp_kelvin = 1260.56 / (log (607.76 / tm6rad + 1))'
 r.mapcalc 'temp_celsius = temp_kelvin - 273.15'
Výpočet mapy teploty povrchu v rastrovém kalkulátoru wxGUI

Před vizualizací výsledné rastrové vrstvy nastavíme vhodnou tabulku barev: 

0  blue
15 green
30 yellow
45 red

 r.colors map=temp_celsius col=rules < tb-teplota.txt
 d.rast temp_celsius
Teplota povrchu

Na závěr můžeme vzniknuvší rastrové vrstvy odstranit pomocí modulu g.remove. 

 # odstranění zvolených rastrových vrstev
 #
 g.remove rast=tm6_null,tm6rad,temp_kelvin
Citováno z „https://geo.fsv.cvut.cz/index.php?title=153ZODH_/_4._cvičení&oldid=29400“