Расчет NDVI в GRASS 6.4.3

Эта страница является черновиком статьи.

Аннотация:в статье представлена инструкция по созданию проекта базы геоданных, области и набора данных в GRASS и расчету вегетационного индекса NDVI с помощью программы GRASS 6.4.3

GRASS (англ. Geographic Resources Analysis Support System — система для обработки географической информации. Аббревиатура складывается в английское слово grass — трава.) Геоинформационная система с открытым исходным кодом. Поддерживает большое количество форматов. Выпущены версии, работающие под многими операционными системами — Microsoft Windows, Apple Mac OS X, POSIX-совместимыми вообще и Linux в частности http://ru.wikipedia.org/wiki/GRASS_(%D0%93%D0%98%D0%A1).

Создание проекта в GRASS

Для того, чтоб начать любую работу в GRASS необходимо создать базу геоданных (DATABASE). На общем уровне база геоданных состоит из следующих частей [[1]]: DATABASE -- база геоданных (второе название -- каталог данных). Это обычный каталог, который может быть расположен в любом месте дерева каталогов на компьютере пользователя или сети. Здесь хранятся все области проектов (LOCATION). LOCATION -- область проекта или просто проект. Область проекта определяется системой координат и пространственным охватом. В проекте хранится вся информация об интересующей территории (карты), настройки подключений к БД и т.п. Проект не является замкнутой системой, его данные могут быть использованы в другом проекте. MAPSET -- набор карт (набор данных или просто набор). Набор представляет собой часть области проекта и может быть поделен на более мелкие логические части, например: по тематике ( набор топографических данных и/или набор данных ДЗЗ), пространственному охвату ( набор на всю территорию и набор на северо-западную часть области), пользователю-владельцу набора (набор пользователя user1 и набор пользователя user2). В любой области должен быть задан как минимум один набор, название которого -- PERMANENT.

Итак, для выполнения нашей задачи создадим новый проект для имеющегося привязанного файла (в моём случае спутниковый снимок Landsat8 OLI).

«N. B.!» При создании базы геоданных пользователь сам определяет место расположения базы, ее название, а также названия областей и наборов. Чтобы избежать проблем в дальнейшей работе следует помнить, что пути и названия не должны содержать:пробелы и символы, отличные от символов латинского алфавита.

Базу геоданных (database) можно создать через модуль GRASS в QGIS. Для этого, запускаем QGIS, открываем вкладку Модули и ставим галочку напротив GRASS, тем самым активируя его.

Теперь на панели инструментов появилась панель меню GRASS, выбираем на ней кнопку «Новый набор»

Создаем папку grassdata в удобном нам месте. Помним о том,что путь к ней не должен содержать символы отличные от латиницы!

Далее вводим Имя района и выбираем системы координат с которыми планируем работать. Устанавливаем Регион GRASS, например Россия. Даём имя новому набору.Вот, что должно получится:

Запускаем Grass в его графической оболочке, через терминал Tc|Tk GUI,

получаем окно

Выбираем «Определить новую область» - «Привязанный файл»

нажимаем «Войти в GRASS», видим на экране три окна

Импорт данных в проект

Для дальнейшей работы необходимо импортировать растровые слои. Для расчёта NDVI нам потребуются файлы с 3 и 4 каналом.

Задаём имя выходной растровой карты

Нажимаем «Запустить». В окне «Вывод» видим сообщение

Повторяем операцию для создания слоя L8_4.

Расчет NDVI в GRASS

Расчёт NDVI производится по формуле (http://gis-lab.info/qa/ndvi.html)

$NDVI={\frac {NIR-RED}{NIR+RED}}$

где NIR - отражение в ближней инфракрасной области спектра RED - отражение в красной области спектра. В связи с тем, что при регистрации данных Landsat физические величины яркости каналов сжимаются в диапазон [1,255] (преобразование L→DN),необходимо провести радиометрическую коррекцию/ Исходные максимальные и минимальные значения яркостей приводятся в файле метаданных (MTL) к снимку:

LMAX_BAND3 (RADIANCE_MAXIMUM_BAND_3) = 705.61206
LMIN_BAND3(RADIANCE_MINIMUM_BAND_3) = -58.26967
LMAX_BAND4(RADIANCE_MAXIMUM_BAND_4) = 597.61023
LMIN_BAND3(RADIANCE_MINIMUM_BAND_4) = -49.35085

Обратное преобразование (DN→L) производится по формуле:

При написании статьи были использованы следующие материалы: 1. Знакомство с ГИС GRASS Колесов Д. А., Мурый А. А.http://gisconf.ru/talks/lect17-kolesov-grass.pdf 2. NDVI - [теория] и практика http://gis-lab.info/qa/ndvi.html