4. Головне вікно інтерфейсу (Main Interface Window)

Головне вікно інтерфесу складається з декількох вкладок, об’єднаних в секції. Кожна секція містить декілька функцій, потрібних для реалізації класифікації, передоброблення зображень та післяоброблення класифікацій земного покриву.

Завжди доступними є три кнопки:

  • Show docks : показати Панель Створення ROI (ROI Creation) та Панель Класифікації (Classification), якщо вони закриті;

  • Quick user guide : відкрити у веб-браузері онлайн-посібник користувача;

  • Online help : відкрити у веб-браузері Онлайн-довідку , де є можливість поставити питання або повідомити про будь-які складнощі в роботі з Модулем напівавтоматичної класифікації чи Напівавтоматичною ОС.

Нижче подано перелік вкладок та їх опис:

4.1. Вкладка Інструменти (Tools)

Вкладка Tools включає декілька інструментів для створення та роботи з ROI та спектральними сигнатурами.

4.1.1. Вкладка Пакетне створення ROI (Multiple ROI Creation tab)

_images/multiple_ROIs.jpg

Пакетне створення ROI

Вкладка Multiple ROI Creation дозволяє автоматично створювати ROI, що зручно для цілей оперативної класифікації різночасових зображень, або для створення декількох ROI на підставі даних GPS з польового обстеження. Метод застосовує нарощування областей ROI в точках, що визначені користувачем, і потребує перелік координат точок та визначення класів. Створені ROI автоматично зберігаються до Навчальний шейп-файл (Training shapefile).

4.1.1.1. Координати точок та визначення ROI (Point coordinates and ROI definition)

  • Поля таблиці:

    • X [float] : X-координата точки;

    • Y [float] : Y-координата точки;

    • MC ID [int] : уникальний ідентифікатор макрокласу ROI;

    • MC Info [text] : характеристика макрокласу ROI;

    • Class ID [int] : унікальний ідентифікатор ROI;

    • C Info [text] : характеристика класу ROI;

    • Min size [int] : мінмальна площа ROI для індивідуального каналу (в пікселях) при створенні з використанням алгоритму нарощування областей;

    • Max width [int] : максимальна ширина ROI в пікселях (тобто довжина сторони квадрата до якого вписана ROI з центром в пікселі-насінині);

    • Range radius [float] : the interval which defines the maximum spectral distance between the seed pixel and the surrounding pixels (in radiometry unit); if the ROI size is less then Min size then the Range radius is overridden and ROI is created using the most similar pixels until size is at least Min size;

    • Rapid ROI band [int] : якщо увімкнено, то ROI створюється тільки для визначеного каналу растра (процес швидший ніж створення ROI з використанням всіх доступних каналів); якщо вимкнено, то результуюча ROI це перетин ROI, розрахованих для кожного каналу (тому вона може бути меншою за Min size );

  • [ Add point ]: додає новий рядок до таблиці для визначення точки; для створення ROI всі поля таблиці мають бути заповнені;

  • [ Remove highlighted points ]: видаляє виділені рядки з таблиці;

  • [ Import point list ]: імпортувати переілк точок з текстового файлу в таблицю; кожен рядок текстового файлу повинен містити значенння X [float]`, Y [float], MC ID [int], MC Info [text], Class ID [int], C Info [text], Min size [int], Max width [int], Range radius [float] та необов’язково Rapid ROI band [int], розділені символом табуляції;

  • [ Export point list ]: експорт переілку точок до текстового файлу;

  • [ Create and save ROIs ]: запускає процес створення ROI для всіх точок та зберігає ROI до навчального шейп-файлу;

  • Add sig. list: якщо опцію увімкнено, то розраховуються спектральні сигнатури ROI та додаються до Перелік сигнатур (Signature list).

Дивіться коротке відео про цей інструмент.

http://www.youtube.com/watch?v=of49IWLnJ9k

4.1.2. Вкладка Спектральна бібліотека USGS (USGS Spectral Library)

_images/USGS_spec_library.jpg

Спектральна бібліотека USGS

Вкладка USGS Spectral Library дозволяє завантажувати з USGS spectral library (Clark, R.N., Swayze, G.A., Wise, R., Livo, E., Hoefen, T., Kokaly, R., Sutley, S.J., 2007, USGS digital spectral library splib06a: U.S. Geological Survey, Digital Data Series 231). Бібілотеки згруповані за розділами, що включають Мінерали, Суміші, Покриття, Мінливі поверхні, Антропогенні поверхні, Рослини, Рослинні угруповання, Суміші з включенням рослинності, Мікроорганізми. Завантажена бібілотека автоматично обробляється відповідно до довжин каналів зображення, визначених на Вкладка Набір каналів (Band set) та додається до Перелік сигнатур (Signature list).

4.1.2.1. Вибрати розділ (Select a chapter)

4.1.2.2. Вибрати бібіліотеку (Select a library)

  • Select a library : вибрати одну з бібіліотек; характеристика бібліотеки наводиться в блоці Library description;

  • Add to signature list [internet connection required] : завантажити бібілотеку та додати спектральну сигнатуру зразка до Перелік сигнатур (Signature list) використовуючи параметри визначені у Визначення сигнатур ROI (ROI Signature definition).

    Порада: спектральні бібліотеки завантажені з Спектральної бібіліотеки USGS можуть бути використані з алгоритмами Мінімальної відстані або Картографування спектрального кута, але непридатні для алгоритму Максимальної імовірності.

Дивіться коротке відео про цей інструмент.

http://www.youtube.com/watch?v=RSDuXJHjvgE

4.2. Вкладка Передоброблення (Pre processing)

Вкладка Pre processing дозволяє маніпулювати з зображеннями до безпосереднього процесу класифікації.

4.2.1. Вкладка Пакетне обрізання растрів (Clip multiple rasters)

_images/clip_multiple_rasters.jpg

Пакетне обрізання растрів

Вкладка Clip multiple rasters дозволяє обрізати декілька каналів зображення за один раз, використовуючи прямокутник визначений точковими координатами або межі визначені шейп-файлом.

4.2.1.1. Перелік растрів (Raster list)

  • [ Refresh list ]: оновити перелік шарів;

  • [ Select all ]: вибрати для обрізання всі растри.

4.2.1.2. Координати обрізання (Clip coordinates)

  • [+]: клацніть на карті для визначення координат (X та Y) точок верхнього лівого (UL) та нижнього правого (LR) кутів прямокутника, що буде використаний для обрізання;

  • Use shapefile for clipping: якщо опцію увімкнено, то вкажіть шейп-файл для обрізання;

  • < No data value >: встановіть значення ‘No data’ для пікселів, що не місятять даних (тобто знаходяться за межами обрізання);

  • [ Clip selected rasters ]: відкрити діалогове вікно для визначення вихідного каталогу; растри вибрані з Перелік растрів (Raster list) обрізаються, зберігаються до визначеного каталогу з приставкою clip_ та автоматично завантажуються в QGIS.

Дивіться коротке відео про цей інструмент.

http://www.youtube.com/watch?v=8FL0A6eVyzk

4.2.2. Вкладка Landsat

_images/landsat_tab.jpg

Landsat

Вкладка Landsat дозволяє перерахувати дискретизовані та калібровані значення даних Landsat (т.зв. DN - Digital Numbers) в фізичну величину відбивальності на поверхні атмосфери (англ. Top Of Atmosphere reflectance - TOA) або застосовувати просте атмосферне коректування методом DOS1 (англ. Dark Object Subtraction 1 - віднімання темного об’єкта), який є відносною технікою на підставі зображення (для більш докладної інформації дивіться про перерахунок значень даних Landsat в TOA-відбивальність та коректування DOS1 дивіться Landsat image conversion to reflectance and DOS1 atmospheric correction).

4.2.2.1. Перерахунок даних Landsat у TOA-відбивальність та яскравісну температуру

  • [ Select a directory ]: обрати Directory containing Landsat bands (імена файлів повинні закінчуватись відповідним номером) та файл метаданих (файл .txt з приставкою MTL); всі канали, що знаходяться в каталозі, будут автоматично перераховані (працює з даними Landsat 4, 5, 7 та 8);

  • [ Select a directory ]: відкриває вікно вибору Output directory of converted bands;

  • Brightness temperature in Celsius : якщо опцію увімкнено, то яскравісна температура перераховується в градуси Цельсія (початково - Кельвін);

  • Apply DOS1 atmospheric correction : якщо опцію увімкнено, то до всіх каналів (за виключенням термального) застосовується атмосферне коректування DOS1;

  • Use No data value : якщо опцію увімкнено, то значення ‘No data’ не опрацьовуються під час DOS1-розрахунку DNmin (для більш докладної інформації про перерахунок даних Landsat в TOA-відбиальність та коректування DOS1 дивіться Landsat image conversion to reflectance and DOS1 atmospheric correction);

  • [ Create Virtual Raster ]: якщо опцію увімкнено, то після перерахунку створюється та завантажується до QGIS віртуальний растр landast.vrt;

  • [ Perform conversion ]: розпочати процес перерахунку; перераховані канали Landsat зберігаються до вихідного каталогу з приставкою RT_ та автоматично завантажуються до QGIS.

    Порада: обробляються лише ті кананали, які знаходяться в Directory containing Landsat bands; відтак є можливість перерахувати лише певні канали, якщо інші будуть вилучені з входового каталогу. Файл метаданих (MTL) необхідний в будь-якому разі.

http://www.youtube.com/watch?v=pNXKGoDy0ag

4.3. Вкладка Післяоброблення (Post processing)

Вкладка Post processing забезпечує декілька функцій, які можуть бути застосовані до вихідних результатів класифікації.

4.3.1. Вкладка Точність (Accuracy)

_images/accuracy_tab.jpg

Точність

Вкладка Accuracy дозволяє співставити класифікацію з контрольним шейп-файлом для оцінки точності класифікації. Контрольний шейп-файл повинен мати два поля з такими самими назвами полів Macroclass ID та Class ID, як і навчальний шейп-файл; якщо опцію Use Macroclass ID увімкнено в Алгоритм класифікації (Classification algorithm), то поле Macroclass ID шейп-файлу застосовується як контрольне для класів, в протилежному випдку використовується поле Class ID.

4.3.1.1. Входові дані матриці помилок (Error Matrix Input)

  • Select the classification to assess : виберіть растр класифікації;

  • Select the reference shapefile : виберіть шейп-файл, який буде використано як контрольний (наземні контрольні дані) для оцінки точності;

  • [ Refresh list ]: оновити перелік шарів;

  • [ Calculate error matrix ]: відкриває вікно для вибору каталогу до якого буде збережено растр помилок (файл .tif, який показує помилки на карті, де кожне значення представляє клас співставлення класифікації з контрольним шеп-файлом та відповідає ErrorMatrixCode в матриці помилок) та матрицю помилок (файл .csv з розділювачами табуляції з тим самими іменем, що було визначене для файлу .tif) та починає розрахунок; матриця помилок буде виведена в рамці вкладки, а растр помилок - завантажений до QGIS.

http://www.youtube.com/watch?v=lSZbief-ZuU

4.3.2. Вкладка Зміни земного покриву (Land cover change)

_images/land_cover_change_tab.jpg

Зміни земного покриву

Вкладка Land cover change дозволяє співставити дві класифікації для оцінки змін земного покриву.

4.3.2.1. Входові класифікації (Classification input)

  • Select the reference classification : виберіть растр контрольної класифікації;

  • Select the new classification : виберіть растр нової класифікації, який буде співставлений з контрольним;

  • Report unchanged pixels: якщо опцію увімкнено, то буде повідомлено також про пікселі, які не зазнали змін;

  • [ Calculate land cover change ]: відкриває діалогове вікно вибору каталогу для збереження растра змін земного покриву (файл .tif, де кожне значення відповідає класу співставлення між двома класифікаціями, представленому ChangeCode в статистиці змін земного покриву) та ститистики змін земного покриву (файл .csv, що зберігається в тому самому каталозі і під тим самим іменем, що були визначені для файлу .tif) та запускає розрахунок; статистика змін земного покриву буде унаочнена у вікні вкладки та растр змін буде завантажений до QGIS.

http://www.youtube.com/watch?v=uFZd91E_68o

4.3.3. Вкладка Звіт про результати класифікації (Classification report)

_images/classification_report_tab.jpg

Звіт про результати класифікації

Вкладка Classification report дозволяє розрахувати статистику за класами у пікселях, відсотках та одиницях площі (одиниці площі розраховуються безпосередньо на основі зображення).

4.3.3.1. Входові класифікації (Classification input)

  • Select the classification : виберіть растр класифікації;

  • [ Refresh list ]: оновити перелік шарів;

  • Use No data value : якщо опцію увімкнено, то значення ‘No data’ не враховуються в звіті;

  • [ Calculate classification report ]: розрахувати звіт та унаочнити його у вікні вкладки;

  • [ Save report to file ]: зберегти звіто до файлу .csv.

http://www.youtube.com/watch?v=6aD8vOPydUo

4.4. Вкладка Набір каналів (Band set)

_images/band_set_tab.jpg

Набір каналів

Вкладка Band set дозволяє визначити в якості Input image` `набір одноканальних растрів, завантажених до QGIS. Ця вкладка також відповідає за визначення ``Center wavelength каналів, необхідне також для єдиного мультиспектрального растра, з метою коректного розрахунку спектральних сигнатур. Якщо набір каналів визначено, то Image list на Панель інструментів міститиме елемент << band set >>.

4.4.1. Перелік каналів (Band list)

  • [ Refresh list ]: оновити перелік растрів каналів;

  • [ Select all ]: вибрати всі растри каналів;

  • [ Add rasters to set ]: додати вибрані растри до набору каналів; інформація про набір каналів зберігається в проекті QGIS.

4.4.2. Визначення набору каналів (Band set definition)

  • Wavelength unit: визначити одиниці вимірювання довжини хвилі;

  • Control bands:

    • [ \(\uparrow\) ]: перемістити вибрані канали вгору;

    • [ \(\downarrow\) ]: перемістити вибрані канали вниз;

    • [ Remove band ]: вилучити вибрані канали з набору каналів;

    • [ Clear all ]: очистити всі канали з набору каналів;

    • [ Import ]: імпортувати з файлу попередньо збережений набір каналів;

    • [ Export ]: експортувати набір каналів до файлу.

  • Quick wavelength settings: оперативне визначення центральної довжини хвилі каналу для наступних супутників та сенсорів: Landsat 8 OLI, Landsat 7 ETM+, Landsat 4-5 TM, RapidEye, SPOT 4, SPOT 5, SPOT 6, Pleiades, QuickBird;

    Порада: Хоча для каналів рекомендовано визначати Center wavelength, також є можливість призначення номера каналу замість довжини хвилі. В такому випадку Вкладка Спектральна бібліотека USGS (USGS Spectral Library) використовувати недоцільно, але збір ROI та класифікація працюватимуть.

http://www.youtube.com/watch?v=FYaWcG0fX_0

4.5. Вкладка Налаштування (Settings)

_images/settings_tab.jpg

Налаштування

Вкладка Settings дозволяє пристосовувати до потреб користувача необхідні імена полів навчального шейп-файлу та інші параметри, які є важливими для збору ROI та класифікації. Також вкаладка Settings містить інструменти пошуку вад для формування файлу журналу реєстрації (запису інформації про роботу модуля та проблеми, що виникли в процесі).

4.5.1. Імена полів навчального шейп-файлу (Field names of training shapefile)

  • [ Macroclass ID field ]: ім’я поля унікального ідентифакатора макрокласу (стандартно Macro_ID);

  • [ MC Info field ]: ім’я поля інформації (стандартно MC_info`);

  • [ C ID field ]: ім’я поля унікального ідентифакатора класу (стандартно C_ID);

  • [ C Info field ]: ім’я поля унікального ідентифакатора класу (стандартно C_info);

  • [ Reset field names ]: повернути імена полів до стандартних.

    Порада: ці налаштування дозволяють використовувати шейп-файл з іменами полів, що відрізняються від стандартних, без його редагування. Важливо змінити імена полів відповідно до їх імен в шейп-файлі. Таким чином, завантажений до QGIS шейп-фал буде відображений в Навчальний шейп-файл (Training shapefile) (дивіться відео ).

4.5.2. Стиль ROI (ROI style)

  • [ Change colour ]: змінити колір ROI; це налаштування зберігається в реєстрі QGIS;

  • [ Reset ROI style ]: повернути колір та прозорість ROI до стандартних;

  • [- Transparency -]: змінити прозорість ROI; це налаштування зберігається в реєстрі QGIS.

4.5.3. Спектральна сигнатура (Spectral signature)

  • < Plot legend Max number of characters >: обмежити довжину тексту імен ROI в легенді графіка спектральних кривих.

4.5.4. Процес класифікації (Classification process)

  • Play sound when finished: повідомити звуковим сигналом про завершення процесу класифікації; це налаштування зберігається в реєстрі QGIS;

  • Save algorithm files: додатково до результатів класифікації зберігати проміжні файли, розраховані класифікаційним алгоритмом (один файл .tif для кожного класу земного покриву, який демонструє подібність кожного пікселя до нього); це налаштування зберігається в реєстрі QGIS.

4.5.5. Оперативна пам’ять (RAM)

  • < Available RAM (MB) >: встановити об’єм доступної оперативної пам’яті (в Мб), що буде використовуватись під час роботи; це налаштування зберігається в реєстрі QGIS.

4.5.6. Пошук вад (Debug)

  • Records events in a log file : почати запис подій до файлу журналу реєстрації; це налаштування зберігається в реєстрі QGIS;

  • [ Export Log file ]: відкриває діалогове вікне для вибору каталогу збереження файлу журналу реєстрації (файлу .txt).

  • [ Clear Log file content ]: очистити зміст файлу журналу реєстрації.

http://www.youtube.com/watch?v=4V4Fh_MWgSA