موشکافی فایل MTL ماهواره لندست

یکی از ماهواره های قدرتمند که در تجزیه و تحلیل داده های سنجش از دور به ما کمک می کند،‌ ماهواره لندست می باشد. وقتی داده ای از این ماهواره تحت سنجنده های مختلف را دانلود می کنید، در میان داده های برداشتی، فایل MTL وجود دارد که هسته متفکر این داده هاست. ما در این نوشته به موشکافی فایل MTL ماهواره لندست خواهیم پرداخت. فایل MTL ماهواره لندست نقش بسیار مهمی در پردازش های ما در نرم افزار ENVI دارد.

GROUP = L1_METADATA_FILE

  GROUP = METADATA_FILE_INFO

    ORIGIN = “Image courtesy of the U.S. Geological Survey”

سازمان تولید کننده و عرضه کننده دیتا رو معرفی می کنه

    REQUEST_ID = “0501803017288_02652”

آیدی هست که به واسطه آی پی شما جهت اخذ دیتا تعریف شده است

    LANDSAT_SCENE_ID = “LT51680351988363RSA00”

کد آیدی دیتاهای لندست پنج هست

    LANDSAT_PRODUCT_ID = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1”

    COLLECTION_NUMBER = 01

    FILE_DATE = 2018-03-01T21:05:58Z

تاریخ فراهم شدن دیتا در ایستگاه زمینی است

    STATION_ID = “RSA”

کد انتهایی در آیدی دیتاهای لندست

    PROCESSING_SOFTWARE_VERSION = “LPGS_13.0.1”

ورژن پردازش نرم افزاری است که در ایستگاه زمینی انجام گرفته

    DATA_CATEGORY = “NOMINAL”

  END_GROUP = METADATA_FILE_INFO

  GROUP = PRODUCT_METADATA

    DATA_TYPE = “L1TP”

نوع دیتای ما

    DATA_TYPE_L0RP = “TMR_L0RP”

    COLLECTION_CATEGORY = “T1”

    ELEVATION_SOURCE = “GLS2000”

اطلاعات ارتفاعی

    OUTPUT_FORMAT = “GEOTIFF”

فرمت داده ما که تفاوتش با Tiff این است که اطلاعات هندسی رو بهتر حفظ می کند.

    EPHEMERIS_TYPE = “DEFINITIVE”

    SPACECRAFT_ID = “LANDSAT_5”

    SENSOR_ID = “TM”

    SENSOR_MODE = “SAM”

اطلاعات ماهواره و سنجنده

    WRS_PATH = 168

    WRS_ROW = 035

اطلاعات شماره گذر و ردیف

    DATE_ACQUIRED = 1988-12-28

تاریخ اخذ تصویر توسط سنجنده

    SCENE_CENTER_TIME = “07:03:08.3910440Z”

ساعت اخذ تصویر توسط سنجنده

    CORNER_UL_LAT_PRODUCT = 37.01105

    CORNER_UL_LON_PRODUCT = 44.53239

    CORNER_UR_LAT_PRODUCT = 36.99227

    CORNER_UR_LON_PRODUCT = 47.16202

    CORNER_LL_LAT_PRODUCT = 35.09885

    CORNER_LL_LON_PRODUCT = 44.54357

    CORNER_LR_LAT_PRODUCT = 35.08134

    CORNER_LR_LON_PRODUCT = 47.11038

اطلاعات هندسی چهارگوشه تصویر به صورت جغرافیایی

    CORNER_UL_PROJECTION_X_PRODUCT = 458400.000

    CORNER_UL_PROJECTION_Y_PRODUCT = 4096200.000

    CORNER_UR_PROJECTION_X_PRODUCT = 692400.000

    CORNER_UR_PROJECTION_Y_PRODUCT = 4096200.000

    CORNER_LL_PROJECTION_X_PRODUCT = 458400.000

    CORNER_LL_PROJECTION_Y_PRODUCT = 3884100.000

    CORNER_LR_PROJECTION_X_PRODUCT = 692400.000

    CORNER_LR_PROJECTION_Y_PRODUCT = 3884100.000

اطلاعات هندسی چهارگوشه تصویر به صورت UTM

    REFLECTIVE_LINES = 7071

تعداد سطرهای باند خطوط ریفلکتیو

    REFLECTIVE_SAMPLES = 7801

تعداد ستون های باند خطوط ریفلکتیو

(در لندست 8 باند پانکروماتیک (قدرت تفکیک 15 متر) نیز داریم که تراکم تعداد سطر و ستون های آن بیشتر خواهد بود)

    THERMAL_LINES = 7071

    THERMAL_SAMPLES = 7801

تعداد سطر و ستون های باند خطوط حرارتی

نکته مهمی که باید دقت شود این است قدرت تفکیک مکانی باندهای حرارتی در لندست پنج 120 متر است که در نرم افزار 30 متر نشان داده شده است. دلیل اینکه به این صورت نمایش داده شده است این است که برای اینکه با بقیه سنجنده ها هماهنگ باشند، طی عملیات Resample  پیکسل سایز  آنها به 30 متر کاهش پیدا کرده است. اما با این حال اطلاعات حرارتی در حد همان 120 متر است.

    FILE_NAME_BAND_1 = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_B1.TIF”

    FILE_NAME_BAND_2 = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_B2.TIF”

    FILE_NAME_BAND_3 = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_B3.TIF”

    FILE_NAME_BAND_4 = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_B4.TIF”

    FILE_NAME_BAND_5 = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_B5.TIF”

    FILE_NAME_BAND_6 = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_B6.TIF”

    FILE_NAME_BAND_7 = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_B7.TIF”

نام هر یک از باندها

    FILE_NAME_BAND_QUALITY = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_BQA.TIF”

    GROUND_CONTROL_POINT_FILE_NAME = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_GCP.txt”

    ANGLE_COEFFICIENT_FILE_NAME = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_ANG.txt”

    REPORT_VERIFY_FILE_NAME = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_VER.txt”

    BROWSE_VERIFY_FILE_NAME = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_VER.jpg”

    METADATA_FILE_NAME = “LT05_L1TP_168035_19881228_20180301_01_T1_MTL.txt”

    CPF_NAME = “LT05CPF_19881001_19881231_01.03”

فایل هایی هستند که در تصحیح اولیه ایستگاه زمینی از آنها استفاده شده است

  END_GROUP = PRODUCT_METADATA

  GROUP = IMAGE_ATTRIBUTES

    CLOUD_COVER = 6.00

درصد ابری که در تصویر ما وجود دارد. از تصویری باید استفاده کرد که کمترین ابر ممکن را داشته باشد (به دلیل اینکه امکان عبور امواج مرئی از درون ابرها وجود ندارد که سبب می شود جزییات تصویر به شدت کاسته شود)

    CLOUD_COVER_LAND = 6.00

    IMAGE_QUALITY = 9

فاکتور کیفیت تصاویر که از صفر تا نه می باشد. هر چه کیفیت تصویر به سمت نه حر کت کند، کیفیت تصویر اورجینال متناسب با ویژگی هایی که سنجنده (نسبی می باشد) دارد بالاتر است.

    SUN_AZIMUTH = 150.84152740

آزیموت خورشید (نسبت به بردار نرمال)

    SUN_ELEVATION = 24.72849099

زاویه ارتفاعی خورشید

    EARTH_SUN_DISTANCE = 0.9833742

فاصله زمین تا خورشید

که این سه اطلاعات فوق در محاسبه تبخیر و تعرق استفاده خواهد شد

    SATURATION_BAND_1 = “Y”

    SATURATION_BAND_2 = “Y”

    SATURATION_BAND_3 = “Y”

    SATURATION_BAND_4 = “Y”

    SATURATION_BAND_5 = “Y”

    SATURATION_BAND_6 = “N”

    SATURATION_BAND_7 = “Y”

    GROUND_CONTROL_POINTS_VERSION = 4

    GROUND_CONTROL_POINTS_MODEL = 86

    GEOMETRIC_RMSE_MODEL = 8.580

دقت هندسی تصویر را نشان می دهد که برای تصحیح هندسی استفاده می شود. در واقع بیانگر فاصله مختصات هر نقطه نسبت به نقطه واقعی.

برای اینکه اطمینان کسب کنیم که این مقدار درست است و برای منطقه مورد مطالعه ما مناسب است یا خیر،‌این مقدار باید کمتر از نصف اندازه یک پیکسل باشد که در لندست پنج اندازه هر پیکسل 30 متر است که نصف آن 15 متر خواهد بود که این مقدار کوچکتر از نصف آن می باشد.

    GEOMETRIC_RMSE_MODEL_Y = 5.882

    GEOMETRIC_RMSE_MODEL_X = 6.246

    GROUND_CONTROL_POINTS_VERIFY = 1931

    GEOMETRIC_RMSE_VERIFY = 0.311

    GEOMETRIC_RMSE_VERIFY_QUAD_UL = 0.332

    GEOMETRIC_RMSE_VERIFY_QUAD_UR = 0.334

    GEOMETRIC_RMSE_VERIFY_QUAD_LL = 0.285

    GEOMETRIC_RMSE_VERIFY_QUAD_LR = 0.289

ورژن نقطه کنترل هایی که در تصحیح هندسی استفاده می شود. تعداد و مدل و خطایی که در باندها وجود دارد

  END_GROUP = IMAGE_ATTRIBUTES

  GROUP = MIN_MAX_RADIANCE

جهت اعتبارسنجی نتایج رادیانس مورد استفاده قرار می گیرد.

رادیانس یا تابش شامل تمامی انرژی الکترومغناطیس (بازتاب از سطح زمین و اتمسفر، گسیل از سطح زمین و اتمسفر،  انرژی های تولیدی توسط سنسور)  که به سنجنده می رسد (اثر Solar Irradinace هم در نظر گرفته شده است)

واحد رادیانس در تصاویر ماهواره لندست وات ساعت بر متر مربع در استرادیان در هر طول موج است.

    RADIANCE_MAXIMUM_BAND_1 = 169.000

    RADIANCE_MINIMUM_BAND_1 = -1.520

میزان رادیانس هیچ موقع منفی نمی شود. دلیل منفی بودن به دلیل حاشیه های سیاه تصاویر ماهواره ای می باشد که سبب این موضوع شده است که به عنوان بد پیکسل شناسایی می شود

    RADIANCE_MAXIMUM_BAND_2 = 333.000

    RADIANCE_MINIMUM_BAND_2 = -2.840

    RADIANCE_MAXIMUM_BAND_3 = 264.000

    RADIANCE_MINIMUM_BAND_3 = -1.170

    RADIANCE_MAXIMUM_BAND_4 = 221.000

    RADIANCE_MINIMUM_BAND_4 = -1.510

    RADIANCE_MAXIMUM_BAND_5 = 30.200

    RADIANCE_MINIMUM_BAND_5 = -0.370

    RADIANCE_MAXIMUM_BAND_6 = 15.303

    RADIANCE_MINIMUM_BAND_6 = 1.238

    RADIANCE_MAXIMUM_BAND_7 = 16.500

    RADIANCE_MINIMUM_BAND_7 = -0.150

هر چه از طول موج های کوتاه به بلند حرکت می کنیم میزان رادیانس Radiance باندها کاهش پیدا می کند. چون در محدوده مرئی انرژی زیادی برای دریافت داریم و هر چه به مادون قرمز حر کت می کنیم مقدار انرژی دریافتی کاهش پیدا می کند.

این نکته را باید توجه کرد که علاوه بر طول موج، هر چه پهنای باند افزایش یابد انرژی بیشتری توسط سنسور دریافت خواهد شد و در نتیجه رادیانس افزایش خواهد یافت.

  END_GROUP = MIN_MAX_RADIANCE

  GROUP = MIN_MAX_REFLECTANCE

جهت اعتبارسنجی نتایج رِفلِکتَنس مورد استفاده قرار می گیرد. واحد ندارد

رفلکتنس (Reflectance)  در واقع شامل تمامی انرژی های الکترومغناطیس حاصل از بازتاب امواج الکترومغناطیس از سطح زمین و اتمسفر است که به سنجنده می رسد و اثر Solar Irradinace  (اثر تابش خورشیدی)  و گسیل امواج الکترومغناطیس را شامل نمی شود.

    REFLECTANCE_MAXIMUM_BAND_1 = 0.264106

    REFLECTANCE_MINIMUM_BAND_1 = -0.002375

    REFLECTANCE_MAXIMUM_BAND_2 = 0.575130

    REFLECTANCE_MINIMUM_BAND_2 = -0.004905

    REFLECTANCE_MAXIMUM_BAND_3 = 0.538276

    REFLECTANCE_MINIMUM_BAND_3 = -0.002386

    REFLECTANCE_MAXIMUM_BAND_4 = 0.649949

    REFLECTANCE_MINIMUM_BAND_4 = -0.004441

    REFLECTANCE_MAXIMUM_BAND_5 = 0.437727

    REFLECTANCE_MINIMUM_BAND_5 = -0.005363

    REFLECTANCE_MAXIMUM_BAND_7 = 0.609521

    REFLECTANCE_MINIMUM_BAND_7 = -0.005541

مقادیر Reflectance همیشه اعدادی مابین ۰ تا ۱ است یا اینکه به صورت درصدی از ۰ تا ۱۰۰ را نمایش می دهد.

اگر در این مقادیر اعدادی بیش از ۱ دیده شود یعنی در منطقه ابر و برف و یخ (شاید گچ و نمک) دیده شود و اگر مقادیر کمتر از ۰ و منفی وجود داشت نشانگر این است که حاشیه های تصاویر دارای پیکسل های خراب هستند که به عنوان بد پیکسل شناسایی می شود

  END_GROUP = MIN_MAX_REFLECTANCE

  GROUP = MIN_MAX_PIXEL_VALUE

مینیمم و ماکسیمم مقادیری که در داخل پیکسل های مختلف براساس توان رادیومتریک ثبت شده است را نشان می دهد.

    QUANTIZE_CAL_MAX_BAND_1 = 255

    QUANTIZE_CAL_MIN_BAND_1 = 1

    QUANTIZE_CAL_MAX_BAND_2 = 255

    QUANTIZE_CAL_MIN_BAND_2 = 1

    QUANTIZE_CAL_MAX_BAND_3 = 255

    QUANTIZE_CAL_MIN_BAND_3 = 1

    QUANTIZE_CAL_MAX_BAND_4 = 255

    QUANTIZE_CAL_MIN_BAND_4 = 1

    QUANTIZE_CAL_MAX_BAND_5 = 255

    QUANTIZE_CAL_MIN_BAND_5 = 1

    QUANTIZE_CAL_MAX_BAND_6 = 255

    QUANTIZE_CAL_MIN_BAND_6 = 1

    QUANTIZE_CAL_MAX_BAND_7 = 255

    QUANTIZE_CAL_MIN_BAND_7 = 1

  END_GROUP = MIN_MAX_PIXEL_VALUE

  GROUP = PRODUCT_PARAMETERS

    CORRECTION_GAIN_BAND_1 = “CPF”

    CORRECTION_GAIN_BAND_2 = “CPF”

    CORRECTION_GAIN_BAND_3 = “CPF”

    CORRECTION_GAIN_BAND_4 = “CPF”

    CORRECTION_GAIN_BAND_5 = “CPF”

    CORRECTION_GAIN_BAND_6 = “INTERNAL_CALIBRATION”

    CORRECTION_GAIN_BAND_7 = “CPF”

    CORRECTION_BIAS_BAND_1 = “CPF”

    CORRECTION_BIAS_BAND_2 = “CPF”

    CORRECTION_BIAS_BAND_3 = “CPF”

    CORRECTION_BIAS_BAND_4 = “CPF”

    CORRECTION_BIAS_BAND_5 = “CPF”

    CORRECTION_BIAS_BAND_6 = “CPF”

    CORRECTION_BIAS_BAND_7 = “CPF”

  END_GROUP = PRODUCT_PARAMETERS

  GROUP = RADIOMETRIC_RESCALING

ضرائب تصحیح رادیومتریک

    RADIANCE_MULT_BAND_1 = 6.7134E-01

    RADIANCE_MULT_BAND_2 = 1.3222E+00

    RADIANCE_MULT_BAND_3 = 1.0440E+00

    RADIANCE_MULT_BAND_4 = 8.7602E-01

    RADIANCE_MULT_BAND_5 = 1.2035E-01

    RADIANCE_MULT_BAND_6 = 5.5375E-02

    RADIANCE_MULT_BAND_7 = 6.5551E-02

    RADIANCE_ADD_BAND_1 = -2.19134

    RADIANCE_ADD_BAND_2 = -4.16220

    RADIANCE_ADD_BAND_3 = -2.21398

    RADIANCE_ADD_BAND_4 = -2.38602

    RADIANCE_ADD_BAND_5 = -0.49035

    RADIANCE_ADD_BAND_6 = 1.18243

    RADIANCE_ADD_BAND_7 = -0.21555

    REFLECTANCE_MULT_BAND_1 = 1.0491E-03

    REFLECTANCE_MULT_BAND_2 = 2.2836E-03

    REFLECTANCE_MULT_BAND_3 = 2.1286E-03

    REFLECTANCE_MULT_BAND_4 = 2.5763E-03

    REFLECTANCE_MULT_BAND_5 = 1.7444E-03

    REFLECTANCE_MULT_BAND_7 = 2.4215E-03

    REFLECTANCE_ADD_BAND_1 = -0.003425

    REFLECTANCE_ADD_BAND_2 = -0.007189

    REFLECTANCE_ADD_BAND_3 = -0.004514

    REFLECTANCE_ADD_BAND_4 = -0.007017

    REFLECTANCE_ADD_BAND_5 = -0.007107

    REFLECTANCE_ADD_BAND_7 = -0.007963

  END_GROUP = RADIOMETRIC_RESCALING

  GROUP = THERMAL_CONSTANTS

ویژگی ها و خصوصیات باندهای حرارتی

ضرائب ثابتی که برای محاسبه brightness temperature استفاده می شود

    K1_CONSTANT_BAND_6 = 607.76

    K2_CONSTANT_BAND_6 = 1260.56

  END_GROUP = THERMAL_CONSTANTS

  GROUP = PROJECTION_PARAMETERS

    MAP_PROJECTION = “UTM”

    DATUM = “WGS84”

    ELLIPSOID = “WGS84”

    UTM_ZONE = 38

خصوصیات سیستم تصویر

    GRID_CELL_SIZE_REFLECTIVE = 30.00

    GRID_CELL_SIZE_THERMAL = 30.00

    ORIENTATION = “NORTH_UP”

    RESAMPLING_OPTION = “CUBIC_CONVOLUTION”

    MAP_PROJECTION_L0RA = “NA”

  END_GROUP = PROJECTION_PARAMETERS

END_GROUP = L1_METADATA_FILE

END