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La trasformazione Tasseled Cap (Kauth-Thomas) è progettata per analizzare e mappare le variazioni di fenomenologia di vegetazione e sviluppo urbano rilevate da vari sistemi di sensori satellitari. È noto come trasformazione Tasseled Cap, a seguito della forma della distribuzione grafica dei dati.
La trasformazione ha fornito una logica per i modelli trovati nei dati Landsat MSS dei campi agricoli in funzione del ciclo di vita del raccolto. Essenzialmente, mentre i raccolti crescono dal seme alla maturità, vi è un aumento netto nell’infrarosso vicino e una diminuzione della riflettanza rossa basata sul colore del suolo.
L’utilità di questa trasformazione si è ampliata dal monitoraggio del raccolto all’analisi e al Mapping della vegetazione per supportare una varietà di applicazioni quali silvicoltura, gestione della vegetazione industriale, mappatura e gestione dell’ecosistema, inventario e monitoraggio della cattura e dei crediti di carbonio, sviluppo urbano e altro. Inoltre, è stata ampliata la compatibilità di Landsat MSS in modo da includere altri popolari sistemi satellitari, tra cui i sensori multispettrali Landsat TM, Landsat ETM+, Landsat 8, IKONOS, QuickBird, WorldView-2 e RapidEye.
Ci sono diversi vantaggi nell’utilizzare la funzione Tasseled Cap:
- Fornisce un metodo analitico per rilevare e confrontare le variazioni delle feature di vegetazione, suolo e artificiali nel breve e lungo periodo.
- Fornisce un metodo analitico per confrontare direttamente le feature di copertura del suolo utilizzando immagini satellitari di diversi sensori, tra cui Landsat, IKONOS, QuickBird, WorldView-2 e RapidEye.
- Riduce la quantità di dati da diverse bande multispettrali a tre componenti primari: luminosità, aree verdi e umidità (o materiale giallo per Landsat MSS).
- Riduce le influenze atmosferiche e i componenti del rumore nelle immagini, consentendo analisi più accurate.
Note
L’input per questa funzione è il raster sorgente. Non vi sono altri parametri per questa funzione perché tutte le informazioni derivano dalle proprietà di input e dai metadati chiave (bande, tipo di dati e nome del sensore). Sono supportate solo le immagini dei sensori Landsat MSS, Landsat TM, Landsat ETM+, IKONOS, QuickBird, WorldView-2 e RapidEye. Questa funzione può essere utilizzata sugli elementi in un Mosaic Dataset, quando si utilizzano tipi di raster associata o i prodotti raster associati.
Prima di applicare questa funzione, non devono esservi funzioni che alterino i valori dei pixel nella catena di funzioni, come la funzione Stretch, Apparent Reflectance o Pansharpening. Potrebbe essere necessario rimuovere la funzione Stretch dalla catena di funzione, in quanto spesso viene aggiunta per impostazione predefinita. L’unica eccezione è per Landsat ETM+; quando si utilizza Landsat ETM+, la funzione Apparent Reflectance deve precedere la funzione Tasseled Cap.
Se i dati sono stati pre-elaborati, questa funzione non fornisce risultati corretti. È meglio utilizzare i dati non elaborati del produttore di immagini. Inoltre, i dati IKONOS, QuickBird e WorldView-2 a 8 bit pre-elaborati non sono validi, i quanto i valori pixel sono stati modificati.
L’output di questa funzione sarà composta dallo stesso tipo di dati e lo stesso conteggio bande del raster di input. Le bande di output rappresentano i componenti principali piuttosto che una gamma spettrale. È possibile utilizzare le prime tre bande, come descritto in precedenza, come parte di una ulteriore analisi oppure per visualizzare le informazioni relative a luminosità, aree verdi e umidità.
Parametri
| Parametro | Descrizione |
|---|---|
Raster | Raster di input su cui eseguire la trasformazione Tasseled Cap. |
Ulteriori informazioni sulla trasformazione Tasseled Cap Transformation
La trasformazione Tasseled Cap è stata sviluppata nel 1976 da R.J. Kauth e G.S. Thomas dell’Environmental Research Institute of Michigan (ERIM). Nel documento (Kauth and Thomas, 1976), la trasformazione ha fornito una logica per i modelli trovati nei dati Landsat MSS dei campi agricoli in funzione del ciclo di vita del raccolto. Essenzialmente, mentre i raccolti crescono dal seme alla maturità, vi è un aumento netto nell’infrarosso vicino e una diminuzione della riflettanza rossa basata sul colore del suolo.
Nell’analisi di telerilevamento è comune rapportare e tracciare diverse combinazioni di bande multispettrali per esaminare le relazioni tra le bande. La trasformazione Tasseled Cap è un caso speciale dell’analisi dei componenti principali, che trasforma i dati dell’immagine in un nuovo sistema di coordinate con un nuovo set di assi ortogonali. L’asse primario, denominato luminosità, è statisticamente derivato e viene calcolato come la somma ponderata delle riflettanze di tutte le bande spettrali e comprende la massima variabilità nell’immagine. La luminosità è associata a feature di suolo nudo o parzialmente coperto, artificiale e naturale come cemento, asfalto, ghiaia, promontori e altre aree nude. Ortogonale al primo componente, le aree verdi del secondo componente sono associate alla vegetazione verde, mentre l’umidità del terzo componente è ortogonale ai primi due componenti ed è associata a feature di umidità del suolo, acqua e altro tipo di umidità. Per Landsat MSS, il terzo componente corrisponde a materiale giallo piuttosto che all’umidità e rappresenta prodotti maturi pronti per la raccolta, come grani diversi, oltre alla senescenza della vegetazione.
Gli altri componenti aggiuntivi contengono disturbi dell’immagine e influenze atmosferiche, come nuvole, foschia, differenze di angolo di incidenza solare e così via, che sono stati rimossi dai primi tre componenti più significativi. I primi tre componenti delle immagini trasformate Tasseled Cap contengono circa il 97% delle informazioni significative disponibili nell’immagine.
Di seguito è riportato un esempio dei risultati della funzione Tasseled Cap di un’immagine esemplificativa.
| Immagine | Descrizione |
|---|---|
| Questa immagine è stata presa da una scena Landsat 5 TM. Questa scena è stata acquisita l’11 febbraio 2008 in una posizione dell’Arkansas negli Stati Uniti. È una combinazione colore-banda naturale (RGB, bande 321). |
| È la combinazione RGB dei primi tre componenti della funzione Tasseled Cap. Rosso = luminosità, verde = aree verdi e blu = umidità. |
 | È il primo componente, luminosità, che visualizza i valori dal basso verso l’alto usando una scala cromatica dal nero al bianco. |
| È il secondo componente, aree verdi, che visualizza i valori dal basso verso l’alto usando una scala cromatica dal bianco al verde. |
 | È il terzo componente, umidità, che visualizza i valori da basso verso l’alto usando una scala cromatica dal bianco al blu. |
Riferimenti
1. Kauth, R.J. and Thomas, G.S. 1976, The Tasselled Cap—A Graphic Description of the Spectral-Temporal Development of Agricultural Crops as Seen by LANDSAT. LARS Symposia, paper 159.
2. Crist, E.P. and Cicone, R.C., 1984, A physically based transformation of Thematic Mapper data—The TM Tasseled Cap, IEEE Transactions on Geosciences and Remote Sensing, GE-22: 256–263.
3. Huang, C. et al, 2002, Derivation of a tasseled cap transformation based on Landsat 7 at-satellite reflectance. International Journal of Remote Sensing 23: 1741–1748.