地球科学におけるGRASS GIS入門 (第11回:2月29日)

 実習です!!


 今回は講義で説明したGRASS GISによるリモートセンシングを実習します.なお,最後に実際のJERS-1のOPSデータをCD-ROMからGRASSにインポートする方法も説明します.

 実習のためのテスト用のデータを準備しました.これは,JERS-1の公開されているOPS(光学センサー)データから一部を切り出して作成したものです(The original data from JERS-1 are owned jointly by the Ministry of International Trade and industry(MITI) and the National Space Development Agency of Japan(NASDA)).画像は3バンドあります.波長帯はバンド1が0.52〜0.60μm,バンド2が0.63〜0.69μm,バンド3が0.76〜0.86μmです.原画像の分解能は約18mです.なお,以下の実習の結果として作成される画像は,基本的に講義で紹介したものと同じです.したがって,ここでは結果を示しません.実行結果は講義の方を参照して下さい.


Step0.データのダウンロードと解凍

 すでにGRASSのデータベース形式に変換したテストデータをダウンロードします.下記をクリックして,テスト用データをユーザーのホームディレクトリへダウンロードしてください.

     jerstest.tar.gz(1.2Mbyte)

(Webのブラウザによっては,名前が自動的に変わる場合があります.名前を変える場合は,mvコマンド等を使って正しく変更して下さい.ここでは,/home/grassにダウンロードしたとして説明します.)

次にダウンロードしたディレクトリに移動します(は,リターンを意味します).

 cd /home/grass 

データを解凍します.

 tar -zxvf jerstest.tar.gz 

これで自動的にjersというディレクトリが作成され,GRASSのデータベースが作成されます.

Step1.GRASSの起動

 下に示したLOCATIONとMAPSET名でGRASSを立ち上げます.なお,/home/grass は,各自で先ほどファイルを解凍したディレクトリ名に変更してください.

 grass4.2 

 LOCATION= jers

 MAPSET = PERMANENT

 DATABASE= /home/grass  (データを解凍したディレクトリのフルパス)

Step2.画像の確認とグループ化

画像が正しくダウンロード・解凍されているか確認します.d.monコマンドでモニターを開きます.

 grass4.2.1> d.mon x1

GRASS上では,画像もラスター形式であるため表示は,d.rastコマンドを用います(画像名は,band1, band2, band3です).band3の画像を表示してみます.

 grass4.2.1> d.rast band3 ↓ 

GRASSでは一連の画像をグループとして登録することにより,操作性を向上させる方法があります.このためのコマンドがi.groupです.ここでは,band1から3までの3つのバンドをグループ化し,jersというグループ名をつけます.

 grass4.2.1> i.group

 LOCATION: jers i.group MAPSET: PERMANENT

 

 This program edits imagery groups. You may add data layers to, or remove

 data layers from an imagery group. You may also create new groups

 

 Please enter the group to be created/modified

 

 GROUP: jers________________ (list will show available groups)

   (グループ名をつける.この場合jersとした.)

 

 AFTER COMPLETING ALL ANSWERS, HIT <ESC> TO CONTINUE

 (OR <Ctrl-C> TO EXIT)

 ESCキーを押す.

 jers - does not exist, do you wish to create a new group? (y/n) [n] y

   (グループ名jersは存在しないので,新しく作成する.)

 

 LOCATION: jers GROUP: jers MAPSET: PERMANENT

 

 Please mark an 'x' by the files to be added in group [jers]

 

 MAPSET: PERMANENT

 

 x_ band1

 x_ band2

 x_ band3

   (グループに登録する画像にxをつける.)

 

 AFTER COMPLETING ALL ANSWERS, HIT <ESC> TO CONTINUE

 (OR <Ctrl-C> TO CANCEL)

 ESCキーを押す.

 Group [jers] references the following raster files

 -----------------------

 band1 in PERMANENT band2 in PERMANENT band3 in PERMANENT

 -----------------------

 Look ok? (y/n) y 

   (正しいかどうか確認する.正しければ,yを入力.)

 

 Group [jers] created!

 

 LOCATION: jers GROUP: jers MAPSET: PERMANENT

 

  1. Select a different group

  2. Edit group title

  3. Include new raster files in the group

    or remove raster files from the group

  4. Assign colors to the group

  5. Create a new subgroup within the group

  RETURN exit

 > ↓ (リターンを押してコマンドを終了する.)

 

Step3.基本演算

 簡単な演算を行なってみましょう.

基本統計:画像のヒストグラムを作成し,表示します.このためのコマンドはd.histogramです.

 grass4.2.1> d.histogram 

 OPTION: Raster map for which histogram will be displayed

 key: map

 required: YES

 

 Enter the name of an existing raster file

 Enter 'list' for a list of existing raster files

 Hit RETURN to cancel request

 > band3 (画像名を入力する)

 <band3>

 

 OPTION: Color for legend and title

 key: color

 default: white

 required: NO

 enter option > green (凡例やタイトル等に用いる色を入力する)

 

 You have chosen:

 color=green

 Is this correct? (y/n) [y]  ↓ (リターン)

 

 OPTION: Indicate if a pie or bar chart is desired

 key: style

 default: bar

 required: NO

 enter option >  (ヒストグラムの形式を指定する.デフォルトは棒グラフ)

 

 FLAG: Set the following flag?

 Display zero-data information?(y/n) [n]  ↓ (フラグの設定.リターン)

 

 FLAG: Set the following flag?

 Gather the histogram quietly?(y/n) [n]  ↓ (リターン)

 r.stats: 100%

 

濃度変換:画像が暗いので,見やすくするために濃度変換を行ないます.ヒストグラム平滑化に相当する処理は,i.grey.scaleコマンドを用います.

 grass4.2.1> i.grey.scale ↓ 

 which layer needs a grey scale?

 Enter 'list' for a list of existing raster files

 Enter 'list -f' for a list with titles

 Hit RETURN to cancel request

 > band3 (画像名を入力する)

 <band3>

 Reading band3 ... 100%

 [band3 in PERMANENT] now has a grey scale color table

 

 which layer needs a grey scale?

 Enter 'list' for a list of existing raster files

 Enter 'list -f' for a list with titles

 Hit RETURN to cancel request

 > (必要があれば,他の画像も処理する.終了はリターンを押す.)

 <>

結果を表示してみます.

 grass4.2.1> d.rast band3 ↓ 

 

空間演算:空間演算処理として,前の説明(地形の処理)では,r.mapcalcを用いましたが,ここでは,r.mfilterコマンドを用いた方法を説明します.こちらの方が,作成したフィルターを何度も利用できるので便利です.なお,フィルターの意味に関しては,本講座第5回実習を参照して下さい.

 まず,フィルターをviあるいはxedit等を用いて,下記のように作成します.

例:平滑化用フィルター

TITLE Smooth      TITLEの後ろにタイトルを入れます

MATRIX 3        MATRIXの後ろにフィルターのサイズを入れます.ここでは3×3です.

1 1 1          フィルターの各値

1 1 1

1 1 1

DIVISOR 9       DIVISORの後ろに,計算結果を割る値を入れます.

TYPE P         TYPEの後ろに,フィルター処理の形式を指定します.

            (Pは並行型,Sは逐次型で通常はPを選ぶ.詳細はマニュアルを参照)

例:鮮鋭化フィルター

TITLE Egenhance

MATRIX 3

-1 -1 -1

-1 9 -1

-1 -1 -1

DIVISOR 1

TYPE P

作成したフィルターを用いて,r.mfilterコマンドにより空間演算処理を行ないます.

 grass4.2.1> r.mfilter ↓ 

 OPTION: Name of the input raster file

 key: input

 required: YES

 

 Enter the name of an existing raster file

 Enter 'list' for a list of existing raster files

 Hit RETURN to cancel request

 > band3 (処理する画像名を入力する)

 <band3>

 

 OPTION: Name of the output raster file

 key: output

 required: YES

 

 Enter a new raster file name

 Enter 'list' for a list of existing raster files

 Hit RETURN to cancel request

 > b3smooth (適当な出力結果の画像名を入力する)

 <b3smooth>

 

 OPTION: Name of the filter file

 key: filter

 required: YES

 enter option > filter1 (作成したフィルター名を入力する)

 

 You have chosen:

 filter=filter1

 Is this correct? (y/n) [y] ↓ (リターン)

 

 OPTION: Number of times to repeat the filter

 key: repeat

 default: 1

 required: NO

 enter option > ↓ (フィルター処理の繰り返し回数を入力する.

            1度で良いならば,リターン)

 OPTION: Output raster file title

 key: title

 format: "phrase"

 required: NO

 enter option > ↓ (出力結果の画像へのタイトルを入力する.

            必要無ければ,リターン)

 FLAG: Set the following flag?

 Quiet?(y/n) [n]  ↓ (リターン)

 

 FLAG: Set the following flag?

 Apply filter only to zero data values?(y/n) [n] ↓ (リターン)

 FILTERING [band3] in [PERMANENT] ... 100%

 

 WRITING [b3smooth]

 CREATING SUPPORT FILES

 

演算結果を見やすくするために,ヒストグラム平滑化を行ないます.

 grass4.2.1> i.grey.scale ↓ 

その結果を表示してみます.

 grass4.2.1> d.rast b3smooth ↓ 

 

バンド間演算:これは,r.mapcalcコマンドで行ないます.ここでは,NDVIを求める計算の例を示します.

 grass4.2.1> r.mapcalc ↓ 

 mapcalc> ndvi = 100*(band3-band2)/(band3+band2)

(band3とband2を用いた演算を行ない,計算結果をndviに出力します.なお,計算結果は整数として出力されるので,適当な数字(ここでは,100)を掛けるなどの考慮が必要です)

 mapcalc> ↓ (リターン)

Step4.画像の表現

 色々な画像の表現法を行なってみましょう.

擬似カラー:ラスターデータに適当な色を与えるのは,r.colorsコマンドです(本講座第4回実習を参照して下さい).これ以外に,r.supportコマンド等でも行なえます.

フォールスカラー:グループ化された画像の中から,赤,青,緑の光の3原色に画像をそれぞれ割り当て,新しいラスターを作成するコマンドとして,i.compositeがあります.

 grass4.2.1> i.composite ↓ 

 

 Select an imagery group file

 Enter 'list' for a list of existing imagery groups

 Enter 'list -f' for a verbose listing

 Hit RETURN to cancel request

 > jers ↓  (グループ名を入力する.先ほど作成したjersを指定.)

 

 LOCATION: jers GROUP: jers MAPSET: PERMANENT

 

 Please indicate which files to use for red, green, and blue colors.

 You may leave any color out. You may specify more than one color per file.

 However, each color may only be specifed once.

 

 For example, to get a full color image, specify r,g,b for 3 different files.

 To get a grey scale image, specify rgb for a single file.

 ------------------------------------------------------------------

  b___ band1 in PERMANENT

  g___ band2 in PERMANENT

  r___ band3 in PERMANENT

    (r(),g(),b()を,それぞれグループ内の画像に割り当てる.)

 AFTER COMPLETING ALL ANSWERS, HIT <ESC> TO CONTINUE

 (OR <Ctrl-C> TO CANCEL)

 ESCキーを押す.

 Colors assigned as follows:

 

 RED: band3 in PERMANENT

 GREEN: band2 in PERMANENT

 BLUE: band1 in PERMANENT

 

 Look ok? (y/n) [y] 

 (設定を表示し,確認してくるので,良ければリターンを押す)

 How many color levels? 8 ↓ (合成結果の画像のビット数を入力する.)

 

 Enter a new raster file name

 Enter 'list' for a list of existing raster files

 Enter 'list -f' for a list with titles

 Hit RETURN to cancel request

 > r3g2b1 (出力結果の画像名を入力する)

 <r3g2b1>i.composite: 100%

 creating support files for r3g2b1

その結果を表示してみます.

 grass4.2.1> d.rast r3g2b1 ↓ 

色々な組合せがありますので,設定等を変えて試してみて下さい.

 

人工衛星画像の入力の説明


 

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