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Spektralprofil

Mit multispektralen Bilddaten können verschiedene Materialarten und Feature-Typen in der Landschaft effektiv unterschieden werden. Natürliche und von Menschen gemachte Materialien verfügen oft über eindeutige spektrale Eigenschaften, über die sie mengenbezogen identifiziert werden können. Spektralprofil-Diagramme ermöglichen die Auswahl von Interessenbereichen oder Boden-Features im Bild und die Überprüfung von Spektralinformationen aller Bänder im Diagrammformat. Ein Spektralprofil besteht aus Geometrie zur Definition der Pixelauswahl und einem Bild mit Schlüsselmetadaten, aus dem eine Stichprobe entnommen wird.

Um ein Diagramm zu erstellen, klicken Sie mit der rechten Maustaste im Bereich Inhalt auf den Layer, den Sie analysieren möchten, zeigen Sie auf Diagramm erstellen, und klicken Sie auf Spektralprofil, um den Bereich Diagrammeigenschaften zu öffnen. Um die Parametereinstellungen für Ihr Diagramm zu definieren, klicken Sie auf die Registerkarte Daten am oberen Rand des Bereichs Diagrammeigenschaften.

Definieren eines Interessenbereichs für das Spektralprofil

Es gibt mehrere Möglichkeiten für die Definition der Gruppe von Pixeln, für die ein Profil erstellt werden soll. Sie können mit den Werkzeugen unter Einen Interessenbereich definieren oben im Bereich Diagrammeigenschaften einen Interessenbereich oder ein gewünschtes Feature in der Kartenansicht eingrenzen.

Interessenbereich für das Spektralprofil definieren

Die Pixelwerte der Bildbänder, die den Interessenbereich schneiden, werden dargestellt. Die Skizzenwerkzeuge des Interessenbereichs umfassen einen Punkt, eine Linie, einen Kreis, ein Rechteck, ein Polygon und eine freie Form. Darüber hinaus können Sie einen Interessenbereich definieren, indem Sie einen Linien-, Punkt- oder Polygon-Feature-Layer, der das Bild überlagert, in der Kartenansicht auswählen. Wenn im Bereich Inhalt ein segmentierter Bild-Layer vorhanden ist, können Sie ein Segment als Interessenbereich auswählen. Wählen Sie das gewünschte segmentierte Bild über den Dropdown-Pfeil neben dem Segmentbild aus.

Segmentierte Bildquelle für den Segment-Interessenbereich auswählen

Wählen Sie über die Farbauswahl eine Farbe aus, wenn Sie den Interessenbereich definieren. Verwenden Sie unterschiedliche Farben für die verschiedenen Features, die Sie mit dem Spektralprofil vergleichen möchten.

Definieren des Spektralprofils

Jeder erfasste Interessenbereich wird in einer Tabelle unter Spektralprofile aufgeführt und erhält bei der Erfassung eine Standardbeschriftung wie "Profile_1", "Profile_2" usw. Wenn Sie eigene Beschriftungen zuweisen möchten, wählen Sie die Beschriftung eines Interessenbereichs aus, geben Sie eine neue Zeichenfolge ein, und drücken Sie die TAB-Taste, um die Zeichenfolge zu registrieren. Beschriftungen werden während der Eingabe gespeichert und zur weiteren Verwendung in der Auswahlliste verfügbar gemacht. Sie können für jeden Interessenbereich eine andere Farbe auswählen, indem Sie auf das Farbfeld klicken und eine Farbe aus der Farbauswahl auswählen.

Spektralprofiltabelle mit Auflistung des Interessenbereichs für das Diagramm

Aktivieren Sie das Kontrollkästchen Aktiviert, um den Interessenbereich zu verwalten. Danach wird der Interessenbereich im Spektralprofildiagramm und in der Kartenansicht angezeigt. Sie können den Interessenbereich auch löschen oder über die Nach-oben- und Nach-unten-Pfeile an eine andere Position in der Liste verschieben. Mit dieser Auswahl wird bestimmt, welche Daten verarbeitet und im Spektralprofil-Diagramm angezeigt und wie die Daten visuell dargestellt werden.

Wenn das Spektralprofil mit einer Pixelsammlung definiert wird, ist die Standardvisualisierung ein Liniendiagramm. Sie können das Spektralprofil auch als einen anderen Plottyp anzeigen.

Für ein Spektralprofil, das mit einem Punkt definiert wird, eignet sich der Plottyp Mittellinie am besten, da kein Wertebereich verfügbar ist.

Sie können ein Spektralprofil eines Einzelbandbildes erstellen, die Option Mittellinie für Plottyp ist dann jedoch nicht verfügbar. Das Spektraldiagramm eines Einzelbandbildes enthält nützliche Informationen wie Mindest-, Höchst-, Mittel- und Quartilwerte.

Plottyp

Für die Visualisierung und Analyse der Spektralprofildaten stehen mehrere Plottypen zur Verfügung. Die Daten für die einzelnen aktivierten Interessenbereiche oder das gesamte Bild werden verarbeitet und im gewünschten Spektralprofil-Diagramm angezeigt.

Mittellinie

Ein Mittelliniendiagramm besteht aus einer Linie, mit der die Mittelwerte in einer Gruppe von Pixeln nach Band verbunden werden. Punktsammlungen haben keinen Mittelwert und greifen auf den Punktpixelwert zurück, der in jedem Bildband erfasst wird.

Spektralprofil von Boden-Features, angezeigt in einer Mittellinie

Box

Der Box-Diagrammtyp ermöglicht die Visualisierung und den Vergleich der Verteilung und zentralen Tendenz der Gruppe von Pixeln, die durch die zugehörigen Quartile erfasst wurden. Quartile ermöglichen das Kategorisieren numerischer Werte in vier gleiche Gruppen basierend auf fünf Hauptwerten: Minimum, erstes Quartil, Median, drittes Quartil und Maximum.

Spektralprofil von Boden-Features in einem Box-Diagramm

Der Rechteckbereich des Diagramms veranschaulicht die mittleren 50 Prozent der Datenwerte, die auch als Interquartil-Bereich (IQR) bezeichnet werden. Der IQR veranschaulicht die Variabilität in einer Reihe von Werten. Ein großer IQR gibt weit verstreute Werte an, während ein kleinerer IQR angibt, dass sich die meisten Werte in der Mitte befinden. Ein landwirtschaftlich bewirtschaftetes Feld mit wachsenden Feldfrüchten unterschiedlicher Reifegrade weist eine hohe Variabilität auf, während brachliegende Felder oder Felder mit reifen Feldfrüchten über eine niedrigere Variabilität in ihren spektralen Eigenschaften verfügen. Boxplots stellen zudem die Minimum- und Maximumwerte durch vom Rechteck ausgehende statistische Whiskers (vertikale Linien) und optional Ausreißer als Punkte dar, die sich über die Whiskers hinaus erstrecken.

Boxen und Mittellinien

Bei diesem Diagrammtyp werden Boxen und ein Liniendiagramm dargestellt, das die Mittelwerte innerhalb der Gruppe von Pixeln des Interessenbereichs verbindet. Es werden mehrere Boxen und Linien für jedes Boden-Feature in jedem Spektralband angezeigt.

Spektralprofil von Boden-Features in einem Box- und Mittelliniendiagramm

Konsolidierte Boxen und Mittellinien

Bei diesem Diagrammtyp wird der Bereich der Boxen in eine einzige Box mit neuem Bereich, IQR, Medianwert und Quartilwerten konsolidiert, wobei auch die Mittelwerte der einzelnen Profile angezeigt werden.

Spektralprofil von Boden-Features in einem konsolidierten Box- und Mittelliniendiagramm

Dieses Diagramm ist hilfreich bei der Erfassung ähnlicher Features oder Segmente oder der interaktiven Erfassung ähnlicher Features. Es ist beispielsweise eine gute Wahl für den Vergleich landwirtschaftlich genutzter Felder, auf denen dasselbe Getreide angebaut wird, das allerdings unterschiedlich gut gedeiht und deshalb variierende Erträge liefert.

Ausreißer anzeigen

Ausreißer sind nützlich, um weitere Erkenntnisse zu Daten zu erlangen. Sie sind für die Diagrammtypen "Boxen", "Boxen und Mittellinien" und "Konsolidierte Boxen und Mittellinien" verfügbar. Sie können die Ausreißer im Diagramm auswählen, wobei die betreffenden Pixel auf dem Bildschirm markiert werden. So können Sie beispielsweise ein Informationsprodukt aus multispektralen Bilddaten wie NDVI erstellen. Zeichnen Sie einen Interessenbereich oder wählen Sie ihn aus, zeigen Sie die Ausreißer im Spektraldiagramm an, wählen Sie sie aus und lassen Sie sich genau die Teile der Felder zeigen, die stark beansprucht sind und ggf. Ihrer Aufmerksamkeit bedürfen.

Achsen

Spektralprofil-Diagramme bestehen aus einer X- und einer Y-Achse. Die X-Achse ergibt sich aus der Anzahl an Bändern in dem Bild, für das ein Profil erstellt wird, und den Wellenlängen, die den einzelnen Bändern zugeordnet sind. Die Pixelwerte der Bildbänder werden auf der Y-Achse angegeben.

X-Achse

Auf der X-Achse werden die Bänder und Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums der einzelnen Bänder angezeigt. Bei der Darstellung von Boxen, Boxen und Mittellinien und konsolidierten Boxen und Mittellinien wird die X-Achse anhand der Anzahl an Bändern im Bild und nicht anhand der Wellenlänge bestimmt. Jeder Teilstrich auf der X-Achse zeigt den Namen des Bandes, von dem die Daten abgeleitet wurden. Zeigen Sie mit der Maus auf die Boxen im Diagramm, um Wellenlängeninformationen anzuzeigen. Bei Mittelliniendiagrammen wird auf der X-Achse nur die Wellenlänge angezeigt.

Bei Verwendung eines Einzelbandbildes aus einem abgeleiteten Dataset wie NDVI oder Tasseled Cap weist die X-Achse keine Einheiten auf. Jeder Balken auf der X-Achse korreliert mit jedem erfassten Boden-Feature-Profil.

Y-Achse

Mit der Y-Achse werden Pixel- oder Boden-Feature-Werte gemessen, die aus statistischen Messungen der Mindest- und Höchstwerte sowie dem ersten Quartilwert, Medianwert und dritten Quartilwert bestehen. Die Standardgrenzen für das Minimum und das Maximum der Y-Achse basieren auf dem Bereich der Datenwerte auf der Achse. Diese Werte können durch Eingabe eines gewünschten Wertes für die Achsengrenze angepasst werden. Durch Klicken auf die Schaltfläche "Zurücksetzen" wird die Grenze der Achse auf den Standardwert zurückgesetzt. Das ist hilfreich, wenn die Rahmen keinen großen Wertebereich umfassen und sehr klein wirken.

Zahlenformat

Sie können formatieren, wie numerische Werte auf der Y-Achse dargestellt werden, indem Sie eine Zahlenformatkategorie angeben oder eine benutzerdefinierte Formatzeichenfolge definieren.

Beschriften eines Diagramms

Klicken Sie oben im Bereich Diagrammeigenschaften auf die Registerkarte Allgemein. Geben Sie einen Titel für das Diagramm und die Legende an, und beschriften Sie die X- und Y-Achse. Sie können eine detaillierte Beschreibung des Spektralprofil-Diagramms hinzufügen.