QGIS 2.0: Mosaico de Imagens Landsat-8

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Processamento de Imagens com Software Livre

O QGIS é uma alternativa livre viável para construção de mosaicos com grandes quantidade de imagens. Alguns processos frequentemente utilizados no ArcGIS 10.2, ERDAS 2013, ENVI 5.0 e PCI Geomatics 2013. Se você precisa combinar múltiplas imagens através de uma solução livre, você pode construir com tranquilidade o mosaico no SIG QGIS.

Criação de Mosaicos Virtuais com gdalbuildvrt

Todo o processo intermediário deve ser realizado através de mosaicos virtuais, pois este formato reduz tempo de processamento e não aloca grandes espaços em disco para gerar os produtos intermediários. O programa gdalbuildvrt permite que trabalhar com arquivos VRT em vez de GeoTIFF. A mosaicagem virtual é quase instantânea e você pode exibir no SIG um mosaico de grandes quantidades de imagens em pouquíssimo tempo.

Para sorte de alguns, o QGIS pode ser utilizado como interface gráfica para o GDAL, o que facilita a manipulação de mosaicos virtuais. Antes de iniciar o trabalho, vamos precisar de uma lista para estimar o tempo de processamento em serviços futuros.

Lista de Tarefas Executadas

Tempo de Processamento de Duas Cenas Landsat-8

  • Rescale de 16 Bits para 8 Bits: Automático, com duração de 2 minutos.
  • Composição Colorida RGB 6/5/4: Automático, com duração de 1 minuto.
  • Realce: Automático, com duração de 4 minutos.
  • Fusão de Imagens: Manual, com duração de 15 minutos.
  • Equalização de Imagens: Manual, com duração de 50 minutos.
  • Remoção do Pixel Zero: Manual, com duração de 10 minutos

Compatibilidade do VRT com outros Programas

O mosaico virtual foi aberto nos aplicativos ENVI, ERDAS e ArcGIS. A única diferença é que o ENVI exibiu o VRT com background valor zero. Os outros se comportaram bem.Veja a captura das telas:

VRT no ArcGIS 10.2  | VRT no ENVI 5.0 | VRT no ERDAS 2013

Panorama do Tabalho

Duas cenas Landsat-8 de São Paulo, fusionadas e equalizadas no Photoshop CS5:

qgis_gimp_mosaico07a

[1042 x 603 pixels]

Para ocultar a borda escura em volta das imagens, clique com o botão direito do mouse sobre cada uma delas e acesse suas propriedades. Na opção Transparência, digite o valor 0 no campo Sem Dados Adicionais:

qgis_gimp_mosaico06

A área escura ao redor das imagens sem valor de dados será ocultada:

qgis_gimp_mosaico08a

[1024 x 603 pixels]

Criação do Mosaico Virtual no QGIS 2.0

Importante:  para criar o mosaico, as imagens devem possuir o mesmo tamanho de pixel e não devem existir pixels de valor zero no interior das imagens. Evite também mosaicar imagens com diferentes projeções. Se possível, use o fuso de maior abrangência ou trabalhe com projeção Lat/Long.

O mosaico virtual do satélite Landsat-8 pode ser gerado no QGIS 2.0 através do menu Raster – Miscelânea – Construir Raster Virtual.

qgis_gimp_mosaico09

  • No campo Arquivos de Entrada, selecione a pasta onde estão as imagens. A ordem não é importante.
  • No campo Arquivo de saída, indique uma pasta de saída para o arquivo VRT. Não esqueça de inserir essa extensão par ao arquivo. Neste tutorial, eu determinei o nome L8_SP.vrt.
  • Marque a opção “Nenhuma fonte de dados” e digite o valor 0 para ocultar o background das imagens. Clique no botão OK para iniciar o processo:

qgis_gimp_mosaico10

Em menos de cinco segundos, o mosaico virtual será exibido na janela do QGIS:

qgis_gimp_mosaico11a

[1042 x 603 pixels]

Apesar de possuir uma imagem gigante na tela, o arquivo .vrt ocupa meros 4 kb em disco:

qgis_gimp_mosaico12

Linha de Comando para o GDAL

gdalbuildvrt -srcnodata "0 0 0" L8_SP.vrt *.tif

Construção de Pirâmides para o VRT

Movimentar-se pelo mosaico pode ser difícil se a imagem não possuir pirâmides, que são pequenas miniaturas da imagem construídas para acelerar a navegação. Construir pirâmides  uma realidade em qualquer aplicativo para processamento de imagens.

Remova o mosaico VRT e clique no menu Raster – Miscelânea – Construir Pirâmides.

qgis_gimp_mosaico13

O formato externo OVR pode ser aproveitado para o ArcGIS 10.2. Selecione a opção Média e marque todos os níveis possíveis.

qgis_gimp_mosaico14

Clique no botão OK e aguarde o processo. Nunca crie pirâmides internas. Há uma opção para criação de pirâmides para leitura no ERDAS Imagine (um arquivo AUX será gerado). A construção de pirâmides para o mosaico virtual levou cerca de 2 minutos.

O VRT será adicionado novamente no projeto do QGIS. A visualização do raster está bem rápida agora. Experimente aproximar/afastar a imagem através do scroll do mouse. Na imagem sem pirâmides, seria muito difícil movimentar-se pela imagem e até mesmo utilizar a ferramenta de movimentação (PAN):

qgis_gimp_mosaico15a

As pirâmides também podem ser criadas nas propriedades do arquivo raster.

 Linha de Comando para o GDAL

Pirâmide que pode ser lida no ArcGIS 10.2:

gdaladdo -r AVERAGE -ro L8_SP.vrt 2 4 8 16 32 64

Pirâmide que pode ser lida no ERDAS 2013: 

gdaladdo --config USE_RRD YES MOSAICO_L8.tif 2 4 8 16 32 64

Criação do Mosaico Final

Outros processos podem ser realizados sobre o arquivo VRT, como reprojeção e recorte de raster via shapefile. Estes foram os processos que testei e me certifiquei que funcionam:

qgis_gimp_mosaico16a

[1042 x 603 pixels]

GDAL: Formatos de Arquivos de Saída 

O GDAL possui suporte para muitos formatos de saída de arquivo. Arquivos GeoTIFF possuem restrições de tamanho, pois o formato TIFF possui suporte para até 4 GB de dados. Já vi casos de problemas com TIFFs com tamanho igual ou superior a 2 GB, portanto, evite alcançar essa marca. Uma alternativa seria utilizar o formato BIGTIFF, uma variante do tradicional formato TIFF, porém eu não tenho certeza se o destinatário dos dados criados possui recursos para abrir arquivos nesse formato.

Mosaico de Imagens GeoTIFF

Um mosaico de duas cenas Landsat-8 na resolução espacial de 15 metros gera uma imagem de 1.2 GB. Se acrescentarmos uma terceira imagem, teríamos pelo menos 1.8 GB de dados, praticamente alcançando a marca dos 2 GB. Uma solução para grandes mosaicos seria o formato ERDAS Imagine (*.IMG). Para gerar o mosaico de imagens no formato ERDAS, será necessário escolher o driver HFA.

Primeiro, vamos gerar o mosaico GeoTIFF. Clique no menu Raster – Conversão – Converter Formato:

qgis_gimp_mosaico17

No campo de entrada, você deve apontar para o mosaico virtual. No campo de saída, selecione o driver GeoTIFF. Marque a opção Nodata = 0 e insira duas opções de criação para o mosaico final:

  • TFW = YES: cria uma referência espacial externa para o arquivo TIFF.
  • COMPRESS = LZW: insere uma compressão para o arquivo TIFF.

qgis_gimp_mosaico19

Clique no botão OK. A mosaicagem de duas cenas Landsat-8 com 650 MB cada gerou um arquivo final de 1.2 GB em incríveis 2 minutos!

Linha de Comando para o GDAL

gdal_translate -of GTiff -co TFW=YES -co COMPRESS=LZW L8_SP.vrt MOSAICO_L8.tif

Mosaico de Imagens IMG

Para mosaicar muitas imagens, substitua o formato GeoTIFF pelo formato ERDAS Imagine (*IMG). Duas opções de criação podem ser interessantes:

  • STATISTICS = YES: Calcula as estatísticas da imagem (valores mínimo, máximo, média, etc). O ERDAS 2013 leu a imagem, mas desprezou  essas estatísticas do GDAL.
  • AUX = YES: permite a criação das pirâmides externas, que também podem ser criadas pelos processos vistos acima.

qgis_gimp_mosaico20

Controle de Qualidade do Mosaico

Esta fase do processo é importante para verificar imperfeições, pixels de valor, zero, ruídos, partes da imagem prejudicadas pela equalização , etc.

Falando em controle de qualidade, veja o que encontrei na área de sobreposição das cenas:

 Problema na sobreposição

[1042 x 603 pixels]

Esta é uma tarefa que deve ser conduzida pelo processo de criação de mosaicagem com linha de corte, ainda não disponível para o GDAL. Podemos buscar alternativas para corrigir imagens que apresentem problemas semelhantes a este. Nos próximos tópicos, vamos avaliar algumas técnicas para solucionar problemas na área de sobreposição das imagens.


Dúvidas e sugestões podem ser enviadas para o e-mail contato@processamentodigital.com.br

 

12 Comentários

  1. Olá Jorge, quando vc mencionou ''e não aloca grandes espaços em disco para gerar os produtos intermediários'', vc se referia apenas ao mosaico ou ao gdalbuildvrt? Este processo que é mencionado sobre produtos intermediários é destinado as imagens mosaicadas?Grata

  2. Jorge, bom dia.
    Minhas imagens se encontram cada uma em subpastas da pasta raiz.
    O Qgis me retorna uma mensagem de erro.
    Já editei a linha de comando, mas não deu certo.
    Vc tem alguma sugestão?

  3. boa tarde! jorge eu trabalho com arcgis 10.3 e gostaria de uma ajuda. sou de dourados ms trabalho no ccz, e aqui nos mechemos com mapas para notificação de dengue e outras doenças. o motivo de minha parte é que o nosso mapa da cidade esta desatualizado, eu baixei imagens recentes do landsat 8 mas na hora de adicionar no arcmap não aparece nada, poderia me dar uma ajudinha. desde ja agradeço….

  4. Preciso construir um mosaico com 9 cenas do satélite Rapid Eye, no entanto, ao construir o raster virtual destas imagens, o produto final apresenta cores muito distintas para cada cena utilizada no processo. Pergunto:
    1: É possível fazer classificação semi-automática com base no arquivo gerado pelo raster virtual?
    2 – Se sim, é necessário corrigir a cor do mosaico virtual gerado? Como fazer?
    OBS – Não consegui criar mosaico definitivo porque sempre retorna mensagem de erro no processamento.
    OBS2 – Uso Qgis

  5. Olá Jussara, tudo bom?
    Vamos às suas respostas:

    1) Mosaico é um processo que depende de outros processos. Como você possui 9 cenas RapidiEye para a sua área de estudo, deve-se analisar se todas essas imagens estão associadas ao mesmo sistema de referência. Na Projeção UTM, não admite-se mosaicos com diferentes fusos. É o seu caso? Todas as imagens pertencem ao mesmo fuso? Se sim, tudo bem. Caso contrário, não será possível gerar o mosaico.

    2) Melhor classificar a imagem pelo arquivo real. Eu preciso saber que mensagem de erro é essa, pois geralmente as pessoas usam pastas e arquivos com espaços, cedilha, acentuação e outros caracteres especiais. além disso, muitos usuário trabalham no Desktop ou através de caminhos muito longos. Se você tem adotado essas práticas, melhor utilizar um caminho curto e sem acentuação.

    Envie a mensagem de erro por e-mail para que eu possa ter uma dimensão do problema.

    Um forte abraço!

    Jorge Santos
    jorgepsantos@outlook.com
    (61) 99616-5665

  6. Prezado tudo bem com você ? Primeiramente gostaria de agradecer muito pelo apoio de sempre e pelo conhecimento compartilhado.Minha gratidão é imensurável.
    Estou tendo um problema similar ao da colega Jussara, no entanto com ortofotos.
    Quando tendo realizar o mosaico via Gdal no Qgis, a imagem gerada apresenta muitos ruídos e em algumas tentativas até buracos, o que impede o meu objetivo final que é a classificação deste mosaico.
    O mosaico é composto por duas cenas no entanto cada uma com aproximadamente 1,58 G. Resolução 0,35 + 035 –
    Li em seu artigo que o tamanho possa ser uma limitante , correto ? Será que este é o meu problema ?
    Quais outras opções poderia utilizar para a geração deste mosaico com qualidade ?
    Poderia realizar este mosaico no GIMP ? Seria uma boa opçao ?
    Desde ja apreço pela atenção.

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