بهبود و بارز سازی تصویر
به مجموعه عملیاتی که در راستای هرچه واضح‌تر شدن تصاویر و یا استخراج هرچه کامل‌تر اطلاعات از تصاویر صورت می‌گیرد بهبود و بارز سازی تصویر گفته می‌شود. بهبود کنتراست خطی، تعدیل هیستوگرام، و تبدیل‌های مکانی و طیفی از روش‌های بارز سازی تصاویر می‌باشند.
روش محاسبه دمای سطح زمین (^[۵۹]LST)
روش‌های متفاوتی جهت محاسبه دمای سطح زمین توسط داده‌های سنجنده‌های مادون‌قرمز حرارتی، تلاش‌های زیادی به عمل آمده است. تاکنون الگوریتم‌های متعددی ارائه شده است. گرچه هنوز روش مشخص و کاملی که بتواند در تمام شرایط کاربرد داشته باشد ارائه نشده ولی چندین روش معروف تعیین دما و توان تشعشعی سطحی^[۶۰] وجود دارد. که به سه روش کلی تقسیم می‌شوند.
روش اول، باندهای مادون‌قرمز حرارتی از این داده‌های اصلی محسوب می‌شوند.
روش دوم، داده‌های زمینی‌اند. مهم‌ترین این‌ها، داده‌های پوشش زمین و به طور دقیق‌ترتوان تشعشعی سطحی در باندهای طیفی مختلف است.
روش اول محاسبات LST، نیاز به توان تشعشعی دقیق عوارض سطحی در دو باند مورد استفاده دارد به طوری که خطایی معادل ۰۱/۰ در توان تشعشعی، باعث خطایی در حدود ۶/۱ درجه سانتی‌گراد در LST می‌شود (پتیتکولین و ورموت، ۲۰۰۲). در روش دوم نیز اگرچه توان تشعشعی در کنار LST محاسبه می‌شود، اما از یک طرف، دانستن مقدار تقریبی آن برای محاسبات لازم و از طرف دیگر، اطلاع از ثبات آن در زمان اخذ دو تصویر شب و روز ضروری است (وان و همکاران۲۰۰۲ :۳)

گروه سوم، داده‌های مورد نیاز برای محاسبه LST، داده‌های جوی‌اند. در مدل‌های انتقال تابشی^[۶۱] با داشتن میزان بخار آب و دما در لایه‌های مختلف ارتفاعی، مقدار پراکنش و تابش هوا در این لایه‌ها، محاسبه می‌شود. البته داشتن مقدار بخار آب و دما در یک لایه (برای مثال لایه مجاور سطح زمین) و پروفیل ارتفاعی تغییرات بخار آب و دما نیز کافی است. اندازه‌گیری‌های زمینی، یا مدل‌های پیش‌بینی و یا اندازه‌گیری‌های ماهواره‌ای می‌تواند این داده‌ها را در اختیار قرار دهد. ( علوی پناه ۱۳۸۷)
جهت محاسبه دمای سطح بر اساس تصاویر ماهواره‌ای با توجه به قانون استفان-‌بولتزمن رابطه بین دما و تابش یک جسم را به صورت معادله (شماره ۴-۱) می‌توان بیان داشت.
معادله شماره۴-۱B= σ T⁴
که B: تابش جسم سیاه
T: دمای سطحی جسم سیاه
:σ ثابت استفان- بولتزمن که معادل (W/m²/K⁴)^8-10×۶۷/۵
با این وجود، عرض باندهای حرارتی تصویر ماهواره‌ای کمتر از آن است که بتوانند معرف B در که معادله فوق باشند. محدوده تابش استفاده شده در رابطه استفان- بولتزمن ۳ تا ۳۰۰ میکرومتر است درحالی‌ که محدوده باندهای حرارتی تصاویر ماهواره‌ای عموماً بین ۵/۱۰ تا ۵/۱۲ میکرومتر می‌باشند. بنابراین از رابطه پلانک استفاده می‌شود. معادله (شماره ۴-۲)
که B_λ شدت تابشی که طول موج λ دارد (W/m2) معادله شماره ۴-۲
:h ثابت پلانک ۳۴-۱۰×۶۲۶/۶
C: سرعت نور m/s 108× ۹۹۸/۲
K: ثابت بولتزمن J/K 23-10×۳۸۱/۱
:T دمای سطحی جسم سیاه (K)است. دمای سطحی از معکوس سازی معادله پلانک و با بهره گرفتن از ثابت پلانک اصلاح‌شدهبه دست می‌آید. معادله (شماره ۴-۳)
که R_c رادیانس باند حرارتی تصحیح‌شده(W/m2/sr/μm)
معادله شماره ۴-۳
_NBε: گسیلمندی سطحی^[۶۲] باند حرارتی
k₁ و :k₂ ثوابت معادله هستند. واحد‌ها برای k₂، درجه کلوین و برای k₁(W/m2/sr/μm)
جدول شماره ۴-۱- مقادیر ضرایب کالیبراسیون K₁ , K₂
جهت محاسبه دمای سطح خاک توسط تصاویر ماهواره لندست ۸ بر اساس رابطه بیان شده توسط سایت ماهواره لندست از معادله (شماره ۴-۴) استفاده می‌گردد.
که در آن: معادله شماره ۴-۴
:T میزان دمای روشنایی ماهواره بر حسب کلوین است.
L_λ: رادیانس طیفی (Watts/( m2 * srad * μm))
:K₁, K₂ ضرایب کالیبراسیون
رادیانس حرارتی تصحیح‌شده (Rc)
رادیانس طیفی، مقدار نوری است که از یک سطح خاص می‌گذرد و یا از یک ناحیه ویژه گسیل می‌شود. و در یک زاویه فضایی معین در یک جهت خاص قرار می‌گیرد. رادیانس را روشنایی و گاهی درخشندگی^[۶۳] نیز می‌گویند. مکمل رادیانس کلمه ایرادیانس^[۶۴] می‌باشد. در کل رادیانس مقدار نوری است که سنجنده از شیء مورد نظر آشکار می‌سازد.
جهت محاسبه رادیانس حرارتی تصحیح‌شده یا تابش طیفی دریافت شده توسط سنجنده، از رابطه بیان‌شده مربوط به دفتر علوم پروژه لندست (روش تک‌باندی) استفاده شد معادله (شماره ۴-۵). که توسط آن مقادیر درجه خاکستری یا رقومی به تابش طیفی دریافت شده در سنجنده تبدیل می‌شوند.
معادله شماره ۴-۵
:L_λ تابش طبیعی مؤثر بر دیافراگم حسگر ماهواره
:BiasLmin
مقادیر Lmax،Lmin(ماگزیمم و می‌نیمم رادیانس طیفی قابل تشخیص در هدر باند سنجنده با واحد (W/m2/sr/μm) برای سنجنده LandsatTMموجود است. با مراجعه به هدر و تعیین HighGainوLow^[65]Gain بودن هر باند، می‌توان Lmax و Lmin مربوط به هر باند را انتخاب نمود.
Gain یکسری ضرایب تصحیحی که پیکسل‌ها اضافه می‌شود و در واقع مقادیر پیکسل را به حالت ویژه‌ای تبدیل می‌شوند. که جهت انجام پردازش از LowGain استفاده می‌کنیم.
رابطه بیان‌شده جهت محاسبات میزان رادیانس تصاویر ماهواره لندست ۸ بر اساس سایت ماهواره لندست از معادله (شماره ۴-۶) استفاده می‌گردد.
معادله شماره ۴-۶L_λ = M_LQ_cal + A_L
که در آن:
:MLثابت افزایش‌دهنده تغییرات باندی
:AL ثابت اضافه کننده تغییرات باندی
:Qcal باند حرارتی
میزان مقادیر LmaxوLmin با بهره گرفتن از جدول (شماره ۴-۲ و۴-۳) قابل استفاده است.
جدول شماره ۴-۲- نحوه برآورد مقادیر L_maxوL_minدر سنجنده TMLandsat5
جدول شماره ۴-۳- نحوه برآورد مقادیرL_maxوL_minدرسنجنده⁺ETMLandsat 7