Μια ολοκληρωμένη μελέτη χρήσης συστημάτων τηλεπισκόπησης και γεωγραφικών πληροφοριών για τον πολεοδομικό σχεδιασμό
Από RemoteSensing Wiki
Μια ολοκληρωμένη μελέτη χρήσης συστημάτων τηλεπισκόπησης και γεωγραφικών πληροφοριών για τον πολεοδομικό σχεδιασμό-(αποσπασματική μετάφραση στα Ελληνικά)
Πρωτότυπος τίτλος: A comprehensive study of using remote sensing and geographical information systems for urban planning
Συγγραφείς: Hafsa Ouchra, Abdessamad Belangour, and Allae Erraissi
Δημοσιεύθηκε: Δεκέμβριος 2022
Σύνδεσμος πρότυπου κειμένου: [1]
Αντικείμενο Εφαρμογής
Αυτό το άρθρο ασχολείται με τις εφαρμογές της τηλεπισκόπησης στη συλλογή και ανάπτυξη δεδομένων γιά τον πολεοδομικό σχεδιασμό.
Εισαγωγή
Το αστικό περιβάλλον χαρακτηρίζεται από την πολυπλοκότητα και την ετερογένεια της επιφάνειάς του. Τα αντικείμενα ποικίλλουν σημαντικά σε μέγεθος, πυκνότητα και ποικιλομορφία. Οι πόλεις, γενικά, υφίστανται επεκτάσεις και αλλαγές λόγω της αστικής ανάπτυξης. Η μελέτη της αστικής ανάπτυξης είναι ένας κλάδος της αστικής γεωγραφίας που επικεντρώνεται στις πόλεις και τις κωμοπόλεις όσον αφορά τη φυσική και δημογραφική επέκταση. Ο πολεοδομικός σχεδιασμός και η διαχείριση απαιτούν πάντα αξιόπιστες και ενημερωμένες πληροφορίες για αποτελεσματική λήψη αποφάσεων. Οι δορυφορικές εικόνες συμβάλλουν σε αυτή την ενημέρωση και αποτελούν μια ενδιαφέρουσα πηγή πληροφοριών για την παρακολούθηση της αστικής ανάπτυξης. Έχουν το πλεονέκτημα ότι παρέχουν μια σφαιρική άποψη του περιβάλλοντος. Οι πρώτες χρήσεις των εικόνων Landsat, Sentinel, Spot κ.λπ. ήταν η μελέτη της επέκτασης των πόλεων, η ποσοτικοποίηση και η παρακολούθηση της εξέλιξης των αστικών περιοχών εις βάρος των αγροτικών περιοχών. Οι μέθοδοι ανίχνευσης αλλαγών βασίζονται κυρίως στη χωρική τηλεπισκόπηση και το GIS για την απόκτηση, επεξεργασία και εξερεύνηση χωροχρονικών δεδομένων. Το GIS διευκολύνει τη μοντελοποίηση και την πρόβλεψη διαφορετικών σεναρίων και την αξιολόγησή τους. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την κατανόηση της διαδικασίας της αστικής εξάπλωσης μέσω του προσδιορισμού των διαφορετικών αλλαγών κατοχής και χρήσης γης που λαμβάνουν χώρα σε στικές και περιαστικές περιοχές. Η προσέγγιση αυτή μπορεί να βοηθήσει τις τοπικές αρχές να δράσουν αποτελεσματικά στον χωροταξικό σχεδιασμό, με στόχο την αειφόρο ανάπτυξη των εδαφών και με λιγότερες επιπτώσεις στο περιβάλλον. Η παρούσα εργασία είναι οργανωμένη ως εξής: Το τμήμα II παρουσιάζει το υπόβαθρο του πολεοδομικού σχεδιασμού. Το τμήμα III περιγράφει την αστική τηλεπισκόπηση. Τα δεδομένα γεωσκόπησης για τον πολεοδομικό σχεδιασμό παρατίθενται στο τμήμα IV. Στο τμήμα V παρουσιάζονται προσεγγίσεις για την ανάλυση δεδομένων τηλεπισκόπησης· Το τμήμα VI είναι μια επισκόπηση των εργαλείων λογισμικού δορυφορικής τηλεπισκόπησης και, τέλος στο τμήμα VII καταλήγουμε σε ένα συμπέρασμα.
II. ΥΠΟΒΑΘΡΟ
Η αστική γεωγραφία είναι η μελέτη των αστικών περιοχών όσον αφορά τη συγκέντρωση πληθυσμού, τις υποδομές, την οικονομία και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η μελέτη αυτή προσέλκυσε το ενδιαφέρον ενός ευρέος φάσματος εμπειρογνωμόνων. Τις τελευταίες δεκαετίες, η ανάλυση της αστικής ανάπτυξης από διαφορετικές οπτικές γωνίες έχει γίνει μια κύρια λειτουργία που εκτελείται για πολλούς λόγους. Πριν μελετήσουμε το ρόλο της τηλεπισκόπησης στον πολεοδομικό σχεδιασμό και πριν παρουσιάσουμε τις διαφορετικές μεθόδους γεωχωρικών δεδομένων, πρέπει να έχουμε μια γενική ιδέα για το αστικό οικοσύστημα, την αστική ανάπτυξη και τον πολεοδομικό σχεδιασμό.
Α. Αστικό οικοσύστημα
Είναι ένα υβριδικό σύστημα που ενσωματώνει φυσικά, φυσικά, τεχνητά, κοινωνικά, οικονομικά, οικολογικά, περιβαλλοντικά, δομικά και θεσμικά υποσυστήματα. Αυτά τα αστικά οικοσυστήματα είναι η συνέπεια της αστικής ανάπτυξης, η οποία είχε ως αποτέλεσμα τη δημιουργία βιομηχανικών κέντρων και την άνθηση οικιστικών ενοτήτων και η οποία έχει επίσης γίνει κέντρο οικονομικών, κοινωνικών, πολιτιστικών και πολιτικών δραστηριοτήτων ενώ πρέπει να έχει τουλάχιστον ένα από αυτά τα βασικά στοιχεία.
Β. Διαδικασία αστικοποίησης
Η αστικοποίηση, γενικά, είναι η διαδικασία αύξησης του ποσοστού του πληθυσμού που κατοικεί σε αστικές περιοχές. Αυτή η διαδικασία χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερη αύξηση του πληθυσμού μέσα στην πόλη καθώς και από τη μετανάστευση ανθρώπων από έξω, κυρίως από αγροτικές περιοχές προς τις πόλεις. Η διαδικασία της αστικοποίησης συνεπάγεται επίσης οτι η γεωργική γη μετατρέπεται συνεχώς σε αστικές χρήσεις. Ως αποτέλεσμα, οι αγροτικές περιοχές αστικοποιούνται καθώς οι οικονομίες τους εξαρτώνται όλο και λιγότερο από τη γεωργία.
Γ. Αστική Ανάπτυξη
Είναι η ανάπτυξη και η αναδιοργάνωση του αστικού χώρου. Αυτή η αστική ανάπτυξη λαμβάνει υπόψη τόσο τη δημογραφική ανάπτυξη των πόλεων, τη χωρική επέκταση των πόλεων και τον πολλαπλασιασμό σε χρόνο και χώρο του αριθμού των πόλεων. Η αστική ανάπτυξη έχει νόημα μόνο εάν πληρούται ένα από τα προηγούμενα τρία κριτήρια.
III. ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (GIS)
Σήμερα, τα πεδία εφαρμογής της επεξεργασίας εικόνας είναι πάρα πολλά. Οι κύριοι τομείς που επέτρεψαν την ανάπτυξη της επεξεργασίας εικόνας είναι οι στρατιωτικοί, ιατρικοί, βιομηχανικοί, πολυμέσων και γεωχωρικοί τομείς. Το γεωχωρικό πεδίο είναι επί του παρόντος ένα πεδίο αιχμής. Τα εργαλεία και τα δεδομένα είναι πλέον εύκολα προσβάσιμα και διαθέσιμα σε πολίτες και οργανισμούς που επιθυμούν να αξιοποιήσουν τη δύναμη της γεωχωρικής ανάλυσης.
Το Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (GIS) καθιστά τεχνικά εφικτή την ενσωμάτωση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων που συλλέγονται από διάφορους αισθητήρες ως ένα υπολογιστικό σύστημα για τη σύλληψη, αποθήκευση, αναζήτηση, ανάλυση και εμφάνιση γεωχωρικών δεδομένων που περιγράφουν τη θέση και τα χαρακτηριστικά των χωρικών παραμέτρων. Αποτελεί έτσι ένα απαραίτητο εργαλείο για διαχείριση πόρων, σχεδιασμό σε έκτακτες ανάγκες, ανάλυση εγκλήματος, δημόσια υγεία, διαχείριση αρχείων γης, γεωργία ακριβείας και πολλούς άλλους τομείς. Οι ειτουργίες GIS περιλαμβάνουν απόκτηση δεδομένων, διαχείριση δεδομένων, αναζήτηση δεδομένων, ανάλυση διανυσματικών δεδομένων, ανάλυση δεδομένων raster και παρουσίαση δεδομένων.Τα γεωχωρικά δεδομένα αναφέρονται σε χωρική βάση και μπορούν να είναι διανυσματικά ή ράστερ.
Α. Υλικό (Hardware)
Ένα Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (GIS) [9] περιλαμβάνει υλικό, λογισμικό και δεδομένα με αποστολή να συλλαμβάνουν, να αποθηκεύουν, να αναλύουν και να εμφανίζουν όλα τα είδη πληροφοριών με γεωγραφική ετικέτα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1. Το υλικό ενός συστήματος υπολογιστή χρησιμοποιείται για αποθήκευση και επεξεργασία δεδομένων. Το μέγεθος του υπολογιστή καθορίζεται από το είδος και τη φύση του GIS. Ένα GIS μικρού μεγέθους απαιτεί τη χρήση ενός μικρού προσωπικού υπολογιστή, αλλά ένα εταιρικό GIS μεγάλης κλίμακας απαιτεί τη χρήση ενός μεγαλύτερου υπολογιστή. Άλλα στοιχεία hardware, όπως ένας πλότερ και ένας εκτυπωτής για την παραγωγή χαρτών, είναι επίσης απαραίτητα στο GIS. Για τη σάρωση και την ψηφιοποίηση του χάρτη απαιτούνται επίσης σαρωτές και πίνακας ψηφιοποίησης. Τα δεδομένα πεδίου συλλέγονται επίσης χρησιμοποιώντας τον δέκτη GPS.
Β. Λογισμικό
Στο GIS, το λογισμικό χρησιμοποιείται για την αποθήκευση, ανάλυση και εμφάνιση δεδομένων γεωγραφικών πληροφοριών. Το GIS διαθέτει μια σειρά εργαλείων για αναζήτηση, διαχείριση και μεταφορά δεδομένων καθώς και δεδομένων δορυφορικής απεικόνισης. Το λογισμικό GIS περιλαμβάνει συχνά και ένα σύστημα cad για σκιαγράφηση και μέτρηση.
Γ. Δεδομένα
Τα δεδομένα είναι η πιο κρίσιμη πτυχή του GIS. Οι πληροφορίες συλλέγονται από μια πηγή δεδομένων για την κατοικία και μία από την εμπορική χρήση. Για να βοηθήσουν στην οργάνωση και διαχείριση δεδομένων, οι περισσότερες εφαρμογές GIS χρησιμοποιούν ένα DBMS για τη δημιουργία και τη διατήρηση μιας βάσης δεδομένων. Τα δεδομένα στο ΓΠΣ παρουσιάζονται σε δύο μορφές. Γεωγραφικά δεδομένα, καθώς και χαρακτηριστικά χωρικών δεδομένων .Τα χωρικά δεδομένα είναι πληροφορίες που εμπεριέχουν μια διακριτή γεωγραφική θέση με τη μορφή ενός συνόλου συντεταγμένων. Χάρτες, σαρωμένα σχέδια, εισαγωγή δεδομένων cad, δεδομένα δέκτη GPS και δεδομένα δορυφορικής απεικόνισης είναι όλα πηγές χωρικών δεδομένων. Τα δεδομένα χαρακτηριστικών είναι περιγραφικά κομμάτια δεδομένων που περιέχουν πληροφορίες για μια συγκεκριμένη περιοχή. Τα αποθηκευμένα σε υπολογιστή δεδομένα, βάσεις δεδομένων και δεδομένα ανταλλαγής μηνυμάτων είναι οι πηγές των χαρακτηριστικών δεδομένων.
Δ. Άνθρωποι
Χωρίς χρήστες, η τεχνολογία GIS δεν μπορεί να εφαρμοστεί. Ο χρήστης δημιουργεί και αποφασίζει για τα βοηθητικά εργαλεία που χρειάζεται με βάση πραγματικά ζητούμενα. Κάποιοι άνθρωποι έκαναν την προσπάθεια να μάθουν πώς να χρησιμοποιούν αυτά τα εργαλεία αποτελεσματικά. Ως αποτέλεσμα, για να κάνουν οι χρήστες τη βέλτιστη χρήση του GIS, απαιτείται να λάβουν εξειδικευμένη πρακτική εκπαίδευση.
Ε. Μέθοδοι
Η επιτυχία του GIS εξαρτάται από ένα καλά σχεδιασμένο σχέδιο εφαρμογής. Ποια είναι λοιπόν τα διακριτά οργανωτικά πλαίσια και οι επιχειρησιακές πρακτικές; Η χρήση της νέας τεχνολογίας GIS κατέστησε αναγκαία την πρόσληψη εκπαιδευμένων εργαζομένων για τη χρήση της νέας τεχνολογίας.
IV. ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (GIS)
Α. Σημασία της Τηλεπισκόπησης για τον πολεοδομικό σχεδιασμό
Η τηλεπισκόπηση, και ειδικότερα οι δορυφορικές εικόνες, προκάλεσαν μεγάλο ενδιαφέρον στην κοινότητα της πληροφορικής, που επιδιώκει να δώσει στις μηχανές τη δυνατότητα να αναγνωρίζουν το περιβάλλον τους μέσω της ταξινόμησης των δορυφορικών εικόνων. Οι δορυφόροι παρέχουν εικόνες της Γης που συλλέγονται, αναλύονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία για πολιτικούς και στρατιωτικούς σκοπούς. Πράγματι, οι δορυφορικές εικόνες έχουν πολλές εφαρμογές σε τομείς όπως μετεωρολογία, ωκεανογραφία, ψάρεμα, γεωργία, βιοποικιλότητα, γεωλογία, χαρτογραφία, χωροταξικός σχεδιασμός, πόλεμος κ.λπ. Η ταξινόμηση των δορυφορικών εικόνων στοχεύει να μετατρέψει τις εικόνες σε χρήσιμες πληροφορίες αντί να έχει απλώς την εικόνα ενός τόπου. Οι πληροφορίες που παρέχονται από την ανάλυση της τηλεπισκόπησης μπορούν να βοηθήσουν στην ενημέρωση της διαδικασίας σχεδιασμού για την προώθηση της χρηστής διαχείρισης της γης. Οι δορυφορικές εικόνες χρονοσειρών μπορούν να διαδραματίσουν κρίσιμο ρόλο στην παρατήρηση των προτύπων ανάπτυξης. Ως εκ τούτου, ο ορθός πολεοδομικός σχεδιασμός και η βιώσιμη διαχείριση της αστικής ανάπτυξης είναι κρίσιμες για την ανθρώπινη, οικονομική και περιβαλλοντική ευημερία ειδικά σε περιόδους υψηλής ανάπτυξης.
Β. Εφαρμογές δορυφορικής τηλεπισκόπησης και GIS
Η τηλεπισκόπηση και το GIS μπορούν να συμβάλουν σε πολλά επίπεδα στον τομέα του πολεοδομικού σχεδιασμού - Σχεδιασμός χρήσης γης και βιώσιμη ανάπτυξη. Ανάπτυξη και παρακολούθηση της αγοράς γης. - Σχεδιασμός υποδομής. - Ενημέρωση των κοινοτήτων των ενδιαφερομένων. - Διευκόλυνση της ενδοαστικής και διατμηματικής συνεργασίας μέσω της ανταλλαγής πληροφοριών. - Περιβαλλοντικός σχεδιασμός και σχεδιασμός πόρων, συμπεριλαμβανομένης της μετατροπής γεωργικών εκτάσεων και της προστασίας πολιτιστικών χώρων και περιοχών ιστορικής αξίας.
Γ. Προκλήσεις για τον Πολεοδομικό Σχεδιασμό
Υπάρχουν πολλά εμπόδια που περιορίζουν τη χρήση των χωρικά άρτιων πληροφοριών χρήσης γης που μπορούν να προκύψουν από την τηλεπισκόπηση. Ίσως τα πιο συνηθισμένα εμπόδια είναι η περιορισμένη πρόσβαση και η διαθεσιμότητα δορυφορικών εικόνων, το επίπεδο τεχνικής εμπειρογνωμοσύνης που απαιτείται για τη χρήση των δεδομένων πέρα από την οπτική ερμηνεία και το κόστος που σχετίζεται με την ανάπτυξη και τη διατήρηση μεγάλων γεωχωρικών βάσεων δεδομένων. Η εφαρμογές αναπτυξιακών στρατηγικών και δορυφορικών δεδομένων συχνά δεν είναι διαθέσιμες στους διαχειριστές έργων που ασχολούνται με το σχεδιασμό.
V. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΓΗΣ
Τα δεδομένα γεωσκόπησης δίνουν ποσοτικές πληροφορίες που είναι χρονικά και χωρικά πιο συνεπείς από τις παραδοσιακές επίγειες έρευνες [8]. Επιτρέπουν την εξαγωγή μιας ποικιλίας φυσικών, κλιματικών και κοινωνικοοικονομικών δεικτών για τη στήριξη του πολεοδομικού σχεδιασμού και της λήψης αποφάσεων. Γενικά, τα δεδομένα αυτά προσφέρουν πολλές ευκαιρίες για χαρτογράφηση και παρακολούθηση αστικών περιοχών [13, 14]. Είναι ολοένα και πιο ευρέως διαθέσιμα, αλλά συχνά δεν είναι εύκολα προσιτά από βασικούς παράγοντες στον πολεοδομικό σχεδιασμό και τη λήψη αποφάσεων. Η παρατήρηση της γης είναι σύγχρονη επιστήμη, η οποία μελετά την εξέλιξη του περιβάλλοντος της γης, χρησιμοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης όπως δορυφορικές εικόνες και αεροφωτογραφίες [2].
Α. Τύποι Δεδομένων GIS
α) Τύποι διανυσματικών δεδομένων: χρησιμοποιούνται στη φύση για εκφράζουν διακριτές ιδιότητες. Είναι η καλύτερη προσέγγιση επιφανειακής αναπαράστασης στο GIS και έχει μια πολυεπίπεδη αρχιτεκτονική που αντιπροσωπεύει το σημείο, τη γραμμή και το πολύγωνο [9]. Οι διανυσματικοί τύποι δεδομένων χρησιμοποιούν μια ιεραρχική δομή για την περιγραφή πληροφοριών από πηγές όπως αυτοκινητόδρομοι, ποτάμια, πόλεις, λίμνες και όρια πάρκου. Το μοντέλο διανυσματικών δεδομένων καθιστά απλή την εξαγωγή περιγράμματος, παρεμβολής, ανύψωσης και άλλων χαρακτηριστικών. Η μετάφραση των μητρικών δεδομένων σε διανυσματικά δεδομένα φαίνεται στο Σχ. 2α) Τύποι διανυσματικών δεδομένων: χρησιμοποιούνται στη φύση για εκφράζουν διακριτές ιδιότητες. Είναι η καλύτερη προσέγγιση επιφανειακής αναπαράστασης στο GIS και έχει μια πολυεπίπεδη αρχιτεκτονική που αντιπροσωπεύει το σημείο, τη γραμμή και το πολύγωνο [9]. Οι διανυσματικοί τύποι δεδομένων χρησιμοποιούν μια ιεραρχική δομή για την περιγραφή πληροφοριών από πηγές όπως αυτοκινητόδρομοι, ποτάμια, πόλεις, λίμνες και όρια πάρκου. Το μοντέλο διανυσματικών δεδομένων καθιστά απλή την εξαγωγή περιγράμματος, παρεμβολής, ανύψωσης και άλλων χαρακτηριστικών. Η μετάφραση των μητρικών δεδομένων σε διανυσματικά δεδομένα φαίνεται στο Σχ. 2 β) Μορφές δεδομένων ράστερ: είναι πλέγματα σειρών και στήλες με τιμές χρώματος pixel που καταγράφονται σε κάθε ένα κελί και με συνεχόμενες τιμές χαρακτηριστικών . Ετσι χρησιμοποιούνται για την ορθή αναπαράσταση γεωγραφικών δεδομένων σχετικά με αντικείμενα του πραγματικού κόσμου, όπως αεροφωτογραφίες, σαρωμένοι χάρτες και δεδομένα τηλεπισκόπησης. Είναι οι καλύτερη μέθοδος έκφρασης ενός δισδιάστατου χωρικού στοιχείου συμπεριλαμβανομένων γραμμών, περιοχών και δικτύων.
Β. Αεροφωτογραφία
Διαθέτει μεγάλο αρχείο δεδομένων ενώ η δορυφορική τηλεπισκόπηση για την παρατήρηση της γης ξεκίνησε το 1972 με την πρώτη εκτόξευση του δορυφόρου Landsat [2]. Η αεροφωτογραφία χρησιμοποιείται εδώ και πολύ καιρό ως εργαλείο για ανάλυση σε αστικές περιοχές [12]. Παρέχει πληροφορίες που μπορούν να επιφέρουν σημαντική βελτίωση της αποτελεσματικότητας του σχεδιασμού και της διαχείρισης πόλεων και κωμοπόλεων. Είναι δεδομένα σχετικά φθηνά, ακριβή, αξιόπιστα και μπορούν να ληφθούν σε οποιαδήποτε επιθυμητή κλίμακα, αλλά δεν είναι χρήσιμα για μεγάλες μητροπολιτικές περιοχές. Γι' αυτό σήμερα, όχι μόνο οι διαθέσιμες αεροφωτογραφίες αλλά και οι δορυφορικοί αισθητήρες κυριαρχούν όλο και περισσότερο σε πολλά πεδία εφαρμογής, συμπεριλαμβανομένης της πολεοδομικής ανάλυσης.
Γ. Δορυφορικά δεδομένα
Οι πληροφορίες που προέρχονται από την τηλεπισκόπηση μπορούν να βοηθήσουν στην περιγραφή και τη μοντελοποίηση του αστικού περιβάλλοντος, οδηγώντας σε καλύτερη κατανόηση των ωφελειών του εφαρμοσμένου αστικού σχεδιασμού και διαχείρισης . Μια έκθεση που δημοσιεύτηκε από τη NASA τόνισε το γεγονός ότι οι πρόοδοι στη χαρτογράφηση της επιφάνειας γης με δορυφόρους συμβάλλουν στη δημιουργία πολύ πιο λεπτομερών αστικών χαρτών, παρέχοντας στους σχεδιαστές μια πολύ βαθύτερη κατανόηση της δυναμικής της αστικής ανάπτυξης και εξάπλωσης, καθώς και της σχετικής σε θέματα διαχείρισης γης θεματολογίας.
ΜΗ ΕΠΟΠΤΕΥΟΜΕΝΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ
Ταξινόμηση χωρίς επίβλεψη
Βασίζεται στην ομαδοποίηση εικονοστοιχείων σε διάφορες φασματικές κατηγορίες. Οι φασματικές αυτές κλάσσεις επισημαίνονται χειροκίνητα στις ομάδες ενδιαφέροντος [29]. Η επαναληπτικά αυτοοργανούμενη τεχνική ανάλυσης δεδομένων είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος στην τηλεπισκόπηση. Είναι μια μέθοδος εκμάθησης χωρίς επίβλεψη που δημιουργεί έναν προκαθορισμένο αριθμό ομάδων χωρίς ετικέτα σε μια εικόνα και απαιτεί διάφορες παραμέτρους που ελέγχουν τον αριθμό των συστάδων και των επαναλήψεων που πρέπει να εκτελεστούν. Το ISODATA χρησιμοποιεί την τεχνική cluster-busting για την επισήμανση σύνθετων κλάσεων.
ΕΠΟΠΤΕΥΟΜΕΝΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ
Βασίζεται στην επιλογή αντιπροσωπευτικών εικονοστοιχείων για κάθε μία από τις επιθυμητές κλάσεις και στη συνέχεια στην εκτέλεση ενός από τους αλγόριθμους ταξινόμησης που χαρακτηρίζουν τα εικονοστοιχεία μιας εικόνας ως κλάσεις πληροφοριών. Η ταξινόμηση της μέγιστης πιθανότητας είναι η πιο κοινή εποπτευόμενη μέθοδος στη βιβλιογραφία . Γενικά, οι μέθοδοι ISODATA και Maximum Likelihood Classification είναι οι πιο κοινές μέθοδοι που εφαρμόζονται για ανάλυση βάσει εικονοστοιχείων. Μια απλοποιημένη απεικόνιση των μεθόδων ταξινόμησης δορυφόρου εικόνας φαίνεται στο Σχ. 5.
Β. Ταξινόμηση βάσει αντικειμένων
Αυτός ο τύπος ανάλυσης χρησιμοποιεί μεθόδους ταξινόμησης εικόνων μέσω εικονικών αντικειμένων τα οποία προκαθορίζονται μετά από μια διαδικασία τμηματοποίησης. Η τμηματοποίηση είναι μια λειτουργία επεξεργασίας εικόνας που στοχεύει στη διαίρεση μιας εικόνας ομαδοποιώντας pixel (αντικείμενα εικονοστοιχείων) σύμφωνα με προκαθορισμένα κριτήρια Σύμφωνα με τους D. Jawak and al, Xiaoxia and al , η διαδικασία αυτής της προσέγγισης είναι η εξής: - Οι μέθοδοι που βασίζονται σε αντικείμενα βασίζονται στην αντικειμενοστραφή ταξινόμηση που αρχικά εκτελεί τμηματοποίηση ολόκληρης της εικόνας σε συνεπείς ομάδες εικονοστοιχείων που ονομάζονται τμήματα. - Στη συνέχεια, ο χρήστης δημιουργεί ένα σύνολο κριτηρίων ταξινόμησης με βάση τις προηγούμενες γνώσεις του. - Στη συνέχεια, ο ταξινομητής επιλέγεται για να αντιστοιχίσει κάθε τμήμα στην κατάλληλη κλάση σύμφωνα με ένα σύνολο καθορισμένων κανόνων. Είναι μια τεχνική χωρίς επίβλεψη στην ταξινόμηση βάσει αντικειμένων, εάν οι αποφάσεις λαμβάνονται με βάση τον βαθμό ομοιότητας με τους ορισμούς κλάσεων που περιγράφονται από μία ή περισσότερες συνθήκες. Όταν οι καταχωρήσεις κλάσεων βασίζονται σε στατιστικούς υπολογισμούς μεταξύ των αντικειμένων εικόνας που πρόκειται να ταξινομηθούν και του συνόλου εκπαίδευσης, όπως η μέθοδος K-NN, η μέθοδος λέγεται ότι εποπτεύεται [29]. Σε αυτή τη μέθοδο K-NN, η φασματική απόσταση μεταξύ δύο εικονοστοιχείων χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της διακύμανσης και τον προσδιορισμό της ομοιότητας κλάσης. Είναι μια μη παραμετρική μέθοδος, η αρχή της είναι ότι η κλάση ενός νέου δείγματος pixel βασίζεται στην απόσταση μεταξύ των Κ εγγύτερων δειγματικών σημείων.
Γ. Ταξινόμηση που βασίζεται σε συνελικτικό νευρωνικό δίκτυο
Οι ερευνητές συχνά χρησιμοποιούν στατιστική μοντελοποίηση και αλγόριθμους μηχανικής και βαθιάς μάθησης, συμπεριλαμβανομένων των συνελικτικών νευρωνικών δικτύων (CNN). Αυτή η προσέγγιση είναι πιο κατάλληλη για ταξινόμηση εικόνων τηλεπισκόπησης, ειδικά για ταξινόμηση υπερφασματικών και δορυφορικών χρονοσειρών εικόνων (STIS) . Το τελευταίο είναι ένα διατεταγμένο σύνολο εικόνων της ίδιας πηγής που αποκτήθηκαν σε διαφορετικές ημερομηνίες. Αυτός ο τύπος δεδομένων παρέχει πλούσιες πληροφορίες για τη χρονική εξέλιξη της περιοχής που μελετήθηκε και συνδυάζει υψηλές χρονικές, φασματικές και χωρικές αναλύσεις που επιτρέπουν την προσεκτική παρακολούθηση της δυναμικής της βλάστησης Γενικά, μέθοδοι που βασίζονται σε συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα όπως RNN, TempCNN, κ.λπ., έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση και τον εντοπισμό αστικών αλλαγών [26]. Μια απλοποιημένη απεικόνιση της αρχιτεκτονικής νευρωνικών δικτύων φαίνεται στο Σχήμα. 4. Το πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης είναι ότι οι μέθοδοι βαθιάς μάθησης όπως οι RNN, CNN, TempCNN ... γενικά ξεπερνούν τους παραδοσιακούς αλγόριθμους ταξινόμησης, όπως ο RF επειδή δεν αντιμετωπίζουν χρονικά χαρακτηριστικά. Αλλά το όριο που πληρεί αυτή την προσέγγιση είναι ο χρόνος επεξεργασίας, επειδή αυτές οι μέθοδοι εκπαιδεύονται με μικρότερη ταχύτητα. Αυτή η προσέγγιση βασίζεται σε νευρωνικά δίκτυα.
VII. ΣΥΝΟΨΗ
Η χωρική τηλεπισκόπηση και τα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών (GIS) παρέχουν επιλογές για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων. Μία από τις κύριες χρήσεις της χωρικής τηλεπισκόπησης είναι η ανίχνευση αλλαγών στη χρήση γης και στην κάλυψη γης. Είναι μια σύγκριση χρονοσειρών δορυφορικών εικόνων. Στόχος της έρευνάς μας είναι να καταδείξουμε τη σημασία της τηλεπισκόπησης, ειδικά των δορυφορικών εικόνων, στην κατανόηση των αστικών μορφών, του χωροταξικού σχεδιασμού και της παρακολούθησης της εξέλιξης του δομημένου περιβάλλοντος, καθώς και να επισημάνουμε μια επισκόπηση των μεθόδων ανάλυσης γεωγραφικών δεδομένων και τέλος να παρουσιάσουμε ορισμένες εφαρμογές τηλεπισκόπησης.
Ενδεικτική βιβλιογραφία
1. “Memoire Online - Développement urbain et prolifération des quartiers précaires à Abidjan: le cas du quartier Banco 1 (commune d’Attécoubé ) - Kouame Prosper YAO.” urbain-et-proliferation-des-quartiers-precaires--Abidjan-le-cas- du quartier-Banc12.html (accessed Jul. 02, 2021).
2. M. Kuffer, K. Pfeffer, and C. Persello, “Special issue ‘remote- sensing based urban planning indicators,’” Remote Sens (Basel), vol. 13, no. 7, 2021.
3. H. Goyal, C. Sharma, and N. Joshi, “An Integrated Approach of GIS and Spatial Data Mining in Big Data,” Int J Comput Appl, vol. 169, no. 11, pp. 1–6, Jul. 2017.
4. K.-T. Chang, “Geographic Information System,” International Encyclopedia of Geography: People, the Earth, Environment and Technology, pp. 1–9, Mar. 2017, doi: 10.1002/9781118786352.WBIEG0152.
5. R. Clayton, “Geocoding the Business Register at the Bureau of Labor Statistics,” Paper presented at 15th International Rountable on Business Survey Frames, Washington, DC, Oct. 22–25, 2001.
6. M Netzband, W. L. Stefanov, C. Redman, “Applied Remote Sensing for Urban Planning,” Governance and Sustainability, Springer, 2007.
7. M. Kuffer et al., “The role of earth observation in an integrated deprived area mapping ‘system’ for low-to-middle income countries,” Remote Sens (Basel), vol. 12, no. 6, 2020.
8. H. Taubenböck, M. Wurm, C. Geiß, S. Dech, and S. Siedentop, “Urbanization between compactness and dispersion: designing a spatial model for measuring 2D binary settlement landscape configurations,” Int J Digit Earth, vol. 12, no. 6, pp. 679–698, 2019.
9. R. G. Congalton, “Exploring and Evaluating the Consequences of Vector to-Raster and Raster-to-Vector Conversion LAI Validation View project Global Food Security-Support Analysis Data at 30 m (GFSAD30) View project Exploring and Evaluating the Consequences of Vector-to-Raster and Raster-to-Vector Conversion.” [Online]. Available: [2]
