Αξιολόγηση της μη επιβλεπόμενης και της επιβλεπόμενης ταξινόμησης σε ορεινό τοπίο του Νεπάλ
Από RemoteSensing Wiki
Improving Landsat and IRS Image Classification: Evaluation of Unsupervised and Supervised Classification through Band Ratios and DEM in a Mountainous Landscape in Nepal
Συγγραφέας
Κrishna Bahadur K.C.
Πηγή
Remote Sens. 2009, 1(4), 1257-1272
Σκοπός της Εφαρμογής
Η διερεύνηση και αξιολόγηση της χρήσης τροποποιημένων καναλιών και συμπληρωματικών δεδομένων στην ταξινόμηση απεικονίσεων Landsat και IRS, για τη δημιουργία χάρτη χρήσεων/καλύψεων γης της λεκάνης Galaudu του Νεπάλ (ΕΙΚΟΝΑ 1).
Μεθοδολογία
Η ταξινόμηση των χρήσεων γης διερευνήθηκε με χρήση επιβλεπόμενης και μη επιβλεπόμενης ταξινόμησης και για 12 σύνολα δεδομένων, που περιέχουν τα κανάλια των Landsat MSS και ΤΜ και του IRS, τους λόγους τους, τον ειδικό λόγο βλάστησης ΝDVI, τη μέθοδο των κύριων στοιχείων (Principal Components - PC) και το ψηφιακό υψομετρικό υπόδειγμα (Digital Elevation Model - DEM).
Η διάκριση των χρήσεων γης είναι δυσχερής στις ορεινές περιοχές με τροπικά υγρά κλίματα, καθώς απεικονίσεις χωρίς νέφη λαμβάνονται μόνο τη ξηρή περίοδο, όπου οι περισσότερες γεωργικές περιοχές είναι χέρσες. Ειδικά στις ορεινές περιοχές του Νεπάλ η διάκριση είναι δύσκολη λόγω της περίπλοκης δομής και σύνθεσης των καλλιεργειών, και του ορεινού τοπίου με τις μεγάλες σκιάσεις. Η προσθήκη του DEM συνέβαλε στη βελτίωση της ακρίβειας της ταξινόμησης.
Χωρικά Δεδομένα
Τα χωρικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν:
-Δεδομένα Landsat MSS 10-Oct-1976 (Path 152, Row 41)
-Δεδομένα Landsat TM 4-Feb-1990, 13-3-2000 (Path/Row 141/41)
-Δεδομένα IRS 16-Feb-2002 (Path/Row 104/052)
-Ασπρόμαυρες αεροφωτογραφίες 1:50.000 από 1978 έως 1992
-Τοπογραφικοί χάρτες 1:25.000 από τους οποίους δημιουργήθηκε το DEM
-Επίγειοι έλεγχοι
Ανάλυση απεικονίσεων
Η μεθοδολογία της ψηφιακής ανάλυσης των απεικονίσεων για την δημιουργία του χάρτη χρήσεων/καλύψεων γης φαίνεται στην ΕΙΚΟΝΑ 2 και αναλύεται ακολούθως:
- Προεπεξεργασία
Αρχικά, έγινε προεπεξεργασία των απεικονίσεων προκειμένου να απαλειφθούν ανεπιθύμητα χαρακτηριστικά, όπως θόρυβος, γεωμετρική διαστρέβλωση κ.ο.κ.
- Μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση
Έγινε επιλογή 6 συνόλων δεδομένων για τον MSS, 12 για τον ΤΜΜ και 6 για τον IRS, μεταξύ των οποίων κανάλια, λόγοι, NDVI, PC1 και DEM, τα οποία χωρίστηκαν σε συνδυασμούς και ταξινομήθηκαν με τη μη επιβλεπόμενη μέθοδο ISODATΑ. Οι ταξινομήσεις που προέκυψαν αναγνωρίστηκαν με βάση τα δεδομένα από τον επίγειο έλεγχο και παλαιότερους χάρτες χρήσεων γης, έγινε σύγκριση της ακρίβειας τους, και διαπιστώθηκε ότι ο συνδυασμός των λόγων καναλιών 4/3, 5/4, 5/7 έδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα.
- Επιβλεπόμενη ταξινόμηση
Βάσει της μη επιβλεπόμενης ταξινόμησης με τα καλύτερα αποτελέσματα, εφαρμόστηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση επίσης στο συνδυασμό λόγων 4/3, 5/4, 5/7, με τη μέθοδο της μέγιστης πιθανοφάνειας Bayesian (MLC). Οι περιοχές εκπαίδευσης για κάθε κατηγορία επιλέχτηκαν από τον επίγειο έλεγχο για τον IRS, και τις αεροφωτογραφίες για τον Landsat MSS και ΤΜ. Για τη δημιουργία χαρτών χρήσης γης για το 1976, 1990, 2000, και 2002 χρησιμοποιήθηκαν πέντε κατηγορίες γης ανάλογα με τη χρήση/κάλυψη, η δασική, η θαμνώδης, η πεδινή γεωργική, η ορεινή γεωργική, και οι καλλιέργειες λαχανικών.
- Μεταταξινόμηση
Οι ταξινομημένες εικόνες υπέστησαν μεταταξινόμηση με επιλεγμένες ενοποιήσεις κατηγοριών, και καθαρισμό – ενοποιήσεις περιοχών από μη ταξινομημένα – απομονωμένα pixel, και οι τελικές περιοχές χρήσης εξάχθηκαν ως πολυγωνικά θέματα σε πρόγραμμα GIS, για περαιτέρω ανάλυση.
- Διαφοροποίηση χρήσεων γης
Τα πολυγωνικά θέματα χρήσεων γης που εξήχθησαν για το 1976, το 1990 και το 2000 ήρθαν ανά δύο σε αντιπαραβολή επιπέδων GIS, και υπολογίστηκε η περιοχή που άλλαζε από τη μια κατηγορία χρήσης στην άλλη.
Σημαντικά αποτελέσματα – Αξιολόγηση μεθοδολογίας
Στην εργασία διερευνήθηκε η ταξινόμηση των χρήσεων γης στη λεκάνη Galaudu του Νεπάλ με χρήση επιβλεπόμενης και μη επιβλεπόμενης ταξινόμησης, με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση να επιτυγχάνει καλύτερα αποτελέσματα. Την υψηλότερη ακρίβεια πέτυχε ο συνδυασμός λόγων 4/3, 5/4, 5/7 (82,86%), και τη χαμηλότερη ο συνδυασμός των καναλιών 2, 3, 4 (45,29%). Το αποτέλεσμα αυτό αποδίδεται σε ένα βαθμό και στο έντονο στην περιοχή φαινόμενο σκίασης, λόγω του ορεινού τοπίου, την επίδραση του οποίου απαλείφουν οι λόγοι. Οι χάρτες χρήσης γης που προέκυψαν για το 1976, 1990, 2000 και 2002 φαίνονται στην ΕΙΚΟΝΑ 3. Αναφορικά με τη διαφοροποίηση των χρήσεων γης, διαπιστώθηκε ότι από το 1976 έως το 2002, οι αγροτικές περιοχές της λεκάνης αυξήθηκαν περίπου κατά 50% εις βάρος των δασικών περιοχών. Το γεγονός αυτό δύναται να εξηγηθεί από το ότι οι καλλιέργειες της λεκάνης βρίσκονται σε υψηλά υψόμετρα και κλίσεις, με αποτέλεσμα να εξαντλούνται γρήγορα και οι αγρότες να επεκτείνονται στη δασική ζώνη.
