Η χρήση των δορυφορικών δεδομένων Τηλεανίχνευσης στην Γεωδυναμική Μελέτη...

Από RemoteSensing Wiki

Η χρήση των δορυφορικών δεδομένων Τηλεανίχνευσης στην Γεωδυναμική Μελέτη: Επεξεργασία των δορυφορικών εικόνων LANDSAT 5, TM και SPOT/PAN της νότιας Αργολίδας

Αντικείμενο: Η συγκεκριμένη εργασία αναφέρεται στη χρήση δορυφορικών εικόνων τηλεανίχνευσης για γεωδυναμική μελέτη με εφαρμογή σε δορυφορικές εικόνες της Νότιας Αργολίδας.

Στόχος: Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της Γεωδυναμικής Εξέλιξής της Νότιας Αργολίδας, μέσω της Ανάλυσης Αναγλύφου με την ανάπτυξη Συστήματος Γεωγραφικών Πληροφοριών και τη χρήση Δεδομένων Τηλεανίχνευσης. Έτσι, έλαβε χώρα ο προσδιορισμός ρηγμάτων αλλά και γενικότερα τεκτονικών και γεωλογικών επαφών και γεωμορφολογικών ενοτήτων της Αργολίδας, μέσα από την επεξεργασία δύο ψηφιακών δορυφορικών εικόνων της περιοχής.

Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων / δέκτες-κανάλια: Στην μελέτη αυτή χρησιμοποιήθηκαν δύο ψηφιακές δορυφορικές εικόνες SPOT και LANDSAT από την περιοχή της Αργολίδας με τα παρακάτω χαρακτηριστικά:

Η ψηφιακή επεξεργασία των δορυφορικών εικόνων έγινε μέσω του Προγράμματος ψηφιακής επεξεργασίας IMAGINE του ERDAS, ver. 8.2 και 8.3 σε περιβάλλον PC και ειδικότερα σε υπολογιστές Pentium и, 300Mhz με 256Mhz. Η ψηφιακή επεξεργασία των δύο εικόνων εστιάσθηκε στα δύο πρώτα στάδια (προεπεξεργασία και βελτίωση).

1. Προεπεξεργασίες:

• Προεπεξεργασία Εικόνας SPOT

Έπειτα από τις ραδιομετρικές διορθώσεις της εικόνας επιχειρείται το στάδιο της γεωμετρικής διόρθωσης της εικόνας, ώστε να της αποδοθούν ιδιότητες χάρτη (κλίμακα, προβολικές ιδιότητες κ.λ.π.). Για τον λόγο αυτό γίνονται προσαρμογή και αναγωγή των συντεταγμένων βασισμένη σε επιλεγμένα εδαφικά σημεία ελέγχου (Ground Control Points - GCPs), τα οποία αναγνωρίζονται στην εικόνα σε συνδυασμό με τους τοπογραφικούς χάρτες της Γ.Υ.Σ. που καλύπτουν την περιοχή αναφοράς της. Η εικόνα προβάλλεται στο χαρτογραφικό σύστημα UTM. Έπειτα από μετασχηματισμό χρησιμοποιήθηκαν 47 σημεία ελέγχου. Τέλος, γίνεται αναδόμηση της εικόνας με τη μέθοδο της πλησιέστερης γειτονίας και παράγεται η γεωμετρικά διορθωμένη εικόνα SPOT.

• Προεπεξεργασία Εικόνας LANDSAT

Η γεωμετρική διόρθωση των δεδομένων LANDSAT γίνεται με βάση την τεχνική «εικόνα προς εικόνα» σε σχέση με τη γεωμετρικά διορθωμένη SPOT. Επιλέγονται GCPs στην LANDSAT εικόνα αναφορικά με τη SPOT, καθώς και επιπλέον σημεία, αναφορικά με τους τοπογραφικούς χάρτες της περιοχής, επειδή η SPOT καλύπτει μικρότερη περιοχή από τη LANDSAT. Έπειτα από μετασχηματισμό χρησιμοποιήθηκαν 77 σημεία ελέγχου. Τέλος, γίνεται αναδόμηση της εικόνας με τη μέθοδο της πλησιέστερης γειτονίας και παράγεται η γεωμετρικά διορθωμένη εικόνα LANDSAT.

2. Ψηφιακές επεξεργασίες /αλγόριθμοι και αποτελέσματα – φασματικά κανάλια:

• Βελτίωση Εικόνας SPOT

Μετά τη γεωμετρική διόρθωση, ακολουθεί η βελτίωση της εικόνας. Στην συγκεκριμένη περίπτωση εφαρμόζεται η τεχνική της γραμμικής επέκτασης του ιστογράμματος (linear contrast stretching) και στη συνέχεια βελτιώνεται η αντίθεση και η φωτεινότητα της εικόνας.

• Βελτίωση Εικόνας LANDSAT

Μετά τη γεωμετρική διόρθωση, ακολουθεί η βελτίωση της εικόνας. Όπως και στην εικόνα SPOT έτσι και στην LANDSAT εφαρμόζεται η τεχνική της γραμμικής επέκτασης του ιστογράμματος και στη συνέχεια βελτιώνεται η αντίθεση και η φωτεινότητα της εικόνας.

• Δημιουργία Σύνθετων Ψευδέγχρωμων Εικόνων - Εικόνα LANDSAT

Μία ακόμα ψηφιακή επεξεργασία της εικόνας αυτής αποτελεί και η δημιουργία διάφορων συνδυασμών φασματικών καναλιών για την παραγωγή σύνθετων χρωματικά αποτελεσμάτων. Στην παρούσα εργασία δημιουργούνται συνδυασμοί όπως: 7-3-2 (RGB), 7-5-3 (RGB), 7-5-1 (RGB), 4-7-2 (RGB).

• Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών - Εικόνα LANDSAT

Με σκοπό τη μείωση του αριθμού των δεδομένων, στην περίπτωση των πολυφασματικών δεδομένων, πραγματοποιείται η ανάλυση των κύριων συνιστωσών. Το σύνολο σχεδόν της πληροφορίας των αρχικών δεδομένων διατηρείται μέσω της δημιουργίας ενός διανυσματικού διαστήματος με τόσους άξονες ή διαστάσεις όσες είναι οι φασματικές συνιστώσες (φασματικά κανάλια) που συνδέονται με κάθε κυψελίδα της εικόνας. Χρησιμοποιούνται όλα τα φασματικά κανάλια πλην του θερμικού υπέρυθρου (κανάλι 6). Αποτέλεσμα είναι ένας πίνακας ιδιοτιμών, που δηλώνει το ποσοστό της πληροφορίας των αρχικών δεδομένων που περιέχεται στις διάφορες συνιστώσες (6 σε αριθμό), και ένας πίνακας ιδιοδιανυσμάτων, που δηλώνει τη συνεισφορά των αρχικών φασματικών καναλιών σε κάθε μία συνιστώσα ξεχωριστά. Η οπτική συγκριτική μελέτη των διαφόρων συνδυασμών των συνιστωσών δείχνει ότι στον 6-3-1 καταγράφονται με μεγάλη ευκρίνεια τα μορφολογικά χαρακτηριστικά της περιοχής, το υδρογραφικό δίκτυο και οι καλυμματικοί τύποι, χαρακτηριστικά τα οποία αποτελούν άμεσα ή έμμεσα κριτήρια αναγνώρισης δομών.

Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS / αναγκαιότητά τους: Στο στάδιο της προεπεξεργασίας της εικόνας SPOT και για την προαναφερθείσα αναγνώριση των σημείων ελέγχου, χρησιμοποιούνται οι τοπογραφικοί χάρτες – φύλλα της Γ.Υ.Σ.: «Σπέτσες», «Ύδρα», «Λυγουριό», «Κόρινθος», «Ναύπλιο», «Σοφικό» και «Άστρος», κλίμακας 1/50000 και χρονολογίας 1989-1992. Επιπλέον, οι δομές που προσδιορίστηκαν εισήχθησαν στο Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών «ΠΡΩΑΝΑ», που αναπτύχθηκε για την περιοχή, ώστε να κατασκευαστεί ο «Χάρτης Ρηξιγενούς Ιστού» και ο «Συνθετικός Γεωλογικός Χάρτης» της περιοχής.

Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων: Έπειτα από φωτοερμηνεία των δορυφορικών εικόνων προέκυψε ότι η περιοχή αποτελείται από αλπικούς και μεταλπικούς σχηματισμούς. Επιπλέον διακρίθηκαν νεοτεκτονικά ρήγματα, δηλαδή ενεργών και σεισμικών, με κριτήρια νεοτεκτονικής. Τελικό αποτέλεσμα της διαχείρισης των πολυθεματικών δεδομένων είναι η παραγωγή θεματικών και συνθετικών χαρτών, όπως «Χάρτης Ρηξιγενούς Ιστού», «Συνθετικός Γεωλογικός Χάρτης» και «Χάρτης Ανάλυσης Αναγλύφου», με την κατάλληλα δομημένη βάση δεδομένων, καθώς και ροδογραμμάτων και άλλων στατιστικών διαγραμμάτων. Στην ‘Εικόνα 1’ δίνεται ο «Χάρτης Ρηξιγενούς Ιστού της Νότιας Αργολίδας».

Εικόνα 1: Χάρτης Ρηξιγενούς Ιστού της Νότιας Αργολίδας

Με την παρούσα μελέτη αποδείχτηκε ότι η Τηλεανίχνευση αποτελεί σημαντικό εργαλείο για τις Γεωεπιστήμες γενικότερα αλλά και για τη Γεωδυναμική μελέτη μιας περιοχής ειδικότερα.

Πηγή: Βασιλοπούλου Σ. . Η χρήση των δορυφορικών δεδομένων Τηλεανίχνευσης στην Γεωδυναμική Μελέτη: Επεξεργασία των δορυφορικών εικόνων LANDSAT 5, TM και SPOT/PAN της νότιας Αργολίδας. Ερευνητική Μονάδα Διαστημικών εφαρμογών, 6ο Συνέδριο Γεωγραφίας, Αθήνα