Τηλεπισκόπιση των εκτάσεων με προσωρινά καταλύματα στην περιοχή της Μπανγκόκ

Από RemoteSensing Wiki

Τηλεπισκόπιση των εκτάσεων με προσωρινά καταλύματα στην περιοχή της Μπανγκόκ

Αντικείμενο Μελέτης: Παρακολούθηση προσωρινών καταλυμάτων

Δημοσίευση:Environmental Studies Program Natural and Mathematical Sciences Richard Stockton College Pomona

Συγγραφείς: Curtis N. Thomson, Richard Stockton College Pomona

Σκοπός

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να δοκιμάσει την εφαρμογή των δορυφορικών εικόνων Landsat Enchanced Thematic Mapper για την αναγνώριση, την περιγραφή, τον υπολογισμό της μεταβολής της κάλυψης γης, συνδυάζοντας τα φυσικά χαρακτηριστικά και την κατανομή των “Πυκνοκατοικημένων Κοινοτήτων” της Μπανγκόκ.

Περιοχή Μελέτης

Η ραγδαία αναπτυσσόμενη, πληθυσμιακά και οικονομικά, περιοχή της Μπανγκόκ. Η ανάπτυξη αυτή επηρέασε αισθητά τα είδη χρήσεων γης. Μεταξύ του 1974 και 1984 περίπου 35 τετραγωνικά χιλιόμετρα αγροτικής γης μετατράπηκαν σε αστική. Η ερμηνεία της δορυφορικής εικόνας του 1989 (Εικόνα 1) δείχνει ότι στο σύνολο της έκτασης της Μητροπολιτικής περιοχής της Μπανγκόκ το 75% ήταν αγροτική γη, το 17% κατοικίες, το 5% εμπορική και το υπολειπόμενο 3% χαρακτηρίστηκε βιομηχανική ζώνη.

Μεθοδολογία

Σύνολα δεδομένων και ετοιμασία

Τρις κατηγορίες δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν για αυτή την ανάλυση:

• Τρία σύνολα παγχρωματικών αεροφωτογραφιών
• Ένας χάρτης των “Πυκνοκατοικημένων Κοινοτήτων”
• Μια δορυφορική εικόνα Landsat Enchanced Thematic Mapper

Οι αεροφωτογραφίες του 1974 που χρησιμοποιήθηκαν είχαν ανάλυση 125 ζευγών γραμμών ανά χιλιοστό. Οι αεροφωτογραφίες του 1985 είχαν ανάλυση περίπου 3 μέτρων από το έδαφος, ενώ του 1999 είχαν 1,25 μέτρα (Εικόνες 2,3,4,5) . Συμπληρωματικά στις αεροφωτογραφίες αποκτήθηκαν το Δεκεμβρίου του 2000 δορυφορικές εικόνες Landsat Enchanced Thematic Mapper. Η γεωαναφορά των εικόνων αυτών έγινε στο σύστημα συντεταγμένων Universal Transverse Mercator (UTM). Οι διαφορές στην επιφανειακή ανάλυση μεταξύ της 1200 dpi αεροφωτογραφίας, της δεκαπεντάμετρης παγχρωματικής εικόνας και της εικοσιπέντε μέτρων πολυφασματικής ψευδοχρωματικής εικόνας φαίνεται στις Εικόνες 6,7. Με σκοπό την εξαγωγή πολυφασματικών πληροφοριών από κάθε κοινότητα, ο ψηφιακός χάρτης διανυσμάτων των κοινοτήτων υπερκαλύφθηκε από τις δορυφορικές εικόνες (Εικόνα 8)

. Η περιοχή της Μπανγκόκ που μελετήθηκε ήταν 1304 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Οι “Πυκνοκατοικημένες Κοινότητες” υπολογίζεται να αποτελούν το 2,1% της συνολικής χρήσης γης.

Ανάλυση

Η αναγνώριση και η περιγραφή των “Πυκνοκατοικημένων Κοινοτήτων” μέσω των αεροφωτογραφιών δεν ήταν μια δύσκολη διαδικασία. Εντούτοις ήταν πολύ χρονοβόρα διαδικασία καθώς οι καλύψεις/χρήσεις γης έπρεπε να ερμηνευθούν ξεχωριστά από κάθε φωτογραφία. Επιπλέον η έλλειψη αυτοματοποιημένης διαδικασίας ταυτόχρονης επεξεργασίας τόσων φωτογραφιών καταστούνε την όλη επεξεργασία ιδιαιτέρως κουραστική. Η ανάλυση των δορυφορικών εικόνων:

Φασματική ποικιλία:

Η πιο σημαντική αξία μιας δορυφορικής εικόνας δεν είναι η οπτική της ανάλυση, αλλά η διεξαγωγή πολυφασματικής ανάλυσης. Αυτό πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας μια μη επιβλεπόμενη ρουτίνα ταξινόμησης (ISODATA -Iterative self-organized data analysis technique, using a minimum distance algorithm.) εφαρμοζόμενη σε όλες τις ανακλαστικές ζώνες της πολυφασματικής εικόνας. Κάθε pixel κατανεμήθηκε σε μια από τις πενήντα ομάδες και ύστερα σένα μικρότερο αριθμό ομάδων με σκοπό να καθοριστεί πόση φασματική μεταβλητότητα βρέθηκε σε μια δοθείσα σκηνή. Διαμέσου της θεώρησης διαφορών στις φασματικές ομάδες που παράγονται χρησιμοποιώντας μαζί τις υψηλότερες και τις χαμηλότερες μορφές, ο αναλυτής αποφασίζει ένα κατάλληλο αριθμό ομάδων που επαρκώς αντιπροσωπεύουν την φασματική ποικιλία στην στην σκηνή για τις ανάγκες της μελέτης (Εικόνα 9)

.

Τα αποτελέσματα παρέχουν ένα πληροφοριακό άθροισμα των φασματικών ποικιλιών μέσα στη πόλη. Με σκοπό να βοηθηθεί η ερμηνεία αυτής της εικόνας, φτιάχτηκε ένα διάγραμμα διασποράς των ποικιλιών αυτών των ομάδων (Εικόνα 10)

. Η συσχέτιση μεταξύ του κόκκινου και του κοντινού υπέρυθρου μήκους κύματος δεν βοηθάει μόνο στον εντοπισμό της βλάστησης, αλλά και πώς το έδαφος και η βλάστηση που αποδίδονται σε αυτό το διάγραμμα, μπορούν να ποσοτικοποιηθούν και να χαρακτηριστούν. Στην αριστερή κάτω άκρη του διαγράμματος, κάτω από την υποτιθέμενη γραμμή του εδάφους είναι ομάδες που αντιπροσωπεύουν ποικίλες ποσότητες υγρασίας και/ή σκούρου γυμνού εδάφους. Προχωρώντας προς τα επάνω και στα δεξιά, κατά μήκος της γραμμής, είναι ομάδες που αντιπροσωπεύουν υλικά που αντανακλούν περισσότερο και στο κόκκινο και στο κοντινό υπέρυθρο μήκος κύματος και στις οποίες έχουν μειούμενες ποσότητες υγρασίας. Οι ομάδες που βρέθηκαν αριστερά της γραμμής εδάφους είναι ομάδες που παρουσιάζουν αυξημένες ποσότητες υγειούς πράσινης βλάστησης όσο προχωράμε μακρύτερα της γραμμής.

Φασματική ανάλυση των ¨πυκνοκατοικημένων κοινοτήτων¨

Ο διανυσματικός χάρτης των κοινοτήτων χρησιμοποιήθηκε ως περίγραμμα για την εξαγωγή μόνο εκείνων των pixels που πέφτουν πάνω σε κάθε κοινότητα. Η φασματική ποικιλομορφία αυτών των pixels ύστερα καθορίστηκε χρησιμοποιώντας την τεχνική Isodata. Αυτές οι ομάδες που περιορίστηκαν σε 9 συγκεκριμένες υπογραφές οι οποίες αντιστοιχούν σε 2 κύριες κατηγορίες κάλυψης γης, αδρανή υλικά που καλύπτουν ένα πλήθος στερεών τύπων από το φωτεινό στο σκοτεινό και ένας συνδυασμός αδρανών υλικών και πολύ αραιής βλάστησης. Η Εικόνα 11 είναι το διάγραμμα διασποράς των ποικιλιών, χρησιμοποιώντας τα ίδια κανάλια σε κόκκινο και κοντινό υπέρυθρο, για τις 9 υπογραφές για τις ¨πυκνοκατοικημένες κοινότητες¨. Το διάγραμμα δείχνει πόσο κοντά βρίσκονται οι ομάδες στην υποθετική εδαφική γραμμή που αναπτύσσεται διαγώνια από χαμηλά αριστερά προς ψηλά δεξιά. Το πιο προφανές συμπέρασμα είναι η έλλειψη παρουσίας βλάστησης. Ένα δεύτερο αξιοσημείωτο γεγονός του διαγράμματος είναι η διασπορά τω ομάδων που διαχέονται σε ένα μεγάλο εύρος της υποτιθέμενης εδαφικής γραμμής που αναπτύσσεται διαγώνια από χαμηλά αριστερά σε ψηλά δεξιά της εικόνας. Κάθε μια από τις 9 φασματικές υπογραφές συγκρίθηκε με τους τύπους εδαφικής κάλυψης που χρησιμοποιήθηκαν για την κατηγοριοποίηση όλης της εικόνας της πόλης. Αυτή η σύγκριση μπορεί να βοηθήσει να καθοριστεί η πιθανότητα του διαχωρισμού των υπογραφών των πυκνοκατοικημένων περιοχών από τις φασματικές ανακλάσεις άλλων καλύψεων γης της πόλης. Οι 9 ομάδες μπορούν να κατανεμηθούν σε δυο κατηγορίες, η πρώτη περιλαμβάνει ανάμικτες κατηγορίες καλύψεων γης, ενώ η δεύτερη περιλαμβάνει αδρανή υλικά. Η Εικόνα 12 απεικονίζει τις υπογραφές για τα αδρανή υλικά για τα ίδια μήκη κύματος.

Συμπεράσματα

Ενώ η ταξινόμηση πολυφασματικών εικόνων αποδείχτηκε να αποτελεί ένα πολύτιμο εργαλείο για την διάκριση των διάφορων καλύψεων γης στις αστικές περιοχές, το ενδεχόμενο για αυτή την τεχνική να αποτελέσει πολύτιμο εργαλείο για την αναγνώριση και την περιγραφή των πολύ πυκνοκατοικημένων αστικών περιοχών δεν υποστηρίζεται με την χρήση μόνο φασματικών πληροφοριών, ειδικά όταν η χωρική ανάλυση ενός pixel είναι μεγαλύτερη από μια κατοικία. Φαίνεται ότι η δια χειρός ερμηνεία των αεροφωτογραφιών παραμένει ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για την αναγνώριση τέτοιων κοινοτήτων.

Πίνακας Εικόνων

Εικόνα 1: Χρήσεις γης στην Μητροπολιτική περιοχή της Μπανγκόκ

Εικόνα 2,3,4,5: Αεροφωτογραφίες του 1985 με ανάλυση περίπου 3 μέτρων από το έδαφος, ενώ του 1999 είχαν 1,25 μέτρα.

Εικόνα 6,7: Πολυφασματικές ψευδοχρωματικές εικόνες

Εικόνα 8: Ο ψηφιακός χάρτης διανυσμάτων των κοινοτήτων

Εικόνα 9:Παραγώμενες ψηφιακές ομάδες

Εικόνα 10: Διάγραμμα διασποράς των ποικιλιών των ομάδων

Εικόνα 11: Το διάγραμμα διασποράς των ποικιλιών, χρησιμοποιώντας τα ίδια κανάλια σε κόκκινο και κοντινό υπέρυθρο, για τις 9 υπογραφές για τις ¨πυκνοκατοικημένες κοινότητες¨.

Εικόνα 12: Απεικόνιση των φασματικών υπογραφών για τα αδρανή υλικά για τα διάφορα μήκη κύματος.