ΧΡΗΣΗ ΥΠΕΡΦΑΣΜΑΤΙΚΩΝ ΑΕΡΙΟΦΩΤΟΓΡΑΦΙΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΒΛΑΣΤΗΣΗΣ ΠΟΥ ΑΝΑΠΤΥΣΣΕΤΑΙ ΣΤΟ ΝΕΡΟ.

Από RemoteSensing Wiki

ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ: L. ALBEROTANZA, V. E. BRANDO, G. RAVAGNAN ΚΑΙ A. ZANDONELLA

ΠΗΓΗ:int. j. remote sensing, 1999, vol. 20, no. 3, 523-533

Στόχος

Κύριος στόχος της συγκεκριμένης μελέτης είναι μία διαδικασία αναγνώρισης διαφόρων ειδών αλγών με τη χρήση δεδομένων από μεθόδους φασματικών αναλύσεων στη λιμνοθάλασσα Orbetello της Ιταλίας η οποία χαρακτηρίζεται από προβλήματα ευτροφισμού.

Είδη αερομεταφερόμενων συστημάτων, δεκτών και καναλιών.

Στην παρούσα μελέτη αξιοποιήθηκαν δεδομένα από το αερομεταφερόμενο φασματικό σύστημα MIVIS (Multi-spectral Infrared and Visible Imaging Spectrometer) το οποίο λειτουργεί 4 φασματόμετρα που καλύπτουν τις φασματικές περιοχές του ορατού, του κοντινού, μέσου και θερμικού υπέρυθρου.

Οι τιμές των pixels για κάθε ένα από τα κανάλια MIVIS κυμαίνονται από 0 έως 4095 λόγω της κβαντοποίησης των 12-bit. Παράμετροι όπως η θέση, η ταχύτητα και η παρέκκλιση αεροσκαφών παρέχονται από τον PAS (Position and Attitude Sensor). Η δύναμη των απεικονίσεων της φασματομετρίας βρίσκεται στην ταυτόχρονη χρήση των χωρικών και φασματικών πληροφοριών για την ανάλυση και στη δυνατότητα σύγκρισης βαθμονομημένων στοιχείων εικόνας με μετρήσεις πεδίου.

Προεπεξεργασίες

Η προεπεξεργασία των δεδομένων του αερομεταφερόμενου συστήματος MIVIS συμπεριλαμβάνει γεωμετρικές και ραδιομετρικές διορθώσεις (512 lines scenes). Τα δεδομένα βαθμονομούνται ραδιομετρικά με τη χρήση εσωτερικών αναφορών του MIVIS και των μετρήσεων ευαισθησίας του ανιχνευτή όπως καταγράφονται πριν από τις δοκιμές πτήσης.

Χρησιμοποιήθηκε το μωσαϊκό των εικόνων (mosaic of images) στα φασματικά κανάλια που προαναφέρθηκαν. Η συγκεκριμένη διεργασία πραγματοποιείται μέσω γεωμετρικών διορθώσεων μεγάλης ακρίβειας.

Η διόρθωση των ατμοσφαιρικών αποτελεσμάτων της σκέδασης πραγματοποιήθηκε μέσω της μεθόδου: scene minimum value subtraction εφαρμόστηκε ξεχωριστά για κάθε κανάλι.

Ψηφιακές επεξεργασίες

Πραγματοποιήθηκε extraction των υποσυνόλων των 28 καναλιών (20 κανάλια αντιστοιχούν στο πρώτο φασματόμετρο και οχτώ στο δεύτερο) από τα συνολικά δεδομένα του MIVIS. Τα κανάλια του κοντινού και μέσου υπέρυθρου παρόλο που δεν είχαν διείσδυση στο νερό, λήφθηκαν υπόψη για το τραχύ νερό / διάκριση γης και εξαιτίας της απορρόφησης κάποιων προϊόντων του επιφανειακού αναερόβιου μικροβιακού μεταβολισμού (CO2, H2S, H2 ).

Πραγματοποιήθηκε επίσης συλλογή των φασμάτων αναφοράς της βλάστησης που αναπτύσσεται στο νερό ύστερα από μία ποιοτική σύγκριση των φασματικών υπογραφών των in situ μετρήσεων και των δεδομένων που προήλθαν από τις απεικονίσεις MIVIS. Τα συνολικά δεδομένα συγκεντρώθηκαν σε μία quasi-true colour εικόνα (Red, Green and Blue on MIVIS channels 13, 7, 1).

Χρήση επιπρόσθετων βάσεων δεδομένων, μέθοδοι και αποτελέσματα.

Στην συγκεκριμένη μελέτη αξιοποιήθηκαν επίγειες in situ μετρήσεις μέσω μίας μικρής βάρκας στην οποία ήταν ενσωματωμένη ένα πολυφασματικό ραδιόμετρο PR-650 (Photo Research) το οποίο έχει φασματικό εύρος 380 έως 780 nm και 4 m διακριτική ικανότητα. Για να γίνει σωστή σύγκριση με τα υπερφασματικά δεδομένα έγινε χειρισμός των in situ μετρήσεων ως upwelling radiances. Οι θέσεις δειγματοληψίας φαίνονται στον παρακάτω χάρτη.

Προχωρημένες επεξεργασίες

Το Spectral Angle Mapper (SAM) ήταν η τεχνική ταξινόμησης που υιοθετήθηκε. Πρόκειται για μία αυτοματοποιημένη μέθοδο που επιτρέπει τη γρήγορη χαρτογράφηση της φασματικής ομοιότητας των φασμάτων εικόνας και των φασμάτων του πεδίου. Ο αλγόριθμος καθορίζει την ομοιότητα μεταξύ δύο φασμάτων μέσω του υπολογισμού της φασματικής τους γωνίας και τα επεξεργάζεται ως διανύσματα σε ένα διάστημα με τη διαστατικότητα ίση με τον αριθμό των φασματικών καναλιών που χρησιμοποιούνται.

Σημαντικά συμπεράσματα και αξιολόγηση των μεθόδων.

Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζονται συνοπτικά τα αποτελέσματα της σύγκρισης των in situ μετρήσεων και των δεδομένων που προήλθαν από το αερομεταφερόμενο σύστημα MIVIS .

Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζεται μία σύγκριση δύο φασμάτων της ίδιας περιοχής που προήλθε από adjacent MIVIS flight paths (side lapping zone).

Τα αποτελέσματα της μελέτης είναι ενθαρρυντικά και αυτό αποδεικνύει την χρησιμότητα των αερομεταφερόμενων υπερφασματικών τεχνικών στον έλεγχο των εσωτερικών νερών. Η πρόοδος των αυτόματων διαδικασίων αναγνώρισης θα μπορούσε να οδηγήσει την αερομεταφερόμενη φασματομετρία απεικόνισης στο να χρησιμοποιείται ως τυποποιημένη διαδικασία για την οικολογικά έρευνα ή τη διαχείριση υδατοκαλλιέργειας.