Χαρτογράφηση των καλύψεων γης της Β. Κεφαλονιάς
Από RemoteSensing Wiki
Πίνακας περιεχομένων |
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Οι δορυφορικές εικόνες ASTER δημιουργήθηκαν από τη συνεργασία της NASA με το υπουργείο Έρευνας και Βιομηχανίας της Ιαπωνίας και διατίθενται κατόπιν παραγγελίας στο διαδίκτυο έναντι του ποσού των πενήντα πέντε δολαρίων ανά εικόνα. Ο δορυφόρος ASTER έχει πολύ μεγάλη φασματική διακριτική ικανότητα, λόγω των δεκατεσσάρων καναλιών του από τα οποία μόνο δύο είναι στο ορατό φάσμα. Τα υπόλοιπα ανήκουν στο υπέρυθρο (ένα στο εγγύς υπέρυθρο, έξι στο μέσο υπέρυθρο και πέντε στο θερμικό υπέρυθρο). Γι αυτόν τον λόγο χαρακτηρίζεται συχνά σαν ένα υπερφασματικό καταγραφικό σύστημα στο υπέρυθρο. Η χρονική διακριτική του ικανότητα είναι δεκαέξι μέρες και καλύπτει τις περιοχές της γης από 81,2ο Ν μέχρι 81,2ο Β. Μέσο του δορυφόρου δίνονται νέες δυνατότητες για την ερμηνεία είτε ποιοτικά είτε ποσοτικά καλύψεων γης και φυσικών καταστάσεων της γήινης επιφάνειας, αφού οι προηγούμενοι δορυφόροι είχαν ελάχιστο αριθμό καναλιών στο υπέρυθρο και τα κανάλια αυτά είχαν πολύ μεγάλο εύρος (π.χ. LANDSAT)
ΣΚΟΠΟΣ
Ο σκοπός της διπλωματικής ήταν η περιβαλλοντική χαρτογράφηση της Β. Κεφαλονιάς από δορυφορικές εικόνες ASTER προκειμένου να χαρτογραφηθούν οι καλύψεις γης (φυσικές και τεχνητές οντότητες που καλύπτουν μια εδαφική μονάδα) με απώτερο σκοπό την δυνατότητα αξιολόγησης των εφαρμογών που έχουν αυτά τα δεδομένα.
ΕΙΚΟΝΑ ASTER
Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε η εικόνα “pg-PR1A0000-2001012301_001_056.met” από το ερευνητικό ινστιτούτο US. Geological Survey των ΗΠΑ. Η εικόνα έχει 4200 γραμμές και 4100 στήλες, καταγράφηκε στις 23/01/2001 και το επίπεδο επεξεργασίας της ήταν 1Α, δηλαδή η εικόνα δεν είχε υποστεί γεωμετρική και ραδιομετρική διόρθωση. Η εδαφική κάλυψη σε γεωγραφικές συντεταγμένες των τεσσάρων γωνιών της εικόνας (σε δεκαδικές μοίρες) ήταν: Σημείο 1 (λ= 20,2829 και φ= 38,9071), Σημείο 2 (λ= 21,0040 και φ= 38,8105), Σημείο 3 (λ= 20,8423 και φ= 38,2567) και Σημείο 4 (λ= 20,1267 και φ= 38,3527) όπου λ το γεωγραφικό μήκος και όπου φ το γεωγραφικό πλάτος. Τέλος, οι συνθήκες λειτουργίας των σαρωτών ανά κανάλι (από ραδιομετρική πλευρά) ήταν: Value= (“01 HGH, 02 HGH, 3N NOR, 3B NOR, 04 NOR, 05 NOR, 06 NOR, 07 NOR, 08 NOR, 09 NOR”). Δηλαδή κάθε σαρωτής στον ASTER καταγράφει πάντα ελάχιστη τιμή ενέργειας ίση με μηδέν και μέγιστη που μεταβάλλεται ανάλογα με την ευαισθησία με την οποία καταγράφει την εισερχόμενη ακτινοβολία.
ΜΕΘΟΔΟΣ
Αρχικά πραγματοποιήθηκε μετατροπή της τυποποίησης hdf της εικόνας σε μορφή αρχείου tif μέσω του προγράμματος “hdfbrowse.exe” (στο DOS). Η εκτέλεση του προγράμματος έγινε με την βοήθεια ενός αρχείου batch (*.bat) στο οποίο δηλώθηκε το όνομα file name της εικόνας hdf και τα ονόματα των αρχείων tif (*.tif) για κάθε κανάλι της εικόνας. Έτσι προέκυψαν τρείς εικόνες, μία για το κάθε κανάλι του καταγραφικού συστήματος vnir. Εφαρμόζοντας τεχνικές ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας μέσω της εντολής composite του προγράμματος idrisi κατασκευάστηκε ένα έγχρωμο σύνθετο, δηλαδή μια ψευδοχρωματική απεικόνιση στην οποία η βλάστηση απεικονίζεται κόκκινη, η αστική περιοχή μπλε και η θάλασσα μαύρη. Η εικόνα αυτή εμπεριέχει σχεδόν το σύνολο της πληροφορίας που είναι διαθέσιμη στα κανάλια του ASTER.
Μετά τις ραδιομετρικές διορθώσεις (αποζωνοποίηση, μετατροπή σε τιμές ενέργειας, κ.α.) η ταξινόμηση της δορυφορικής εικόνας με το σύστημα γεωταξινόμησης της USGS (US Geological Survey των Η.Π.Α.) επέτρεψε την διάκριση των έντεκα θεματικών κατηγοριών (καλλιέργειες, ποώδη βλάστηση, δάσος κ.λ.π.) ώστε να κατασκευαστεί ένας θεματικός χάρτης. Η χαρτογράφηση των καλύψεων γης υλοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο των Κ-ΜΕΣΩΝ (μη επιβλεπόμενης ταξινόμησης) που στο πρόγραμμα Idrisi υλοποιείται με την εντολή K-means. Οι καλύψεις γης σε μια δορυφορική εικόνα απεικονίζονται με διαφορετική ανακλαστικότητα στα κανάλια της εικόνας ανάλογα με τη φασματική τους υπογραφή. Κάθε κάλυψη γης ορίζει μια θεματική τάξη ενώ η αναπαράστασή της μέσω των καναλιών μιας συγκεκριμένης δορυφορικής εικόνας σε ένα πολυδιάστατο σύστημα αξόνων ονομάζεται φασματική τάξη. Οι ορισμοί των χρήσεων-κάλυψης γης για το σύστημα I της US Geological Survey είναι: 1. Αστική γη: Η γη καλύπτεται κυρίως από κτίρια (πόλεις, κωμοπόλεις, χωριά, οικιστικές ζώνες γύρω από αυτοκινητοδρόμους, κ.α.) 2. Γεωργική Γη: η γη που χρησιμοποιείται για καλλιέργειες (αμπέλια, φυτώρια, ελαιώνες, θερμοκήπια, κ.α.). 3. Βοσκότοπος: η γη όπου η φυσική βλάστηση είναι χορτάρι, θάμνοι και ποώδη φυτά και προορίζεται κυρίως για φυσική βοσκή. 4. Δασική γη: περιλαμβάνει δένδρα με πυκνότητα της κόμης μεγαλύτερη του 10% και η οποία περιλαμβάνει δένδρα που παράγουν ξυλεία ή ασκούν επιρροή στο κλίμα ή στο υδατικό ισοζύγιο. 5. Υδάτινες μάζες: H κατηγορία αυτή περιλαμβάνει ποτάμια, κανάλια, λίμνες, εκβολές ποταμών, κόλπους. 6. Υγροβιότοποι: Περιοχές όπου ο υδροφόρος ορίζοντας είναι πολύ κοντά στην επιφάνεια ή για ένα σημαντικό χρονικό διάστημα πάνω από την επιφάνεια του εδάφους (εποχικά). 7. Άγονη γη (χέρσα): είναι γη με περιορισμένη δυνατότητα υποστήριξης της ζωής στην οποία το λιγότερο από το 1/3 της επιφάνειας καλύπτεται από βλάστηση. 8. Τούνδρα: αναφέρεται σε περιοχές χωρίς δένδρα πέρα από το όριο των βορείων κωνοφόρων δασών ή πάνω από το υψομετρικό όριο δενδροκάλυψης οροσειρών. 9. Περιοχές αιωνίου χιονιού: περιοχές που σκεπάζονται μόνιμα ή για μεγάλο χρονικό διάστημα από χιόνια.
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ
Ο θεματικός χάρτης που δημιουργήθηκε έχει μόνο έντεκα θεματικές τάξεις αντί για δεκατέσσερις γιατί τρείς είχαν επιφανειακή εξάπλωση μικρότερη από ένα τις εκατό και ενώθηκαν με μία από τις υπόλοιπες. Για την εύρεση του είδους της κάλυψης που αντιστοιχεί σε κάθε κατηγορία πρέπει είτε να γίνει επίσκεψη στο ύπαιθρο, είτε να χρησιμοποιηθεί το έγχρωμο σύνθετο, είτε να γίνει αντιπαραβολή με χάρτη. Εάν είχαν χρησιμοποιηθεί περισσότερα κανάλια και όχι μόνο τρία όπως στην παρούσα εργασία, τότε θα γινόταν δυνατή η χαρτογράφηση περισσότερων κατηγοριών. Βέβαια σε κάθε περίπτωση η ταυτοποίηση της κάθε κατηγορίας μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο με εργασίες πεδίου στο ύπαιθρο. Τέλος μεγεθύνοντας τον θεματικό χάρτη παρατηρείται ζωνοποίηση στην θαλάσσια ζώνη και ύπαρξη ζώνης με αβαθή ύδατα στο Βαθύ της Ιθάκης.
