Χαρτογράφηση τύπου καύσιμης ύλης χρησιμοποιώντας αντικειμενοστραφή ανάλυση των εικόνων DMC και Landsat-8 OLI
Από RemoteSensing Wiki
Χαρτογράφηση τύπου καύσιμης ύλης χρησιμοποιώντας αντικειμενοστραφή ανάλυση των εικόνων DMC και Landsat-8 OLI
Τίτλος: Fuel type mapping using object-based image analysis of DMC and Landsat-8 OLI imagery
Συγγραφείς: Stefanidou, E. Dragozi, D. Stavrakoudis& I. Z. Gitas
Πηγή: [1]
Η αποτελεσματική διαχείριση των δασικών πυρκαγιών απαιτεί ακριβείς και σύγχρονες γνώσεις σχετικά με τη σύνθεση και τη χωρική κατανομή των δασικών τύπων καύσιμης ύλης σε διαφορετικές και ποικίλες χωρικές και χρονικές κλίμακες. Η της χαρτογράφησης του τύπου της καύσιμης ύλης, μπορεί να εφαρμοστεί για χάραξη επιχειρησιακή πλάνων και την ανάπτυξη αποτελεσματικών στρατηγικών διαχείρισης των πυρκαγιών. Ωστόσο, τα μεσογειακά πρότυπα βλάστησης χαρακτηρίζονται από σημαντική χωρική και χρονική μεταβλητότητα, δημιουργώντας προκλήσεις και προβλήματα στη σαφή διάκριση των τύπων της καύσιμης ύλης. Κατά τις τελευταίες δεκαετίες, δόθηκε μεγάλη έμφαση στη διερεύνηση των δυνατοτήτων διαφόρων μεθόδων και τεχνικών στην ακριβή και επιχειρησιακή χαρτογράφηση των τύπων της καύσιμης ύλης. Επομένως, οι χάρτες του τύπου της καύσιμης ύλης είναι απαραίτητες για τον αποτελεσματικό προγραμματισμό των στρατηγικών πρόληψης πυρκαγιών, καθώς και για την διαχείριση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των πυρκαγιών.
Παραδοσιακά, η χαρτογράφηση του τύπου της καύσιμης ύλης γινόταν μέσω εργασιών πεδίου, η οποία θεωρείται μάλλον δαπανηρή και χρονοβόρα τεχνική, καθώς και με τη χρήση αεροφωτογραφιών, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως ως υποστηρικτικό υλικό. Τις τελευταίες δεκαετίες, η τηλεπισκόπηση αντιπροσωπεύει ένα πρακτικό και οικονομικό εργαλείο για την χαρτογράφηση του τύπου της καύσιμης ύλης σε πολλές χωρικές και χρονικές κλίμακες. Οι δορυφορικές εικόνες αποτελούν μια εναλλακτική πηγή δεδομένων με εκτεταμένη κάλυψη, χωρική, χρονική και φασματική ανάλυση, για την παραγωγή χαρτών του τύπου της καύσιμης ύλης με μεγάλη αποτελεσματικότητα και λειτουργικότητα. Η χαρτογράφηση των τύπων της καύσιμης ύλης της Μεσογείου με τη χρήση τηλεπισκόπησης βασίστηκε κυρίως σε εικόνες που ανακτώνται από αισθητήρες μεσαίας χωρικής ανάλυσης, όπως ο Landsat (TM, MIVIS, 8 OLI), όμως μπορεί να γίνει επίσης και χρήση και IKONOS, QuickBird και EO-1 Hyperion με διαφορετικής κλίμακας λεπτομέρειες. Τέλος, η χρήση DMC (DisasterMonitoringConstellation) χαρακτηρίζεται από παρόμοιες φασματικές και χωρικές ιδιότητες σε σύγκριση με το Landsat και έχει αξιοποιηθεί σε ποικίλες εφαρμογές τηλεπισκόπησης με σκοπό την διαχείριση δασικών εκτάσεων.
Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η εκτίμηση και σύγκριση των δυνατοτήτων των δορυφορικών εικόνων Disaster Monitoring Constellation και Landsat-8 OLI, Operational Land Imager, σε συνδυασμό με αντικειμενοστραφής ανάλυση των εικόνων GEOBIA, στην επιχειρησιακή χαρτογράφηση των τύπων καύσιμης ύλης της Μεσογείου σε κλίμακα περιφέρειας. Οι συγκεκριμένοι στόχοι ήταν:
1) η ανάπτυξη ενός μοντέλου GEOBIA για την χαρτογράφηση των τύπων καύσιμης ύλης στην περιφέρεια της Χαλκιδικής, χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες DMC και αξιολόγηση της δυνατότητας μεταφοράς του μοντέλου σε διαφορετική περιοχή μελέτης (περιοχή Αττικής),
2) η ανάπτυξη ενός μοντέλου GEOBIA για την χαρτογράφηση των τύπων καύσιμης ύλης στην περιφερειακή μονάδα Χαλκιδικής χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες Landsat-8 OLI και η αξιολόγηση της δυνατότητας μεταφοράς του σε διαφορετική περιοχή μελέτης (περιοχή Αττικής) και
3) η αξιολόγηση και σύγκριση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από την εφαρμογή των δορυφορικών εικόνων DMC και Landsat-8 OLI, για την λειτουργική του χρήση σε περιφερειακή κλίμακα.
Επομένως, αναπτύχθηκαν δύο μοντέλα GEOBIA για χαρτογράφηση τύπου καύσιμης ύλης χρησιμοποιώντας εικόνες DMC και OLI, αντίστοιχα,άρα η χρησιμοποιούμενη αντικειμενοστραφής ανάλυση των δορυφορικών εικόνων για τη χαρτογράφηση του τύπου καυσίμου είναι η ίδια. Επιπλέον, και τα δύο μοντέλα εφαρμόστηκαν και σε άλλη περιοχή μελέτης προκειμένου να αξιολογηθεί η δυνατότητα εφαρμογήςτους σε άλλες περιοχές. Τέλος, τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την ταξινόμηση εικόνων DMC και OLI αξιολογήθηκαν και συγκρίθηκαν.
Η προσέγγιση GEOBIA που εφαρμόζεται για τη διάκριση των τύπων καύσιμης ύλης βασίζεται στην ανάλυση των δορυφορικών δεδομένων και όχι στα στατικά χαρτογραφικά προϊόντα. Επομένως, η ενημέρωση των χαρτών τύπου καύσιμης ύλης είναι εφικτή και μπορεί να πραγματοποιηθεί με επιτυχία σε τακτική βάση, δεδομένου ότι εξαρτάται μόνο από τη διαθεσιμότητα δορυφορικών δεδομένων. Με βάση τα παραπάνω, δίνεται στον χρήστη η δυνατότητα να χαρτογραφήσει τύπους καύσιμης ύλης σε περιοχές όπου δεν υπάρχει άλλο σύνολο δεδομένων. Επιπλέον, η εφαρμογή των εξελιγμένων μοντέλων GEOBIA σε άλλη περιοχή μελέτης δεν απαιτεί την προσαρμογή των παραμέτρων ή την επιλογή νέων χαρακτηριστικών προκειμένου να επιτευχθεί το βέλτιστο αποτέλεσμα ταξινόμησης. Ωστόσο, οι τιμές σε ορισμένα χαρακτηριστικά απαιτούν τροποποίηση, ανάλογα με το επίπεδο διακύμανσης των χαρακτηριστικών της βλάστησης μεταξύ των δύο ενδιαφερομένων περιοχών. Ως εκ τούτου, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η προσέγγιση GEOBIA που εφαρμόζεται και στις δύο μεθόδους οδηγεί στην παραγωγή χαρτών τύπου καύσιμης ύλης με ημιαυτόματο τρόπο. Όσον αφορά την επιχειρησιακή εφαρμογή δορυφορικών δεδομένων, η ανάλυση εικόνων DMC ήταν πιο περίπλοκη και χρονοβόρα σε σύγκριση με τη χρήση των συσκευών OLI, απαιτούσαν γεωμετρική διόρθωση ως μέρος της διαδικασίας προεπεξεργασίας τους, είχαν ακανόνιστο πλαίσιο εικόνων, που καθιστούσε ακόμα πιο προκλητική τη διαδικασία γεωμετρικής διόρθωσης, είχαν μεγαλύτερο κόστος αγοράς και η επιλογή των κατάλληλων χαρακτηριστικών για την επίτευξη του βέλτιστου αποτελέσματος ταξινόμησης ήταν πιο δύσκολη και χρονοβόρα, καθώς ο αισθητήρας παρέχει μόνο τρεις φασματικές ζώνες (NIR, κόκκινο, πράσινο) . Βάσει των παραπάνω, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι οι εικόνες DMC δεν μπορούν να θεωρηθούν ως εφαρμοστέες για τη λειτουργική χαρτογράφηση τύπου καύσιμης ύλης, σε αντίθεση με τις εικόνες OLI που πληρούν τα επιχειρησιακά κριτήρια.
Επιπλέον, η εξέταση των αποτελεσμάτων της αξιολόγησης της ακρίβειας έδειξε ότι η χρήση δορυφορικών εικόνων DMC και OLI, σε συνδυασμό με τη GEOBIA, είναι σε θέση να παράγει πολύ ακριβείς χάρτες τύπου καύσιμης ύλης σε εκτεταμένες περιοχές, όπως η περιφερειακή μονάδα τηςΧαλκιδική και της Αττική. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την εφαρμογή των εικόνων DMC και OLI πραγματοποιήθηκε τελικά προκειμένου να εκτιμηθεί ποιος τύπος δεδομένων, σε συνδυασμό με την προσέγγιση GEOBIA, έχει περισσότερες δυνατότητες στη χαρτογράφηση χαρτών τύπου μεσογειακού καυσίμου σε περιφερειακή κλίμακα και σε μια επιχειρησιακή βάση. Συνολικά, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ανάλυση GEOBIA τόσο των εικόνων DMC όσο και των εικόνων OLI ήταν σε θέση να χαρτογραφήσει τους τύπους καύσιμης ύλης επιτυχώς οδηγώντας σε υψηλής ακρίβειας χαρτογραφικά προϊόντα. Επιπλέον, τα αναπτυγμένα μοντέλα GEOBIA αποδείχθηκαν μεταβιβάσιμα. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι παρόλο που οι εικόνες και των δύο αισθητήρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν με την χρήση και ανάλυση GEOBIA για την παραγωγή ακριβών χαρτών τύπου καυσίμου, μόνο οι εικόνες OLI μπορούν να θεωρηθούν ως εφαρμοστέες για την περιφερειακή χαρτογράφηση των τύπων καυσίμων της Μεσογείου σε επιχειρησιακή βάση
