Χρήση τοπογραφικών δεδομένων και δορυφορικής φασματικής απόκρισης για ανάλυση υποαρκτικής επιφάνειας έντονου τοπογραφικού αναγλύφου.

Από RemoteSensing Wiki

Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Topographic Data and Satellite Spectral Response in Subarctic High-Relief Terrain Analysis

Χρήση τοπογραφικών δεδομένων και δορυφορικής φασματικής απόκρισης για ανάλυση υποαρκτικής επιφάνειας έντονου τοπογραφικού αναγλύφου.


Steven E. Franklin

Department of Geography, The University of Calgary, 2500 University Drive N.W., Calgary, Alberta, Canada T2N 1N4, The Arctic Institute of North America


Ημερομηνία δημοσίευσης 11 Οκτωβρίου 1990


Αντικείμενο εφαρμογής

Η χρήση της δορυφορικής απεικόνισης και των ψηφιακών υψομετρικών μοντέλων ( Digital Elevation Models ) ως εργαλεία για την παρακολούθηση και ανάλυση επιφανειακών διαθεσίμων στα ορεινά περιβάλλοντα στα νοτιοδυτικά του Yukon, και στην έρευνα των αλλαγών της τοπογραφικής επιφανείας κατά την περίοδο 1985 – 1989 στην κοιλάδα Slims River του Kluane National Park.
Εικόνα 1: Σχήμα 1:Ένας χάρτης με επιβλεπόμενη ταξινόμηση μέγιστης πιθανοφάνειας της βλάστησης της περιοχής Sheep Mountain δημιουργήθηκε μόνο με τη χρήση δεδομένων Landsat Thematic Mapper για ένα τμήμα της περιοχής έρευνας του Kluane National Park. Το πλάτος της περιοχής που απεικονίζεται είναι περίπου 7,5km και ο βορράς βρίσκεται στο πάνω τμήμα του χάρτη. Η όλη ακρίβεια του χάρτη καθορίστηκε στο 77%, όταν πραγματοποιήθηκε σύγκριση με επιτόπια παρατήρηση τμημάτων σε 793 τυχαία επιλεγμένες περιοχές.
Εικόνα 2: Σχήμα2: Ένας ακόμη χάρτης με επιβλεπόμενη ταξινόμηση μέγιστης πιθανοφάνειας της βλάστησης της περιοχής Sheep Mountain δημιουργήθηκε με τη χρήση δεδομένων Landsat Thematic Mapper μαζί με τις DEM μεταβλητές του υψομέτρου, γωνία κλίσεων και τις τιμές συχνότητας για ένα τμήμα της περιοχής έρευνας του Kluane National Park. Η περιοχή που απεικονίζεται είναι η ίδια με αυτή του σχήματος 1. Η όλη ακρίβεια του χάρτη καθορίστηκε στο 85%, όταν πραγματοποιήθηκε σύγκριση με επιτόπια παρατήρηση τμημάτων σε 793 τυχαία επιλεγμένες περιοχές.
Εικόνα 3: Σχήμα 3: Προοπτική απεικόνιση της δορυφορικής εικόνας SPOT με τα αποτελέσματα της επιβλεπόμενης ταξινόμησης μέγιστης πιθανοφάνειας, όπως αυτά παρατηρούνται από τα νοτιοδυτικά, με 30ο κλίση σε σχέση με τον ορίζοντα και με κάθετη υπερβολή του διπλάσιου της κλίσης στο αντίστοιχο υψόμετρο. Η περιοχή που απεικονίζεται στο σχήμα 3 είναι η ίδια με αυτή του σχήματος 2, με τη μόνη διαφορά ότι ο βορράς βρίσκεται στα δεξιά του χάρτη. Η όλη ακρίβεια του χάρτη καθορίστηκε στο 80%, όταν πραγματοποιήθηκε σύγκριση με επιτόπια παρατήρηση τμημάτων σε 793 τυχαία επιλεγμένες περιοχές.
Εικόνα 4: Σχήμα 4α: Στο σχήμα παρουσιάζονται οι αλλαγές μεταξύ της ταξινομημένης απεικόνισης Landsat του 1985 ( στο αριστερό τμήμα του σχήματος 4α ) και την ταξινομημένη απεικόνιση SPOT του 1989 ( στο δεξί τμήμα του σχήματος 4α ) για τη βλάστηση της περιοχής Sheep Mountain. Ο βορράς βρίσκεται και στις δύο εικόνες στο πάνω τμήμα του χάρτη. Οι εικόνες παρουσιάζουν το ανατολικό τμήμα της περιοχής έρευνας. Από τη σύγκριση των δύο εικόνων παρατηρείται ότι υπάρχουν αλλαγές στο επίπεδο της στάθμης των ποταμών και του δέλτα τους, όπως και στις αλλουβιακές περιοχές.
Εικόνα 5: Σχήμα 4β: Στο σχήμα παρουσιάζονται οι αλλαγές μεταξύ της ταξινομημένης απεικόνισης Landsat του 1985 ( στο αριστερό τμήμα του σχήματος 4β ) και την ταξινομημένη απεικόνιση SPOT του 1989 ( στο δεξί τμήμα του σχήματος 4β ) για τη βλάστηση της περιοχής Sheep Mountain. Οι εικόνες παρουσιάζουν το δυτικό τμήμα της περιοχής έρευνας. Οι πιο εμφανείς διαφορές από τη σύγκριση των δύο εικόνων είναι οι διαφορές σχετικά με την τούνδρα και τα λιβάδια στο κέντρο των εικόνων, οι μικρές αλλαγές από σχετικά υδροχαρής βλάστηση σε σχετικά ξηρή βλάστηση για το οροπέδιο και τις πιο υψηλές υψομετρικά περιοχές των ορεινών όγκων Sheep και Wallace.


Η μελέτη της γεωμορφολογίας και τοπογραφίας στην περιοχή μελέτης

Για την εκπόνηση της μελέτης χρησιμοποιήθηκαν εικόνες από δορυφόρους Landsat Thematic Mapper ( TM ), SPOT High Resolution Visible ( HRV ), Multiple Linear Array ( MLA ) για τις ημερομηνίες 31 Ιουλίου 1985 και 29 Ιουλίου 1989, δεν έφεραν οποιαδήποτε ραδιομετρική υποβάθμιση και δεν περιείχαν σύννεφα. Οι εικόνες καταχωρήθηκαν στο Universal Transverse Mercator ( UTM ) με λιγότερο από 0,5 pixel μέσο τετραγωνικό σφάλμα RMS. Το μέγεθος της εικόνας Landsat συμπιέστηκε από 30 σε 20pixel με κυβική συνέλιξη.

Ένα Ψηφιακό Υψομετρικό Μοντέλο ( DEM ) παράχθηκε από την ψηφιοποίηση υπαρχόντων τοπογραφικών χαρτών κλίμακας 1:50.000 με διάστημα περιγράμματος 50m και παρεμβολή καννάβου 20mμε το Surface II Graohics System. Το μοντέλο καταχωρήθηκε στην ψηφιακή απεικόνιση με τη χρήση φωτοσταθερών σημείων ( Ground Control Points ) με τετραγωνικό σφάλμα μικρότερο των 0,5pixel RMS.

Γεωμορφομετρικό λογισμικό το οποίο έχει περιγραφεί από τον Franklin ( 1987 ) χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό των γωνιών κλίσης του εδάφους, τις τιμές πτυχών και βύθισης για κάθε pixel 20m στον υψομετρικό κάνναβο.


Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιήθηκε στην ψηφιακή ανάλυση της δορυφορικής απεικόνισης και στο υψομετρικό μοντέλο. Εφόσον η στατιστική μεθοδολογία επηρεάζει την ποιότητα του αποτελέσματος ( Tom and Miller, 1984 ), η επιλογή της τεχνικής πρέπει να πραγματοποιηθεί με βάση τα χαρακτηριστικά των δεδομένων και των αναμενόμενων αποτελεσμάτων. Για τους λόγους αυτούς, στη συγκεκριμένη έρευνα χρησιμοποιήθηκαν η γραμμική διακρίνουσα ανάλυση και η ταξινόμηση μέγιστης πιθανοφάνειας ( Franklin and Wilson, 1991 ), ωστόσο εδώ θα περιγραφεί μόνο το σύνολο των αποτελεσμάτων από τη γραμμική διακρίνουσα ανάλυση σε συνδυασμό με τους χάρτες ταξινόμησης μέγιστης πιθανοφάνειας για υποστήριξη των συμπερασμάτων. Οι ταξινομήσεις έχουν ως βάσεις τις βιοφυσικές ερευνητικές μελέτες, τις εκτεταμένες ερμηνείες αεροφωτογραφιών και την επιτόπια έρευνα.


Αποτελέσματα μελέτης


Η γραμμική διακρίνουσα ανάλυση της βλάστησης στις περιοχές του Sheep Mountain δείχνει ότι το πεδίο προσδιορισμού μίας περιοχής βασισμένη στην βλάστηση και τις αντίστοιχες τοπογραφικές παρατηρήσεις είναι επαρκής για να διακρίνουμε τις ενότητες βλάστησης ενδιαφέροντος στην περιοχή.


Συμπεράσματα

Τα αποτελέσματα τέτοιων εργασιών δίνουν δεδομένα σε γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών τα οποία είναι χρήσιμα για μελλοντικές έρευνες σχετικά με τη γεωμορφολογική εξέλιξη περιοχών. Τα ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα DEM είναι σημαντικές πηγές πληροφοριών σχετικά με τη γεωμετρία επιφανειών και με τον προσανατολισμό. Η βασική υπόθεση για τη συγκεκριμένη εργασία ήταν ότι η συνδυαστική χρήση δορυφορικής απεικόνισης μαζί με γεωμετρικά δεδομένα από υψομετρικό μοντέλο θα είχε ως αποτέλεσμα μία σαφώς καλύτερη ανάλυση από ότι με τη μεμονωμένη χρήση τους. Επίσης η ψηφιακή ανάλυση λογίζεται ότι θα είχε καλύτερα αποτελέσματα σε σχέση με τη χρήση αεροφωτογραφιών για τη συγκεκριμένη έρευνα. Επομένως χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές ανάλυσης εικόνας, διαφορετικών χρονολογιών ψηφιακά δεδομένα φασματικών και τοπογραφικών μεταβλητών για την περιοχή Kluane National Park, με σκοπό την παρατήρηση της βλάστησης και των επιφανειακών σχηματισμών.


Για τη βλάστηση Η διάκριση της βλάστησης και των ενεργών γεωμορφολογικών επιφανειών στην ορεινή περιοχή του Yukon στον Καναδά είχε την μεγαλύτερη ακρίβεια όταν η δορυφορική φασματική απεικόνιση είχε συνδυαστεί με τις τοπογραφικές μεταβλητές από ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο, ενώ ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια ( της τάξης του 20% ) όταν συνδυάστηκε με γεωμορφολογικές μεταβλητές. Η ακρίβεια όταν συνδυάστηκε με δεδομένα από επιτόπιες έρευνες και αεροφωτογραφίες ήταν της τάξης του 60% και μαζί με τοπογραφικά δεδομένα ανήλθε στο 85%.

Για τις ενεργές γεωμορφολογικά επιφάνειες Τα δεδομένα για τις ενεργές γεωμορφολογικά περιοχές επειδή ήταν λιγότερα χρειάστηκε να ανασυρθούν δεδομένα από τη βιβλιογραφία και να γίνει από την αρχή η παραδοχή ότι διαδικασίες όπως κατολισθήσεις δημιουργούν εμφανείς αλλαγές στο ανάγλυφο. Η φασματική διάκριση υπολογίζεται στο 81% για τα δεδομένα SPOT με μέγιστο ποσοστό στο 87%. Στο σημείο αυτό πρέπει να σημειωθεί ότι μερικά από τα λογικά συμπεράσματα που παράχθηκαν κατά τη διάρκεια της ταξινόμησης είναι υπερεκτιμημένα.

Καταληκτικά προκύπτει ότι αυτή η έρευνα με τη συνδυαστική χρήση δορυφορικών εικόνων και ψηφιακών υψομετρικών μοντέλων παρέχει δεδομένα για την παρακολούθηση επιφανειακών μορφών ορεινών περιοχών και την εξέλιξη της γεωμορφολογίας των περιοχών.

Ανακτήθηκε από το "http://147.102.106.44/rs/wiki/index.php/%CE%A7%CF%81%CE%AE%CF%83%CE%B7_%CF%84%CE%BF%CF%80%CE%BF%CE%B3%CF%81%CE%B1%CF%86%CE%B9%CE%BA%CF%8E%CE%BD_%CE%B4%CE%B5%CE%B4%CE%BF%CE%BC%CE%AD%CE%BD%CF%89%CE%BD_%CE%BA%CE%B1%CE%B9_%CE%B4%CE%BF%CF%81%CF%85%CF%86%CE%BF%CF%81%CE%B9%CE%BA%CE%AE%CF%82_%CF%86%CE%B1%CF%83%CE%BC%CE%B1%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE%CF%82_%CE%B1%CF%80%CF%8C%CE%BA%CF%81%CE%B9%CF%83%CE%B7%CF%82_%CE%B3%CE%B9%CE%B1_%CE%B1%CE%BD%CE%AC%CE%BB%CF%85%CF%83%CE%B7_%CF%85%CF%80%CE%BF%CE%B1%CF%81%CE%BA%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE%CF%82_%CE%B5%CF%80%CE%B9%CF%86%CE%AC%CE%BD%CE%B5%CE%B9%CE%B1%CF%82_%CE%AD%CE%BD%CF%84%CE%BF%CE%BD%CE%BF%CF%85_%CF%84%CE%BF%CF%80%CE%BF%CE%B3%CF%81%CE%B1%CF%86%CE%B9%CE%BA%CE%BF%CF%8D_%CE%B1%CE%BD%CE%B1%CE%B3%CE%BB%CF%8D%CF%86%CE%BF%CF%85.".