Aξιολόγηση τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση της χρήσης γης στην Τεχεράνη, Ιράν

Από RemoteSensing Wiki

Aξιολόγηση τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση της χρήσης γης στην Τεχεράνη, Ιράν

Περίληψη Έχει πλέον ζωτική σημασία η προετοιμασία χαρτών χρήσεων γης, διότι αυτά είναι απαραίτητα εργαλεία για την προετοιμασία της ικανότητας της γης και την ταξινόμησή της καθώς και οι χάρτες της καταλληλότητας της γης η οποίοι με τη σειρά τους παρέχουν τις κατευθυντήριες γραμμές για τη χωροταξία, την ανάπτυξη και την μελλοντική κατεύθυνση της γεωργίας. Ο κύριος στόχος της παρούσας μελέτης είναι να προσδιορίσει, να οριοθετήσει και να χαρτογραφήσει κατηγορίες γεωργικών χρήσεων γης στην Τεχεράνη με τη βοήθεια τεχνικών τηλεπισκόπησης. Σε αυτή την έρευνα, χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Landsat ETM του Ιουλίου του 2006 προκειμένου με τεχνικές τηλεπισκόπησης να παράγουν έναν τρέχον χάρτη χρήσεων γης της περιοχής μελέτης. Η ανάλυση δείχνει ότι μεγάλα τμήματα της περιοχής περιλαμβάνουν βοσκοτόπους με συνολική επιφάνεια 1146585 εκτάρια. Περίπου 102.080 εκτάρια της συνολικής περιοχής είχε καταληφθεί από βράχια και δασική γη. Το υπόλοιπο επιφάνειας ήταν καλλιέργεια.

Μέθοδοι ταξινόμησης χρήσης γης

Υπάρχουν διαφορετικές τεχνικές συμπεριλαμβανομένης της πολυφασματικής ταξινόμησης και της ενίσχυσης εικόνας για την ταξινόμηση των χρήσεων γης, όπως περιγράφονται ακολούθως:

Αποκατάσταση εικόνας

Η αποκατάσταση της εικόνας περιλαμβάνει διόρθωση των δεδομένων που λαμβάνονται από το δορυφόρο και μπορεί να γίνει πριν από την ταξινόμηση. Οι ακόλουθες διορθώσεις πρέπει να γίνουν:

• Γεωμετρική Διόρθωση

Τα τηλεπισκοπικά δεδομένα επηρεάζονται από γεωμετρικές στρεβλώσεις λόγω της γεωμετρίας του αισθητήρα, τις αστάθειες του σαρωτή και της πλατφόρμας, της περιστροφής της γης, του μεγάλου υψομέτρου κλπ. και αφού οι αρχικές εικόνες (raw) δεν είναι με γεωγραφική αναφορά, γι΄αυτό προκειμένου να ενσωματωθούν αυτά τα δεδομένα με άλλα δεδομένα στο ΓΣΠ, με άλλα λόγια να είναι σε θέση να μπορούν να επεξεργαστούν σε περιβάλλον GIS, είναι απαραίτητο να γεωαναφερθεί η εικόνα, χρησιμοποιώντας τους διαθέσιμους χάρτες. Για τη γεωαναφορά της εικόνας και τη διόρθωσή της χρησιμοποιήθηκαν το σύστημα προβολής Universal Transverse Mercator προβολής (UTM) και ο αφινικός μετασχηματισμός.

• Haze Διόρθωση

Λόγω των υδρατμών και των αιωρούμενων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα, που οδηγούν σε χαμηλή αντίθεση εικόνας και επηρεάζουν την ορατή και την υπέρυθρη ζώνη ETM, είχε χρησιμοποιηθεί Haze διόρθωση με "απλή διόρθωση ομίχλης " της PCI Geomatics.

Ενίσχυση εικόνας

Η τεχνική ενίσχυσης της εικόνας γίνεται να κάνουμε μια αρχική εικόνα (raw) καλύτερα μεταφράσιμη εικόνα. Βελτιώνει την ποιότητα και την οπτική επίπτωση της για το ανθρώπινο μάτι (Barbe, 1975). Υπάρχουν πολλές τεχνικές και μέθοδοι ενίσχυσης της εικόνας που χρησιμοποιούνται για την οπτική ερμηνεία, ωστόσο τις ακόλουθες τεχνικές είναι οι καταλληλότερες:

• Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)

• Principal Component Analysis (PCA)

Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)-Κανονικοποιημένος Δείκτης Βλάστησης

Ο δείκτης NDVI βασίζεται στις ιδιότητες ανάκλασης των περιοχών βλάστησης σε σύγκριση με τα σύννεφα, το νερό και το χιόνι από τη μία πλευρά, τους βράχους και τα γυμνά εδάφη από την άλλη. Οι περιοχές βλάστησης έχουν σχετικά υψηλή αντανάκλαση στο εγγύς υπέρυθρο και χαμηλή αντανάκλαση στο ορατό φάσμα του φάσματος. Τα σύννεφα, το νερό και το χιόνι έχουν μεγαλύτερη ανακλαστικότητα στο ορατό φάσμα απ’ ότι στο υπέρυθρο. Τα βράχια και το γυμνό έδαφος έχουν παρόμοια ανακλαστικότητα στις δύο φασματικές περιοχές (Cees & Farifteh, 2001). Η κάλυψη της βλάστησης μπορεί να διαφοροποιείται από τα άλλα είδη εδαφοκάλυψης με το λόγο NIR / Red. Ο ακόλουθος απλός μαθηματικός τύπος χρησιμοποιήθηκε για την ταυτοποίηση των «πράσινων» επικαλύψεων:

NDVI = (ETM4-ETM3) / (ETM4 + ETM3) * 128 127

Όταν ETM4 είναι ΕΤΜ φασματική ζώνη 4 και ETM3 είναι ΕΤΜ φασματική ζώνη 3

Οι αριθμοί 127 και 128 είναι παράγοντες, για να αποφευχθεί ο αρνητικός δείκτης. Μετά τον προσδιορισμό του δείκτη NDVI, εφαρμόστηκε η επιλογή «density slicing» για τη διαφοροποίηση περιοχών με διαφορετική πυκνότητα βλάστησης ώστε να ταξινομηθούν διαφορετικές επικαλύψεις βλάστησης. Η περιοχή είναι χωρισμένη σε τέσσερεις χρήσεις γης / καλύψεων με κατηγορίες: Βράχια, βοσκοτόπια, δάση, γεωργία (που περιλαμβάνει τόσο τις αρδευόμενες εκτάσεις όσο και τις μη αρδευόμενες) και εύλογου εύρους τιμές. Το αποτέλεσμα της NDVI ταξινόμησης έδειξε ότι δεν ήταν δυνατόν να γίνει διάκριση μεταξύ ξηρής καλλιεργήσιμης γης και των βοσκοτόπων, μιας και η ανακλαστικότητα μεταξύ μη αρδευόμενων εκτάσεων καλλιεργειών και βοσκοτόπων στα βουνά και στους λόφους είναι η ίδια και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί καλά για γεωργικές εκτάσεις.

Μέθοδοι ταξινόμησης χρήσης γης

Η ανάλυση PCA μπορεί να εφαρμοστεί για να συμπιέσει τα περιττά στοιχεία σε λιγότερες στρώματα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετατρέψει ένα σύνολο καναλιών της εικόνας, έτσι ώστε τα νέα στρώματα δεν συσχετίζονται μεταξύ τους (Cees & Farifteh, 2001). Υψηλή συσχέτιση μεταξύ καναλιών σε πολλαπλές φασματικές εικόνες, όπως στις εικόνες Landsat δίνουν αναμεμειγμένα εικονοστοιχεία, πράγμα το οποίο περιπλέκει την ταξινόμηση. Η ανάλυση PCA είναι μια στατιστική μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη συμπίεση των αρχικών σετ δεδομένων χωρίς να χάνονται πολλές πληροφορίες Η ανάλυση PCA είναι γνωστή ως μέθοδος για την εξαγωγή ή τη μείωση του φασματικού θορύβου. (Richards, 1993).

Η ανάλυση PCA συλλέγει τις πληροφορίες των φασματικών καναλιών που χρησιμοποιούνται σε ένα σύννεφο σημείων σε ένα χώρο πολλαπλών διαστάσεων και υπολογίζει ένα νέο βέλτιστο σετ άξονα που διέρχεται μέσα από το σύννεφο των σημείων. Ο αριθμός των Principal Component ισούται με τον αριθμό των εισερχόμενων καναλιών. Το πρώτο PC ορίζεται από τη μέγιστη διακύμανση των αρχικών δεδομένων, ενώ το τελευταίο PC ορίζει την εναπομένουσα διακύμανση (Janssen & Herwijnen, 1994).

PC1: Χρήσιμο για μελέτες της γεωργικής γης και γεωλογία.

PC3: Χρήσιμο για μελέτες του γυμνού εδάφους.

PC4: Χρήσιμο για τις μελέτες των γεωργικών εκτάσεων.

Τεχνικές Ταξινόμησης Εικόνας

• μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση

Η κατάταξη γίνεται αυτόματα χρησιμοποιώντας μόνο πληροφορίες της ψηφιακής εικόνας. Σε αυτό το είδος ταξινόμησης, ο υπολογιστής εκχωρεί στα χαρακτηριστικά στατιστικά φασματικές τάξεις.

• επιβλεπόμενη ταξινόμηση

Σε συνδυασμό πολλαπλών φασματικών καναλιών, τρία κανάλια συμπεριλαμβανομένων ETM4, 3 και 2 χρησιμοποιήθηκαν για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση, η οποία βασίζεται σε δεδομένα που συλλέγονται στο πεδίο, από τις περιοχές εκπαίδευσης. Επιβλεπόμενη ταξινόμηση είναι η διαδικασία όπου ο χρήστης προσδιορίζει εκ τω προτέρων φασματικές τάξεις. Επιλέγονται οι περιοχές εκπαίδευσης από όπου τα γνωστά εικονοστοιχεία έχουν εκτιμηθεί. Η δειγματοληψία εδάφους έγινε με βάση τις γνώσεις παρατήρησης στον τομέα αυτό και είναι γνωστή ως «κατάταξη γνώσης» (Abkar, 1994). Μετά την δημιουργία περιοχών εκπαίδευσης, η εικόνα ταξινομήθηκε με τη μέθοδο της μέγιστης πιθανοφάνειας με όριο 100.

Παρούσα Χρήση Γης

Σε συνδυασμό πολλαπλών φασματικών καναλιών, τρία κανάλια συμπεριλαμβανομένων των ETM4, 3 και 2 είχαν χρησιμοποιηθεί για να παρουσιαστεί η ταξινόμηση των χρήσεων γης, η οποία βασίζεται σε στοιχεία του εδάφους που συλλέγονται στο πεδίο, από τις περιοχές εκπαίδευσης. Η διαδικασία της επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιήθηκε για να προετοιμαστούν οι τρέχουσες χρήσεις γης με τις φασματικές τάξεις.

Συμπέρασμα

Η ανάλυση δείχνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της περιοχής περιλαμβάνει βοσκότοπους με συνολική επιφάνεια περιοχής 1.146.585 εκτάρια. Περίπου 102.080 εκτάρια της συνολικής περιοχής είχε καταληφθεί από βράχο και δασική γη. Η υπόλοιπη επιφάνεια ήταν καλλιεργημένη. Δεδομένου ότι η εικόνα ΕΤΜ ήταν τον Ιούλιο, δηλαδή κατά το χρόνο εμφάνισης των καλλιεργειών, ήταν δύσκολο να γίνει διάκριση μεταξύ ξηρικής καλλιεργήσιμης γης και βοσκοτόπων. Η ταξινόμηση των μικτών εικονοστοιχείων εξακολουθεί να αποτελεί πρόβλημα, ειδικά σε μια χώρα όπως το Ιράν, όπου το πρόβλημα της κατοχής γης δεν έχει ακόμη επιλυθεί πλήρως. Ένα άλλο σοβαρό πρόβλημα είναι η μετατροπή βοσκοτόπων σε καλλιεργούμενα εδάφη, τα οποία παραμερίστηκαν και μετά από μερικά χρόνια χρησιμοποιήθηκαν εκ νέου ως βοσκότοποι.

Πηγή: A remote sensing evaluation for agronomic land use mapping in Tehran Province, Iran, *EHSAN GOLMEHR, Geo community Staff (Canada), Department of Geography (Mumbai University)Flat No, 12 -Fourth Floor -No, 32 -Shahamati Street -After Valiasr Square -Tehran-Iran. *Email:ehsan.golmehr@gmail.com, J. Appl. Sci. Environ. Manage. June, 2008 Vol. 12(2) 43 - 46,JASEM ISSN 1119-8362 All rights reserved, Full-text Available Online at www.bioline.org.br/ja"