Classification and Measurement of Land Cover of Wildfires in Australia Using Remote Sensing
Από RemoteSensing Wiki
Ταξινόμηση και μέτρηση Κάλυψης Γης των πυρκαγιών στην Αυστραλία με χρήση Τηλεπισκόπησης
Πρωτότυπος Τίτλος: « Classification and Measurement of Land Cover of Wildfires in Australia Using Remote Sensing »
Συγγραφείς: Assad H. Thary Al-Ghrairi (1), Enas Kh (2). Hassan, Harith M. Saeed (3) (1) Department of Computer Science, College of Science, Al-Nahrain University, Baghdad, Iraq (2) Department of Computer Science, College of Science, Unversity of Baghdad, Baghdad (3) Department of Physics, College of Science, Al-Nahrain University, Baghdad, Iraq
Δημοσιεύθηκε: Iraqi Journal of Science, 2022, Vol. 63, No. 1, pp: 420-430
Λέξεις-Κλειδιά: Landsat-8 (OLI), Χαρακτηριστικό στιγμής, Εθνικό Πάρκο Wollemi, Εικόνα χωρίς επιβλεπόμενη ταξινόμηση, Τεχνικές τηλεπισκόπησης.
1. Εισαγωγή
Ο συνδυασμός φυσικών και ανθρώπινων παραγόντων μαζί με την ύπαρξη της βλάστησης, του εδάφους, των παγετώνων, των υγροτόπων και των πόλεων αποτελούν την γήινη επιφάνεια. Οι αλλαγές που προκαλούνται από τον άνθρωπο στις χρήσεις γης για διαφόρους σκοπούς, περιγράφουν το τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τη γη για κοινωνικοοικονομικούς λόγους. Η τηλεπισκόπηση ανήκει στις τεχνολογίες ανίχνευσης και τα πλεονέκτημά της αφορούν την από μακριά παρατήρηση και συλλογή δεδομένων, καθώς και την υψηλή χρονική, χωρική και φασματική ανάλυση που προκύπτει από τη χρήση δορυφορικών εικόνων. Επιπλέον, είναι πολύ σημαντική διότι έχει εφαρμογές στην αξιολόγηση και παρατήρηση της γήινης επιφάνειας και του εδάφους, καθώς και στην παρακολούθηση της ποσότητας των πόρων σε πολλές γεωγραφικές θέσεις. Η ταξινόμηση των δορυφορικών εικόνων παρέχει πληροφορίες καλύψεων γης, αναπτύσσει κανόνες απόφασης, χρησιμοποιείται για την εξαγωγή φασματικής υπογραφής και χάρτη καλύψεων γης. Ο στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη και η μέτρηση των φυσικών πόρων πριν και κατά τη διάρκεια της δασικής πυρκαγιάς, που ξέσπασε το 201, στο Εθνικό Πάρκο Wollemi της Αυστραλίας.
2. Μεθοδολογία
Οι πυρκαγιές του Εθνικού Πάρκου Wollemi προκαλούν προβλήματα στη περιοχή. Στην εργασία αυτή χρησιμοποιήθηκαν πέντε βασικές κατηγορίες, τα ποτάμια, η περιοχή των δέντρων, η περιοχή κτιρίων με δέντρα, η περιοχή κτιρίων χωρίς δέντρα και το γυμνό έδαφος. Οι δορυφορικές εικόνες προέρχονται από τον αισθητήρα Landsat-8 OLI, έχουν ανάλυση 30 m. και καλύπτουν τις περιοχές των φυσικών πόρων πριν και κατά τη διάρκεια της πυρκαγιάς, όπως απεικονίζονται στην Εικόνα 1. Οι προτεινόμενες προσεγγίσεις για την ταξινόμηση απεικονίζονται στην Εικόνα 2 και ουσιαστικά χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της επιβλεπόμενης ταξινόμησης, καθώς οι κλάσεις φαίνονται αφού δοθεί ένα δείγμα αναλυμένων ομάδων πληροφοριών σε έναν διαχειριστή και βασίζονται στο K-mean, για την εξαγωγή όλων των χαρακτηριστικών και την ταξινόμηση της εικόνας. Όσον αφορά το στάδιο προ επεξεργασίας των εικόνων έγινε η εφαρμογή της ακόλουθης πράξης “Ge (x,y)=round[(Go(x,y) –h) / (h-l)*255]”, μέσω της οποίας αναβαθμίστηκε η οπτική εμφάνιση των εικόνων με εστίαση κάθε εικονοστοιχείου, χωρίς αντίκτυπο, σε συνεχόμενα εικονοστοιχεία συσχέτισης. Το Ge(x,y) αναφέρεται σε νέα αναβαθμισμένη εικόνα, το Go(x,y) αντιπροσωπεύει την αρχική εικόνα και το x&y αναφέρεται στη θέση του εικονοστοιχείου στην εικόνα. Η διαδικασία της τμηματοποίησης της εικόνας διαιρεί σε τετράγωνα (μπλοκ) ομοιόμορφου μεγέθους και κάθε τετράγωνο μέγεθος είναι (4x4). Έπειτα, ακολούθησε ο υπολογισμός των εικονοστοιχείων και η τυπική απόκλιση και το ποσοστό P. Επόμενο βήμα είναι η εξαγωγή και η ομαδοποίηση χαρακτηριστικών, όπου οι στιγμές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διαφοροποίηση των εικόνων ως εκτίμηση, η οποία εξαρτάται από τα χρωματικά τους σημεία μέσω της παρακάτω εξίσωσης: M = d x Gp Το GP είναι η εφαρμοζόμενη δύναμη, και ως d αναφέρεται ως η απόσταση από το κέντρο του μπλοκ έως την εφαρμοζόμενη δύναμη, και υπολογίστηκε από συγκεκριμένες σχέσεις. Τέλος, έγινε η ταξινόμηση των εικόνων, δηλαδή ο προσανατολισμός του εικονοστοιχείου, από τη σχέση: Sm = 1- / μ – Gxy) / Μετά την εφαρμογή της ταξινόμησης και την εφαρμογή μασκών της εικόνας αλγορίθμου (K-Mean), προκύπτουν πέντε κεντροειδή που αντιπροσωπεύουν χαρακτηριστικά για ορισμένες μάσκες. Τα πειραματικά αποτελέσματα, φαίνονται στην Εικόνα 3. Τέλος, στην Εικόνα 4 απεικονίζονται τα αποτελέσματα ταξινόμησης του Εθνικού Πάρκου.
3. Συμπεράσματα
Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν καλή ακρίβεια απόδοσης στην ταξινόμηση των 5 κατηγοριών και καλή ανάλυση αποτελεσμάτων και μετρήσεις σχετικά με τις επιπτώσεις που προκύπτουν από τις πυρκαγιές. Τα εικονοστοιχεία που περιέχουν δέντρα και κτίρια με δέντρα έχουν μειωθεί σε όλη τη διάρκεια της πυρκαγιάς και σημαίνει ότι η προτεινόμενη μέθοδος ταξινόμησης ήταν η βέλτιστη.
