Αναγνώριση χαρακτηριστικών εικόνας τηλεπισκόπησης και παρακολούθηση της αποκατάστασης της οικολογικής βλάστησης σε γήπεδο ποδοσφαίρου

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' Remote Sensing Image Feature Recognition and Monitoring of Ecological Vegetation Restoration in Football Field

'''Συγγραφέας:''' Jianhua Cui

'''Πηγή:''' Ekoloji, 2019, Issue 108, Pages: 1571-1575  [http://www.ekolojidergisi.com/article/remote-sensing-image-feature-recognition-and-monitoring-of-ecological-vegetation-restoration-in-6528]

==Εισαγωγή==

Το παρόν άρθρο παρουσιάζει μια μέθοδο για τον διαχωρισμό των πληροφοριών και την αναγνώριση των χαρακτηριστικών της βλάστησης μέσω εικόνων τηλεπισκόπησης και των δεδομένων του NDVI, χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο ISODATA. Στη συνέχεια, με τη χρήση ενός δυαδικού μοντέλου εικονοστοιχείων παρακολουθείται η τάση αλλαγής της κάλυψης βλάστησης κάθε έτος σε ένα γήπεδο ποδοσφαίρου.

==Μεθοδολογία==

Οι εικόνες τηλεπισκόπησης NDVI συνήθως περιλαμβάνουν δύο χαρακτηριστικά: γκρίζα κλίμακα και χωρική δομή. Στη διαδικασία αναγνώρισης, οι πληροφορίες της  εικόνας βλάστησης επεξεργάζονται βάσει του χαρακτηριστικού υφής και του αλγορίθμου ISODATA. Η κατάτμηση των τομέων των εικόνων τηλεπισκόπησης γίνεται στα εξής 2 βήματα: 1ον, η μέση ταχύτητα και η μέση ανισοτροπία των εικονοστοιχείων περιγράφει τα χαρακτηριστικά της υφής κάθε τομέα. Αυτές υπολογίζονται από τις εξισώσεις της εικόνας 1, όπου con η μέση ταχύτητα, ani η μέση ανισοτροπία, NR ο αριθμός των εικονοστοιχείων R που ανήκουν στον τομέα, Ii το χαρακτηριστικό διάνυσμα του εικονοστοιχείου i. 2ον, υπολογίζονται από τις εξισώσεις της εικόνας 2 η μέση κατεύθυνση της θέσης των γραμμών και στηλών των εικονοστοιχείων σε κάθε τομέα.

[[Εικόνα:eikona1sarris.png|thumb|right|200px|Εικόνα 1. Μέση ταχύτητα και μέση ανισοτροπία]]

[[Εικόνα:eikona2sarris.png|thumb|right|200px|Εικόνα 2. Μέση κατεύθυνση της θέσης των γραμμών και στηλών των εικονοστοιχείων σε κάθε τομέα]]

Η παρακολούθηση της μερικής συσχέτισης μεταβλητών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξετάσουμε την σχέση μεταξύ των πληροφοριών που λαμβάνουμε από δύο συγκεκριμένες εικόνες τηλεπισκόπησης. Η εξίσωση για τον υπολογισμό του συντελεστή συσχέτισης μεταξύ κάλυψης βλάστησης και θερμοκρασίας ή βροχόπτωσης βρίσκεται στην εικόνα 3, όπου xi είναι η κάλυψη βλάστησης κάθε μήνα, yi είναι η κατακρήμνιση κάθε μήνα και n ο αριθμός των δειγμάτων εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο συντελεστής συσχέτισης μεταξύ της ζωτικής ικανότητας και της θερμοκρασίας υπολογίζεται από την εξίσωση της εικόνας 4. Ο r123 συντελεστής συσχετίζει τις μεταβλητές 1 και 2 μετά από επεξεργασία της μεταβλητής 3.

[[Εικόνα:eikona3sarris.png|thumb|center|250px|Εικόνα 3. Συντελεστής συσχέτισης κάλυψης βλάστησης και θερμοκρασίας]]

[[Εικόνα:eikona4sarris.png|thumb|center|250px|Εικόνα 4. Μερική συσχέτιση μεταβλητών ζωτικής ικανότητας, βροχόπτωσης και θερμοκρασίας]]

==Αποτελέσματα==

Χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο ISODATA για την αναγνώριση των χαρακτηριστικών υφής, μπορούμε πολύ αποτελεσματικά να συμβάλλουμε στην αποκατάσταση της βλάστησης του γηπέδου. Παρακάτω, παρουσιάζεται ο χάρτης αναγνώρισης της επεξεργασίας των χαρακτηριστικών ( εικόνα 6 ) και ο χάρτης αποτελεσμάτων από πειράματα προσομοίωσης κάλυψης βλάστησης του 2010 με τη χρήση αλγορίθμου και της βιβλιογραφίας για να γίνει σύγκριση των δύο μεθόδων.

[[Εικόνα:eikona5sarris.png|thumb|center|350px|Εικόνα 5. Κάτοψη της κάλυψης βλάστησης του γηπέδου ( Αύγουστος 2010 )]]

[[Εικόνα:eikona6sarris.png|thumb|center|350px|Εικόνα 6. Χάρτης αναγνώρισης χαρακτηριστικών επεξεργασίας αλγόριθμου ISODATA]]

[[Εικόνα:eikona7sarris.png|thumb|center|350px|Εικόνα 7. Χάρτης αναγνώρισης χαρακτηριστικών από εικόνες τηλεπισκόπησης (Dong et al. 2017)]]



==Συμπεράσματα==

Ο χάρτης κάλυψης βλάστησης του ποδοσφαιρικού γηπέδου με την χρήση του αλγορίθμου ISODATA παρατηρείται ότι αποτελεί πολύ καλύτερη μέθοδο για την αποτύπωση της βλάστησης από την παλαιότερη μέθοδο που χρησιμοποιείτο και η συσχέτιση με την κλιματική αλλαγή, παρέχει αποτελεσματικά δεδομένα για την αξιολόγηση του οικοσυστημικού περιβάλλοντος.