Εφαρμογή Τηλεπισκόπησης στην καταγραφή της κατανάλωσης του αρδευτικού νερού στον Κάμπο του Ν. Χανίων

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 16:38, 11 Μαρτίου 2010

Εφαρμογή Τηλεπισκόπησης στην καταγραφή της κατανάλωσης του αρδευτικού νερού στον Κάμπο του Ν. Χανίων

Αντικείμενο: Το αντικείμενο έρευνας της συγκεκριμένης εφαρμογής αφορά στους υδατικούς πόρους και πιο συγκεκριμένα στην καταγραφή της κατανάλωσης του αρδευτικού νερού στον κάμπο του Ν. Χανίων με χρήση Τηλεπισκόπησης.

Στόχος: Κύριος στόχος της παρούσας μελέτης αποτελεί η κοστολόγηση του αρδευτικού νερού του κάμπου Χανίων, λαμβάνοντας υπ’ όψιν τις οικονομικές, κοινωνικές και περιβαλλοντικές συνθήκες τις περιοχής.

Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων / δέκτες-κανάλια: Χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές εικόνες πολυφασματικής ανάλυσης του δορυφόρου Ikonos MS. Συγκεκριμένα έγινε χρήση και επεξεργασία μιας πολυφασματικής εικόνας Ikonos MS, τεσσάρων φασματικών καναλιών, διακριτικής ικανότητας 4m και της αντίστοιχης παγχρωματικής με χωρική ανάλυση 1m και ημερομηνία λήψης 16/07/2006.

Προεπεξεργασίες: Κατά το στάδιο της προεπεξεργασίας πραγματοποιήθηκαν οι απαραίτητες γεωμετρικές και ραδιομετρικές διορθώσεις των δορυφορικών εικόνων. Αρχικά έγινε η γεωμετρική ορθοαναγωγή τους σε μία κοινή τοπογραφική βάση και η αναδόμησή τους με βάση το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (ΕΓΣΑ’87) και με ακρίβεια RMS < 1,5 pixel. Για την ορθοαναγωγή χρησιμοποιήθηκαν ορθοφωτοχάρτες του Υπουργείου Γεωργίας και το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους. Έπειτα, όσον αφορά στη ραδιομετρική διόρθωσή τους, αυτή έγινε με το λογισμικό ERDAS IMAGINE 8.7 και με τη μέθοδο μετατόπισης του ιστογράμματος ώστε να απαλλαγεί η ραδιομετρία των εικόνων από το θόρυβο που εισάγει η ατμόσφαιρα. Έτσι, υπολογίστηκαν νέες τιμές των εικονοστοιχείων με τη βοήθεια προσθετικών και πολλαπλασιαστικών αλγορίθμων. Τέλος, κατά το στάδιο αυτό πραγματοποιήθηκε και ενίσχυση της χρωματικής αντίθεσης των εικόνων για καλύτερη οπτική ερμηνεία των διαφόρων καλλιεργειών. Υπολογίστηκαν, λοιπόν, τα ιστογράμματα των καναλιών που χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση της εικόνας κατά την ερμηνεία και επεκτάθηκε γραμμικά το τμήμα του ιστογράμματος που αντιπροσωπεύει γεωργικές χρήσεις για την εκμετάλλευση όλου του εύρους του φάσματος απεικόνισης της οθόνης.

Ψηφιακές επεξεργασίες /αλγόριθμοι και αποτελέσματα: Εφαρμόστηκε συνδυασμός των τεχνικών της επιβλεπόμενης και μη-επιβλεπόμενης ταξινόμησης με μεγαλύτερο βάρος στην επιβλεπόμενη. Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε είναι αυτή της μέγιστης πιθανοφάνειας. Για την εκπαίδευση του αλγορίθμου της επιβλεπόμενης ταξινόμησης έγινε ενδεικτική συλλογή δειγμάτων (15 κατηγορίες χρήσεων γης) στην περιοχή μελέτης (με χρήση GPS) προκειμένου να δημιουργηθεί το αρχείο υπογραφών ταξινόμησης. Το διατιθέμενο λογισμικό ERDAS IMAGINE 8.7 εξάγει από τα pixels των δειγματοληπτικών περιοχών τη φασματική υπογραφή της καλλιέργειας. Έτσι, με τη τεχνική της ταξινόμησης παρήχθησαν χάρτες κατηγοριοποίησης των καλλιεργειών (θεματικοί χάρτες), καθώς και των αρδευόμενων εκτάσεων σε όλα τα στάδια ανάπτυξής τους, δίνοντας την πραγματική διάσταση σε χρήση αρδεύσιμου ύδατος. Η τελική θεματική εικόνα μετά τη ταξινόμηση περιλαμβάνει τους παρακάτω τύπους καλλιεργειών με τις αντίστοιχες εκτάσεις αυτών (σε στρέμματα):

Εικόνα 1: Δορυφορική εικόνα Ikonos MS περιοχής μελέτης (πάνω), τελικός Θεματικός Χάρτης (κάτω)

Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS / αναγκαιότητά τους: Τα αποτελέσματα της ταξινόμησης συνδέθηκαν γεωγραφικά με το Σύστημα διαχείρισης της Γεωγραφικής Πληροφορίας του έργου με στόχο α)την καταγραφή και αποθήκευση των δεδομένων που αφορούν στην υποστήριξη της διαχείρισης των αρδευτικών νερών και β)τη δημιουργία εφαρμογών προκειμένου να υπάρχει συνολική εποπτεία του έργου. Χρησιμοποιήθηκαν χαρτογραφικά υπόβαθρα και χάρτες χρήσης γης (π.χ. χάρτες χρήσης γης από CORINE, χαρτών ΥΠΓΕ) για την συλλογή στοιχείων και την καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης.

Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων: Αν και η εξέλιξη της δορυφορικής τεχνολογίας έχει φτάσει σε υψηλό επίπεδο και δίνει προϊόντα υψηλής χωρικής ανάλυσης, δεν παρατηρείται αντίστοιχη βελτίωση στη φασματική ανάλυση των δορυφορικών δεδομένων και η αναγνώριση-διάκριση των καλλιεργειών παραμένει ένα πολύπλοκο πρόβλημα. Τα δορυφορικά δεδομένα του Ikonos παρουσίασαν μια αδυναμία διάκρισης συγκεκριμένων τύπων κάλυψης/χρήσης γης (χαμηλό ποσοστό ταξινόμησης=65%) λόγω περιορισμένης φασματικής ανάλυσης και παραγόντων όπως π.χ. οι παραπλήσιες φασματικές υπογραφές των κλάσεων ταξινόμησης (συγχύσεις μεταξύ χρήσεων γης με παρόμοιο σχήμα, χρήσεων γης χωρίς καρπούς και άνθη, αλλαγμένων τύπων καλλιεργειών κ.α.).

Πηγή: Γκιούρου Α. (2007). Εφαρμογή Τηλεπισκόπησης στην καταγραφή της κατανάλωσης του αρδευτικού νερού στον Κάμπο του Ν. Χανίων. GEOMET, 2/12/2007