ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΟΥ ΠΑΡΑΚΤΙΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ
Από RemoteSensing Wiki
| Γραμμή 1: | Γραμμή 1: | ||
| - | + | ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΟΥ ΠΑΡΑΚΤΙΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ | |
| - | + | ||
Αργιαλάς Δημήτρης, Καθηγητής Ε.Μ.Π. | Αργιαλάς Δημήτρης, Καθηγητής Ε.Μ.Π. | ||
Καράντζαλος Κωνσταντίνος, Ερευνητής Ε.Μ.Π. | Καράντζαλος Κωνσταντίνος, Ερευνητής Ε.Μ.Π. | ||
| + | [[Εικόνα:1_parak.png| thumb | right | Εικόνα 1]] | ||
| + | [[Εικόνα:2a_parak.png| thumb | right | Εικόνα 2α]] | ||
| + | [[Εικόνα:2b_parak.png| thumb | right | Εικόνα 2β | ||
| + | [[Εικόνα:3_para.png| thumb | right | Εικόνα 3]] | ||
| + | [[Εικόνα:4_parak.png| thumb | right | Εικόνα 4]] | ||
| + | Εισαγωγή | ||
| + | Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζονται και περιγράφονται σύγχρονες μέθοδοι και τεχνικές Τηλεπισκόπησης, για την διαχείριση και παρακολούθηση του παράκτιου περιβάλλοντος. Αρχικά και για την οριοθέτηση του αιγιαλού και της παραλίας, περιγράφεται μια αυτοματοποιημένη μεθοδολογία για την εξαγωγή και χαρτογράφηση ακτογραμμών από παγχρωματικές δορυφορικές απεικονίσεις. Τα δεδομένα υψηλής ανάλυσης επιτρέπουν την παραγωγή χαρτών μεγάλης κλίμακας. Παράλληλα, περιγράφεται μια αυτοματοποιημένη τεχνική για τον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδων αλλά και άλλων ρυπαντικών αποβλήτων στο παράκτιο περιβάλλον. Τέλος, ιδιαίτερης σημασίας είναι η δυνατότητα για αναγνώριση ζωνών που βρίσκονται στα πρόθυρα καταστροφικών αλλαγών. Από όλες τις παραπάνω εφαρμογές διαφαίνεται πως η Τηλεπισκόπηση αποτελεί ένα ιδιαίτερα αποτελεσματικό εργαλείο για τον έλεγχο της ποιότητας των παράκτιων ζωνών περιοδικά, επιτρέποντας την αναγνώριση πιθανών κινδύνων σε σύντομα χρονικά διαστήματα | ||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | |||
| - | + | ΑΥΤΟΜΑΤΗ ΕΞΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΩΝ ΑΠΟ | |
| + | ΠΑΓΧΡΩΜΑΤΙΚΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΙΣ | ||
| + | Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί τεχνικές για την ημιαυτόματη και αυτόματη ανίχνευση ακτογραμμών από εναέρια και δορυφορικά δεδομένα με σκοπό την εξαγωγή του μετώπου της ακτογραμμής τη δεδομένη στιγμή της λήψης των δεδομένων και την μέτρηση δεικτών απαραίτητων για τον προσδιορισμό της ακτογραμμής (List and Farris, 1999; KarantzalosandArgialas, 2002; BoakandTurner, 2005). Ο αλγόριθμος που παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία επιτυγχάνει την ανίχνευση και εξαγωγή των ακμών σε τρία στάδια. | ||
| + | ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ | ||
| + | Πρώτα λαμβάνουν χώρα οι προεπεξεργασίες για την ενίσχυση και ομαλοποίηση των εικόνων. Έπειτα ακολουθεί η ανίχνευση ακμών με τον τελεστή Canny (1986) ή με το μορφολογικό φορμαλισμό της δεύτερης παραγώγου, ενώ πραγματοποιείται η αποκατάσταση της συνεκτικότητας των ανιχνευμένων ακμών με τη χρήση. Οι τελεστές ανίχνευσης ακμών είναι ευαίσθητοι σε όλες τις εναλλαγές των τιμών φωτεινότητας. Μαζί με τις ανιχνευμένες ακτογραμμές, το αποτέλεσμα επηρεάστηκε αρνητικά από ακμές που περιέγραφαν τα όρια και άλλων μη επιθυμητών περιοχών στο έδαφος (ποτάμια, όρια καλλιεργειών, κ.α.), όπως φαίνεται και στο Σχήμα 1. | ||
| + | Για την διάκριση των ανιχνευμένων ακτογραμμών από τις υπόλοιπες μη επιθυμητές ακμές χρησιμοποιήθηκε η εναλλαγή που παρατηρείται στην υφή μεταξύ των θαλάσσιων περιοχών (μαλακή υφή, από σκουρόχρωμους τόνους) και του εδάφους (τραχύς υφή, με μέσους τόνους μεγαλύτερου εύρους). Για την παραπάνω ανάλυση της υφής, χρησιμοποιήθηκαν φίλτρα Gabor. Με την εφαρμογή φίλτρων Gabor, έγινε ο διαχωρισμός του εδάφους από τη θάλασσα. Έτσι με συγχώνευση (fusion) της πληροφορίας από την ανίχνευση των ακτογραμμών και της ανάλυσης υφής, έγινε η εξαγωγή της ακτογραμμής (Σχήμα 2). | ||
| - | + | ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΡΥΠΑΝΤΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΣΤΟ ΠΑΡΑΚΤΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ | |
| + | Για την αυτόματη ανίχνευση πετρελαιοκηλίδωνακολουθήθηκε η εξής μεθοδολογία. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε προεπεξεργασία της εικόνας με σκοπό την αφαίρεση του θορύβου, την ενίσχυσή και ομαλοποίησή της. Η φιλτραρισμένη εικόνα είναι σημαντικά απλοποιημένη μορφή της αρχικής και ενσωματώνεται στο συναρτησιακό εξέλιξης καμπυλών. Το συναρτησιακό των ενεργώνπεριγραμμάτων κατάφερε να εντοπίσει επιτυχώς τα όρια των πετρελαιοκηλίδων, ενώ παράλληλα, οι κηλίδες ανιχνεύονται σε πραγματικό χρόνο. Αυτή η μεθοδολογία χρησιμοποιήθηκε και για τον εντοπισμό αντικειμένων σε σειρές εικόνων και βίντεο με απώτερο στόχο τον εντοπισμό και την παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδων στο χρόνο. Για παράδειγμα, σε μια ακολουθία εικόνων SAR τα ανιχνευμένα τμήματα (καμπύλες) πετρελαιοκηλίδων στην πρώτη εικόνα SAR αποτελούν τις αρχικές καμπύλες για εξέλιξη στις υπόλοιπες εικόνες. Έτσι ο εντοπισμός και η παρακολούθησή τους να γίνει πιο γρήγορη και αποτελεσματική (Σχήμα 4). | ||
| - | Οι μελέτες που έχουν αναπτυχθεί για τις παράκτιες ζώνες από | + | ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ |
| + | Οι δορυφορικές απεικονίσεις παρέχουν τη δυνατότητα της συνεχούς παρακολούθησης οποιασδήποτε μεταβολής στο φυσικό περιβάλλον και επομένως οποιασδήποτε ενδεχόμενης καταστροφής στην επιφάνεια του πλανήτη μας. Οι μελέτες που έχουν σήμερα αναπτυχθεί συγκεκριμένα για τις παράκτιες ζώνες από τοεργαστήριο Τηλεπισκόπησης, ΕΜΠ με χρήση δορυφορικών εικόνων μπορεί, να δώσουν ποιοτικές και ποσοτικές πληροφορίες για ακραία καιρικά φαινόμενα καιφυσικές καταστροφές. Παρέχεται επίσης η δυνατότητα συνεχούς παρακολούθησης του παράκτιου περιβάλλοντος καθώς και εντοπισμός των πιθανών θέσεων ρυπαντικών παραγόντων. Οι μέθοδοι και τεχνικές Τηλεπισκόπησης στο πεδίου του παράκτιου περιβάλλοντος θα εξασφάλιζε τησυνεχή και αξιόπιστη παρακολούθηση ενώ θα συντελούσε αποφασιστικά στη έγκαιρη και αξιόπιστη λήψη μέτρων για την προστασία αλλά και την αξιοποίηση του περιβάλλοντος. | ||
Αναθεώρηση της 10:48, 20 Απριλίου 2015
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΟΥ ΠΑΡΑΚΤΙΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Αργιαλάς Δημήτρης, Καθηγητής Ε.Μ.Π. Καράντζαλος Κωνσταντίνος, Ερευνητής Ε.Μ.Π.
[[Εικόνα:2b_parak.png| thumb | right | Εικόνα 2β
Εισαγωγή Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζονται και περιγράφονται σύγχρονες μέθοδοι και τεχνικές Τηλεπισκόπησης, για την διαχείριση και παρακολούθηση του παράκτιου περιβάλλοντος. Αρχικά και για την οριοθέτηση του αιγιαλού και της παραλίας, περιγράφεται μια αυτοματοποιημένη μεθοδολογία για την εξαγωγή και χαρτογράφηση ακτογραμμών από παγχρωματικές δορυφορικές απεικονίσεις. Τα δεδομένα υψηλής ανάλυσης επιτρέπουν την παραγωγή χαρτών μεγάλης κλίμακας. Παράλληλα, περιγράφεται μια αυτοματοποιημένη τεχνική για τον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδων αλλά και άλλων ρυπαντικών αποβλήτων στο παράκτιο περιβάλλον. Τέλος, ιδιαίτερης σημασίας είναι η δυνατότητα για αναγνώριση ζωνών που βρίσκονται στα πρόθυρα καταστροφικών αλλαγών. Από όλες τις παραπάνω εφαρμογές διαφαίνεται πως η Τηλεπισκόπηση αποτελεί ένα ιδιαίτερα αποτελεσματικό εργαλείο για τον έλεγχο της ποιότητας των παράκτιων ζωνών περιοδικά, επιτρέποντας την αναγνώριση πιθανών κινδύνων σε σύντομα χρονικά διαστήματα
ΑΥΤΟΜΑΤΗ ΕΞΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΩΝ ΑΠΟ
ΠΑΓΧΡΩΜΑΤΙΚΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΙΣ
Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί τεχνικές για την ημιαυτόματη και αυτόματη ανίχνευση ακτογραμμών από εναέρια και δορυφορικά δεδομένα με σκοπό την εξαγωγή του μετώπου της ακτογραμμής τη δεδομένη στιγμή της λήψης των δεδομένων και την μέτρηση δεικτών απαραίτητων για τον προσδιορισμό της ακτογραμμής (List and Farris, 1999; KarantzalosandArgialas, 2002; BoakandTurner, 2005). Ο αλγόριθμος που παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία επιτυγχάνει την ανίχνευση και εξαγωγή των ακμών σε τρία στάδια.
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Πρώτα λαμβάνουν χώρα οι προεπεξεργασίες για την ενίσχυση και ομαλοποίηση των εικόνων. Έπειτα ακολουθεί η ανίχνευση ακμών με τον τελεστή Canny (1986) ή με το μορφολογικό φορμαλισμό της δεύτερης παραγώγου, ενώ πραγματοποιείται η αποκατάσταση της συνεκτικότητας των ανιχνευμένων ακμών με τη χρήση. Οι τελεστές ανίχνευσης ακμών είναι ευαίσθητοι σε όλες τις εναλλαγές των τιμών φωτεινότητας. Μαζί με τις ανιχνευμένες ακτογραμμές, το αποτέλεσμα επηρεάστηκε αρνητικά από ακμές που περιέγραφαν τα όρια και άλλων μη επιθυμητών περιοχών στο έδαφος (ποτάμια, όρια καλλιεργειών, κ.α.), όπως φαίνεται και στο Σχήμα 1. Για την διάκριση των ανιχνευμένων ακτογραμμών από τις υπόλοιπες μη επιθυμητές ακμές χρησιμοποιήθηκε η εναλλαγή που παρατηρείται στην υφή μεταξύ των θαλάσσιων περιοχών (μαλακή υφή, από σκουρόχρωμους τόνους) και του εδάφους (τραχύς υφή, με μέσους τόνους μεγαλύτερου εύρους). Για την παραπάνω ανάλυση της υφής, χρησιμοποιήθηκαν φίλτρα Gabor. Με την εφαρμογή φίλτρων Gabor, έγινε ο διαχωρισμός του εδάφους από τη θάλασσα. Έτσι με συγχώνευση (fusion) της πληροφορίας από την ανίχνευση των ακτογραμμών και της ανάλυσης υφής, έγινε η εξαγωγή της ακτογραμμής (Σχήμα 2).
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΡΥΠΑΝΤΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΣΤΟ ΠΑΡΑΚΤΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Για την αυτόματη ανίχνευση πετρελαιοκηλίδωνακολουθήθηκε η εξής μεθοδολογία. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε προεπεξεργασία της εικόνας με σκοπό την αφαίρεση του θορύβου, την ενίσχυσή και ομαλοποίησή της. Η φιλτραρισμένη εικόνα είναι σημαντικά απλοποιημένη μορφή της αρχικής και ενσωματώνεται στο συναρτησιακό εξέλιξης καμπυλών. Το συναρτησιακό των ενεργώνπεριγραμμάτων κατάφερε να εντοπίσει επιτυχώς τα όρια των πετρελαιοκηλίδων, ενώ παράλληλα, οι κηλίδες ανιχνεύονται σε πραγματικό χρόνο. Αυτή η μεθοδολογία χρησιμοποιήθηκε και για τον εντοπισμό αντικειμένων σε σειρές εικόνων και βίντεο με απώτερο στόχο τον εντοπισμό και την παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδων στο χρόνο. Για παράδειγμα, σε μια ακολουθία εικόνων SAR τα ανιχνευμένα τμήματα (καμπύλες) πετρελαιοκηλίδων στην πρώτη εικόνα SAR αποτελούν τις αρχικές καμπύλες για εξέλιξη στις υπόλοιπες εικόνες. Έτσι ο εντοπισμός και η παρακολούθησή τους να γίνει πιο γρήγορη και αποτελεσματική (Σχήμα 4).
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Οι δορυφορικές απεικονίσεις παρέχουν τη δυνατότητα της συνεχούς παρακολούθησης οποιασδήποτε μεταβολής στο φυσικό περιβάλλον και επομένως οποιασδήποτε ενδεχόμενης καταστροφής στην επιφάνεια του πλανήτη μας. Οι μελέτες που έχουν σήμερα αναπτυχθεί συγκεκριμένα για τις παράκτιες ζώνες από τοεργαστήριο Τηλεπισκόπησης, ΕΜΠ με χρήση δορυφορικών εικόνων μπορεί, να δώσουν ποιοτικές και ποσοτικές πληροφορίες για ακραία καιρικά φαινόμενα καιφυσικές καταστροφές. Παρέχεται επίσης η δυνατότητα συνεχούς παρακολούθησης του παράκτιου περιβάλλοντος καθώς και εντοπισμός των πιθανών θέσεων ρυπαντικών παραγόντων. Οι μέθοδοι και τεχνικές Τηλεπισκόπησης στο πεδίου του παράκτιου περιβάλλοντος θα εξασφάλιζε τησυνεχή και αξιόπιστη παρακολούθηση ενώ θα συντελούσε αποφασιστικά στη έγκαιρη και αξιόπιστη λήψη μέτρων για την προστασία αλλά και την αξιοποίηση του περιβάλλοντος.
