Χαρτογράφηση καμένων περιοχών με τη χρήση διαχρονικών δεδομένων Landsat.

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 11:31, 18 Φεβρουαρίου 2018

Χαρτογράφηση καμένων περιοχών με τη χρήση διαχρονικών δεδομένων Landsat

Πρωτότυπος τίτλος: Mapping burned areas using dense time-series of Landsat data

Συγγραφείς: Todd J. Hawbaker, Melanie K. Vanderhoof, Yen-JuBeal, Joshua D. Takacs, Gail L. Schmidt, Jeff T. Falgout, Brad Williams, Nicole M. Fairaux, Megan K. Caldwell, Joshua J. Picotte, Stephen M. Howard, Susan Stitt, John L. Dwyer

Πηγή: Remote Sensing of Environment 198, June 2017, 504–522

Λέξεις κλειδιά: Τηλεπισκόπηση, Landsat, Καμένες εκτάσεις

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΜΕΛΕΤΗΣ

Αντικείμενο της παρούσας μελέτης είναι η διαχρονική παρακολούθηση δορυφορικών εικόνων για τον εντοπισμό των πυρκαγιών, την τεκμηρίωση των μορφών της πυρκαγιάς, την ποσοτικοποίηση των σχέσεων μεταξύ των προτύπων και των οδηγών εμφάνισης και την εκτίμηση των επιπτώσεων των πυρκαγιών στα ανθρώπινα και φυσικά συστήματα. Η μελέτη αυτή προτείνει ότι η Τηλεπισκόπηση είναι ένα σημαντικό εργαλείο για την έγκυρη καταγραφή αυτών των φαινομένων στο πέρασμα του χρόνου και τη δημιουργία χαρτών, οι οποίοι αποτελούν απαραίτητο στοιχείο για τη σωστή διαχείριση, προγραμματισμό και προστασία των διαφόρων περιοχών.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ-ΣΚΟΠΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ

Η Τηλεπισκόπηση είναι ένα εργαλείο που έχει χρησιμοποιηθεί αρκετά τα τελευταία χρόνια για την παρακολούθηση φυσικών και τεχνιτών διαδικασιών. Μια από αυτές τις διαδικασίες είναι και οι πυρκαγιές. Οι πυρκαγιές αποτελούν τον κύριο στόχο της παρούσας έρευνας και συγκεκριμένα η ανάπτυξη ενός νέου αλγόριθμου για τον εντοπισμό καμένων περιοχών σε δορυφορικές εικόνες. Ο δεύτερος στόχος είναι να παράγει ένα δημοσίως διαθέσιμο κατάλογο πυρκαγιών με βάση το Landsat από το 1984 έως το 2015 προκειμένου να παρέχει καινοφανείς πληροφορίες σχετικά με τα πρότυπα πυρκαγιάς στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Εικόνα 1. Η περιοχή μελέτης και η σειρά των δορυφορικών δεδομένων World Reference System version 2 (WRS-2).

ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΑΙ ΔΕΔΟΜΕΝΑ

Ως περιοχή μελέτης επιλέχθηκαν οι Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής λόγω του γεγονότος ότι υπήρχαν πολλά δεδομένα για τις πυρκαγιές σε αυτή την περιοχή όσο και δορυφορικά δεδομένα.

Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία και την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων προήρθαν από τον δορυφόρο Landsat World-Reference System 2. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση των αποτελεσμάτων προήρθαν από τις εξής δορυφόρους: (α) Landsat 4 Thematic Mapper (TM), Έτη: 1982-1993 (β) Landsat 5 TM, Έτη: 1984-2013 (γ) Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +), τόσο με τον Corrector Line Scan (SLC) όσο και με τοω SLC off, Έτη: 2003-2015

Όλες οι δορυφορικές εικόνες επιλέχθηκαν από τον ιστοσελίδα της Αμερικάνικης Γεωλογικές Υπηρεσίας με (α) γεωμετρικές διορθώσεις, (β) με κάλυψη σύννεφων μικρότερη ή ίση με 80%, και (3) με γεωμετρικό μέσο σφάλμα ≤ 10m.

Η κύρια πηγή των παρατηρημένων καμένων περιοχών που χρησιμοποιήθηκαν για την εκπαίδευση και την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των αλγορίθμων ήταν τα δεδομένα MTBS. Αυτά τα δεδομένα περιλάμβαναν τις μεγάλες πυρκαγιές ≥2 km2 στις ανατολικές ΗΠΑ και ≥4 km2 στην δυτική Αμερική.

ΜΕΘΟΔΟΙ

Το αρχικό στάδιο της συγκεκριμένης έρευνας ήταν η χαρτογράφηση όλων των πυρκαγιών πάνω στις δορυφορικές εικόνες. Στη συνέχεια, επιλέχθηκαν οι παράμετροι υπολογισμού του αλγόριθμου BAECV και τα σημεία εκπαίδευσης και δοκιμών. Τα σημεία δοκιμών χωρίστηκαν σε ομάδες ανάλογα με τις χρονολογίες τους και περιελάμβαναν τις χρονολογίες 1988, 1993, 1998, 2003, 2008 και 2013. Οι υπόλοιπες 24 χρονολογίες χρησιμοποιήθηκαν για την επιλογή δεδομένων εκπαίδευσης. Το επόμενο βήμα ήταν η χαρτογράφηση της πιθανότητας για πυρκαγιά στην περιοχή μελέτης, που αποτελεί το πρώτο βήμα του αλγόριθμου BAECV. Ακολούθησε η ταξινόμηση των δορυφορικών εικόνων σε περιοχές με και χωρίς πυρκαγιές. Τελευταία διαδικασία ήταν η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων.

Εικόνα 2. . Σύγκριση αποτελεσμάτων με τα αρχικά δεδομένα. (α) Καλιφόρνια, (β) Κολοράντο, (γ) Κάνσας, (δ) Ουισκόνσιν και (ε) Βόρεια Καρολίνα.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Από την οπτική σύγκριση των αποτελεσμάτων του αλγόριθμου για την πιθανότητα του καψίματος και των ταξινομημένων εικόνων με τις αρχικές εικόνες των δορυφόρων προέκυψε ότι το πλήθος των αποτελεσμάτων είναι σωστά με μικρές αποκλίσεις. (Εικόνα 2)