ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΠΛΗΜΜΥΡΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΕΙΚΟΝΩΝ ΡΑΝΤΑΡ (Radarsat-1) ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΣΤΙΓΜΕΣ (multitemporal) ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΜΑΡΙΤΣΑ-ΕΒΡΟΣ
Από RemoteSensing Wiki
1. Αντικείμενο Εφαρμογής: ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΠΛΗΜΜΥΡΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΕΙΚΟΝΩΝ ΡΑΝΤΑΡ (Radarsat-1) ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΣΤΙΓΜΕΣ (multitemporal) ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΜΑΡΙΤΣΑ-ΕΒΡΟΣ
2. Στόχος Εφαρμογής: Στόχος της εφαρμογής είναι ο ακριβέστερος υπολογισμός των πλημμύρων έτσι ώστε να γίνει η κατάλληλη διαχείριση των καταστροφών και να δοθούν οι αντίστοιχες αποζημιώσεις και ασφάλειες στους ιδιοκτήτες των αγροτεμαχίων που πλήττονται από αυτές.
3. Πώς γινόταν παλαιότερα: Οι παραδοσιακές μέθοδοι εκτίμησης των πλημμύρων βασίζονταν σε έρευνες πεδίου και εναέριες παρατηρήσεις. Όμως λόγω της μεγάλης έκτασης που καταλαμβάνει το φαινόμενο της πλημμύρας τέτοιες μέθοδοι είναι χρονοβόρες, ακριβές και επηρεάζονται στην περίπτωση της εναέριας παρατήρησης από τα καιρικά φαινόμενα.
4. Είδη Δορυφόρων, Δεκτών και Καναλιών: Για τις ανάγκες της έρευνας χρησιμοποιήθηκαν εικόνες ραντάρ των οποίων τα χαρακτηριστικά φαίνονται στον ΠΙΝΑΚΑ 1.
5. Χρησιμότητα Δορυφόρων, Δεκτών και Καναλιών: Τα δορυφορικά δεδομένα λόγω της συνοπτικής επισκόπησης της περιοχής και της τακτικής συχνότητας λήψης δεδομένων που μας προσφέρουν αποτελούν μία δραστική και αποτελεσματική μέθοδο ανίχνευσης των μεταβολών που προκύπτουν στις χρήσεις γης και στην εδαφοκάλυψη μιας περιοχής. Πιο συγκεκριμένα οι εικόνες RADARSAT-1 (ραντάρ συνθετικού ανοίγματος ,τα οποία δεν επηρεάζονται από τα καιρικά φαινόμενα) μας παρέχουν πληροφορίες για μία πολύ μεγάλη έκταση οποιαδήποτε στιγμή αυτό είναι απαραίτητο. Όμως όσον αφορά στα δεδομένα RADARSAT-1 παρουσιάζονται καμιά φορά δυσκολίες στην ερμηνεία και ταξινόμηση τους λόγω των πολύπλοκων παραμέτρων του ίδιου του συστήματος αλλά και του πεδίου. Γι’ αυτό χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος με πολλές εικόνες από διαφορετικές χρονολογίες (multi-temporal techniques) για την ανίχνευση των μεταβολών της πλημμυρισμένης περιοχής πριν και μετά το φαινόμενο.
6. Προεπεξεργασίες: Τα δεδομένα SAR έχουν σφάλματα λόγω πολλαπλασιαζόμενου τυχαίου θορύβου ο οποίος μειώνει τη δυνατότητά μας να τα ερμηνεύσουμε και να εντοπίσουμε τα όρια για την ταξινόμηση. Για να μειωθεί ο θόρυβος αυτός εφαρμόζονται φίλτρα όπως το Μέσου Όρου, το Median, Frost, Lee Gamma-Map. Στην έρευνα αυτή εφαρμόστηκε αρχικά το μέσο φίλτρο 3*3 και μετά ένα 5*5. Οι εικόνες SAR για τις τρεις διαφορετικές ημερομηνίες συγχωνεύτηκαν για τη δημιουργία ενός έγχρωμου πακέτου πληροφοριών. Ως βάση για το μετασχηματισμό των εικόνων χρησιμοποιήθηκε η εικόνα στην οποία δεν υπήρχε καμία πλημμύρα (13/08/2005) και στη συνέχεια 17,27/03/2006 μετασχηματίστηκαν με σφάλμα rms ± 2.4 and 3.2 με χρήση 21 και 16 φωτοσταθερών αντίστοιχα.
7. Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα: Στην ταξινόμηση χρησιμοποιήθηκαν τρία επίπεδα πληροφορίας. Το επίπεδο 2 , το οποίο χρησιμοποιήθηκε ως εικόνα εξόδου της ταξινόμησης, περιγράφεται από τους αρχικούς ορισμούς των τάξεων αλλά και από τις σχέσεις μεταξύ τους. Ένα άλλο στοιχείο που βοήθησε την ταξινόμηση ήταν η διαδικασία σύνδεσης και εξαγωγής υπέρ και υπο-αντικειμένων μεταξύ των επιπέδων της ταξινόμησης. Η ιεραρχία των τάξεων της ταξινόμησης φαίνεται στην ΕΙΚΟΝΑ 1.
Οι κύριες τάξεις ήταν «έδαφος», «ποτάμι» και «περιοχές πλημμύρας». Οι περιοχές πλημμύρας χωρίστηκαν περεταίρω σε
3 υποκατηγορίες, μία για τις περιοχές που πλημμύρισαν την ώρα του φαινομένου (17/3) και μία για εκείνες που παρέμειναν πλημμυρισμένες στην εικόνα 10 μέρες μετά το φαινόμενο (27/3). Ο διαχωρισμός επιτυγχάνεται με διαδικασίες όπως η αφαίρεση των τάξεων «πλημμυρισμένη περιοχή» από τη γενική τάξη του εδάφους και η ανάθεση τους στις τάξεις πλημμύρας.
Τα αποτελέσματα της ταξινόμησης στο επίπεδο 2 δεν είναι τόσο γενική όσο στο επίπεδο 3 ούτε έχει τόσο θόρυβο όσο στο 1. Τα αποτελέσματα φαίνονται στην ΕΙΚΟΝΑ 2.
Στην ΕΙΚΟΝΑ 3 φαίνεται η τελική ταξινομημένη εικόνα με το υπόμνημά της. Η συνολική ακρίβεια της ταξινόμησης ήταν 84% και ο δείκτης συμφωνίας Κ ήταν 77%.
8. Προχωρημένες επεξεργασίες τηλεπισκοπικών εικόνων: Στις εικόνες εφαρμόστηκε επίσης η μέθοδος της κατάτμησης, κατά την οποία τα αντικείμενα της εικόνας εξάγονται με βάση κριτήρια ομοιογένειας σε διαφορετικές κλίμακες, οι οποίες αντιπροσωπεύουν πληροφορίες σε διαφορετική χωρική ανάλυση. Η κατάτμηση έγινε σε 3 επίπεδα με παραμέτρους που φαίνονται στον πίνακα και τα αποτελέσματά της φαίνονται στην ΕΙΚΟΝΑ 4.
Η κατάτμηση έγινε σε τρία επίπεδα με σκοπό το διαχωρισμό μεγάλων αντικειμένων όπως υδάτινες περιοχές και έδαφος. Στο επίπεδο 1 σχηματίζονται πολύ μικρά αντικείμενα για το λεπτομερή διαχωρισμό των υδάτινων σχηματισμών μεταξύ τους. Το επίπεδο 2, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, χρησιμοποιήθηκε ως εικόνα εξόδου της κατάτμησης με σύνδεση των ιδιοτήτων των αντικειμένων για καλύτερα αποτελέσματα στην ταξινόμηση.
9. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων: Τα συστήματα ραντάρ υπερέχουν των οπτικών συστημάτων ως προς το είδος της πληροφορίας αφού οι πλημμύρες συμβαίνουν κατά κύριο λόγο σε ημέρες με έντονη συννεφιά. Η αντικειμενοστραφής ανάλυση μας δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσουμε παράλληλα πολλές παραμέτρους των αντικειμένων εκτός από τις φασματικές στους ιδιότητες και να έχουμε τελικά μία πιο αποτελεσματική ταξινόμηση.
ΠΡΩΤΟΤΥΠΟ ΑΡΘΡΟ
Flood Monitoring Using Multi-Temporal Radarsat-1 Images Z. Damla Uça Avcı1, Barı Göral1, Ayda Akkartal, Filiz Sunar
