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

Από RemoteSensing Wiki

Εφαρμογή Τηλεπισκόπησης στην καταγραφή της κατανάλωσης του αρδευτικού νερού στον Κάμπο του Ν. Χανίων Συγγραφέας : Ανθούλα Γκιουρού

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η κοστολόγηση του αρδευτικού νερού στον Κάμπο Χανίων, λαμβάνοντας υπόψη τις οικονομικές, κοινωνικές και περιβαλλοντικές συνθήκες της περιοχής.

  Η περιοχή μελέτης τοποθετείται στο βορειοκεντρικό τμήμα του Ν. Χανίων της νήσου Κρήτης. Είναι μια γεωργική περιοχή η οποία καλλιεργείται κυρίως με ελιές, εσπεριδοειδή και αμπέλια, με μεγάλη συμμετοχή στην τοπική οικονομία, δεδομένου ότι η γεωργία το βασικό στήριγμα της περιοχής παρά τη θεαμτική αύξηση της τουριστικής ανάπτυξης της.
  Η καθιερωμένη πρακτική διαδικασία για τη χαρτογράφηση των αρδεύσιμων με την χρήση Δορυφορικής Τηλεπισκόπησης ακολουθεί τα εξής στάδια : 

• συλλογή απαραίτητων χαρτογραφικών υποβάθρων, ιδιαίτερα των χαρτών χρήσης γης • Επιλογή κατάλληλων χρονικά δορυφορικών εικόνων • Επεξεργασία των εικόνων και αναγωγή τους σε επιθυμητό γεωγραφικό σύστημα αναφοράς • Λήψη φασματικών ταυτοτήτων από δειγματοληπτικές περιοχές • Εφαρμογή τεχνικών ανάλυσης, μοντέλων και αλγόριθμων και δημιουργία τροποποιημένων εικόνων. • Εφαρμογή τεχνικών ταξινόμησης για την εξαγωγή ποιοτικά διαφοροποιημένων κλάσεων νε βάση επιθυμητά κριτήρια . • Στατιστικός και συγκριτικός έλεγχος των αποτελεσμάτων.

  Η επιλογή των δορυφορικών εικόνων έγινε με βάση της καταγραφή της υπάρχουσας κατάστασης. Αρχικά έγνε προμήθεια μιας πολυφασματικής εικόνας του δορυφόρου IKONOS και της αντίστοιχης παγχρωματικής. Η εικόνα ήταν τεσσάρων φασματικών καναλιών, διακριτικής ικανότητας 4μ και η αντίστοιχη παγχρωματική με χωρική ανάλυση 1μ και ημερομηνία λήψης 16/07/2006.
  Σχετικά με τις γεωμετρικές διορθώσεις, η πρώτη επεξεργασία των δορυφορικών εικόνων είναι η γεωμετρική ορθαναγωγή σε μια κοινή τοπογραφική βάση και η αναδόμηση τους με βάση το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς. Στο στάδιο αυτό επιτεύχθηκε ακρίβεια μέσου τετραγωνικού σφάλματος της γεωμετρικής διόρθωσης, μικρότερη του ενάμιση pixel.
  Για την ορθαναγωγή της δορυφορικής εικόνας προσδιορίστηκαν φωτοσταθερά σημεία από τους ορθοφωτοχάρτες του Υπουργείου Γεωργίας και το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους που χρησιμοποιήθηκε στην επίλυση αποτελεί προιόν στερεοσκοπικών εικόνων Spot P, υψομετρικής ακρίβειας 7-11 μ.
  Η ραδιομετρική διόρθωση έγινε με το λογισμικό ERDAS IMAGINE 8.7. Θεωρήθηκε κατάλληλη η μέθοδος της μετατόπισης του ιστογράμματος προκειμένου να απαλλαγεί η ραδιομετρία των δορυφορικών εικόνων από τον θόρυβο που εισάγει η ατμόσφαιρα. Κατά την μέθοδο αυτή υπολογίζονται νέες τιμές των εικονοστοιχείων, χρησιμοποιώντας προσθετικούς και πολλαπλασιαστικούς αλγόριθμους, οι οποίοι διορθώνουν την εικόνα από τις παραπάνω επιδράσεις.
  Για την καλύτερη οπτική ερμηνεία των δορυφορικών εικόνων, είναι απαραίτητο να ενισχυθεί η χρωματική διαβάθμιση της απεικόνισης τω διαφόρων καλλιεργειών στην οθόνη. Αυτό επιτυγχάνεται με τον υπολογισμό των ιστογραμμάτων των καναλιών που χρησιμοποιούνται για την σύνθεση της εικόνας κατά την ερμηνεία και επεκτείνοντας γραμμικά το τμήμα του ιστογράμματος που αντιπροσωπεύει γεωργικές χρήσεις, για να εκμεταλλευτούμε όλο το εύρος του φάσματος απεικόνισης της οθόνης.
  Για το συγκεκριμένο έργο χρησιμοποιήθηκαν δύο εικόνες IKONOS υψηλής χωρικής ανάλυσης, μια πολυφασματική με χωρική ανάλυση 4μ και μια παγχρωματική με χωρική ανάλυση 1μ με ημερομηνία λήψης 16/07/2006. Εφαρμόστηκε συνδυασμός των δύο τεχνικών ταξινόμησης της καθοδηγούμενης και της μη καθοδηγούμενης με μεγαλύτερο βάρος στην καθοδηγούμενη. Η ταξινόμηση εφαρμόστηκε στην πολυφασματική εικόνα ενώ η pansharpened χρησιμοποιήθηκε ως βασικό στοιχείο ελέγχου για τα αποτελέσματα της ταξινόμησης. 
  Για την εκμάθηση του ταξινομητή ψηφιοποιήθηκαν τα όρια των αγροτεμαχίων που επισκέφθηκαν οι παρατηρητές στο πεδίο και κατέγραψαν την περιεχόμενη καλλιέργεια. Οι αντίστοιχες περιοχές της εικόνας χρησιμοποιήθηκαν κατά το ήμισυ στη φάση της εκμάθησης του ταξινομητή για την εξαγωγή αντιπροσωπευτικού δείγματος φασματικής πληροφορίας για τις καλλιέργειες και κατά το υπόλοιπο ήμισυ για το ποιοτικό έλεγχο της ταξινόμησης. Για τα δείγματα χρησιμοποιήθηκαν μόνο πολύ “ καθαρά” ως προς την χρήση pixels, αλλάζοντας κατάλληλα τα όρια των πολύγονων στην οθόνη.
  Πριν τα στάδια της ταξινόμησης, ελήφθησαν δείγματα (150), τα οποία αντιπροσωπεύουν όλους τους τύπους καλλιεργειών που ενδιαφέρουν το πιλοτικό πρόγραμμα. Μέσω του προγράμματος ERDAS Imagine 8.7 μέσω συνένωσης των 15 κατηγοριών προέκυψαν οι ακόλουθες τάξεις Αροτραίες καλλιέργειες, γη λαχανικών, εσπεριδοειδή, ελαιόδεντρα, αβοκάντο, αμπελοειδή, αγρανάπαυση και διάφορα (άλλο). Η συνολική ακρίβεια τηα ταξινόμησης είναι 65.54 % και ο συντελεστής kappa 0.651. H υπολογισμένη, κατά προσέγγιση, έκταση ανά τύπο καλλιεργειών μετά την ταξινόμηση της δορυφορικής εικόνας είναι :

Ελαιόδεντρα= 37395 Εσπεριδοειδή = 51079 Αβοκάντο = 2489 Αμπελοειδή = 1039 Αροτραίες = 2488 Γη λαχανόκηπων = 3765 Αγρανάπαυση = 1029

Εικόνα 1 :α) Ορθοεικόνα Ikonos και β) Θεματική εικόνα Ikonos