Μια υβριδική προσέγγιση στην αστική χαρτογράφηση χρήσης /κάλυψης γης χρησιμοποιώντας εικόνες από Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+)

Από RemoteSensing Wiki

Μια υβριδική προσέγγιση στην αστική χαρτογράφηση χρήσης /κάλυψης γης χρησιμοποιώντας εικόνες από Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+)

A hybrid approach to urban land use/cover mapping using Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) images INT. J. REMOTE SENSING, 2004, VOL. 25, NO. 14, 2687–2700 C. P. LO and JINMU CHOI (Department of Geography, University of Georgia, Athens, GA 30602, USA)

Αντικείμενο εφαρμογής: Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός. Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης

Στόχοι εφαρμογής: Εφαρμογή της υβριδικής προσέγγισης, όπου και δύο προσεγγίσεις, η εποπτευμένη (supervised) και μη-επιβλεπόμενης (unsupervised) καθώς επίσης και hard και soft μέθοδοι ταξινόμησης συνδυάζονται σε σχέσεις για να βελτιώσουν την ακρίβεια της ταξινόμησης της χρήσης/κάλυψης γης του αστικού περιβάλλοντος από Landsat 7 ETM+ εικόνες. Η μελέτη ασχολείται επίσης και με μερικά χαρακτηριστικά των ταξινομήσεων ανά-εικονοστοιχείου (per-pixel classification) και ανά-τμημάτων (per-parcel-classification). Μπορεί, επομένως, να εξετάσει κάποια φασματική μεταβλητότητα μεταξύ των κατηγοριών και μέσα στις κατηγορίες.

Πως γινόταν παλιότερα: Σε προβλήματα ταξινόμησης χρήσης γης/κάλυψης στο αστικό περιβάλλον διαφορετικές προσεγγίσεις έχουν αναπτυχθεί: (α) ασαφή ταξινόμηση (fuzzy classification) και subpixel χαρτογράφηση για την ταξινόμηση ανά-εικονοστοιχείου βασισμένη στις φασματικές πληροφορίες, (β) ταξινόμηση ανά-τμήμα (per-parcel classification) στην οποία τα μεμονωμένα τμήματα κάλυψης εδάφους σκιαγραφούνται από μερικά χαρτογραφικά διανύσματα (όπως ένας ψηφιοποιημένος χάρτης γραμμών της αστικής περιοχής) στην εικόνα για την ταξινόμηση και (γ) ενσωμάτωση των χωρικών χαρακτηριστικών γνωρισμάτων πλαισίου και σύστασης ώστε να εκμεταλλευτούν τις χωρικές πληροφορίες στην ταξινόμηση.

Είδη δορυφορικών συστημάτων: Landsat 7

Είδη δορυφόρων, δεκτών και καναλιών - Χρησιμότητα των δεικτών/καναλιών: Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+). Ο Landsat 7 έχει οκτώ κανάλια, ένα θερμικό κανάλι με 60m χωρική ακρίβεια και ένα πανγχρωματικό κανάλι με 15m χωρική ακρίβεια και έξι κανάλια στο ορατό και κοντινό υπέρυθρο (VNIR) με 30m χωρική ακρίβεια. Η ταξινόμηση χρήσης/κάλυψης γης χρησιμοποίησε μόνο τα έξι κανάλια στο ορατό και κοντινό υπέρυθρο. Ωστόσο, το πανγχρωματικό κανάλι παρέχει πολύ καλά δευτερεύοντα στοιχεία για οπτικό έλεγχο της ακρίβειας της ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης. Η περιοχή μελέτης ήταν η περιοχή της Ατλάντας και έγινε χρήση δύο ETM+ δεδομένων την περίοδο 5 Απριλίου 2000 και 28 Σεπτεμβρίου 2000.

Η υβριδική προσέγγιση της κάλυψης/χρήσης γης ταξινόμηση, πηγή:INT. J. REMOTE SENSING, 2004, VOL. 25, NO. 14, 2687–2700

Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα: Η στρατηγική της μελέτης ήταν να συνδυαστούν τα πλεονεκτήματα της εποπτευόμενης (supervised) και μη-επιβλεπόμενης (unsupervised) προσέγγισης με τις hard και soft μεθόδους ταξινόμησης ώστε να ανιχνεύσουν την ιδιαίτερη και συνεχή κάλυψη εδάφους του αστικού περιβάλλοντος. Επομένως έγινε χρήση αρχικά μιας μη-επιβλεπόμενης ταξινόμησης (ISODATA) για να ταξινομήσει την εικόνα ETM+ της 28ης Σεπτεμβρίου 2000, η οποία παρήγαγε 60 φασματικές συστάδες, με οκτώ τύπους χρήσης γης/κάλυψης. Επίσης έγινε χρήση μιας επιβλεπόμενης ασαφούς προσέγγισης και περαιτέρω χρήση hard και soft μεθόδους ταξινόμησης. Οι παραγόμενοι χάρτες χρήσης/κάλυψης γης επικαλύφτηκαν (overlay) ώστε να παραχθεί ο τελικός χάρτης. Οι θόρυβοι στα δορυφορικά στοιχεία αφαιρέθηκαν χρησιμοποιώντας ένα 3x3 modal φίλτρο με μηδέν τιμή στις τέσσερις γωνίες του κύτταρα ώστε τα γραμμικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα να διατηρηθούν.

(a) ψευδό-παράγωγο (false colour composite) του Landsat 7 ETM+, (b)χάρτης χρήσης/κάλυψης γης παραγόμενος από την υβριδική μέθοδο, (c)χάρτης χρήσης/κάλυψης γης παραγόμενος από την ISODATA clustering μέθοδο, (d ) χάρτης χρήσης/κάλυψης γης παραγόμενος από την επιβλεπόμενη ασαφούς ταξινόμιση (supervised fuzzy method); (e) χάρτης χρήσης/κάλυψης γης παραγόμενος από την επιβλεπόμενη μέγιστης πιθανότητα ταξινόμηση (supervised maximum likelihood classification), πηγή:INT. J. REMOTE SENSING, 2004, VOL. 25, NO. 14, 2687–2700

Αποτελέσματα και αξιολόγηση της μεθόδου: Η υβριδική προσέγγιση είχε ως σκοπό να βελτιώσει την ακρίβεια της ανά-εικονοστοιχείο ταξινόμηση χρήσης/κάλυψης γης από τα πολυφασματικά δεδομένα Landsat ETM+ σε έναν αστικό περιβάλλον στις ΗΠΑ, στην Ατλάντα. Η υβριδική προσέγγιση, που συνδυάζει τα πλεονεκτήματα μιας μη-επιβλεπόμενης (ISODATA) προσέγγισης, με μια επιβλεπόμενη ασαφούς μέθοδο ταξινόμησης, είναι το αποτέλεσμα της μελέτης. Η προσέγγιση αυτή έδωσε πολύ καλύτερα αποτελέσματα από τις κοινές μεθόδους και αν και αναπτύχτηκε για ανά-εικονοστοιχείου ταξινόμηση (per-pixel classification), μπορεί άνετα να χρησιμοποιηθεί και για την ανα-τμημάτων ταξινόμηση. (per-parcel-classification).