Ανίχνευση της αποδάσωσης και της μετατροπής του εδάφους στην Rondonia της Βραζιλίας, χρησιμοποιώντας τεχνικές ανίχνευσης αλλαγών.

Από RemoteSensing Wiki

Ανίχνευση της αποδάσωσης και της μετατροπής του εδάφους στην Rondonia της Βραζιλίας, χρησιμοποιώντας τεχνικές ανίχνευσης αλλαγών. Detection of deforestation and land conversion in Rondonia, Brazil using change detection techniques INT. J. REMOTE SENSING, 2004, VOL. 25, NO. 4, 731–750 L. S. GUILD (NASA Ames Research Center, USA) W. B. COHEN (Department of Forest Science, Oregon State University, USA) and J. B. KAUFFMAN (Department of Fisheries and Wildlife, Oregon State University, Corvallis, USA)

Αντικείμενο εφαρμογής: Δασική διαχείριση, προσδιορισμός αλλαγών.

Στόχοι εφαρμογής: Ο στόχος της έρευνας ήταν να συγκριθούν οι τεχνικές ανίχνευσης αλλαγών για τον εντοπισμό αποδασωμένων εκτάσεων και βοσκότοπων, λόγω της γεωργικής επέκτασης στην Rondonia. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από Landsat Thematic Mapper (TM), για διάφορες ημερομηνίας μεταξύ του 1984 και του 1992. Εξετάστηκε περιοχή έκτασης 94370 εκταρίων σε τομέα ενεργού αποδάσωσης για να χαρτογραφήσουν την αλλαγή κάλυψης της περιοχής. Έγινε περαιτέρω χρήση μετασχηματισμών, του Tasselled Cap (TC) και του μετασχηματισμού κύριων συστατικών (principal components, PC) και της μεθόδου διαφοροποίησης εικόνας για την εύρεση της αντίθεσης μεταξύ των δασικών, καθαρισμένων περιοχών και των περιοχών που αναγεννιούνται. Πως γινόταν παλιότερα: Με χρήση δορυφορικών συστημάτων και δεδομένων, αλλά συνήθως με μονοδιάστατα δεδομένα μιας ημερομηνίας ή για την μονοδιάστατη αναγνώριση των αποδασοτέων περιοχών.

Είδη δορυφορικών συστημάτων: Landsat 4 και Landsat 5

Είδη δορυφόρων, δεκτών και καναλιών - Χρησιμότητα των δεικτών/καναλιών: Landsat TM. Έγινε χρήση όλων των καναλιών του Landsat ΤΜ

Προεπεξεργασίες: Οι δορυφορικές εικόνες καταχωρήθηκαν (co-registered) χρησιμοποιώντας έναν αυτοματοποιημένο σύστημα από σημεία δεσμών (tie points) και μιας τεχνικής συσχετισμού περιοχής (area correlation technique). Η ραδιομετρική διόρθωση εξετάστηκε αλλά δεν διενεργήθηκε επειδή η προκαταρκτική ανάλυση έδειξε ότι η φασματική αλλαγή που συνδέεται με την αποδάσωση και το «καθάρισμα» του εδάφους είναι πολύ μεγαλύτερη από τις αλλαγές που συνδέονται με τη γωνία του ήλιου και την ατμοσφαιρική παραλλαγή. Επιπλέον, επειδή αναλύθηκαν οι ψηφιακοί αριθμοί σε ένα σύνολο στατιστικών αναλύσεων για την ταξινόμηση της κάλυψης του εδάφους, η βαθμολόγηση (calibration) δεν ήταν σημαντική.

Tasselled cap εικόνες από Landsat TM δεδομένα για την περιοχή μελέτης Rondonia (α) 24 Ιουνίου 1984. Η δασική μετατροπή σε λιβάδι και καλλιέργεια είναι παρούσα κατά μήκος της εθνικής οδού. Το κόκκινο δείχνει τις καθαρισμένες περιοχές με ελάχιστη ή καθόλου βλάστηση, το κίτρινος αντιπροσωπεύει τους τομείς επαναδημιουργίας της βλάστησης, πράσινος/το μπλε υποδεικνύει το αρχικό δάσος, και οι μπλε περιοχές είναι νερό. (β) 16 Ιουλίου 1986. Η δασική μετατροπή σε λιβάδι και καλλιέργεια έχει επεκταθεί κατά μήκος της εθνικής οδού BR-364 και επεκτείνεται έξω από την εθνική οδό. (γ) 24 Ιουλίου 1992. Ο ποταμός Jamari αυξήθηκε λόγω της ολοκλήρωσης του υδρο-ηλεκτρικού σταθμού του το 1989. Μερικές περιοχές δασών, λιβαδιού και καλλιέργειας χάθηκαν λόγω της πλημμύρας του ποταμού Jamari, πηγή:INT. J. REMOTE SENSING, 2004, VOL. 25, NO. 4, 731–750

Η ταξινόμηση της σύνθετης εικόνας που προήλθε από την Tasselled cap ταξινόμηση (δείκτες του 1984, του 1986 και του 1992 TC) για την περιοχή μελέτης Rondonia .Οι κατηγορίες αλλαγής κάλυψης εδάφους περιλαμβάνουν το αρχικό δάσος, το αναπαραγμένο (δάσος/καλλιέργεια), τις καθαρισμένες περιοχές (καλλιέργεια λιβαδιού), τις περιοχές που πλημμυρίζουν, τους προγενέστερους κατακλυσμούς, το νερό (ποταμός Jamari και άλλοι παραπόταμοι) και τη δεξαμενή (ορυχείο κασσίτερου). , πηγή:INT. J. REMOTE SENSING, 2004, VOL. 25, NO. 4, 731–750

Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα: Τρεις τεχνικές ανίχνευσης αλλαγής χρησιμοποιήθηκαν ώστε να ανιχνευθούν οι αλλαγές στους τύπους κάλυψης εδάφους (αρχικό δάσος, που αναπαράγει το δάσος και καθαρισμένος/λιβάδι) χρησιμοποιώντας: (1) εικόνες πολλαπλών ημερομηνιών TC, (2) PC ανάλυση των εικόνων TC, και (3) διαφοροποίηση των εικόνων TC. Ο γραμμικός μετασχηματισμός TC χρησιμοποιήθηκε για να μειώσει το φασματικό πλεονασμό του Thematic Mapper Landsat (TM), των ορατών και υπέρυθρων ζωνών, για να δημιουργήσει τους δείκτες βλάστησης ανάλογα την φωτεινότητα, την απόχρωση του πρασίνου και την υγρασία. Τα βάρη του μετασχηματισμού TC ήταν καθορισμένα, ο αισθητήρας συγκεκριμένος, και η εικόνα δεν ήταν εξαρτώμενη. Ο μετασχηματισμός κύριων συστατικών (PC) είναι επίσης μια τεχνική συμπίεσης δεδομένων, αλλά αντίθετα από το TC δεν είναι φυσικά βασισμένη. Οι εικόνες PC έχουν νέους άξονες αναφοράς, που είναι ορθογώνιοι ο ένας στον άλλο και εξηγούν τα μειωμένα επίπεδα διαφοράς με κάθε διαδοχικό συστατικό. Αντίθετα από το TC, τα βάρη στο μετασχηματισμό PC δεν ήταν συγκεκριμένα και η εικόνα ήταν εξαρτώμενη. Η μέθοδος της διαφοροποίησης της εικόνας ήταν μια τρίτη κοινή προσέγγιση ανίχνευσης αλλαγής για τις δασικές και γεωργικές περιοχές. Ήταν μια απλή προσέγγιση, με την οποία τα συμπίπτουσα κανάλια των διαφορετικών ημερομηνίας ζευγαριών αφαιρούνται. Η παραγόμενη εικόνα με θετικές και αρνητικές τιμές αντιπροσωπεύει την αλλαγή και οι τιμές κοντά στο μηδέν δεν αντιπροσωπεύουν καμία αλλαγή. Στην εργασία αυτή επιλέχτηκε η μέθοδος μετασχηματισμού TC, στην βάση των τριών που μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν, γιατί οι παραγόμενες TC εικόνες παρείχαν έντονα τις αντιθέσεις μεταξύ δάσους, καθαρισμένων περιοχών και αναγεννημένων περιοχών.

Αποτελέσματα και αξιολόγηση της μεθόδου: Η αποψίλωση του αρχικού δάσους ήταν εμφανής και ανιχνεύτηκε εύκολα στις προσεγγίσεις ταξινόμησης αλλαγής κάλυψης εδάφους. οι τρεις τεχνικές ταξινόμησης παρήγαγαν αποδεκτής ακρίβειας δεδομένα ανάλογα τον αριθμό των κατηγοριών που παρήχθησαν για κάθε χάρτη αλλαγής κάλυψης εδάφους και για την ανάλυση διαφορετικών ημερομηνιών. Η ταξινόμηση TC έδωσε την υψηλότερη ακρίβεια μεταξύ των τριών προσεγγίσεων, με μια γενική ακρίβεια 79.3% και με συντελεστή κάπα 0.78 Ο χάρτης αλλαγής κάλυψης εδάφους TC επιλέχτηκε για την ανάλυση αλλαγής κάλυψης εδάφους λόγω της υψηλότερων ακρίβειας και του αριθμού των ταξινομικών κατηγοριών. Η γνώση της χρήσης γης σε συνδυασμό διαφορετικών ημερών ΤΜ δεδομένων οδήγησαν στην καλύτερη και πληρέστερη ερμηνεία των τύπων κάλυψης του εδάφους και της έκτασης της πλημμύρας, σε σχέση με την ανάλυση μόνο μιας ημερομηνίας ΤΜ δεδομένων.