ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗΣ ΜΕ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΑΠΟ ΑΕΡΟΜΕΤΑΦΕΡΟΜΕΝΟ ΔΕΚΤΗ LIDAR

Από RemoteSensing Wiki

1. Αντικείμενο Εφαρμογής: ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗΣ ΜΕ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΑΠΟ ΑΕΡΟΜΕΤΑΦΕΡΟΜΕΝΟ ΔΕΚΤΗ LIDAR

2. Στόχος Εφαρμογής: Στόχος της εφαρμογής είναι η εκτίμηση της ακρίβειας και της συνάφειας που παρατηρείται ανάμεσα σε διαφορετικών πακέτων δεδομένα για την εξαγωγή μιας ακτογραμμής.

3. Είδη Δορυφόρων, Δεκτών και Καναλιών: Για την έρευνα αυτή χρησιμοποιήθηκαν πολλαπλά δεδομένα LIDAR από διαφορετικούς δέκτες ALTM Airborne Laser Terrain Mapper (ALTM) 2050 και LADS- Laser Airborne Depth Sounder για μία περίοδο δύο ετών. Τα δεδομένα συνδέθηκαν με πρόσφατες μετρήσεις GPS για τον καθορισμό των σχέσεων του ελλειψοειδούς και της παλίρροιας οι οποίες χρησιμεύουν στην αυτόματη εξαγωγή της Mean High Water (MHW) ακτογραμμής ως προς τη μέση στάθμη της θάλασσας. Ο NOAA δημιουργεί ένα εργαλείο μετασχηματισμού ενός κάθετου συστήματος αναφοράς (VDatum) το οποίο θα απλοποιήσει την μεθοδολογία που θα αναφερθεί παρακάτω και θα εκτείνει την καταλληλότητά της και σε τοπική κλίμακα.

4. Χρησιμότητα Δορυφόρων, Δεκτών και Καναλιών: Τα δεδομένα συσχέτισαν τις μετρήσεις παλίρροιας, τα ύψη των Mean Lower Low Water (MLLW) και Mean High Water (MHW) με το ελλειψοειδές και έτσι έδωσαν την υψομετρική διόρθωση. Η διόρθωση αυτή έφερε όλα τα δεδομένα LIDAR σε ένα κοινό σύστημα αναφοράς (κάθετο datum-VDatum). Επίσης η διόρθωση αυτή δίνει μία αριθμητική καμπύλη για την αυτόματη εξαγωγή της vector ακτογραμμής. Η μεθοδολογία αυτή περιορίζεται σε σχετικά μικρή περιοχή με μικρή μεταβλητότητα στη δυναμική της παλίρροιας. Ο μετασχηματισμός των δεδομένων θα είναι λιγότερο ακριβής αν η προσέγγισή του γινόταν από ένα σημείο αναφοράς της παλίρροιας σε μία άλλη παλιρροϊκή ζώνη. Τα δεδομένα NOAA αντιμετωπίζουν αυτή τη δυσκολία με την παραγωγή ενός κάθετου datum. Το εργαλείο αυτό είναι πολύ χρήσιμο για τη σύνδεση δεδομένων από διαφορετικές πηγές για τη δημιουργία ενός ενιαίου πακέτου δεδομένων. Τα VDatum χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: εκείνα που δημιουργήθηκαν ως προς τη Μέση Στάθμη της Θάλασσας-(MSL) και ονομάζονται ορθομετρικά datum και εκείνα που δημιουργήθηκαν ως προς τις επιφάνειες της παλίρροιας και ονομάζονται Παλιρροιακά datum.

Οι MHW vector ακτογραμμές δημιουργήθηκαν με βάση τα LIDAR δεδομένα ALTM Airborne Laser Terrain Mapper (ALTM) 2050 (ανάλυση 1 m) και LADS- Laser Airborne Depth Sounder (4 m). Στις ΕΙΚΟΝΕΣ 1, 2 φαίνονται οι ακτογραμμές με κόκκινο χρώμα και η συμφωνία τους με τα ναυτικά διαγράμματα από τον NOAA για τα δεδομένα ALTM 2050 και LADS αντίστοιχα.

5. Προεπεξεργασίες: Πριν γίνει η εξαγωγή της ακτογραμμής θα πρέπει να γίνει σύγκριση των υψομέτρων και των ηχογραμμάτων στην επιφάνεια που καλύπτει κάθε δέκτης LIDAR με τα δεδομένα NOAA. Τα δεδομένα θέσης x,y,z των διαφόρων σημείων που πάρθηκαν από το λογισμικό του NOAA συγκρίθηκαν με τα άλλα δεδομένα Scanning Hydrographic Operational Airborne LIDAR Survey (SHOALS) και LADS. Ο ΠΙΝΑΚΑΣ 2 δείχνει τις συγκρίσεις μεταξύ των πακέτων δεδομένων (μέσοι όροι και τυπικές αποκλίσεις).

6. Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα: Το πρώτο αρχείο vector είναι αυτό που δημιουργήθηκε από τα δεδομένα ALTM. Το δεύτερο αρχείο με το οποίο συγκρίθηκε το πρώτο ήταν αυτό που δημιουργήθηκε από τα δεδομένα χαμηλότερης ανάλυσης LADS. Για κάθε σημείο (Pi) του ALTM vector καθορίζονται τα δύο κοντινότερα σημεία του στο LADS vector και τα δύο αυτά σημεία ενώνονται. Η κάθετη απόσταση μεταξύ του Pi και της γραμμής αυτής ορίζεται ως το σφάλμα της μέτρησης. Στο σφάλμα ανατίθεται και ο παράγοντας της διεύθυνσης. Αν η διεύθυνση της κάθετης γραμμής από το Pi στα δύο κοντινότερά του βρίσκεται στο δεξί μέρος της γραμμής μεταξύ του Pi και του Pi+1 τότε η τιμή του σφάλματος είναι αρνητική. Σε αντίθετη περίπτωση η τιμή του σφάλματος είναι αρνητική. Η διαδικασία συνεχίζεται για όλα τα σημεία του ALTM vector. Το αποτέλεσμα είναι ένα σύνολο μετρήσεων σφάλματος ίσο με τις μετρήσεις των σημείων στο ALTM. Η στατιστική ανάλυση των δεδομένων αυτών βοηθούν στην ποσοτικοποίηση της σχέσης και συνεπώς της συνάφειας των δύο αρχείων vector.

7. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων: Η μελέτη αυτή έδειξε πως η εφαρμογή δεδομένων LIDAR για την εξαγωγή ακτογραμμών είναι πολλά υποσχόμενη. Τα ποσοτικά και ποιοτικά συμπεράσματα που έδωσαν τα τοπογραφικά και βαθυμετρικά πακέτα δεδομένων προτείνουν εκτενέστερη έρευνα στο πεδίο αυτό. Βέβαια, τα διαφορετικά είδη παραλιών και οι διαφορετικές χωρικές διακριτικές ικανότητες των δεδομένων μπορεί να δώσουν αποτελέσματα χαμηλότερης ποιότητας.

ΠΡΩΤΟΤΥΠΟ ΑΡΘΡΟ Shoreline Mapping from Airborne LIDAR in Shilshole Bay, Washington Jason W. Woolard, Mike Aslaksen, LT John Longenecker, Anders Ryerson