ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΚΑΜΕΝΩΝ ΕΚΤΑΣΕΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ ΧΑΜΗΛΗΣ, ΜΕΣΗΣ-ΥΨΗΛΗΣ ΚΑΙ ΠΟΛΥ ΥΨΗΛΗΣ ΕΥΚΡΙΝΕΙΑΣ
Από RemoteSensing Wiki
1. Αντικείμενο Εφαρμογής: ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΚΑΜΕΝΩΝ ΕΚΤΑΣΕΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ ΧΑΜΗΛΗΣ, ΜΕΣΗΣ-ΥΨΗΛΗΣ ΚΑΙ ΠΟΛΥ ΥΨΗΛΗΣ ΕΥΚΡΙΝΕΙΑΣ
2. Στόχος της Εφαρμογής: Στόχος αυτής της εφαρμογής είναι να διερευνήσει τη δυνατότητα χρήσης εικόνων χαμηλής, μέσης-υψηλής και πολύ υψηλής ευκρίνειας στην ακριβή χαρτογράφηση καμένων εκτάσεων στη Θάσο.
3. Πως γίνονταν παλαιότερα (χωρίς Τηλεπισκόπηση): Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται από την Δασική Υπηρεσία στην Ελλάδα για την χαρτογράφηση των καμένων εκτάσεων και για την εκτίμηση του βαθμού καταστροφής της βλάστησης βασίζονται σε εκτενείς επισκέψεις στην καμένη περιοχή και σε οπτικές παρατηρήσεις των επιπτώσεων της πυρκαγιάς. Το συνηθισμένο αποτέλεσμα των επισκέψεων αυτών είναι η δημιουργία ενός πρόχειρου χάρτη της περιμέτρου της πυρκαγιάς επάνω στον τοπογραφικό χάρτη της περιοχής και η παραγωγή μιας Δήλωσης Αυτοψίας και μιας Αναφοράς της πυρκαγιάς. Πρόσφατα άρχισε να γίνεται χρήση του Παγκόσμιου Συστήματος Θέσης (GPS) από την υπηρεσία στην καταγραφή των καμένων εκτάσεων.
4. Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων: Για την εφαρμογή χρησιμοποιηθήκαν δυο εικόνες NOAA/AVHRR, μια εικόνα πριν (11 Αυγούστου 1989) και μια εικόνα μετά (20 Αυγούστου 1989) την πυρκαγιά, μια εικόνα LANDSAT μετά την πυρκαγιά (19 Σεπτεμβρίου 1989), μια εικόνα IKONOS μετά την πυρκαγιά (17 Ιουλίου 2000).
5. Προεπεξεργασίες:
Χαρτογράφηση με δορυφορικά δεδομένα AVHRR:
Η προεπεξεργασία των εικόνων που περιλάμβανε την ατμοσφαιρική και ραδιομετρική τους διόρθωση είχε ως αποτέλεσμα την κανονικοποίηση των δυο εικόνων ώστε να γίνουν συγκρίσιμες μεταξύ τους. Δηλαδή με την προεπεξεργασία αυτή η παραλλακτικότητα των τιμών λαμπρότητας που οφείλονταν σε εξωτερικούς παράγοντες ελαχιστοποιήθηκε, ώστε το ίδιο αντικείμενο να έχει την ίδια εμφάνιση στις δυο εικόνες (που είχαν ληφθεί σε διαφορετικές ημερομηνίες και στην περίπτωση που δεν είχε καεί ή είχε υποστεί κάποια άλλη αλλαγή). Η σχετική διόρθωση των εικόνων έγινε με εικόνα αναφοράς την εικόνα μετά την πυρκαγιά και με τη βοήθεια της μεθόδου γραμμικής παλινδρόμησης. Επιπλέον, η προεπεξεργασία των εικόνων περιλάμβανε την γεωμετρική τους διόρθωση. Με τη γεωμετρική διόρθωση οι δορυφορικές εικόνες αποκτούν γεωμετρία χάρτη με αποτέλεσμα τα αντικείμενα να απεικονίζονται με το πραγματικό γεωμετρικό τους σχήμα. Επίσης, με τη γεωμετρική διόρθωση, οι εικόνες και οι ψηφιακοί χάρτες μπορούν να χρησιμοποιούνται μαζί στη γεωγραφική ανάλυση εφόσον βρίσκονται στο ίδιο σύστημα αναφοράς.
Χαρτογράφηση με δορυφορικά δεδομένα LANDSAT TM:
Η προεπεξεργασία περιλάμβανε όχι μόνο την ατμοσφαιρική και γεωμετρική αλλά και την τοπογραφική διόρθωση με τη χρήση του μοντέλου Minnaert (1941, 1961). Με την τοπογραφική διόρθωση αφαιρούνται από την εικόνα οι σκιές λόγω του ανάγλυφου με αποτέλεσμα ένα αντικείμενο να έχει την ίδια εμφάνιση ανεξάρτητα από το αν βρίσκεται στην ανατολική ή δυτική πλαγιά ενός βουνού.
Χαρτογράφηση με δορυφορικά δεδομένα IKONOS:
Η προεπεξεργασία περιλάμβανε την ατμοσφαιρική και γεωμετρική διόρθωση της δορυφορικής εικόνας. Για την ατμοσφαιρική διόρθωση χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Richter (1977) που χρησιμοποιεί το μοντέλο MORTRAN.
6. Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα:
Χαρτογράφηση με δορυφορικά δεδομένα AVHRR:
Υπολογίστηκε ο NDVI (Κανονικοποιημένος Δείκτης Βλάστησης) για κάθε μία από τις δυο εικόνες. Στη συνέχεια, ο NDVI της εικόνας μετά την πυρκαγιά αφαιρέθηκε από τον NDVI της εικόνας πριν από την πυρκαγιά. Η εικόνα που προέκυψε από την αφαίρεση χρησιμοποιήθηκε για την χαρτογράφηση της πυρκαγιάς διότι οι αλλαγές στον NDVI σχετίζονται με την καταστροφή της βλάστησης.
Χαρτογράφηση με δορυφορικά δεδομένα LANDSAT TM:
Η ανάλυση βασίστηκε σε μια εικόνα που αποκτήθηκε αμέσως μετά την πυρκαγιά στην οποία εφαρμόστηκε η τεχνική του δυαδικού εφοδιαστικού μοντέλου παλινδρόμησης. Το δυαδικό εφοδιαστικό μοντέλο παλινδρόμησης συσχετίζει μια δυαδική εξαρτημένη μεταβλητή (σε αυτή την περίπτωση καμένο-μη καμένο) με μια ομάδα ανεξάρτητων μεταβλητών (σε αυτή την περίπτωση τοπογραφικά διορθωμένη εικόνα με τους επτά διαύλους της). Το μοντέλο παράγει δυαδικό αποτέλεσμα, δηλαδή καμένη έκταση και μη καμένη έκταση. Πιο συγκεκριμένα όλα τα εικονοστοιχεία (pixels) με τιμή μικρότερη από 0,5 χαρακτηρίστηκαν ως καμένα και τα εικονοστοιχεία με τιμή μεγαλύτερη από 0,5 χαρακτηρίστηκαν ως μη καμένα. Στη κατηγορία μη καμένα συμπεριλαμβάνονται το νερό, οι αστικές περιοχές, η βλάστηση, οι γυμνές επιφάνειες και οι σκιαζόμενες εκτάσεις.
Χαρτογράφηση με δορυφορικά δεδομένα IKONOS:
Για τον καθορισμό των καμένων εκτάσεων έγινε: σύγκριση των φασματικών υπογραφών της καμένης έκτασης με τις άλλες κατηγορίες κάλυψης γης, παραγωγή χρωματικών μοντέλων έντασης, απόχρωσης, κορεσμού (HIS), παραγωγή NDVI για τον διαχωρισμό της καμένης έκτασης από το νερό, επιλέχθηκαν ο δίαυλος στο ερυθρό και στο υπέρυθρο και η απόχρωση, επιλογή δειγματολειπτικών περιοχών για κάθε κατηγορία και αντιστοίχησή τους σε έναν ακέραιο αριθμό, χρήση της κανονικής ανάλυσης διάκρισης (CDA), επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη μέθοδο της ελάχιστης απόστασης.
7. Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS και ποιών: Για την εκτίμηση της ακρίβειας και στις τρεις περιπτώσεις έγινε σύγκριση με την περίμετρο της πυρκαγιάς όπως αυτή αποτυπώθηκε από την Δασική Υπηρεσία.
8. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων: Παρατηρούνται ακριβή αποτελέσματα και με τις τρεις διαδικασίες, όπως φαίνεται και στις Εικόνες 1, 2, 3.
