Επισκόπηση των Τεχνικών Επεξεργασίας και Ανάλυσης Εικόνων με Εφαρμογή στη Γεωπληροφορική
Από RemoteSensing Wiki
ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η τηλεπισκόπηση ή τηλεανίχνευση (remote sensing) είναι η επιστήμη παρατήρησης φαινομένων και χαρακτηριστικών από απόσταση, με μεγάλο εύρος εφαρμογών, εκτός των άλλων και στη Γεωπληροφορική. Σήμερα, με τον όρο τηλεπισκόπηση εννοούμε την επιστήμη και τεχνολογία παρατήρησης και μελέτης των χαρακτηριστικών της γήινης επιφάνειας από απόσταση, βάσει της αλληλεπίδρασης των υλικών που βρίσκονται επάνω σε αυτή με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Τα επιτεύγματα της τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές της Γεωπληροφορικής όπως το Κτηματολόγιο, το σχεδιασμό χρήσεων γης και τη δημιουργία ψηφιακών μοντέλων γης. Η παρατήρηση της επιφάνειας της γης είναι δυνατή με τη χρήση τηλεπισκοπικών ανιχνευτών που ανιχνεύουν την αντανάκλαση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας της γήινης επιφάνειας και την αναπαριστούν ως ψηφιακή εικόνα. Εάν χρησιμοποιείται το ορατό τμήμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας για την αναπαράσταση, προκύπτει μια έγχρωμη εικόνα, ισοδύναμη με αυτές που καταγράφουν οι ψηφιακές μηχανές φωτογράφησης που χρησιμοποιούμε καθημερινά. Στην πράξη, οι ανιχνευτές «βλέπουν» πολύ πέρα από το ορατό φάσμα με αποτέλεσμα να λαμβάνουμε μια ποικιλία εικόνων. Έτσι, το αποτέλεσμα ποικίλει ανάλογα με τη φασματική ζώνη στην οποία λειτουργεί ο αισθητήρας του ανιχνευτή. Η σωστή αξιοποίηση των τηλεπισκοπικών δεδομένων προυποθέτει την προεπεξεργασία τους ώστε να απαλειφθούν μια σειρά από σφάλματα, αλλοιώσεις και μεταβολές που εάν παραμείνουν θα υποβαθμίσουν την ποιότητα της τελικής πληροφορίας και θα οδηγήσουν σε εσφαλμένα ή αλλοιωμένα συμπεράσματα.
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Οι διορθώσεις στην εικόνα που λαμβάνεται από τον ανιχνευτή μπορεί να είναι: • Γεωμετρικές διορθώσεις που έχουν να κάνουν με την αναγωγή της καμπύλης γεωμετρίας της εικόνας σε επίπεδη γεωμετρία απαλείφοντας τα σφάλματα που προέρχονται από την επιφάνεια του γήινου ελλειψοειδούς αλλά και της κίνησης της γης καθώς και του τεχνητού δορυφόρου πάνω στον οποίο βρίσκεται ο ανιχνευτής. Επίσης, γεωμετρικές διορθώσεις επιβάλλονται ώστε να διορθωθούν σφάλματα που οφείλονται στο έντονο ανάγλυφο μιας περιοχής, διαδικασία που είναι γνωστή ως ορθοδιόρθωση ή ορθοαναγωγή. Τέλος η εικόνα θα πρέπει να αναχθεί σε ένα σύστημα γεωγραφικών ή προβολικών συντεταγμένων ώστε να μπορεί να συνδυασθεί με άλλα γεωγραφικά δεδομένα. • Ραδιομετρικές διορθώσεις, που αναφέρονται στην απαλοιφή σφαλμάτων τα οποία προέρχονται από τα τεχνικά στοιχεία της διαδικασίας καταγραφής και μετάδοσης. • Ατμοσφαιρικές διορθώσεις, που αφορούν στην απαλοιφή σφαλμάτων τα οποία προέρχονται από την επίδραση των συστατικών της ατμόσφαιρας. Καθώς η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που αντανακλάστηκε από την γήινη επιφάνεια επιστρέφει στο διάστημα, διέρχεται μέσα από την ατμόσφαιρα, τα συστατικά της οποίας (νερό σε αέρια φάση και αερολύματα) αλλοιώνουν την ποσότητα της εισερχόμενης στον αισθητήρα ακτινοβολίας. Οι ατμοσφαιρικές διορθώσεις διακρίνονται σε μεθόδους. Μετά το στάδιο της προεπεξεργασίας, λαμβάνει χώρα η ανάλυση των επεξεργασμένων εικόνων της τηλεπισκόπησης. Η ανάλυση των τηλεπισκοπικών δεδομένων μπορεί να διακριθεί σε τρεις γενικές κατηγορίες: ποσοτική, ποιοτική και οπτική ανάλυση ή φωτοερμηνεία.
Τα ψηφιακά δεδομένα τα οποία λαμβάνονται από τους αισθητήρες των δορυφόρων υφίστανται προεπεξεργασία ώστε να αναχθούν γεωμετρικά σε ένα χάρτη αναφοράς (base map), βάσει συγκεκριμένου συντελεστή κλίμακας και πίνακα προβολής (projection map). Εναλλακτικά, η γεωμετρική προεπεξεργασία μπορεί να αναφέρεται στην αντιπαραβολή ή ταυτοποίηση (registration) της ληφθήσας εικόνας σε σχέση με μια δοσμένη σειρά εικόνων που έχουν ληφθεί προγενέστερα, με σκοπό για παράδειγμα, την παρακολούθηση αλλαγών που έχουν συντελεστεί στο μεσοδιάστημα. Γενικά, η ταυτοποίηση είναι μια αυτόματη διαδικασία κατά την οποία η θέση του δορυφόρου σε σχέση με τη γη κατά τη στιγμή λήψης της εικόνας προσδιορίζεται με βάση • το λεγόμενο μοντέλο ephemeris των παραμέτρων τροχιάς του δορυφόρου, • τις προδιαγραφές λήψης του αισθητήρα και • ενός σήματος χρόνου που στέλνονται στην επίγεια βάση.
