Τηλεπισκόπηση και κάλυψη γης από Open Street Map
Από RemoteSensing Wiki
Τηλεπισκόπηση και κάλυψη γης από Open Street Map
Εισαγωγή
Η χρήση γης LU και η κάλυψη γης LC είναι οι βασικοί παράγοντες που απαιτούνται για τη κατανόηση φαινομένων όπως η κλιματική αλλαγή, η διαχείριση φυσικών πόρων και ο αστικός και περιφερειακός προγραμματισμός. Σε μεγάλο βαθμό οι χάρτες LULC, βασίζονται στη τηλεπισκόπηση και στη ταξινόμηση εικόνων. Με τη νέα γενιά του παγκόσμιου ιστού Web2.0 έχουν αναπτυχθεί τεχνολογίες εθελοντικής γεωγραφικής πληροφορίας, VGI οι οποίες έχουν τη δυνατότητα να ανοίξουν νέους δρόμους στη χαρτογράφηση. Μια τέτοια τεχνολογία είναι και το Open Street Map, στο οποίο συμμετέχουν εκατομμύρια χρήστες μέσω ενός περιβάλλοντος ανοιχτού κώδικα. Βασικό πλεονέκτημα του OSM είναι ότι μπορεί να παράσχει μια πιο λεπτομερή αναπαράσταση του LULC, από αυτή που επιτυγχάνεται μέσα από τη τηλεπισκόπηση. Παράλληλα όμως εμφανίζονται σημαντικές ελλείψεις που επηρεάζουν την αξιοπιστία του OSM όπως η χωρική και χρονική ανομοιογένεια, οι λανθασμένες θεματικές πληροφορίες και τα αλληλεπικαλυπτόμενα χαρακτηριστικά. Ωστόσο τα κενά των δεδομένων μπορούν να περιοριστούν, βελτιώνοντας τις διάφορες λειτουργίες του OSM. Στο συγκεκριμένο άρθρο δημιουργήθηκε μια διαδικτυακή πλατφόρμα LULC βασισμένη στο OSM όπου θα μπορεί να αναβαθμίζεται από τους χρήστες και εξετάστηκαν τρία θέματα σχετικά με την χαρτογράφηση LCLU. Πρώτον ποια εργαλεία του OSM μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ταξινόμηση LCLU, δεύτερον αν μπορεί ένα πρόγραμμα ανοιχτού κώδικα να παρέχει πλήρη κάλυψη και τρίτον πόσο ακριβή αποτελέσματα παρέχει αυτό το προϊόν σε σχέση με τα υπόλοιπα.
Μεθοδολογία
Αρχικά δημιουργήθηκε το ελεύθερο λογισμικό κάλυψης γης, OLC το οποίο αφορούσε την περιοχή Heidelberg της νότιας Γερμανίας. Τα κενά που παρουσιάστηκαν στη βάση δεδομένων καλύφθηκαν μέσω επιβλεπόμενης ταξινόμησης, όπου κάθε χαρακτηριστικό συνδυαζόταν με ένα στοιχείο που το περιέγραφε. Στη συνέχεια έγινε μια σύγκριση του OLC με το πανευρωπαϊκό προϊόν κάλυψης γης CLC. Δεδομένου ότι τα δεδομένα OSM και CLC έχουν διαφορετικές ονομασίες ταξινόμησης, δημιουργήθηκε ένα κοινό υπόμνημα για τη σύνδεση των δεδομένων, μέσω μιας συνθήκης SQL. Γενικώς χρησιμοποιήθηκαν μόνο ευδιάκριτα στοιχεία χωρίς να συμπεριλαμβάνονται στοιχεία που παρουσίαζαν αναντιστοιχίες και όλα προέρχονται από ετερογενείς περιόδους από το 2007 μέχρι σήμερα. Για κάθε εικονοστοιχείο (30x30) υπολογίζονται τα περιγραφικά στατιστικά του και εξαγόταν η χρονική σφραγίδα του. Οι περισσότερες περιοχές έχουν επισημανθεί μετά το 2012 και ως εκ τούτου η κάλυψη OLC είναι πιο ενημερωμένη από την CLC. Τα ζητήματα των αλληλεπικαλυπτόμενων χαρακτηριστικών επιλύθηκαν με την προτεραιότητα των μικρότερων πολυγώνων πάνω στα μεγαλύτερα, γεγονός που συνέβαλε στον σωστό υπολογισμό στατιστικών στοιχείων κάθε κλάσης.
Αποτελέσματα
Κατά τη διάρκεια της χαρτογράφησης φαίνεται ότι η κάλυψη OLC υπερβαίνει κατά 6% την CLC για τη πόλη της Heidelberg. Η CLC παραλείπει τις βιομηχανικές μονάδες εμπορικών μεταφορών, τις καλλιεργήσιμες εκτάσεις, και τις μόνιμες καλλιέργειες ενώ δεσμεύεται τα εσωτερικά ύδατα σε μεγαλύτερο βαθμό από τη η κάλυψη OLC. Σε όλες τις άλλες κατηγορίες η OLC εμφανίζει περισσότερα σφάλματα σε απόδοση από ότι η CLC, ενώ η μεγαλύτερη αντίθεση σε θέμα ακρίβειας διαπιστώθηκε στις μόνιμες καλλιέργειες. Και στους δύο χάρτες υψηλότερη επίδοση επιτεύχθηκε στις δασικές εκτάσεις ταξινομήθηκαν λανθασμένα ως αστικές περιοχές. Μεγαλύτερη βεβαιότητα για εκτιμήσεις ακριβείας επιτεύχθηκε για μεγάλες ομοιογενείς κατηγορίες όπου χρησιμοποιήθηκαν αρκετά δείγματα, ενώ υψηλή σύγχυση και μεγάλες αβεβαιότητες εμφανίστηκαν σε χωρικά ετερογενείς περιοχές με επιλογή λίγων δειγμάτων. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται ότι η θεματική συμφωνία των χαρτών CLC και OLC ανέρχεται σε ποσοστό 84%. Οι κλάσεις της OLC εμφανίζουν περισσότερη ανομοιογένεια και φαίνονται κατακερματισμένες σε σχέση με τις κλάσεις της CLC.
Συμπεράσματα
Στη συγκεκριμένη εργασία αποδεικνύεται ότι οι χρήστες που απαιτούν εκτεταμένες χωρικές πληροφορίες LC θα μπορούσαν να συνδυάσουν πληροφορίες VGI για να καλύψουν τα κενά δεδομένα. Στο χάρτη που δημιουργήθηκε ύστερα από το συνδυασμό δεδομένων OSM και δεδομένων τηλεπισκόπησης αποδείχθηκε ότι αρκετές κλάσεις είχαν υψηλή ακρίβεια. Ωστόσο κάποιες άλλες εμφάνισαν υψηλά ποσοστά σφάλματος λόγω της σύγχυσης που επικράτησε μεταξύ τους.
Πηγή:
M. Schultz, J. Voss, M. Auer, S. Carter, & A. Zipf (2017). Open land cover from OpenStreetMap and remote sensing. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 63, 206-213
