Τηλεπισκόπηση κάλυψης-χρήσης Γής και χώρο-χρονικά δεδομένα

Από RemoteSensing Wiki

 Εφαρμογές Φωτοερμηνείας - Τηλεπισκόπησης

Αρχικός Τίτλος: Considering spatiotemporal processes in big data analysis: Insights from remote sensing of land cover and land use Ηλεκτρονική Διεύθυνση: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tgis.12559

Εισαγωγή

Βασικό στοιχείο της  έρευνας GIS είναι τα χώρο-χρονικά δεδομένα . Στο άρθρο θα δούμε πως η τηλεπισκόπηση αντιμετωπίζει τις προκλήσεις που αφορούν μεγάλα δεδομένα μέσω της χαρτογράφησης κάλυψης/χρήσης γης lclu(πεδίο κάλυψης χρήσης γής) και της παρακολούθησης των αλλαγών lcluc.

Για τις απογραφές της γης απαραίτητοι όροι είναι η χρήση γης και η κάλυψη γης . Η κάλυψη γης προσδιορίζεται με άμεση παρατήρηση και περιγράφει τα χερσαία οικοσυστήματα, φυσικούς πόρους και οικοτόπους , ενώ η χρήση γης  την κοινωνικοοικονομική και πολιτιστική χρησιμότητα. Οι στατικοί χάρτες lclu  είναι σημαντικοί καθώς απεικονίζουν σε βάθος χρόνου την αλλαγή των χρήσεων και της κάλυψης γης. Οι μακροχρόνιες σειρές δορυφορικών εικόνων επιτρέπουν δυναμικές διεργασίες στους χάρτες καθώς μπορούν να προβλεφθούν αλλαγές, να ερευνηθεί η πορεία σε συνδυασμό με την κλιματική αλλαγή, και να εντοπιστούν μακροπρόθεσμες τάσεις . Επίσης προσφέρεται μια μοντελοποίηση σεναρίων για μελλοντικά θέματα και διεργασίες καθώς  προσομοιώσεις  σεναρίων για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Τα ARD είναι δεδομένα έτοιμα προς ανάλυση ,(έχουν υποστεί επεξεργασία ήδη) αυτά δημιουργήθηκαν  καθώς δεν μπορούν να υποστηριχθούν τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης λόγο όγκου και ποικιλίας .Με τα ARD άλλαξε ο τρόπος  με τον οποίο γινόταν  οι δραστηριότητες παρακολούθησης lclu και  πλέον δίνεται περισσότερη έμφαση στη διαδικασία  οι ετικέτες ενημερώνονται αν το σήμα ξεπεράσει τα όρια και χρονικά και χωρικά. Υπάρχουν ακόμη ενδείξεις  για αλλαγές στον μέλλον μέσω λεπτών ενδείξεων  και μεταβολών της κατάσταση ποιοτικά.
Στους lclu μπορούμε να παρατηρήσουμε αλλαγές σε μεμονωμένες περιοχές μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή , σε αυτό βοηθούν οι σειρές και τα χωρικά δεδομένα. Έτσι δίνεται η δυνατότητα της παρατήρησης του περιβάλλοντος διαχρονικά, βλέποντας έτσι τις αλλαγές και διακυμάνσεις  που υπάρχουν αλλά όπως προαναφέρθηκε και τους κινδύνους. Για να πραγματοποιηθούν όμως οι εντοπισμοί των αλλαγών αυτών υπάρχουν οι εξής δείκτες διάρκεια , ένταση,  συχνότητα, περιοδικότητα και κατευθυντικότητα. Αυτοί οι δείκτες χρησιμοποιούνται μεμονωμένα η μαζί για να γίνει η διαδικασία. Στο πίνακα που ακολουθεί βλέπουμε κάποια παραδείγματα τέτοιας διαδικασίας .
Όταν υπάρχει ισχυρό σήμα αλλαγής οι χάρτες ενημερώνονται  ώστε να είναι εμφανές ότι έχει υπάρξει κάποια χωροχρονική διαδικασία , αυτό αποτελεί  το πρώτο βήμα στην ανάλυση δορυφορικής εικόνας.

Κάθε χάρτης LCLU έχει μια οντολογία (χρονική και μεθοδολογική περίοδο) οι οντολογίες είναι σαφείς προδιαγραφές μιας αφηρημένης αναπαράστασης του κόσμου σαν χάρτης. Στο πλαίσιο χαρτογράφησης ….. αντανακλώνται οι επιλογές σε χωρικές, φασματικές και ραδιομετρικές αναλύσεις δεδομένων καθώς και τον αριθμό και τον τύπο των κατηγοριών LCLU των δεδομένων. Οι οντολογίες δεν μπορούν να είναι ίδιες ποτέ λόγο των πολλών ενσωματωμένων διεργασιών που γίνονται και των παραδοχών.

Για να πραγματοποιηθεί μια χώρο-χρονική ανάλυση πολλών δεδομένων πρέπει να διαχωριστεί ο εγγενής θόρυβος δεδομένων από τα σημαντικά  σήματα, για να πραγματοποιηθεί αυτή η διαδικασία πρέπει να είναι κατανοητές οι διάφορες διαδικασίες. Οι δραστηριότητες του …. Εστιάζουν στις αλλαγές και στο παράγοντα που τις προκαλεί η θα τις προκαλέσει στο μέλλον. Κάθε αλλαγή πρέπει να υπερβεί κάποιο όριο για να καταγραφεί και να υπόκεινται σε περιορισμούς. Κάποιες από τις αλλαγές που απορρίπτονται μπορεί να περιέχουν σημαντικά μηνύματα, που μας προειδοποιούν για μελλοντικές αλλαγές.

Τα δεδομένα από απόσταση περιέχουν πολλές πληροφορίες για ένα μέρος σε βάθος χρόνου. Η παρακολούθηση αυτών των αλλαγών γίνεται με τη χρήση μακριών σειρών δορυφορικών δεδομένων (landsat) που έχουν πληροφορίες μεταξύ ετών και τις διοχετεύουν ενσωματώνουν τις αλλαγές στους χάρτες LCLU υποστηρίζουν όλα τα διαθέσιμα δεδομένα για τις προβλέψεις.

Για την ανάλυση LCLUC, η προσοχή δίνεται στη χρονική ευθυγράμμιση μεταξύ χρονικής διαδικασίας και της φάσης παρατήρησης, αυτό  επιτρέπει την εξέταση της χρονικής επιμονής, της έκτασης του χώρου και του μεγέθους των σημάτων διεργασίας.
Η αλληλεπίδραση χωρο-χρονικών δεδομένων αποτελεί ένα μεγάλο ζήτημα, έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετά πλαίσια για να καταφέρουν να μοντελοποιήσουν την αλληλεπίδραση αυτή με εξελικτικό τρόπο. Αυτά τα πλαίσια αποτελούν εν μέρει λύση παρ’ όλα αυτά χρειάζεται μεγάλη κατανόηση της χωρο-χρονικής επιρροής στη διαδικασία για να υπάρξει παραμετροποίηση και ενσωμάτωση στη  ρύθμιση και το συντονισμό.
Βασικό πλεονέκτημα των λοιπόν μοντέλων χώρο -χρόνου είναι ότι εστιάζουν στην ετερογένεια της διαδικασίας. Οι στατικές μέθοδοι για την ανάλυση δεδομένων ομαδοποιούνται σε πέντε βασικά σύνολα προσεγγίσεων: αυτό-ρυθμιζόμενο ολοκληρωμένο κινούμενο μέσο όρο (ARIMA), αυτό-περιοριζόμενο διαστημικό χρόνο (STARIMA), μοντέλα πάνελ, γεω-στατιστικές προσεγγίσεις και άλλα μοντέλα.

Συμπερασματικά λοιπόν τα χωρο- χρονικά δεδομένα στο μέλλον θα είναι μεγάλα και θα αναφέρονται ως δεδομένα, η ανάλυση δεδομένων θα συνοδεύεται πάντα από θεωρία, η ανάλυση δεδομένων τέτοιας μορφής απαιτεί γνώσεις σε χώρο- χρονικές διαδικασίες, η ελλιπής γνώση οδηγεί σε επαναληπτική εξόρυξη δεδομένων που καταλήγει σε ανακάλυψη απρόβλεπτων τάσεων.