Wykrywanie zmian pokrycia terenu w oparciu o wieloczasowe dane satelitarne. Monika Banaś geodezja i kartografia dr inż. Tomasz Pirowski

Cel i zakres pracy Cel i zakres pracy stanowi wykrycie zmian pokrycia terenu południowo- wschodniej części Polski i fragmentu Ukrainy na podstawie wieloczasowych zobrazowań satelitarnych.

Obszar badań – część województwa podkarpackiego i lubelskiego oraz fragment Ukrainy.

Etapy prac Literaturowy przegląd metod wykrywania zmian. Pozyskanie danych Korekcja i transformacja zobrazowań satelitarnych. Klasyfikacja. Opracowanie map pokrycia/użytkowanie terenu. Detekcja i kategoryzacja zmian. Uwagi i wnioski.

Główne metody wykrywania zmian Metody polegające na działaniach algebraicznych na pikselach obrazów z różnych czasów rejestracji m.in.: metoda różnicy obrazów, metoda regresji obrazów. Transformacje: analiza głównych składowych, a także transformacja Tasseled Cap. Klasyfikacje oraz tzw. analiza postklasyfikacyjna. Modele - np. model geometryczno-optyczny. Wykorzystanie narzędzi systemów informacji geograficznej. Wykrywanie zmian za pomocą interpretacji wizualnej. Najnowsze podejście opierające się na stosowaniu złożonych algorytmów – np. transformacja IR-MAD.

Schemat postępowania Pobieranie danych Korekcja geometryczna i transformacja Progowanie NDVI NDVI Klasyfikacja Klasyfikacja Klasyfikacja Plik prawdy terenowej Plik prawdy terenowej Plik prawdy terenowej Mapa pokrycia terenu dla roku 1986 Mapa pokrycia terenu dla roku 2006 Mapa pokrycia terenu dla roku 2015 Detekcja zmian

Pobieranie danych z serwisu Earth Explorer Wybór kryteriów dodatkowych Rezultaty wyszukiwania scen Określenie obszaru przez narysowanie poligonu

Opcje pobierania i zawartość rozpakowanych folderów z wybranych misji Landsat. Zobrazowania z 02.10.1986 – misja Landsat 5 Zobrazowania z 23.08.2006 – misja Landsat 7 Zobrazowania z 31.08.2015 – misja Landsat 8

Korekcja geometryczna Resampling Oryginalna scena Przycięta scena

Transformacja zobrazowań do układu 1992. Dodawanie punktów dostosowania w oparciu o Geoportal Okno georeferencji po dodaniu wszystkich punktów

Okno wyboru metody klasyfikacji Klasyfikacja Okno wyboru metody klasyfikacji Wynik klasyfikacji

Pliki prawdy terenowej Wyniki uzyskane podczas sprawdzenia klasyfikacji z plikami prawdy terenowej Data rejestracji Dokładność 02.10.1986 79,84% 23.08.2006 79,59% 31.08.2015 77,16% Fragment obrazu Landsat 8 w KB465 z punktami kontrolnymi. Kolor czerwony-uprawy, kolor żółty-gleby odkryte, kolor zielony-lasy.

Błędy klasyfikacji Piksele zabudowy błędnie sklasyfikowane jako uprawy i gleby odkryte Piksele zabudowy błędnie sklasyfikowane jako wody Piksele błędnie sklasyfikowane na mapie pokrycia/użytkowanie terenu z 1986 roku. b)KB 234 z 1986 roku obrazująca teren błędnej klasyfikacji.

Wzmacnianie efektów klasyfikacji Klasyfikacja Znormalizowane wskaźniki wegetacji Wyniki progowania Poprawione efekty klasyfikacji

Mapy pokrycia terenu Dla roku 1986 Dla roku 2006 Dla roku 2015 Dokładność całkowita: 83,99±2,5% Dokładność całkowita: 81,28±2,5% Dokładność całkowita: 83,75±2,6%

Wykryte zmiany

Powstanie zbiornika wodnego w okolicach Lipicowych Gór.

Wnioski szybkość pozyskiwania danych, możliwość wykorzystania w analizach materiałów archiwalnych oraz uzyskiwanie wyników dla relatywnie dużych obszarów dokładność wydzielenia i rozpoznania wybranych klas pokrycia terenu zależna była od trafności wyboru pól treningowych, wybranej metody klasyfikacji a także przyjęcia realnego schematu klasyfikacyjnego bardziej wiarygodne wyniki byłyby możliwe do uzyskania technikami, których zakres wykracza poza studia inżynierskie np. analiza wektora zmian czy klasyfikacja obiektowa