Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν είναι διαθέσιμα προς θέαση στην WEBGIS εφαρμογή του προγράμματος


Ψηφιακά αρχεία φασματικής βιβλιοθήκης

Σκοπός της εν λόγω έρευνας είναι η καταγραφή υπερφασματικών ιχνών από τα κυρίαρχα είδη του δάσους Ταξιάρχη. Τα ίχνη αυτά ονομάζονται φασματικές υπογραφές και όταν μπορούν να γενικευθούν είναι μοναδικές, αντιπροσωπεύοντας ένα συγκεκριμένο είδος. Οι φασματικές υπογραφές μπορούν να είναι:

Στατικές, δηλαδή μόνιμες στο χρόνο και να προέρχονται από τη σύντηξη πολλών λήψεων σε διαφορετικές εποχές ή τη λήψη σε μία μόνο χαρακτηριστική για το είδος εποχή.

Δυναμικές, δηλαδή διαφοροποιούμενες στο χρόνο, οπότε θα πρέπει να προσδιορίζεται το χρονικό βήμα ή οι ακριβείς χρονικές στιγμές των λήψεων. Σε αυτήν την περίπτωση, οι φασματικές υπογραφές συνδέονται με συγκεκριμένα φαινολογικά στάδια του ετήσιου κύκλου της φυσικής βλάστησης.

Στα πλαίσια του έργου ακολουθήθηκε η στρατηγική λήψης δυναμικών φασματικών υπογραφών, με χρονικό βήμα τον ένα μήνα περίπου, εκτός από κάποιες περιόδους όπου οι συνεχείς άσχημες καιρικές συνθήκες δεν το επιτρέπουν. Για την καταγραφή των φασματικών υπογραφών χρησιμοποιήθηκε το υπερφασματικό ραδιόμετρο SVCHR-1024i, η αγορά του οποίου έγινε στο πλαίσιο του έργου.

Φασματικές υπογραφές διαφορετικών δασικών ειδώνΤο υπερφασματικό ραδιόμετρο SVCHR-1024i έχει τη δυνατότητα σημειακής καταγραφής της ανακλώμενης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στο διάστημα 350-2500 nm, μέσω 1024 καναλιών με εύρος 3,5-6,5 nm. Πρακτικά, κάθε μέτρηση αντιστοιχεί σε μία συνεχή καταγραφή της ανακλώμενης ακτινοβολίας στο παραπάνω διάστημα για μία μικρή κυκλική επιφάνεια του εδάφους (ακτίνας περίπου 5 εκ.), που μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σημείο.

Η λήψη υπογραφών είναι διαρκής και συνεχίζεται ως αυτή τη στιγμή. Κάποιες από τις πρότυπες φασματικές υπογραφές που ελήφθησαν ως τώρα έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί για την ατμοσφαιρική διόρθωση της υπερφασματικής εικόνας CASI. Επιπλέον, η ανάλυσή τους θα βοηθήσει στη αναγνώριση της ευνοϊκότερης περιόδου λήψης των διαφόρων τηλεπισκοπικών δεδομένων, προκειμένου να βελτιστοποιείται η δυνατότητα αυτόματης κατηγοριοποίησης των διαφόρων δασικών ειδών. Παράλληλα, ήδη διερευνάται η δυνατότητα αντιστοίχισης της πληροφορίας που παρέχεται από το ραδιόμετρο SVC με αυτήν από την υπερφασματική εικόνα CASI, με πολύ ενθαρρυντικά πρώτα αποτελέσματα.

Αναλυτική περιγραφή της μεθοδολογίας για τη δημιουργία υπερφασματικής βιβλιοθήκης κατηγοριών και ειδών βλάστησης βρίσκεται στην αναφορά 3.γ

Χαρτογράφηση δασικών ειδών με ανάλυση υπερφασματικών εικόνων

Η χαρτογράφηση των ειδών μίας δασικής περιοχής αποτελεί αναγκαία προϋπόθεση για τη μετέπειτα εκτίμηση της βιομάζας. Η ακριβής και λεπτομερής χαρτογράφηση δασικών ειδών μέσω τηλεσκοπικών προϊόντων παρουσιάζει σημαντικές δυσκολίες, ιδιαίτερα σε μεσογειακά περιβάλλοντα και μέσω εικόνων πολύ υψηλής ευκρίνειας. Οι δυσκολίες αυτές οφείλονται στην πολυσχιδή μορφολογία των δασικών περιοχών, στην ύπαρξη διαφορετικών ειδών του ίδιου γένους σε μία ευρύτερη περιοχή, καθώς και στην αδυναμία προσέγγισης δύσβατων περιοχών προς απόκτηση δειγματοληπτικών μετρήσεων πεδίου.

Σχεδιάγραμμα της αναπτυχθείσας μεθοδολογίαςΠροκειμένου να αντιμετωπιστούν οι παραπάνω δυσκολίες, αναπτύχθηκε μία νέα μεθοδολογία χαρτογράφησης δασικών εκτάσεων, αξιοποιώντας την πληροφορία που παρέχεται από διαφορετικούς αισθητήρες. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε η πολυφασματική δορυφορική εικόνα GeoEye και η υπερφασματική εικόνα CASI, που ελήφθη μέσω εναέριας πτήσης. Κάθε εικόνα ταξινομήθηκε ανεξάρτητα μέσω ενός σύγχρονου μοντέλου ταξινόμησης, της επονομαζόμενης Μηχανής Διανυσμάτων Υποστήριξης (SupportVectorMachine, SVM). Εφαρμόστηκε δε μία τροποποιημένη μορφή του SVM, που εκτός της τελικής κλάσης ανάθεσης παρέχει και ασαφείς εξόδους (βαθμό βεβαιότητας στο διάστημα [0,1] για όλες τις κλάσεις). Οι βαθμοί από τις δύο ταξινομήσεις στη συνέχεια συνδυάζονται μέσω μίας υπολογιστικά απλής μεθόδου συγκερασμού αποφάσεων, από όπου και προκύπτει η κλάση ανάθεσης κάθε εικονοστοιχείου. Ο τελικός θεματικός χάρτης προκύπτει μετά από μία διαδικασία εξομάλυνσης (post-regularizationfilter), που μειώνει το θόρυβο (χωρικά μεμονωμένα εσφαλμένως ταξινομημένα εικονοστοιχεία).

Σχηματική αναπαράσταση του τρόπου δημιουργίας του τελικού θεματικού χάρτηΗ παραπάνω προσέγγιση αποδείχθηκε εξαιρετικά λιγότερο υπολογιστικά απαιτητική από γνωστές εναλλακτικές ("στοίβαγμα" εικόνων/imagestacking, εξαγωγή χαρακτηριστικών ανώτερης τάξης), ενώ ταυτοχρόνως παρείχε την υψηλότερη ακρίβεια ταξινόμησης. Στην περιοχή μελέτης, οι αρχικές ακρίβειες ταξινόμησης χρησιμοποιώντας ανεξάρτητα τις εικόνες GeoEye και CASI προέκυψαν, αντιστοίχως, 73,41% και 77,73%. Μετά τη διαδικασία συγκερασμού και του φίλτρου εξομάλυνσης, η τελική ακρίβεια ταξινόμησης ανήλθε σε 88,82%. Αναφορικά με τις δύο επιμέρους ταξινομήσεις, αυτή μέσω της εικόνας GeoEye παρουσίασε καλύτερα αποτελέσματα στο διαχωρισμό της Δρυός από την Οξιά, ενώ η ταξινόμηση μέσω CASI υπερτέρησε σε όλες τις υπόλοιπες κλάσεις και ιδιαίτερα στο διαχωρισμό των δύο ειδών πεύκου της περιοχής (Τραχεία και Μαύρη Πεύκη). Η αναπτυχθείσα μεθοδολογία συνδύασε τα σχετικά προτερήματα των δύο επιμέρους ταξινομήσεων/εικόνων, οδηγώντας σε ένα θεματικό χάρτη με ιδιαιτέρως αυξημένη αξιοπιστία.
Αναλυτική περιγραφή της μεθοδολογίας για τη χαρτογράφηση των δασικών ειδών βρίσκεται στην αναφορά 3.δ
Σχετικό άρθρο δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Remote Sensing.

Χαρτογράφηση πυκνότητας βλάστησης με την ανάλυση αεροφωτογραφιών (χρήση υποβάθρου ορθοφωτογραφιών Κτηματολογίου)

Μία επιπλέον αναγκαία παράμετρος για την εκτίμηση της βιομάζας αποτελεί η πυκνότητα της βλάστησης. Σε ένα πρώτο επίπεδο, ως μέτρο πυκνότητα διερευνήθηκε η εκτίμηση του αριθμού των δέντρων μέσω των αεροφωτογραφιών της Κτηματολόγιο Α.Ε. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε περιλαμβάνει τον εντοπισμό των τοπικών μέγιστων σε ένα κανάλι της εικόνας, το οποίο θεωρείται ως πιθανή κορυφή δέντρου. Στη συνέχεια εφαρμόζεται ο αλγόριθμος κατάτμησης εικόνας watershed, βάσει του οποίου αναθεωρούνται οι αρχικές εκτιμήσεις. Έτσι αποφεύγεται η προσμέτρηση της ίδιας κομοστέγης περισσότερες από μία φορές.

Ενδεικτικό αποτέλεσμα της μεθοδολογίας εκτίμησης αριθμού δέντρωνΗ αξιολόγηση της ακρίβειας διενεργήθηκε στις δειγματοληπτικές επιφάνειες του Διαχειριστικού Σχεδίου, στις οποίες έχουν καταμετρηθεί τα δέντρα σε κυκλικές ζώνες των 300 τ.μ. Χρησιμοποιώντας τον κόκκινο δίαυλο των αεροφωτογραφιών, προέκυψε μέσω απόλυτο σφάλμα 20,36%. Το αποτέλεσμα αυτό κρίνεται ικανοποιητικό, αν ληφθεί υπόψη η σχετικά περιορισμένη ακρίβεια καταγραφής της ακριβής γεωγραφικής θέσης των δειγματοληπτικών περιοχών μέσω GPS χειρός, καθώς και το γεγονός ότι μικρά δέντρα (πάχος κορμού μικρότερο από 5 εκ.) δε λαμβάνονται υπόψη κατά τη σύνταξη του Διαχειριστικού σχεδίου. Εξάλλου, η οπτική αξιολόγηση βάσει της εικόνας GeoEye έδειξε ότι η συντριπτική πλειοψηφία των δέντρων αναγνωρίζεται από τη μεθοδολογία.

Αναλυτική περιγραφή της μεθοδολογίας για την εκτίμηση του αριθμού των δέντρων παρέχονται στις αναφορές 4.α και 4.β

Χαρτογράφηση της πυκνότητας βλάστησης και χλωροφύλλης βάσει ανάλυσης υπερφασματικών εικόνων CASI

Σε ένα δεύτερο επίπεδο, έγινε προσπάθεια να αξιοποιηθεί και η υπερφασματική εικόνα CASI για την εκτίμηση της πυκνότητας βλάστησης.

Αναλυτική περιγραφή της μεθοδολογίας για τη χαρτογράφηση της πυκνότητας βλάστησης και χλωροφύλλης βάσει ανάλυσης υπερφασματικών εικόνων CASI βρίσκεται στην αναφορά 4.γ

Διερεύνηση της καταλληλότητας της Συμβολλομετρικής Μεθόδου για την εκτίμηση του μέσου ύψους δένδρων των χαρτογραφούμενων κατηγοριών και ειδών βλάστησης με χρήση SAR απεικονίσεων

Αναλυτική περιγραφή της μεθοδολογίας την εκτίμηση του μέσου ύψους δένδρων των χαρτογραφούμενων κατηγοριών και ειδών βλάστησης με χρήση SAR απεικονίσεωνβρίσκεται στην αναφορά 5.β

  • 17 Φεβρουαρίου 2015 - Σύσκεψη ερευνητικών ομάδων
    Οι συμμετέχοντες στη σύσκεψη συζήτησαν τη μέχρι τώρα πορεία του έργου, καθώς και τα επόμενα βήματα που θα...
  • 25 Ιουλίου 2014 - Δημοσίευση άρθρου
    Στα πλαίσια του προγράμματος, δημοσιεύτηκε το άρθρο "Decision Fusion Based on Hyperspectral and Multispectral Satellite Imagery for Accurate Forest...
  • 31 Μαρτίου 2014 - Δημοσίευση άρθρου
    Στα πλαίσια του προγράμματος, δημοσιεύτηκε το άρθρο "Mediterranean forest species mapping using classification of Hyperion imagery" στο...
  • 20 Φεβρουαρίου 2014 - Δημοσίευση άρθρου
    Στα πλαίσια του προγράμματος, δημοσιεύτηκε το άρθρο "A Comparative Analysis of EO-1 Hyperion, Quickbird and Landsat TM Imagery for Fuel Type Mapping of a...
  • 11 Δεκεμβρίου 2013 - Εκπαιδευτική ημερίδα
    Στο πλαίσιο του ερευνητικού έργου 'tele-kyoto', το Εργαστήριο Δασικής Διαχειριστικής και Τηλεπισκόπησης οργάνωσε...
  • Περισσότερα νέα