ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Ενότητα 9β: GIS Δρ. Ν. Χρυσουλάκης Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας Ινστιτούτο Υπολογιστικών Μαθηματικών ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΓΣΠ Σύνδεση χωρικών δεδομένων με περιγραφικά δεδομένα. Τι είναι. Πού είναι. Πώς σχετίζεται με άλλες οντότητες. Ποιες είναι οι ιδιότητες του. Οργάνωση της πληροφορίας σε επίπεδα. Τοπολογική δομή. Χωρική Ανάλυση. Τοπολογική επίθεση χαρτών. Δημιουργία ζωνών επιρροής. Αφαίρεση χαρακτηριστικών χάρτη. Ένωση χαρακτηριστικών χάρτη. Συσχετισμοί βάσεων δεδομένων. 1
ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΓΣΠ ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΓΣΠ ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΓΣΠ ΣΥΝΕΡΓΕΙΑ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΓΣΠ Βασικές κατηγορίες ερωτήσεων τις οποίες μπορούμε να θέσουμε σε ένα ΣΓΠ.: Θέση (Τι υπάρχει στο...). Κατάσταση (Πού είναι...) Τάσεις (Τι έχει αλλάξει από...) Διαδρομή (Ποια είναι η καλύτερη οδός...) Μορφή (Ποια είναι η μορφή της χωρικής κατανομής...) Μοντελοποίηση (Τι θα συμβεί αν...) Η συνέργεια μεταξύ τηλεπισκόπησης και ΓΣΠ μπορεί να έχει μια από τις παρακάτω μορφές: Η τηλεπισκόπηση μπορεί να έχει το ρόλο εργαλείου για τη δημιουργία των δεδομένων που είναι απαραίτητα για τη δημιουργία του ΓΣΠ. Τα ΓΣΠ μπορούν να έχουν το ρόλο παροχέα συμπληρωματικών δεδομένων, πληροφορίας και τεχνικών μέσω των οποίων υπάρχει η δυνατότητα να βελτιωθεί η ακρίβεια των προϊόντων της τηλεπισκόπησης. Τηλεπισκόπηση και ΓΣΠ μπορούν να έχουν παραλλήλους ρόλους και να δρουν συμπληρωματικά στα πλαίσια ενός ευρύτερου συστήματος προσομοίωσης και ανάλυσης. Η ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΩΣ ΕΡΓΑΛΕΙΟ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΥΝΕΡΓΕΙΑ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΓΣΠ Είναι το πιο ευρέως γνωστό πεδίο συνέργειας μεταξύ τηλεπισκόπησης και ΓΣΠ. Η τηλεπισκόπηση μπορεί να παρέχει σε ένα ΓΣΠ: Υπόβαθρα (π.χ. DEM) Ορθοκανονικές απεικόνισες (π.χ. πολυφασματικές). Προϊόντα (π.χ. LC/LU) Προϊόντα συνδυασμού διαφορετικών απεικονίσεων (π.χ. change detection, data fusion). Δεδομένα για την υποστήριξη ευρύτερων συστημάτων μέσω ΓΣΠ (π.χ. data assimilation). Χαρτογραφία CAD- Computer Graphics Γεωδαισία - Φωτογραμμετρία Τηλεπισκόπηση Ανάλυση του χώρου ΧΡΟΝΟΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΣΠ 2
ΧΩΡΟΤΑΞΙΑ ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΑΣΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΕΣ Έργο ΑΤΛΑΝΤΑΣ ΑΚΤΗΣ. Απαιτήσεις σε δεδομένα τα οποία προήλθαν από δορυφορικές καταγραφές: DEM Ορθοφωτοχάρτες LC/LU Αποτυπώσεις περιβαλλοντικά ευαίσθητων περιοχών Ανίχνευση αλλαγών Χαρακτηρισμός λεκανών απορροής. Αποτύπωση χαρακτηριστικών του θαλασσίου περιβάλλοντος 3
4
Η ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΩΣ ΕΡΓΑΛΕΙΟ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Τα ΓΣΠ παρέχουν δεδομένα και τεχνικές σε διαδικασίες επεξεργασίας τηλεπισκοπικών εφαρμογών όπως είναι η ταξινόμηση πολυφασματικών δορυφορικών δεδομένων: Υβριδικά μοντέλα ταξινόμησης τα οποία συνδυάζουν τη χωρική και τη φασματική πληροφορία που παρέχει η τηλεπισκόπηση με χωρικά δεδομένα άλλων πηγών τα οποία οργανώνονται και παρέχονται από το ΓΣΠ για την βελτίωση της ακρίβειας των τελικών προϊόντων. Contextual & Landscape metrics για αστικές εφαρμογές. Υπολογισμός με χρήση τεχνικών ΓΣΠ (π.χ. FRAGSTATS). Από επιτόπιες καταγραφές: Πληθυσμός σε επίπεδο οικοδομικού τετραγώνου. Οδικό δίκτυο. Αντικειμενικές αξίες ακινήτων. Συντελεστής δόμησης ανά ζώνη της περιοχής εφαρμογής. Δορυφορικές καταγραφές: Κάλυψη γης (επιβλεπόμενη πολυφασματική ταξινόμηση). Ψηφιακό μοντέλο εδάφους (ανάλυση της στερεοσκοπικής λήψης). Από συνδυασμό των παραπάνω: Χρήσεις Γης. Μίξη χρήσεων γης. Εντοπισμός δομημένων περιοχών μη οικιστικής χρήσης με φωτοερμηνία αεροφωτογραφιών, δορυφορικών δεδομένων πολύ υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας και επιτόπιων παρατηρήσεων με GPS: Κύριες εμπορικές ζώνες. Βιομηχανικές περιοχές. Δημόσιοι χώροι. Αεροδρόμιο. Λιμάνι. Μεγάλα ξενοδοχεία. Αθλητικές εγκαταστάσεις. Αρχαιολογικοί χώροι. Παραλιακή ζώνη. Δημιουργία ψηφιακής μάσκας με βάση τα πολύγωνα που αντιστοιχούν στις περιοχές και εφαρμογή της στην εικόνα ASTER. Τα εναπομείναντα εικονοστοιχεία αντιστοιχούν είτε σε περιοχές οικιστικής δόμησης είτε σε μη δομημένες περιοχές. Εξαγωγή των τύπων κάλυψης του εδάφους με εφαρμογή εφαρμόστηκε μεθόδου επιβλεπόμενης ταξινόμησης στην ASTER: Αστικές περιοχές Υδάτινες επιφάνειες Περιοχές με αμπέλια Περιοχές με ελαιόδενδρα Περιοχές με άλλες καλλιέργειες Περιοχές με φυσική βλάστηση Περιοχές με αραιή φυσική βλάστηση ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΔΡΑΣΗ Κυρίως σε ερευνητικού χαρακτήρα έργα στα οποία είναι απαραίτητη η συνδυασμένη δράση μεθόδων τηλεπισκόπησης και ΓΣΠ στα πλαίσια ολοκληρωμένων συστημάτων: 5
SBDARΤ: Υπολογισμός ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια του εδάφους αφού λάβει υπόψη φαινόμενα απορρόφησης και σκέδασης στην ατμόσφαιρα. εδομένα εισαγωγής: x, y, z, t Cloud parameters Trace gazes PW Aerosol optical depth Surface type Υπολογισμοί: I Direct (x,y,z,t): for surfaces normal to the solar beam I Diffuse (x,y,z,t): for horizontal surfaces Solar zenith (z s ) and azimuth (a s ) angles I Total (x, y, z,θ,t) I Direct (x, y,z,t)cosθ I Diffuse (x, y,z, β,t) where: I Total is the total solar irradiance at the surface (W/m 2 ) I Direct is the direct solar irradiance at surface normal to the solar beam (W/m 2 ) I Diffuse is the diffuse solar irradiance at the surface (W/m 2 ) x, y, z are the coordinates of the central point of the surface t is the time of observation β is the surface slope, measured from horizontal position (degrees); θ I Diffuse (x, y,z, β,t) (1 β 180 )I Diffuse (x, y,z,t) is the angle of incidence, that is the angle between normal to the surface and the sun-earth vector (degrees) cos cos cos z s sin sin z cos( a a ) s s (W/m 2 ) t2 E I t1 Total (x,y,z,θ, t)dt N = 85 85 KWh 1 E ( ) 2 ITotal (x,y,z,θ, t) i m 6 i 1 6