i;... '~ '1:. 1. L _ ~..... ~ - Λ. '" -... /-.. _~. ' >.. '. f." -... "-........ 'C~' :: "... " '1 ' \' '- " 1.' Χ J.!4'. ~ '<."...;.'... "." '-ο -.."... ~ ;~. {\ \ (-γ... }r-- " -. f. ~ 't f' "'.. ~'.' -;; Jo\ ~""""... ~"'''' '.r 'Δ.'~' Δ..ΗΠλω..Jα l/kf _1/0 ΤΡρ J. ί ψ' ") ' :1~t.. Ηαχε{ρηση Γεωγραφκών ΠληΡΟζDΟΡ/:JV jjε G.I.S κα Tηλεπ~σK6πηoη r-':.......1"
ΔΛΩΜΑ ΤΚΗ ΔΑΤΡΒΗ Δ1ΑΧΕΡΣΗ ΓΕΩΓΡΑ ΦΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΩΝ GlS ΚΑ Τ'" C -vnπu~u... ΗΛLIIIL.Λ L/I 11 IL.I Κωτίδης Απόστολος ΣaντμπaντάκηςΚωνσταντίνος ΕπΒλέποντες Καθnγnτές Λ Γούσος Δ Οlκονόμου Ν ΣπaΥδπς ΠΑΝΕΠΣΤΗΜΟ ΘΕΣΣΑΛΑΣ Τμήμα Μηχανlκών Χωροταξίας 10 ΥΝΟΣ 7994.'
α εσ. ΠΑΝΕΠΣΤΗΜΟ ΘΕΣΣΑΛΑΣ ΩΩ4.ΩΩΩΩf}f}RΊ7 ΠΑΝΕΠΣΤΗΜΟ ΘΕΣΣΑΑΑΣ ΥΠΗΡΕΣΑ ΒΒΑΟΘΗΚΗΣ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΗΣΗΣ ΕΔΚΗ ΣΥ ΑΑΟΓΗ «ΓΚΡΖΑ ΒΒΛΟΓΡΑΦΑ» Αρθ. Εσ.: _8.:..:9~1 /1=-- _ Ημερ. Εσ.: 17-09-1997 -::::-------:------ Δωρεά: Συγγραφείς ---'-'-'-----'~'------ Ταξθετκός Κωδκός: _Π=.:..Τ~Μ...:cΧ::...::;::Π:.:..:Π:.:..Α=-- _ 1994 ΚΩΤ
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. Περεχόμενα 1. Εσ αγωγή 7 1.1 Γενκό 7 1.2 Τa Γνωστκό Α ντκε(μενα 7 2. ΤηλεπσΚόπηση 11 2.1 Εσαγωγή 0.0 11 2.2 Βασκές Αρχές '" 13 2.3 Συμπερφορό των Βασκών Στοχεων του Γήνου Περβόλλοντος 14 2.3.1 Βλόστηση 14 2.3.2 Έδαφος 15 2.3.3 Νερό 15 2.3.4 Αστκός Χώρος 16 2.4 Επεξεργασα της Δορυφορκής Εκόνας 16 2.4.1 Ραοομετοκές κα Γεωμετρκές Δορθώσες 18 2.4.2 Bε~τσίoπo(ησηΕκόνας 19 2.4.3 Έγχρωμη Α.πεκόνση : 2U 2.4.4 Ταξνόμηση 2U 3. Γεωπληροφορακά Συστήματα ' 24 3.1 Γενκό 24 3.2 Ο Παραδοσακές Κανναβκές κα Δανυσματκές Δομές 26 4. Ολοκληρωμένο Γεωπληροφορακό Σύστημα 30 4.1 Γενκό 30 4.2 G.I.S. κα Ερμηνεα Εκόνας Δορυφόρου 32 4.3 Δόκρση Δεδομένων- Πληροφορας 33 4.4 Δομή Δεδομένων κα Πληροφορας 35 4.5 Επεξεργασ[α Δεδομένων 36 4.6 Τύπο Εκροών 37 4.7 Συμπέρασμα 37 5. Σύστημα Γεωγραφκών Πληροφορών Βασσμένο σε Ψηφακή t:.κόνα 38 6. Περπτωσολογκή Μελέτη 42.' - 2 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α.. Σαντμπαντόκης Κ. 6.1 Εσαγωγή 42 6.1.1 ΓενΚό 42 6.1.2 Μεθοδολογκό Στόδα 43 6.1.3 Εξοπλσμός Εργαστηρου 43 6.2 Η Περ(πτωση της Μαγνησ(ας 44 6.2.1 Ο Δορυφορκές Εκόνες 44 6.2.2 Επεξεργασα των Δορυφορκών Εκόνων 45 6.2.3 Παραγωγή Χαρτών 51 6.2.4 Τ Δεν Έγνε 51 6.3 Συμπέρασμα 52-3 -
---- Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. Πίνακες - Δαγράμματα Δάγραμμα 1. Τα γvωστκά πεδ'α που σχετ{ζοvτα με το χώρο τωv γεωγραφκώv πληροφορώv. 8 Δάγραμμα 2. Τομείς εφαρμογής τωv Γεωπληροφορακώv Συστημάτωv. '9 Π{vακας 1. Ο πολ τκοί δορυφόρο που έχουv εκτοξευθε{ μέχρ σήμερα. 12 Π{vακας 2 Η φασματκή συμπερφορά έξ συστατκώv του αστκού τοπίου (ακτvοβολ{α σε W/m2sr~ _ 16 Π{vακας 3. Ο περσσότερο δαδεδομέvο αλ γόρθμο ταξvόμησης ψηφακώv εκόvωv. 22 Π{vακας 4. Χωρκά φαvόμεvα που αvαπαρίσταv.τα από έvα G.I.s. 25 Δάγραμμα3. Συvοππκά η δομή ε!/ός G./.S. _ 26 Δίάγραμμα 4. Η aπεκόvση σε καvvαβ..-ή δομή σημcωj(u)v γραμμκώv κσ επφεvεακώvφαvομέvωv.. 27 Δάγραμμα5. Η δαvυσματκή δομή εvός G.I.S. 29 Πίvακας 5. Εvδεκτκά σύvολα χωρκών. πληροφορών. πουμπορε{ va περλαμβάvε έvα Ολοκληρωμέvο Γεωπληροφορακό Σύστημα Σύσ.τημα. 31 Δάγραμμα6. Σχηματκή αvαπαράσταση έvας Ολοκληρωμέvου Γεωπληροφορακού Συστήματος Βασσμέvου σε Ψηφακή ΕκόvG._ 42-4 -
--- ΔίΟχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντάκης Κ. Πρόλογος Το θέμα που θα μας απασχολήσε στο εξής αποτελεί το αντκείμενο (ίσως της πρώτης σίγουρα όμως) μας από τς πρώτες δπλωματκές δατρβές που παρουσάστηκαν από φοτητές του τμήματος Μηχανκών Χωροταξίας. Ο χαρακτηρσμός "πρώτη" δεν εκλαμβάνετα τόσο ως τίτλος τμής όσο ως υποχρέωση δημουργκής παραγωγης ενός αποτελέσματος το οποο σγουρα δεν έχε προηγουμενο. Δεν πρέπε να θεωρείτα παράδοξο το γεγονός ότ τη στγμή που προκύπτουν αυτές ο γραμμές ο φλοδοξίες ο πραγματκές κα ο θεωρητκές δυνατότητες αυτής της εργασίας στα πλαίσα μας δπλωματκής δατρβής συμπίπτουν. Η δάκρση ανάμεσα σε θεωρητκές κω πραγματκές δυνατότητες μας δπλωμα~k{ς δατρβής γίνετα γατί είνα φανερό :'τ η θεuατολογία '<ου είδους 'coυ μας απασχολεί είνα μα ανεξάντλητη σχεδόν πηγή έρευνας που θα προσέφερε υλκό γα την εκπόνηση μάλλον δδακτορκού παρά μας δπλωματκής δατρβής ενός εξαμήνου. Στόχος των δευκρνήσεων αυτών δεν είνα να καλύψουν προκαταβολκά τς όποες αδυναμίες ή κενά παρουσαστούν στην εργασία αυτή αλλά να προδαθέσουν το\! αναγνώστη γα μα κρ ίtkή αυστηρή μεν καλοπροαίρετη δε γατί στς φλοδοξίες αυτής της δατρβής είνα να υπάρξε ένα προϊόν αξόλογο κα παρουσάσμο. Δεν πρέπε όμως να αγνοε[τα ότ ο τομέας που μας απασχολεί δεν είνα δαίτερα ανθηρός στην Ελλάδα αλλά κα σε δεθνή κλίμακα όσον αφορό. την Τηλεπσκόπηση κάθε μέθοδος κα τεχνκή ;:ου αναπτύσσετα παραμένε σε περαματκά πλαίσα μέχρ να αποδεχθεί ότ μπορεί \'α εφαρμοστεί αποτελεσματκά. Κα βέβαα όσον αφορά τα G.I.S. η ερc:υνητκή τους δάσταση δ::ν είνα Kαθόλcυ αμc;λητέα. Στα κεφάλαα πο" ακολουθούν μετα απο μα κατάλληλη εσαγωγη παρουσάζετα (στο Κεφάλαο Β) η Τηλεπσκόπηση Μ-έσα από τς βασκές αρχές κα - 5 -
Δαχε{ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ{δης Α. Σαντμπαντ6κης Κ. Κεφάλαα.Α 1. Εσαγωγή 1.1 Γενκά Τόσο τα Συστήματα Γεωγραφκών Πληροφορών (G.I.S.) οσο κα η Τηλεπσκόπηση (Remote Sensing) αποτελούν πλέον τεχνολογίες που δύσκολα αμφσβητούντα. Ανάμεσα στς δύο αυτές τεχνολογίες όμως υπάρχουν ουσαστκές δαφορές ο οποίες θέτουν όρα στο πεδίο εφαρμογής της μίας ή της άλλης. Παρόλ' αυτά δεν υπάρχε σαφής προσδορσμός των ορίων αυτών στο βαθμό που κάθε χρήστης είνα σε θέση να δαπστώσε ότ G.I.S. κα Τηλεπσκόπηση είνα γνωστκά πεδία αλληλεξαρτώμενα. Θα μπορούσε να έχε 'κανείς την αίσθηση ότ κα τα δύο δεν αρκούντα στο να υπάρχουν ξsχωρστά αλλά ~πoτελoί;ν συνστωσες μας μεγαλύτερης οντότητας που βρίσκε εφαρμοίή στην ανάλυση κω δαχείρωη γεωγραφκών πληροφορόν κα όπου κανένα από τα δύο δεν είνα το κυρίαρχο. Η ολοκλήρωση βέβαα συστημάτων που να βασίζοντα στη συνεργασία G.I.S. κα Τηλεπσκόπησης είνα ακόμα μακρά παρόλο που κάτ τέτοο είνα απαραίτητο να γίνε παρά τα εμπόδα που προκύπτουν από τεχνκούς θεσμκούς ακόμα κα εκπαδευτκούς περορσμούς. 1.2 Τα Γνωστκά Α V<Τlκείμενα Έχουν δοθεί δάφορο ορσμοί του όρου G.I.S.. Ο Goodchild το 1985 είχε ορίσε σαν G.I.S. "... ένα ολοκληρωμένο σύστημα συλλογής α.ποθήκευσης δαχε[ρσης.. ανάλυσης κα απόδοσης πληροφορίας σχετκής με φανόμενα που εξελίσσοντα στο γεωύραφκό χώρο".! Ωστόσο σημαντκό μέρος του περοδκού τύπου ασχολείτα με το χώpe αυ'ϊό συντ::ίνοντω; σην αναπαραγωγή των σ~)ζητήσr.()v γύρω αππ Τ() ϊiotc. είνα τα χαρακτηρστκά εκείνα που δίνουν στα G.r.S. οντότητα ξεχωρστή από τα! Παρασχάκης 1. Παπαδοπούλου \1. κα Πατάς π. 1990. Αυτοματοποημένη Χαρτογραφία. - 7 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντάκης Κ. C.A.D. (Computer Aided Design) τα L.I.S. (Land Information Systems) τα G.P.N.S. (Global Positioning Naνigation Systems) αλλά κα τα λογσμκά Τηλεπσκόπησης. \ \ CAD <1Jnputer!!ded I:esign LI.S ljrd Informtion System \ \ J)x;umnt Iτocessi ng GI.S G:agrapbi cal Informtion System / \ RS. ~!JDte Sensing \ /!:eci s ί οη Suppor t ΔάΥΡcψμα Τα γνωnκ:i π>:δία?tol' σχt:τ{ζο"ω με το χώρg '(ων γεωύραωκcgν πληρc)(/iορών. Προσπαθών-τας να δόσε κανείς ένα περγραφκό ορσμό του G.I.S. θα έλεγε ότ είνα ένα εργαλείο που κυρίως χρησμοποείτα στη λήψη αποφάσεων. Τα δεδομένα γα ένα G.I.S. είτε είνα αποτυπωμένα σε ένα κομμάτ χαρτί είτε είνα αόρατες καταγραφές σε μαγνητκά μέσα μπορούν ανά πάσα στγμή να ενημερωθούν να μετατραπουν κα να επεξεργαστούν με στοχο τη δίαμόρφωση στρατηγκων δαμορφώνοντας μοντέλα της Ρ.:ραγματκότητας.2 Πλ ήρη συστήματα του είδους προσφέρουν δαδκασίες ανάλυσης κα σχεδασμού με σκοπούς είτε ερευνητκούς είτε δαμόρφωσης πολτκής. Ένα G.I.S. μπορεί να αποτελείτα από βάσες δεδομένων ο οποίες αποδίδουν.. ". '. J'. στς οντοτητες ετε χωρκα ετε αχωρκα χαρακτηρστκα οπως επίσης κα από τεχνκές συλλογής στοχείων κα ενημέρωσης των βάσεων παραγωγής ΧωΡ(l:;ν αναλύσεων πρ()σoμo~cίσης της πρα.γμσtl<:ότητας αξcλόγησης κα βελτστοποίησης.παρόλο που ο τομέας στον οποίο εστάζετα το ενδαφέρον των 2 8urrough Ρ.Α. 1986. Principles 01' Geographical Information Syslems for Land Resources Assessmen t. ~ - 8 -
\ Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. G.I.S. βρίσκετα στην ανάλυση κα δαχείρση χωρκών δεδομένων ένας αυτόνομος κα εξελσσόμενος τομέας είνα ο ερευνητκός με τα δκά του προβλήματα τς θεωρίες κα τς τεχνκές που αναπτύσσοντα γα να αντμετωπστούν αυτά. Σχετκά πρόσφατα τα συστήματα Τηλεπσκόπησης κα τα G.I.S. έχουν εξελχθεί σε σχεδόν συμπληρωματκά συστήματα στο βαθμό που τα πρώτα τείνουν να αποτελούν μα βασκή κα πολύ σημαντκή πηγή πληροφορίας γα τα G.I.S.. Στη δεκαετία του '60 οταν χρησμοποήθηκε γα πρώτη φορά ο όρος "τηλεπσκόπηση" αναφερόταν στη δαδκασία παρατήρησης κα μέτρησης ενός αντκεμένου χωρίς κανείς να το αγγίξε Έκτοτε η εξέλξη που επείλθε στς μεθόδους Τηλεπσκόπησης την κατέστησαν ένα πολύ σημαντκό εργαλείο στην υπηρεσία των περβαλλοντκών επστημών της γεωγραφίας της γεωλογίας της μετεuρολογίa.c; της ωκεανογραφίας κα -γατl όχi- της χωοοcαξίας....-... E1νi ronmntal!'ppl ί ca ί 0l1'5 Social E1vironmnt pppl ί cat ί 0l1'5 Β.ί t Ε1vί ronmnt pppl ί cati 011'5 --------- f---------~ Ν ural Ε1vί ronmnt pppjicatioiίs ) f--------- i To[XWaphi c pppl ί α (ll1'5 ) '-------------- Δάγραμμα2. Τομείς εφαρμογής Τ(()Υ ΓεωπληροφΟΡίακών Συστημάτων. Εάν επχερούσε κανείς να συμπυκνώσε εν ολίγος το τ είνα TηλεΠ~IJKόΠΊ1ση θα έλεγε ότ είνα η λτίη κα η επ~ζεpγασία εκόνων του γήνου περβάλλοντος που ελήφθησαν με τη χρήση ανχνευτών ευαίσθητων στην ηλεκτρομαγνητκή ακτνοβολία κα των οποίων η ερμηνεία αποδίδε πολύτμες όσο κα χρήσμες πληροφορίες. - 9 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντ6κης Κ. Είνα ίσως ενδαφέρον να αναζητηθεί το σε ποό βαθμό μπορεί η χωροταξία να αποκομίσε σύγχρονες όσο κα χρήσμες τεχνκές κα δεδομένα χωρίς να αμφσβητείτα στο σύνολό της η υπάρχουσα κατάσταση. Αναμφσβήτητα τα G.I.S. ξεπερνώντας πλέον το ερευνητκό επίπεδο βρίσκουν εφαρμογή σε τομείς όπως αυτός του κτηματολογίου του σχεδασμού κα της δαχείρσης αγαθών (ηλεκτρκό τηλεπκονωνίες ύδρευση) που παρέχοντα από δημοσίους οργανσμους του σχεδασμού των μεταφορών της επχερησακής έρευνας κα της χωροθέτησης λε τουργών. Με δεδομένο λοπόν ότ ο δεπστημον κός χαρακτηρας της χωροταξίας την υποχρεώνε να έχε πρόσβαση σε όλους τους παραπάνω τομείς εφαρμογής των G.I.S. δε θα μπορούσε να μείνε μακρά κα από την εξέλξη τους. Ενώ βέβαα το κί'ρο αντκείμενο της χωροταξίας παραμένε εστασμένο στη χωροταξκή ολοκλήρωση κα ΠOλυπλOKότητC" η έμφαση απ6 την πλευρά των G.I.S. δίνετα στην Qνάλυση κα το σχ::δα.ομ6 των χωρκών κα των αχωρίχών οντοτή'ίων. Γίνετα έω φανερή η σημασία του ρόλου των G.I.S. στη χωροταξία περσσότερο από ότ στους προηγούμενους τομείς καθώς ο όποες χωροταξκές αναλύσες κα δεδομένα αφορούν συγκεκρμένες γεωγραφκές ενότητες. Αυτό σημαίνε ότ η σχετκή πληροφορία στο σύνολό της μπορεί να αποθηκευτεί να δασταυρωθεί κα να δαχερστεί εύκολα με τη βοήθεα ενός G.I.S.. - - - 10 -
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. ΚεφάλαCLΒ 2. Τηλεπσκόπηση 2.1 Εσαγωγή Κατά τη δάρκεα των τελευταίων δύο δεκαετών το γνωστκό αντκείμενο της Τηλεπσκόπησης άλλαξε τόσο στο περεχόμενο όσο κα στη δομή του. Η μεγαλύτερη ώθηση προς την ανάπτυξη της ΤηλεΠίΟκόnησης δόθηκε ουσαστκά εξ ατίας της ευρείας δημοσότητας που πήραν ο φωτογραφίες μας φωτογραφκής μηχανής χερός που υπήρχε στους δορυφόρους Mercury κα Gemini στη δεκαετία του '60. Παρόλα αυτά ορόσημο αποτελεί η εκτόξευση του δορυφόρου Landsat το 1972 που άνοξε το δρόμο γα την Τηλεπσκόπηση όπως είνα σήμερα γνωστή. Αυτός ο δορlί<f1όρος έφερε ένα σύστημα πολυφασματκ11ς 1(αταγρα(JJτς (Mu1rispectra1 S(~anning S);St~Γt1 (MSS)) που ~:ο.τ.tγραφ~ :ην ηλεκ1"ρομg.γvίί~κή ακ:~νvβcλtα (;~ ψηφακγ μορφ γα τετράγωνες περοχές της γήνης επφάνεας πλευράς 185 χλομέτρων σε τέσσερες περοχές του ηλεκτρομαγνητκού φάσματος με περίοδο καταγραφής της ίδας περοχής 18 ημέρες κα χωρκή ανάλυση 80 μέτρα (δηλαδή η περοχή των 185χ185 χλομέτρων χωρίζετα σε τετράγωνα στοχεώδη τμήματα πλευράς 80 μέτρων (celίs) όπου αντστοχεί μα ψηφακή τμή γα κάθε μία από τς τέσσερες περοχές του ηλεκτρομαγνητκού φάσματος καθορίζονας ταυτόχρονα κα ΤΟΥεωγραφκό φανόμενο που απεκονίζετα). Αυτά τα δεδοuένα μεταδίδονταν σε επίίεους σταθμούς καταγραφής σε όλο τον κόσμο ώστε "α είνα στη δάθεση ων χρηστών Όμως χρεάστηκαν κάποες δεκαετίες γα να α\':ληφθούν ο δυνητκοί χρήστες τη δαθεσμότητα τέτοων δεδομένων. ΣήμΣ:ρα l'πάρχοuν δώδεκα δ\~pυφόpo ncu c.::oτ~πώ\ o~\ν τα γήνα q:α v'όμcν\.ί με τους ανχνευτές τους (Πίνακας 1). Μέχρ τς αρί.ές της πρώτης δεκαετίας του 210υ αωνα ο αρθμός αυτος θα εχε αυξηθεί στο σαραντα..' - 11 -
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. Περοχή Εφαρμογών Δορυφόρος Ξηρά LandsaL SPOT (Systeme Probatoire d' Observation de!a Terre) IRS (Indian Remote Sensing satel1ite) ERS (European Remote sensing Satellite) Fuyo ή JERS (Japanese Earth Resources Satellite) Ωκεανοί! Ατμόσφαρα ΝΟΑΑ (Nationa! Oceanic and Atmospheric Administration) GEOS (Geostationary Operationa! Environmenta! Satel1ite) GMS (Geostationary Meteoro!ogica! Satellite) Insat Meteos3I MOS (Marine Observationa! Sa~ellite) UARS (Upper Atmosphere Research Satel1ite) Πίνακας 1. Ο πολτκοί δορυφόρο που έχουν εκτοξευθεί μέχρ σήμερα. Ο βασκότερος ίσως λόγος της σύγχρονης ραγδαίας εξέλξης στο χώρο της Τηλεπσκόπησης είνα η λετουργκότητ.α κα η αποτελεσματκότητα της χρήσης της. Τα τελευταία χρόνα ο επαυγελματκές εφαρμογές της Τηλεπσκόπησης αυξάνοντα ραγδαία όσον αφορά τουλάχστον στη δεθνή σκηνή όπου συχνά επδοτείτα από ης κυβερνήσες τ χρήση δορυφορκών εκόνων. Η α\)ξηση αυτή όμως δεν αποτελεί έκπληξη αν αναλογστεί κανείς ότ το κόστος των δ::δομένων που προέρχοντα από δορυφορκές εκονες ενα σημαντκα μκροτερο απο το κοστος δεδομένων παραδοσακών πηγών. Χαρακτηροτκό Ζνα το παράδεγμα των δορυφορκών μετεωρολογκών δεδομένων το κόστος των οποίων είνα (γα την Ευρώπη) στο ένα τρίτο έναντ αυτών που προέρχοντα εξ ολοκλήρου από μετεωρολογκούς σταθμούς εδάφους. Σε ανάλογα επίπεδα κυμμαίνετα κα το κόστος των δεδομένων χρήσμων -~ - 12-1
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. γα την αποτύπωση χρήσεων γης ή γα περβαλλοντκές μελέτες σε χώρες όπου η τεχνογνωσία των μεθόδων ερμηνείας δορυφορκών εκόνων είνα σε αξόλογο βαθμό αναπτυγμενη. 2.2 ΒασκέςΑρχές Ο ευαίσθητο στην ηλεκτρομαγνητκή ακτνοβολία ασθητήρες των δορυφορκών συσκευών αποτυπώνουν τα φανόμενα στην επφάνεα της Γης στηρζόμενο σε μα σχέση της μορφής: R = f(x t λ θ) Η ένταση της ηλεκτρομαγνητκής ακτνοβολίας (R) που καταγράφετα από το δορυφόρο είνα συνάρτηση (f) της θέσης (χ) που βρίσκετα ο δορυφόρος τη χρονκή c.γμή (ί:) που συμβαίνε η καταγραφ1ί το\) συγkεkpψ~νoυ μήκους κύμματος (λ) που καταγράφετα κα της γωνίας λήψης ή "οπτκής γωνίας" (θ). Ο σύγχρονο δορυφόρο είνα σε θέση να καταγράφουν κατά τη στγμή της λήψης της εκόνας τς γεωγραφκές συντεταγμένες της θέσης που βρίσκοντα την ακρβή ώρα ημέρα μήνα τη γωνία υπό την οποία λαμβάνετα η ακτνοβολία κα φυσκά το μήκος κύμματος που γνετα η καταγραφη. Ωσ.όσο η ηλεκτρομαύνητκή ακτνοβολία που καταγράφετα από το δορυφόρο προέρχετα από κάθε σώμα που δέπετα από τς αρχές της θεωρίας του "μέλανος σώματος". Έτσ κάθε αντκείμενο στην επφάνεα της Γης γίνετα αντληπτό από το δορυφόρο μέσω της ηλεκτρομαγνητκής ακτνοβολίας που αυτό εκπέμπε αντανακλά κα απορροφά (ηλακή ακτνοβολία). Κάθε συστατκό του ανθρωπογενούς κα του φ1)σκοtj περβάλλοντος έχε συγκεκρμένη συμπεοφορά στς δάφορες φασμστκές περοχές. Α νάλογα με το μήκος κύμματος της περοχής του ηλεκτρομαγνητκού φάσματος είνα δυνατό να καταγραφεί δαφορετκή ένταση ηλεκτρομαγνητκής ακτνοβολίας. Το ηλεκτρομαγνητκό φάσμα εκτείνετψ σε μήκη κύμματος από 0.03*10- - 13 -
-------- Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. 10m3 - O.3- J Om (ακτίνες γ) έως 3km - 30km (τηλεοπτκά κανάλα). Ο περοχές εκείνες που ενδαφέρουν την Τηλεπσκόπηση είνα αυτή της ορατής ακτνοβολίας (με μήκος κύμματος από ο.4μm -μπλε- έως Ο.7μm -κόκκνο-) κα της υπέρυθρης ακτνοβολίας (ο.7μm έως lομm: εγγύς μέση κα θερμκή υπέρυθρη ακτνοβολία). 2.3 Συμπερφορά των Βασκών Στοχείων του Γή νου Περβάλλοντος Αν ήθελε κανείς να δακρίνε τα κυρότερα στοχεία που συνθέτουν τόσο το ανθρωπογενές όσο κα το φυσκό περβαλλον στη Γη θα κατέληγε στη βλάστηση το έδαφος το νερό κα τον αστκό χώρο. Θα επχερήσουμε στο σημείο αυτό να περγράψουμε όσο πο συνοπτκά γίνετα τς δακυμάνσες που παρουσάζε η ένταση της ηλεκτρομαγνητκής ακτνοβολίας στην ορατή κα την υπέρυθρη περοχή του φάσματος 6πως αυ.ή καταγράφετα γα λογαρασμό καθενός απ1 ταρ.:αρωτάνω στοχεία. 4 Ο λόγος που αυτή η περγραφή θα περορστεί μόνο στην ορατή κα την υπέρυθρη περοχή του φάσματος δεν είνα άλλος από το ότ αυτές είνα ο περοχές που ενδαφέρουν τη λήψη κα την ερμηνεία δορυφορκών εκόνων. 2.3.1 Βλάστηση Γα να γίνε ευκολότερα κατανοητή η συμπερφορά της βλάστησης στην ορατή κα την υπέρυθρη περοχτ του ηλcχφομαυνηηκού φάσματος αρκεί να ληφθεί υπ' όψν η δομή ενός μεμωνομένου φύλλου. Γενκά ένα φύλλο αποτελείτα από νώδη ΟΡΎανΚ11 ύλη μέσα στην οποία υπάρχουν χρωστκές ουσίες (κυρίως χλωροφύλλη) νερό κα αεροσάκο. Καθένα από τα τρία αυτά συστατκά έχε συγκεκρμένη επίδραση στην ανακλώμενη απορροφόμενη κα εκπεμπόμενη ακτνοβολία από ένα φυτό. Συνεπώς τα φυτά στην ορατή περοχή του φάσματος αποοροφοt;ν σf. μf.γ;jτα ποσοστά την ηλωκή ακτνοβολία (λόγω χλωροφύλλης - φωτοσύνθεσης) όπως επίσης κα στην 3 Τ 10--10. 1 α m ενα Agstrom. 4 Curran Ρ.]. 1986. Principles of Remote Sensing. - 14 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. περοχή του υπέρυθρου (λόγω νερού). Αυτό όμως που κάνε τη βλάστηση να δακρίνετα σε δορυφορκές εκόνες είνα τα μεγάλα ποσοστά ακτνοβολίας που αντανακλά κα εκπέμπε στην περοχή του εγγύς υπέρυθρου. 2.3.2 Έδαφος Δαφορετκή είνα η συμπερφορά του εδάφους από αυτήν της βλάστησης κα ένας εππλέον λόγος είναί ότ αυτό δε μεταβάλλετα με τους ρυθμούς της βλάστησης στο χρόνο. Αμελητέο είνα το ποσοστό της εκπεμπόμενης ακτνοβολίας συγρνόμενο με αυτό της ανακλώμενης ή της απορροφόμενης. Η ανομοογένεα κα η πολυπλοκότητα που χαρακτηρίζε κάθε τύπο εδάφους στο βαθμό που περλαμβάνε στρώματα στερεών νερού κα αέρα καθστά πολύπλοκη κα τη φασματκή του σ;μπερφορά. Γενκά όμως γα κάθε τύπο εδάφους σχύε θετκή σχέση ανάμεσα στην αύξηση ΤΟI) μήκους κύμμα ΤGς κω το r.cσοσ~ό της ανακλώμενης ακη νοβολίο.ς εvc.ο η πω χαρακτηρστκή ίσως περοχή του φάσματος γα δάκρση του εδάφους από άλλα στοχεία είνα αυτή του ερυθρού λαμβάνοντας υπ' όψν ταυτόχρονα τη δομή τη σύσταση κα την υγρασία που το χαρακτηρίζουν. 2.3.3 Νερό Σε αντίθεση με το έδαφος κα τη βλάστηση η ηλεκτρομαγνητκή ακτνοβολία που κα:αγράφετω από το νερό δεν είνα τόσο ανακλώμενη όσο είνα απορροφώμενη κα εκπεμπόμενη. Στην περοχή των ορατών μηκών κύμματος του φάσματος τα ποσοστά ακτνοβολίας που απορροφώντα ή ανακλώντα είνα πολύ μκρά. Το σημαντκότερο μέρος της ακτνοβολίας που καταγράφετα είνα εκπεμπόμενη. Όσον αφορά στα υπέρυθρα μήκη κύμματος το νερό απορροφά στα μέγστα την ηλακή ακτνοβολία ενώ εκπέμπε ή Qντανακλά ελάχωτη. Alτό έχε σα-ν α.πο'ί:έλ::σμα να επτυγχάνετα ένας σαφέστατος δαχωρσμός ξηράς από νερό με τη χρήση υπέρυθρων δεδομένων. - 15 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντ6κης Κ. 2.3.4 Αστκός Χώρος Ο αστκός χώρος αποτελείτα κα από τα τρία προηγούμενα στοχεία σε τόσο πολύπλοκους συνδασμούς που οποαδήποτε γενίκευση όπως ο παραπάνω θα ήταν παρακνδυνευμένη. Όταν πρόκετα γα αστκές περοχές είνα προτμότερη η χρήση αεροφωτογραφών γατί αυτές προφανώς παρέχουν υψηλότερη χωρκή ανάλυση. Παρόλα αυτά κα η χρήση πανχρωματκών δορυφορκών εκόνων (που προέρχοντα δηλαδή από τη μονοδάστατη καταγραφή της ακτνοβολίας σε ολόκληρο το ορατό κα το υπέρυθρο φάσμα) παρέχε κανοποητκή ανάλυση (10m χ 10m γα τον SPOT) κ αυτό γατί η ακτνοβολία που καταγράφετα γα τα χαρακτηρστκά στοχεία του αστκού χώρου: κτίρο μπετόν δρόμος παραμένε υψηλή στα ορατά κα υπέρυθρα μήκη κύμματος με μα μκρή μόνο φθίνουσα τάση όσο αυξάνετα τα μήκος κύμματος (Πίνακας 2). Γ - Π;;ροχή Ηλεκτμομαγνητκού Φάσματος Ορατό Πράσνο Ορατό Κόκκνο Εγγύς Υπέρυθρο (0.5μm-0.6μm) (0.6μm-0.7μm) (0.7μm-0.8μm) Κτίρο 8.0 6.8 6.8 Δρόμος 8.4 6.0 5.3 Τσμέντο 9.6 9.0 8.7 Δέντρο 4.9 2.5 6.0 Γρασίδ 7.6 5.2 8.~ Νερό 6.4 3.0 1.4 Πfνακας 2 Η φασματκπ συμπερφορά έξ συστατκών του αστκού τοπίου (ακτνοβολία σε W/m 2 sr 1 )5 2.4 Επεξeργασία της ΔορυφορκήςΕκόνας Ο καθένας αντλαμβάνετα τς έννοες που είνα δυνατό να α.παδοθο)ν στον όρο "εκόνα". Γα τς ανάγκες της τηλεπσκόπησης σαν εκόνα νοείτα η αποτύπωση της γήνης επφάνεας σε δύο δαστάσες. Στην περίπτωση των αεροφωτογραφών αναφερόμαστε σε συνεχείς εκόνες δηλαδτ; που μπορεί κανείς να :ς δεί Kα~ να τ:: ερμηνεύσε. ό Όταν μα εκόνα προέρχετα από δορυφορκό ανχνευτή ε{να σε 5 Είνα η μονάδα μέτρησης της ακτνοβολίας WaLL ανά τετραγωνκό μέτρο κα stcradiun (μονάδα μέτρησης της στερεάς γωνίας). ό Curran P.J. 1986. Princip]es of Remote Sensing. - 16 -
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. ψηφακή μορφή κάτ που σημαίνε ότ η πληροφορία έχε καταγραφεί με τη βοήθεα ψηφακής τεχνολογίας. Ο ψηφακές εκόνες δεν μπορούν να εδωθούν στην πρωτογενή τους μορφή μπορούν όμως να επεξεργαστούν ποσοτκά. Η ψηφακή εκόνα αποτελείτα από στοχεώδη τμήματα ή pixels (picture elements). Τα pixels χρησμοποούντα γα την απεκόνση των κυψελίδων (cells) από τς οποίες αποτελείτα η περοχή της εκόνας. Η αντστοχία pixels προς cells μπορεί να είνα κα δαφορετκή από 1 προς 1. Από αυτήν την αντστοχία άλλωστε εξαρτάτα κα το πόσο πο κοντά ή μακρά (επίπεδο λεπτομέρεας (zoom)) θα φαίνετα ένα τμήμα της. περοχής αυτής (μεγέθυνση ή σμίκρυνση). Σε αντστοχία συνεπώς με τα cells () καθένα από τα pixels παίρνε τμές σε μία κλίμακα με εύρος 20 (ή 8-bit) που σημαίνε ότ μπορεί να έχε τμή από Ο έως 255 ανάλογα με την ένταση της ακτνοβολίας -του τμήματος της ετίφάνεας (ce).πσυανnστοtχείσκ.αυτό. Ο συνπτα-γμένες κάθε pixel στο εσωcρκό της εκόνας προσδορίζοντω από τς γραμμές κα τς στήλες της εκόνας. Έτσ το pixel με συντεταγμένες (11) είνα το πρώτο της πρώτης γραμμής κα της πρώτης στήλης κα βρίσκετα πάνω αρστερά. Τα όρα μεταξύ συνεχών κα ψηφακών εκόνων δεν είνα καθόλου αυστηρά στο βαθμό που η μετατροπή δεδομένων από τη συνεχή στην ψηφακή μορφή κα το αντίστροφο είνα στοχεώδης προϋπόθεση οποασδήποτε μεθόδου τηλεπσκόπησης. Γα παράδεγμα η αεροφωτογραφία μας αστκής περοχής χρεάζετα να μετατραπεί σε ψηφακή μορφή γα να επεξεργαστεί με τη βοήθεα Η/γ κα στη συνέχεα να ΟJtτκοποηθεί κα πάλ ώστε να ερμηνευθεί. Στηρζόμενο στην ασάφεα του δακρτκού προσδορσμού συνεχούς κα ψηφακής ακόνας θεωρούμε ότ αναφερόμενο στην επεξεργασία των ψηφακών δορυφορκών είνα δυνατό να καλύ1.ifουμε μα σημαντκή περοχή του χώρου της επεξεργασίας εκόνων της γήνης επφάνεας..f - 17 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. Υπάρχουν πολλές κατευθύνσες/τεχνκές επεξεργασίας ψηφακών εκόνων. Αυτές όμως που αφορούν την συγκεκρμένη ανάλυση είνα ο ραδομετρκές κα γεωμετρκές δορθώσες η βελτστοποίηση της εμφανσης της εκονας με συγκεκρμένο στόχο η έγχρωμη απεκόνση κα η ταξνόμηση της πληροφορίας της εκονας σε κατηγορες. 2.41 Ρσ.δ'!-σμετρκές κα Γεωμετρκές Δορθώσες Ο ραδομετρκές δορθώσες που χρεάζετα να γίνουν σε μα ψηφακή εκόνα αφορούν στην απενεργοποίηση παραγόντων των οποίων η επίδραση είνα γνωστή όπως η καμπυλότητα της Γης κα η μη γραμμκή λετουργία των ανχνευτών του δορυφόρου. Στόχος των ραδομετρκών δορθώσεων είνα να αποκαταστήσουν μα γραμμκή σχέση ανάμεσα στην αύξηση των τμών τω'! pixels (στην κλίμακα 0-255) κα στην ω;ξηση ης έντασης της καταγραφ(μενης αkτ~voβoλίας. Α1)"Cό πρξτ:ε να γίνε γατί ο ανχνευτές των δορυφόρων αποδίδουν μη γραμμκές σχέσες ενσχύοντας έτσ την πολυπλοκότητα της ερμηνείας μίας εκόνας. Ο γεωμετρκές δορθώσες μας εκόνας γίνοντα γα μεγάλο αρθμό λόγων όπως η εξάλλεψη προβλέψμων σφαλμάτων δεγματοληψίας που προκύπτουν από μεταπτώσες στην ακτίνα περστροφής του δορυφόρου η αλλαγή της προβολής μας εκόνας με στόχο την παραγωγή στερεοσκοπκού ζεύγους εκόνων η παραμόρφωση μας εκόνας με στόχο την προσαρμογή της σε κάποα άλλη εκόνα ή κάποο χάρτη. Η πο συνηθσμένη μέθοδος που ακολουθείτα από τους χρήσπς γα να γίνουν ο γεωμετρκές δορθώσες είνα η εξ ολοκλήρου αναπροσαρμογή της εκόνας σε μα νέα βάση. Αυτό επτυγχάνετα χρησμοποώντας χαρακτηρστκά σημεία που είνα κονά ανάμεσα στην εκόνα κα τη νέο. βάση. Αuτό. τα σημεiα λέγοντα σημεία ελέγχου επλέγοντα έτσ ώστε να ξεχωρίζουν από το περβάλλον τους κα είνα συνήθως δασταυρώσες οδκών αρτηρών ακρωτήρα αεροδάδρομο κ.α.. Τα σημεία ελέγχου αναγνωρίζοντα στην εκόνα από τς συντεταγμένες γραμμής - στήλης (ΧΥ) - 18 -... ~..
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. ενώ στη νέα βάση από τς γεωγραφκές συντεταγμένες (φλ). Ανάμεσα στς συντεταγμένες ΧΥ κα φλ δαμορφώνοντα με τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων συναρτησες της μορφης: x=f (φλ) 1 Υ=f..(φλ) - Με βάση τς παραπάνω σχέσες ο Η/Υ είνα σε θέση να προχωρήσε στη δημουργία μας νέας εκόνας γεωμετρκά δορθωμένης κα με τς ορθές γεωγραφκές συντεταγμένες με ακρίβεα ± 1 pixel. 2.4.2 Βελτστοποίηση Εκόνας Προκεμένου να γίνουν ορατά στην ψηφακή εκόνα ορσμένα συγκεκρμένα σηείο. γα 'ίζ ανάγκες κάπση1ς ανάλυσης F.ίναt δη"ατό να παρεμβληθούν ο παρακάτω δαδκασίες επεξεργασίας μας ψηφακής εκόνας. Αρχκά μπορεί να μεταβληθεί η σχέση μεταξύ της φωτενότητας του pixel κα της έντασης της ακτνοβολίας που αντστοχεί σε αυτό. Έτσ τα pixels με μκρές τμές έντασης ακτνοβολίας στην κλίμακα Ο - 255 μπορούν να φαίνοντα λγότερο φωτενά από "t"a pixels με μεγαλύτερες τμές. M~α τέτοου είδους επεξεργασία είνα δυνατό να κάνε να δακρίνοντα με μεγαλύτερη ευχέρεα ο περοχές που είνα καλυμένες με βλάστηση από τς υπόλοπες γα παράδεγμα. ΣΤi\ συνέχεα είνα δυνατό να δεξαχθούν αρθμητκές πράξες ανάμεσα στα. μεγέθη ακτνοβολίας που καταγράφοντα σε δαφορετκά μήκη κύμματος. Έτσ γα παράδεγμα θα μπορούσε με κατάλληλη δαμόρφωση μίας σχέσης ανάμεσα στα TίCf) ωχ:::; ΤΟ' φάσματος να εξαχθεί ένας δείκτης αστκοποίησης κάτ που θα απλοποούσε σε σημαντκό βαθμό την πολυπλοκότητα της σύνθεσης των αστκών περοχών στην προσπάθεα ερμηνείας μας εκόνας. - 19 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών ---- Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. 2.4.3 Έγχρωμη Απεκόνση Το ανθρώπνο μάτ αντλαμβάνετα περσσότερα χρ<i)ματα από τόνους του γκρ. Άρα η έγχρωμη απεκόνση μας εκόνας είνα χρήσμη στο βαθμό που αυξάνε σημαντκά την ποσότητα της πληροφορίας μας ψηφακής εκόνας που μπορεί να οπτκοποηθεί. Η έγχρωμη απεκόνση μπορεί να γίνε είτε με ψευδόχρωμη απεκόνση μας μόνο φασματκής περοχής είτε με κανονκή χρωματκή σύνθεση αντστοχίζοντας στα τρία βασκά χρώματα (κόκκνο πράσνο μπλε) από μία φασματκή περοχή της ίδας εκόνας. Ο δαφορετκές τμές που καταγράφοντα γα το ίδο κομμάτ γης σε κάθε φασματκή περοχή έχε σαν αποτέλεσμα τη σύνθεση ενός χρώματος με βάση τα παραπάνω τρία. Γα παράδεγμα αν ένα κομμάτ γης έχε τμή 50 (στην κλίμακα 0-255) στη φασματκή περοχή που αντστοχεί στο ορατό πράσlνο 70 στο οραό κόκκνο κα 180 στο εγγύς υπέρυθρο κα αν ίί φα.σματκή π::φοχr τσυ ορατο) 1Cp\ialVO'J α:τ:εκ(νσ6εί με μπλ~ του )ρατού κόκκνου με κόί(κlvο κα του εγγύς υπέρυθρου με πράσνο τότε το συγκεκρμένο κομμάτ γης θα πάρε το χρώμα που προκύπτε από την ανάμξη 17% μπλε με 23% κόκκνο κα 60% πράσνο. 2.4.4 Ταξνόμηση Όπως μπορούν να προκύψουν δαμερίσματα στο εσωτερκό μας γεωγραφκής περοχής με βάση τη γεωλογία της τη χλωρίδα της ή τον πληθυσμό της το ίδο μπορεί να συμβεί κα με βάση τη συμπερφορα της στς περοχες του ηλε κτρομαγνητ κού φάσμα τος. Μα δημοφλής μέθοδος ταξνόμησης είνα η ομαδοποίηση περοχών της εκόνας που έχουν παρόμοες τμές pixel δαρώντας το στόγραμμα κατανομής της πληροφορίας στην κλίμακα Ο - 255 σc: ΠF.ροχές όπου γίνετα φανερό ότ αντgτοχούν σε δαφορετκή κάλυψη του εδcί.φoυς. Μα αποτελεσματκότερη αλλά κα περσσοτερο χρονοβόρα μέθοδος ταξνόμησης είνα η καθοδηγούμενη ταξνόμηση υπό την έννοα ότ ο αναλυτής - 20 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντ6κης Κ. ορίζε (επεμβαίνοντας στην εκόνα) το ποές θα είνα ο κατηγορίες στς οποίες θα κατανεμηθεί η πληροφορία αλλά κα το τ είδους πληροφορία θα περλαμβάνε κάθε κατηγορία. Αυτό σημαίνε ότ θα πρέπε να γίνε προσεκτκή επλογή των περοχών του ηλεκτρομαγνητκού φάσματος που θα χρησμοποηθούν γατί η χρησμοποίηση περοχών του φάσματος με υψηλή συσχέτση μεταξύ τους μάλλον αυξάνε τη δάρκεα της δαδκασίας παρά την ακρίβεα του αποτελέσματος. Θα πρέπε επίσης να γίνε σχολαστκή δαμόρφωση των περοχών - δεγμάτων με βάση τς οποίες θα αποφασστεί η κάθε κατηγορία. Υπάρχουν πεντε ευρεως δαδεδομένο αλγόρθμο βάσε των οποων αποφασίζετα σε ποά κατηγορία θα ταξνομηθέί κάθε pixel. Θεωρούμε ότ ο Πίνακας 3 δείχνε αρκετά συνοπτκά αλλά κα ουσαστκά τα χαρακτηρστκά καθενός από τους σλγορίθ;..ους κα άρα η περατέρω εμβάθυνση δε β~ίσkετα τόσο επί του παρόντος eσo είvα η αξολόγηση της αξοπστίας κα της ακρίβεας του αποτελέσματος μας δαδκασίας ταξ νόμησης.7 Η αρστη αλλά κα μη πραγματοποήσμη μέθοδος θα ήταν να δαπστωθεί με επί τόπου παρατήρηση το αν ορθώς κάθε pixel ταξνομήθηκε στην αντίστοχη κατηγορία. Ωστόσο αυτό είνα δυνατό να συμβεί γα ορσμένα μεν χαρακτηρστκά κα αντπροσωπευτκά δε pixel από όλη την εκόνα. Αλγόρθμος Ταξνόμησης Περγραφή Maximum Likelihood Ταξνομεί με βάση την απόσταση Minimum Oistance σαθμσμ~νη με τον πίνακα συνδακύμανσηςτων μέσων όρων των κατηγορών κα με την 1COανότητα που έχε το pixelva ανή~ε\ σε αυτήν την κατηγορα. Ταξνομεί κάθε pixei στην κατηγορία απο της οποας το μεσο ορο απεχε τη μκροτερη ωωσταση. - -- -----------_._-- 7 Οε Jong S.M. 1990. Integration ο[ Remotly Sensed and G.S. OaLa ο Oetermine SPOT Classification Accuracy. Haemers Ρ.Β.Μ. 1990. Integration of G.S. and Remote Sensing Oata: ΑCCUΓaCΥ Assesment..~ - 21 -."
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. Minimum Distance (Std. Deviation) Paralle!epiped Mahalanobis Ταξνομεί κάθε pixei στην κατηγορία απο της οποας το μεσο ορο απεχε τη μκροτερη αποσταση εκφρασμενη σε τυπκές αποκλίσες. Κάθε pixe! ταξνομείτα στην προnη κατηγορα αναμεσα στης οποας μέγστο κα ελάχστο έχε βρεθεί. το Ταξνομεί κάθε pixel στην κατηγορία απο της οποας το μεσο ορο απεχε τη μκρότερη απόσταση λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπ' όψη κα την ακτνκή δασπορά των δεδομένων των κατηγορων χρησμοποωντας τον πνακα συνδακύμανσης των μέσων όρων. Πίνακας 3. Ο περσσότερο δαδεδομένο αλγόρθμο ταξνόμησης ψηφακών εκόνων. Γα να υπολογστεί η ακρίβεα μας ταξνόμησης δεν αρκεί ο απλουστευτκός συλλογσμός όπου αν Π.χ. στο σύνολο των 50 pixeis μας κατηγορίας τα 45 έχουν ταξνομηθεί σωστά τότε η ταξνόμηση έχεί ακρίβεα 90%. Θα πρέπε να γίνε αναδρομή στη θεωρία των πθανοτήτων κω τους αντίστ-oχoίjς Ci:ατστκοΌς πίνακε.ς εππέδων εμπστοσύνης απ' όπου προκύπτε ότ γα επίπεδο εμπστοσύνης 95% Ot 45 σωστές προβλέψες στς 50 μπορούν να επτευχθούν με ακρίβεα από 78.6% έως 95.7%. Η ακρίβεα της ταξνόμησης αυξάνετα όσο λγότερες είνα ο κατηγορίες στς οποίες πρέπε να ταξνομηθούν τα pixeis. Επίσης ο ταξνομήσες που δενεργούντα γα εκόνες με χαμηλή χωρκή ανάλυση έχουν μεγαλύτερη ακρίβεα. Όσο παράδοξο κα αν φαίνετα αυτό είνα προφανές ότ μία περοχή που αποτελείτα από πολύπλοκο συνδυασμό στοχείων της επφάνεας της Γης (π.χ. ένας αστκός χώρος) θα απ:::κονζόταν με σαφώς λγότερα pixels σε μα εκόνα με χωρκή ανάλυση (μέγεθος cell) 30m χ 30m απ' ότ σε μία άλλη χωρκής ανάλυσης 10m χ 10m. Αυτό σημαίνε ότ τα pixeis που αντστοχούν σε cells πλευράς 30m έχουν περσσότερες πθανότητες να ΤQξ~νομηθΟIJν σωστά. Η ταξνόμηση της ψηφακής εκόνας έχε βαρύνουσα σημασία γα την ανάλυσή μας γατί είνα ο αντπροσωπευτκότεροςσυνδετκός κρίκος της Τηλεπσκόπησης με τα G.I.S.. Το αποτέλεσμα της ταξνόμησης είνα (σογκρνόμενο με την πρωτότυπη - 22 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. εκόνα) ένα εύχρηστο αρχείο που φέρε συμπυκνωμένη την πληροφορία που είνα απαραίτητη γα τς ανάγκες μας συγκεκρμένης μελέτης. Στα επόμενα θα επχερήσουμε να δώσουμε απτή μορφή σε μία δέα χαρακτηρστκότερη συνθήκη της οποίας είνα ο συνδυασμός Τηλεπσκόπησης G.I.S. κα Χωροταξίας. - 23 -
\ Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. ( 3. Γεωπληροφορακά Συστήματα 3.1 Γενκά Στο χωρο των Συστημάτων Γεωγραφκών Πληροφορών (G.I.s.) η Γεωπληροφορακών Συστημάτων έχουν αναπτυχθεί δύο εναλλακτκές μέθοδο αποθήκευσης χωρκών δεδομένων: α) τα χωρκά στοχεία θεωρούντα/αναγνωρίζοντα έχοντας σαν βασκό προσδορσμό τη θέση που αυτά κατέχουν στο χώρο κα β) η θέση καποου χωρκου στοχεου αναγνωρίζετα απο ενα σύνολο αχωρκων χαρακτηρστκων που αναφεροντα σε αυτο. Αυτές ο δύο εναλλακτκές δομές των G.I.S. έχουν οδηγήσε στην ανάγκη χρησμοποίησης δύο θεμελίωδών δομκών στοχεων τα οποα στη δεθνή ββλσυρaφ{α αποκαλούντα "vector" κω "Γastc'" αν:ίσroχα. Eμ~ίς c)αο;ρέχοvτας κάποον παραφραστκό κίνδυνο θα χρησμοποούμε στο εξής τς έννοες: "δάνυσμα" κα "κάνναβος" αντίστοχα. Όσο ο τομείς εφαρμογής των G.I.S. δευρύνοντα τόσο γίνετα κα πο επτακτκή η ανάγκη συσχέτσης δανυσματκού κα κανναβκού G.I.S. προς ένα ολοκληρωμένο G.I.S.. Η ανάγκη αυτή γίνετα φανερή όχ μόνο από τη δαφορετκή χρήση μαθηματκών αλγορίθμων από τς δαφορετκές uπολογσ1'κές προδαγραφές κα τς απαραίτητες συσκευές απεκόνσης αλλά κα από την ανομοογένεία κα τη σε μεγάλη έκταση δαφοροποίηση ο;ου είδους της πληροφορίας που απατείτα γα την επαρκή περγραφή ενός προβλήματος. Εππλέον ο κατασκευαστές λογσμκών G.I.S. αναπτύσσουν αξόπστα μέσα δαχείρσης δαφορετκού τύπου δεδομένων κα ο 'Χρήστες γίνc\τq r.ερσσόπρο κα\()ί να KGeopicCvV τη μcρq'1 των αr.οτllσc:ών τους σε δεδομένα. Στη συνέχεα η ανάλυσή μας θα επκεντρωθεί στην ταυτόχρονη χρησμοποίηση κα των δύο τύπων δεδομένων στα πλαίσα ενός λετουργκού G.I.S.. - 24-
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών -- Κωτ(δης Α. ΣαντμπαντόκηςΚ...(p~... / Πίνακας 4. Χωρκά φανόμενα που αναπαρίσταντααπό ένα G.I.S. Χωρκό Φανόμενο Τρόπος Απεκόνσης Αχωρκά Χαρακτηρστκά Τύπος Εδάφους Περοχές Υλκά Σύνθεση / Κλίση Βάθος Δάβρωση ~σ~ Εδαφοκάλυψη Περοχές Κυρίαρχες Χρήσες./ /) Πυκνότητα Βλάστησης \LΛ Ν.εΩ.ό.. Υγροί Όγκο Περοχές Τύπος. Λίμνες Ονομασία Δεξαμενές Ποτπ '"'' Ποτάμα Γραμμές. Τύπος v > Ρέματα Ονομασία "" ; - Δίκτυα Υποδσμά)ν ~ -~ Γεωμετρκά j - Χαρακτηρστκά Οδκό Γραμμές Τύπος Σδηροδρομκό Κατάστασn Ύδρευσης Ηλεκτρκού Φέρουσα κανότητα Υψομ7τρκές Υψομετρκές Επφάνεες '/ " Jr!7 ~ Μεταπτώσες ~ ~ δοκτησίες ~Λ / Οκόπεδα Περοχές δοκτήτης Κλ ήρο δοκτησίας Δεύθυνση Όρο Δόμησης Κτίοα - Κατόψες Κτρίων Περοχές Τύπος Κτρίου Ο Φωτογραφία ΓLη..' Δεύθυνση Πηγές - Υ. Γ c()τρί1σi>ς.- η;." ). Βά90ς Αντλίεc Τύπος Αντλίας - Όνομα Παροχή. 1.ό - 25 - '.-.. J
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Ao l Σαντμπαντόκης Κ. \ ΧΡκά ο '\ ΧΡ κό <la ν4-ενο Ψ ;!Σα t:σ1:σ.ένωj ΧΡ κά X:pcκτ ΓΡ ση κά ΧΡ κές Gτόrmες ~ κά X:pcκτΓp στ κά! " Tun::ς Gτόrma; (cηεί q! ypφj..iγ\ επ qόjε cv! Γ - ΧΡ κά Στα χεί α Γ Py.cρ:. κά Στα χ1'ί α --+- J! i Oocμ:d α Cftt '4Jένcυ 10 <:'. ' 1.:.):π~ LL'\Τ ετ αyμ:.\x.l/ ΚΊί μ:ν X'prn ADί&ία )ΧΡ κi Ax!iluJcrr. )q:π σρcφ κές Γενt κείχ:εt ς 1---:1- J Gq.σi c <1a '-.q.i\oα/ ~ qp;; ψroφ ση \ύ Ξ~ ΑΕ κύjrσrς πα α Wvδεroς Γnyές Δ:δ::.έvω Γα όrmα Δ:δ::.έvω '1 Γα όrmα Δ:δ:μένω. Δάγραμμα 3. Συνοπτκά η δομή ενός G.I.So Προκεμένου να αποδώσουμε αυτήν ακρβώς την εννοα της ταυτοχρονης χρησης κω των δανυσματκών κα των κανναβκών μορφών δεδομένων θα επχερήσο'jμε να δόοουμε τη θεωρητκή μορφή ενός Ολοκληρωμένου Γεωπληροφορακού Συστήματος (Integrated GeographicaI Information System). 3.2 Ο.ΠαραδοσακέςΚανναβκές κα ΔανυσματκέςΛομές Στο βαθμό που μπορεί κανείς να αναφέρετα σε παράδοση μας τεχνολογίας ηλκίας λίγων μόνο δεκαετών αυτή επδεκνύε ότ η δομή ενός GoI.S. έχε μία συγκεκρμένη βάση δανυσματκή ή κανναβκή με μία ακολουθία μαθηματκών - 26 -
Δαχε{ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ{δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. αλ γορίθμων που πραγματκά ταράζουν σε αυτήν τη δομή. Παραδοσακά λοπόν τα δανυσματκά κα τα κανναβκά συστήματα θεωρούντα αυστηρά ξεχωρστά κα αυτόνομα. αφού ο αλγόρθμο του ενός δεν είνα δυνατό να εφαρμοστούν στον τύπο των δεδομένων του άλλου. Κάτ που συντείνε στον πλήρη δαχωρσμό των δύο εδών συστημάτων είνα ο απατήσες των κανναβκών σε μνήμη Η/Υ τόσο γα την αποθήκευση όσο κα γα τη δαχείρση των τεράστων αρχείων που προκύπτουν με αυτήν τη μορφή. Όμως κα τα δανυσματκά συστήματα παρόλο που συγκρτκά. έχουν ελάχστες απατήσες σε μνήμη γα αποθήκευση όταν πρόκετα γα χωρκές αναλύσες απασχολούν στο σύνολό της την κεντρκή μονάδα επεξεργασίας (C.P.u.) του Η/Υ. Παρόλ' αυτά τα τελευταία αναβαθμσμένα υπολογστκά συστήματα είνα δυνατό να παρέχουν τς απαραίτητες λύσες ώστε να εξυπηρετούντα τόσο τα καννα.βκό όσο κα τα δανυσματίκά εργαλεία. /.3 ".2 Δάγραμμα 4. Η απεκόνση σε κανναβκή δcμή σημεακών γραμμκci;ν κα επφενεακών φανομενων. - 27 -! \
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. Είνα φανερό ότ τη στγμή που τα χωρκά φανόμενα δεν υφίσταντα μοναδκά δεν είνα δυνατό να αποδίδοντα με μία μόνο συγκεκρμένη δομή δεδομένων..' Συγκεκρμένο τύπο χωρκών στοχείων αποδίδοντα καλύτερα με κανναβκή δομή πληροφορίας ενώ άλλο με δανυσματκή. Η επλογή του κατάλληλου τρόπου απεκόνσης κάποου χωρκού στοχείου δεν είνα δαίτερα πολύπλοκη. Γενκά μπορεί να θεωρηθεί ότ στοχεία που χαρακτηρίζοντα από επφανεακή συνέχεα (π.χ. χρήσες γης υψομετρκή κλμάκωση) αποδίδοντα καλύτερα σε κανναβκή μορφή ενώ τα σημεακά κα τα γραμμκά φανόμενα (π.χ. οκσμοί σε πολύ μκρές κλίμακες όρα δοκτησών) αναπαρίσταντα αποτελεσματκότερα κα με μεγαλύτερη ακρίβεα σε δανυσματκή μορφή. Προφανώς ένα G.I.S. το οποίο θα εκμεταλευόταν τα πλεονεκτήματα κα των δύο δ()~i.ίkών μορφώ" θο. ~ί'x:: την απόλυτη σχύ. Iδαίτε~α δε όταν i(ά.πσος χρήστης έχε την ανάγκη εκμετάλευσης χωρκών στοχείων τα οποία είνα ανχνεύσμα κα δακρτά στην επφάνεα της Γης με τη βοήθεα της Τηλεπσκόπησης. Αυτός ο σχυρσμός μπορεί να στηρχθεί στα παρακάτω επχερήματα: η ομοομορφία μεταξύ κα στο εσωτερκό των δορυφορκών εκόνων καθστά πολύ εύκολα εφαρμόσμη τη συγκρτκή δαχωρκή όπως κα δαχρονκή ανάλυση π. η έγκαρη κα ταχεία καταγρφή των δορυφορκών δεδομένων προσφέρε δυνατότητες αποτύπωσης προσφάτων ή ραγδαία εξελσσόμενων φανομένων Π1.η δομή της πληροφορίας των δορυφόρων είνα απλή δευκολύνοντας έτσ τη γρήγορη αξόπστη ανάλυση v.γα ορσμένες γεωγραφκές περοχές Ο δορυφορκές εκόνες είνα ίσως ο μοναδκός τρόπος συλλογής πληροφορίας. Όσον αφορά στη δανυσματκή δομή απεκόνσης εκτός από τη συμπυκνωμένη ορφή των δεδομένων η χρήση της έχε κα τα παρακάτω πλεονεκτήματα:.~ - 28 - j ]
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ.. πολύ ακρβής γραφκή αναπαράσταση. σχυρά εργαλεία δημουργίας δεσμών ανάμεσα χαρακτηρστκα των χωρκων φανομενων στα χωρκα κα τα αχωρκα.κανότητα δημουργίας δκτύων μέσω της συγκεκρμένης δομής που βασίζετα στο κτίσμο τοπολογίας γα κάθε στοχείο. ~ /!δ::rα.;/ ----~-ry::ε--ς-γt'c-~t-ji '--------- Ilπ'μ ο'.' Συγκα vω. α<ά (j ΚTUC Δκrυα~ Γ ΓρqJμJl lϋrα; Εα/ως rαrαλ/nmrma L---'---- -------' Μ κά; >ΡτΌrς ---Η Ί.;..' >lljr. ~IΠq.αJ IItiiKά; ~ fu <όjε α II~ κά; Δ κτύα. i lijrα; 6 κτ:χυ ~ ί Ta;n Mγέθ::uς Δάγραμμα 5. Η δανυσματκή δομή ενός G.I.S. - 29 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. 4. Ολοκληρωμένο Γεωπληροφορακό Σύστημα 4.1 Γενκά Η ταυτόχρονη χρήση δανυσματκών κα κανναβκών δεδομένων δε θα μπορούσε να μείνε μακρά από τς τεχνκές κα τα αντίστοχα λογσμκά Τηλεπσκόπησης. Ο λόγος είνα ότ (όπως έχε κα προηγουμένως αναφερθεί) ο εκροές των τεχνκών αυτών αποτελούν μα σημαντκή κα προνομούχο πηγή δεδομένων. Επστρέφουμε λοπόν στο χώρο της Τηλεπσκόπησης αυτή τη φορά υπό δαφορετκή οπτκή γωνία τέτοα που να μας επτρέψε να αναφερθούμε στα προβλήματα που προκυπτουν απο τς αδυναμίες τοσο των λογσμκών Τηλεπσκόπησης όσο κα των δανυσματκών κα κανναβκών Γεωπληροφορακών Σστημά.-:ων. ΘF.ωρούμε ό'!" με αυόν τον τρόπο Οα σδ-ηγηθοt'jμε στη δομή t: \'ός Ολοκληρωμένου Γεωπληροφορακού Συστήματος με βάση την ψηφακή εκόνα. Τέλος η ανάλυσή μας θα επκεντρωθεί στη δυνητκή ανάγκη ενος τετοου συστήματος δομημένου με προσανατολσμό στη Χωροταξία. 8 Το σημερνό επίπεδο των σχέσεων Τηλεπσκόπησης κα G.I.S. βρίσκετα στη χρησμοπο ηση απο πλευράς Τηλεπσκόπησης γεωγραφκων δεδομένων ;του προέρχοντα από G.I.S. στην καλύτερη ανάλυση κα ταξνόμηση των ψηφακών εκόνων ενώ τα G.I.S. είνα δυνατό να χρησμοποήσουν ανάμεσα στα δεδομένα :ους το αποτf.λεσμα μίας ταξνόμησης. Τα προβλήματα όμως που υπάρχουν δυσχεραί'.ουν την περατέρω ολοκλήρωση των δύο αυτών εδών λογσμκών συστημάτων σε ένα. Τέτοα προβλήματα είνα: 8 Lemmens Μ. 1990. Strategies for the Integration of Raster and Vector Data. Zhou Q. and Garner 8.J. 1991. On the Integration of G.I.S. and Remotely Sensed Data: Towar-::; an Integrated System ο Handle the. Large Volume of Spatail Data. ' --- - 30 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. Χωρκό Σύνολο Δομή Χωρκά Αντκείμενα Χρήση Δανυσματκό G.I.S. Δανυσματκή Σημεακά Χωρκή ανάλυση κα Γραμμκά μοντελοποίηση της Επφανεακά Δίκτυα πραγματκοτητας. Παραγωγή Χαρτών. Κανναβκό G.I.S. ~. ~o...~ Τ)" n.uννuμ"l Στοχεώδες Επφάνεες Απεκόνση :πφανεών. (cells) Χωρκή ανάλυση. Παραγωγη χαρτών. Ψηφακά Μοντέλα Επφάνεα Τργωνκό Δίκτυο Μοντελοποίηση υψομετρκών Εδάφους Triangulated Κόμβων με δακυμάνσεων του εδάφους. Irpegular Συντεταγμένες ΧΥΖ NEtwork t--------t-------...:...:.:..---+----------4-------------i Τρσδό.στατη Λ πεκ6νgη Επφάνεα Ψη(jΗακό Μοντέλο Εδάφους Σημr.ία με ~\)ντc:ταγμ;νες ~yz Απεκόνση υψομεu!κόjν ~. () α KU;.J.G νσεω ν.. AΠ;Koνaη επφανεων. ί Κανναβκή Ψηφ;ακή Εκόνα Κανναβκή Pixels Επεξεργασία ψηφακής Φασματκές Περοχές εκονας. Α νάλυση χωρκών μεταβολών. Ψηφακές εκόνες σαν πηγτί XWPlKdJv δεδομένων. Ψηφακές εκόνες σαν αχωρκα χαρακτηρστκα. Σχεδαστκό C.A.D. Σχεδασμένα Σχέδα σαν αχωρκά Αντκείμενα χcφακτηρστκα. Σύνθεση χαρτών. Πίνακας 5. Ενδεκτκά σύνολα χωρκών πληροωορώ\ που μπορεί να περλαμβάνε ένα OλOKληpωμ~νo Γεωπληροφορακό Σ;στημα Σύστημα. - 31 -
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντόκης Κ. ο πολυπλοκότητες του περβάλλοντος ενός G.S. δεν έχουν ληφθεί σημαντκά υπ' όψη κατά την ανάπτυξη συστημάτων Τηλεπσκόπησης με αποτέλεσμα τα τελευταία να έχουν σχνές κανότητες δαχείρσης καταστάσεων πολύπλοκης τοπολογίας π. η έλλεψη Συστήματος Δαχείρσης Βάσεως Δεδομένων (Data Base Management System -D.B.M.S.-) από το περβάλλον λετουργίας ενός συστήματος Τηλεπσκόπησης δημουργεί προβλήματα υπερπληθώρας δεδομένων. Αυτό γίνετα περσσότερο ουσώδες όταν ο μεύάλος όγκος δεδομένων από συμβατκές πηγές αναμγνύετα με τα δορυφορκά δεδομένα. Εππλέον η δαχείρση αχωρκών χαρακτηρστκών είνα αδύνατη Πένα G.I.S. δεν παρέχε τεχνκές επεξεργασίας ψηφακής εκόνας είτε είνα δανυσματκό είτε κανναβκό ενώ από την άλλη μερά ένα χαρακτηρστκό σύστημα Τηλεπσκόπησης δεν είνα σε θέση να δαχερηστεί μη ψηφακά δεδομένα. Τα πλευταία χρόνα έχουν γίνε εκτεταμένες αναφορές στην ανάγκη ενός δυνητκού G.I.S. που να προσφέρε το συνδυασμό δαχείρσης δορυφορκών δεδομένων κα χωρκών βάσεων δεδομένων δαίτερα όταν πρόκετα γα εφαρμογές που κατευθύνοντα σε δυναμκή επεξεργασία με καταγραφή χωρκών μεταβολών. Αυτό γίνετα πολύ σημαντκό σε προβλήματα που χρήζουν πληροφορίας πραγματκού χρόνου ή έστω συχνά μεταβαλλόμενης όπως είνα η ανάλυση των χρήσεων γης του εξωαστκού χώρου. Συνοψίζοντας έως αυτού του σημείου είνα φανερό ότ γα τέτοου είδους εφαρμογές το απλό γραμμκό μοντέλο της μονοσήμαντης σχέσης Τηλεπσκόπησης- G.S. το οποίο θέλε το πρώ'ϊο να παρέχε δεδομένα στο δεύτερο είνα ανεπαρκές. Ο εννοολογκές κρίσες που ακολουθούν αφορούν αυτήν τη μονοσήμα.ντη σχέση. 4.2 G.I.S. κα Ερμηνεία Εκόνας Δορυφόρου Στο χώρο της Τηλεπσκόπησης μία έκφραση του γραμμκού μοντέλου της μονοσήμαντης σχέσης Τηλεπσκόπησης - G.S. είνά παράλληλα κα ένας αρκετά - 32 -
Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. ενδαφέρον τομέας εφαρμογής των G.I.S.: η βελτίωση της ταξνόμησης της δορυφορκής εκόνας.9 Η βελτίωση αυτή είνα δυνατό να επτευχθεί χρησμοποώντας μέσω του G.I.S. χωρκή πληροφορία γα ένα συγκεκρμένο μέρος της εκόνας που παρέχε στον ταξνομητή τη δυνατότητα να επτύχε πο αξόπστα αποτελέσματα. Γα παράδεγμα σε μία δαδκασία καταγραφής χρήσεων γης από δορυφορκά δεδομένα είνα δυνατό να προκύψουν αδυναμίες δάκρσης ενός τύπου βλάστησης από έναν άλλο (γατί απλώς δεν υπάρχε αρκετή πληροφορία δαθέσμη από τα φασματκά στοχεία του δορυφορκού ανχνευτή γα να γίνε η δάκρση). Αν όμως είνα γνωστό ότ π.χ. αυτοί ο δύο τύπο βλάστησης συνήθως κα υπό κανονκές συνθήκες αναφύοντα σε δαφορετκά είδη εδαφών κα αν τα είδη του εδάφους της περοχής μπορούν να παρασχεθούν μέσω ενός G.I.S. τότε προφανώς μπορεί να επτευχθεί μία πολύ πω αξόπστη τ.αξνόμηση. Η δαοκασtr αυτή μ.πορεί κα να εκληφθεί ως "ερμηνεία εκόνας" στο βαθμό που χρησμοποούντα χωρκά δεδομένα. σαν πληροφορία αναφοράς γα την καλύτερη ερμηνεία ή κατανόηση της δορυφορκής εκόνας. Η μορφή μίας τέτοας δαδκασίας φαίνετα σχηματκά παρακάτω. 4.3 Λά~ρσ1Z Λεδομένων. - Πληροφορίας Η έννοα των όρων "δεδομένα" (dat(l) κα "πληροφορία" (information) είνα δαφορετκή γα ης ανάγκες ενός G.I.S. από αυτήν που έχουν στην Τηλεπσκόπηση. Γα ένα G.I.S. "δεδcμένο" θεωρείτα ένα είδος πληροφορίας που αντκαθστά πραγματκά φανόμενα με χωρκά χαρακτηρστκά. Με άλλα λόγα ο όρος "δεδομένα" αποδίδετα στς εσροές του συστήματος τα οποία συνεπώς είνα ανάγκη να συσχετίζοντα με χωρκά χαρακτηρστκά. Γα την Τηλεπσκόπηση από την άλλη πλευρά ο όρο "δεδομένα" κα "πλ ηρ()φορία" θεωοούντα εντελώς δαφορετκ()ί στη φυση τους. Η έννοα "δεδομένο" αποδίδετα σε οχ απαρα τητα χωρκα 9 Wilkinson G.G. and Megier J. 1990. Α Belief Function Approach for Using G.I.S. Deriνed Spatial Context ίη Satellite Image Understanding. Janssen L.1990. G.I.S. Supported Land Coνer Classification of Satellite Images. - 33 -
Δαχε(ρση Γεωγραφκων Πληροφορων Κωτ(δης Α. Σανημπαντ6κης Κ. χαρακτηρστκά όπως είνα ο τμές των pixeis σε κάποο μήκος κύμματος. Αντίθετα ο όρος "πληροφορία" χρησμοποείτα στη φάση του αποτελέσματος κα άρα είνα ανάγκη να δηλώνε κάποα χωρκά φανόμενα. Με άλλα λόγα από δάφορους τύπους φασματκών "δεδομένων" ο δαδκασίες Τηλεπσκόπησης παράγουν "πληροφορία" με τη βοήθεα των τεχνκών που έχουν περγραφεί παραπάνω. Συνεπώς είνα φανερό πως η πληροφορία που αφορά χωρκά χαρακτηρστκά είνα ένα προϊόν το οποίο λογκά αποτελεί το δεδομένο που εσάγετα σε ένα G.I.S.. Όμως ο μέθοδο μετατροπής της πληροφορίας που προκύπτε από την Τηλεπσκόπηση σε δεδομένα που χρεάζετα ένα G.I.S. δεν είνα ολοκληρωμένες με αποτέλεσμα να υπάρχε ένα κενό δεδομένων που αποτελεί εμπόδο στη σύνδεση των δύο συστημάτων. Γενκά ο χρήστες θεωρούν ότ μ{α ταξνομημένη δορυφορκή εκόνα παρέχε ανεπαρκή χωρtκi ανάλυση κα μτ: κανοποητκή ακμίβ::ω. συγκρνόμενη με ς δtανυσματκές χωρκές οντότητες που μπορούν να προκύψουν από άλλες πηγές. Από τη στγμή που ο ψηφακές δορυφορκές εκόνες είνα "στατστκές επφάνεες" κα όλες σχεδόν ο τεχνκές TηλεπtσKόπησης στηρίζοντα στη θεωρία των πθανοτήτων τα προϊόντα της πολυφασματκής ταξνόμησης γα παράδεγμα συχνά περέχουν σφάλματα που μπορούν να αξολογηθούν με στατστκή εκτίμηση. Τέτοα σφάλματα είνα συχνά αναμενόμενα σε εφαρμογές Τηλεπσκόπησης. Αντίθετα στο χώρο των G.I.S. προϋποτίθετα ότ η εσροή δεδομένων βρίσκετα σε υψηλά επίπεδα χωρκής ακρίβεας. Εππλέον αυτά προκύπτουν κα από σημαντκά γενκευμένη πληροφορία όπως π.χ. από θεματκούς χάρτες ενώ παράλληλα ένα τυπκό G.I.S. δεν παρέχε τς στατστκές μεθόδους γα την εκτίμηση σφαλμάτων από την επεξεργασία ψηφακών δεδομένων. Συνοπτκά κα συμφωνα με τα παραπάνω πρν αναπτυχθεί η χρηση δορυφορκών δεδομένων από ένα λετουργκό G.l.S. πρέπε να αναθεωρηθούν τα παρακατω σημεα: - 34-
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών -- Κωτ(δης Α. ΣαντμπαντάκηςΚ. ο μέθοδο επεξεργασίας πρέπε να αναπτυχθούν ώστε να είνα δυνατή η μετατροπή των δορυφορκών δεδομένων σε ουσώσες κα χρήσμες μορφές αποδεκτές από ένα G.I.S. π. η χωρκή ακρίβεα των δορυφορκών δεδομένων πρέπε να συμπίπτε με τη χωρκή ακρίβεα των δεδομένων από άλλες πηγές που χρησμοποούντα από τα G.I.S. ώστε τόσο τα δορυφορκά όσο κα τα άλλα δεδομένα να αντμετωπίζοντα στην ίδα βάση. 4.4 Λομή Λεδομένων κα Πληροφορίας Τα πλέον δημοφλή G.I.S. είνα δομημένα σε δανυσματκές βάσες. Αυτό δημουργεί ένα πολύ σημαντκό εμπόδο στη σύνδεση G.I.S. με συστήματα Τηλεπσκόπησης τα οποία προφανώς επεξεργάζοντα δεδομένα κα παρέχουν πληροφορία δομημένη σε κανναβi(ές βάσες. Άρα η ασυμβατότητα της δομής των δεδομένων χρεάζετα να ληφοεί un' όψη όταν σχεδ:iζ:α η ολοκ:λήρωση -τέ'~όων συστημάτων. ω Δεν. υπάρχουν τεχνκές δυσκολίες στη μετατροπη μίας ταξνομημένης δορυφορκής εκόνας (που έχε κανναβκή δομή) σε ένα ομοογενές σύνολο πολυγώνων με δανυσματκή δομή. Ο δυσκολίες είνα από λίγο έως πολύ θεωρητκής κα ουσαστκής καταλληλότητας των μεθόδων. Τα δανυσματκά G.I.S. (όπως έχε προαναφερθεί) προϋποθέτουν αφενός μεν ότ η εσαγόμενη πληροφορίας είνα υψηλής χωρκής ακρίβεας αφετέρου δε ότ προηγείτα εκτεταμένη γενίκευση αχωρκ(.ον χαραv.τηρστκών. Δυστυχώς τα συστήματα Τηλεπσκόπησης μόνο σπάνα παράγουν τέτοου είδους πληροφορία. Ανταυτού μία ταξνομημένη δορυφορκή εκόνα περλαμβάνε ένα μεγάλο αρθμό δασκορπσμένων μκρών πολυγώνων τα οποία δηflωυργοgν Gσβα~i πρσβλήματα αποθή;<:ευσης Y.Qt δαχείρi.σης μεγάλω\' ο Donnay J.P. Collette Β. and Binard Μ. 1990. Vector Data Handling with a G.I.S. Raster-Based. - 35 -
Δαχε(ρση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτ(δης Α. Σαντμπαντ6κης Κ. πληφορακών συνόλων (data sets). Ενσχύετα συνεπώς η δυσκολία χρησμοποίησης δορυφορκής εκόνας στη δημουργία ενός χωρκού μοντέλου με ένα G.I.S.. 4.5 ΕπεξεργασίαΛεδoμένω~ Ο δαφορές στη δάκρση δεδομένων - πληροφορίας αλλά κα στη δομή δεδομένων - πληροφορίας δημουργούν προβλήματα όχ μόνο στη συμβατότητα των δεδομένων αλλά κα στην επεξεργασία τους. Η μεθοδολογία που αναπτύσσετα από ένα σύστημα γα τη δαχείρση χωρκών δεδομένων εξαρτάτα σε μεγάλο βαθμό από τη δομή των δεδομένων. Ο χωρκές οντότητες ενός δανυσματκού συστήματος περγράφουν μη συνεχείς επφάνεες ενός τρσδάστατου χώρου. Θεωρείτα ότ στο εσωτερκό ενός πολυγώνου δεν υπάρχε δακύμανση στην πληροφορία η οποία δαφέρε ορστκά πέρα από τα όρα του πολυγώνου. Απεναντίας στο εσωπρκό μας δορ;φορκής είκ6νας κάθf. pixel μπορε{ να θεωρηθεί μοναδκό ενώ τα αχωρκά χαρακτηρστκά δαφέρουν σημαντκά από το ένα στο άλλο. Χρησμοποώντας δαφορετκή δομή δεδομένων ένα δανυσματκό G.I.S. έχε τς μεθόδους που απευθύνοντα στην επεξεργασία των δεδομένων να στηρίζοντα σε μαθηματκούς αλγορίθμους ο οποίο θεωρούν τα πολύγωνα σαν στοχεώδη δομκά στοχεία ενώ ένα σύστημα Τηλεπσκόπησης έχε γα δομκό στοχείο το pixel. Γενκότερα ο αλγόρθμο που βασίζοντα σε πολύγωνα τείνουν να ακολουθούν τη συμβατκή μεθοδολογία της παραδοσακής χαρτογραφίας: τομή γραμμής σί)νολο πολυγώνων κα δαστρωμμάτωση (overlay) πολυγώνων. Ο. αλγ6ρθμο με βάση το pixel λαμβάνουν τα δεδομένα σαν αυτόνομες επφάνεες κα τείνουν να ακολουθούν λογκές μαθηματκές ή στατστκές λετουργίες. Αυτές ο δύο ομάδες αλγορίθμων δεν Lίνu άμεσα συμβατές. Συ'!cπώς το αποτέλεσμα της εφc:ρμογτ1ς t:νός τ)πο:) αλγορίθμου δεν είνα απαραίτητα χρησμοποήσμο από τον άλλο. Ο μετατροπές των δεδομένων που απατούντα γα τη μεταφορά δεδομένων ανάμεσα στους δύο τύπους αλγορίθμων είνα δυνατό να προκαλέσουν μη αποδεκτή απώλεα πληροφορίας. - 36 -
1 ] Δαχερση Γεωγραφκών Πληροφορών Κωτδης Α. Σαντμπαντόκης Κ. δαίτερα όταν χρησμοποούντα μεγάλα πληροφορακά σύνολα ο συχνες μετατροπές μπορούν να προκαλέσουν υπερπληθώρα κα ανακολουθία δεδομένων κάνοντας μη εφαρμόσμα τα μοντέλα της πραγματκότητας. ~ 4.6 Τύπο Εκροών Ένα G.I.S. χρησμοποεί χαρτογραφκές μεθόδους γα να παράγουν χάρτες παρόμοους με τους συμβατκούς. Ο χωρκές οντότητες αναπαρίσταντα με συγκεκρμένα σύμβολα σε μία οθόνη ή εκτυπωτή. Ένα σύστημα Τηλεπσκόπησης αντίθετα χρησμοποεί φωτογραφκές μεθόδους σύνθεσης χρωμάτων γα την j απεκόνση των ψηφακών δορυφορκών δεδομένων. Προφανώς η ασυμβατότητα ανάμεσα στους τρόπους απεκόνσης δεδομένων θέτε όρα στη ροή δεδομένων από το ένα σύστημα στο ά.λλο. 47 Συμπέρασμα Είνα φανερό ότ όποτε υπάρχε μας κατεύθυνσης ροή δεδομένων από συστήματα Τηλεπσκόπησης σε G.I.S. κα το αντίστροφο ο περορσμοί είνα σοβαροί. Από την άποψη της ολοκλήρωσης τα δανυσματκά G.I.S. αποτυγχάνουν κυρίως γα λόγους ασυμβατότητας στη δομκή μορφή κα την επεξεργασία των δεδομένων τα κανναβκά κυρίως στην επεξεργασία ενώ τα συστήματα Τηλεπσκόπησης αποτυγχάνουν εξατίας της αδυναμίας τους στη δαχείρση χωρκής πληροφορίας. Προκεμένου να γίvεt εκμετάλευση στο μέγστο βαθμό του ενδεχομένου δημουργίας ενός συστήματος συνδυασμού Τηλεπσκόπησης - G.I.S. είνα απαραίτητο ένα πολύπλοκο μοντέλο βασζόμενο στη συμβίωση των δύο. Τείνοντας στο να επτευχθεί αυτό η ανάπτυξη ενός Συστήματος Γεωγραφκών Πληροφορών Βασσμένου σε ΨηΖnακή Ξκόνα (lmijge-based G.I.S. ή 1.0.1.').) αποτελε{ ένα ση~αντkό ~ώρσ ερευνσς." - 37 -