Διερεύνηση και αξιολόγηση ταξινομήσεων για τη χαρτογράφηση χρήσης/κάλυψης γης από διαχρονικά τηλεπισκοπικά δεδομένα υψηλής χωρικής ανάλυσης - Μιχαηλίδου, Αίγλη (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας, 2015)
Η αυτοματοποιημένη και ακριβής παραγωγή χαρτών χρήσης/κάλυψης γης και η παρακολούθηση των διαχρονικών μεταβολών τους από δορυφορικά τηλεπισκοπικά δεδομένα μεγάλης χωρικής ανάλυσης αποτελεί αντικείμενο μελέτης πολλών επιστημονικών εργασιών και ερευνητικών προγραμμάτων την τελευταία δεκαετία. Η γνώση τέτοιου είδους πληροφοριών είναι εξαιρετικής σημασίας για την κατανόηση της παγκόσμιας περιβαλλοντικής και κλιματικής αλλαγής, εξαιτίας της άμεσης επιρροής που έχουν οι ανθρωπογενείς δραστηριότητεςστην επιφάνεια της γης και στην ατμόσφαιρα. Οι μέχρι τώρα μελέτες και ερευνητικές προσπάθειες έχουν επικεντρωθεί κυρίως στην παραγωγή διαχρονικών χαρτών με παγκόσμια κάλυψη και χωρικήανάλυση στα 300m και 1000m. Παρόλα αυτά, τα δεδομένα αυτά κρίνονται ανεπαρκή για την ανίχνευση μεταβολών σε επίπεδο ανθρωπίνων δραστηριοτήτων και για τον λόγο αυτό την τελευταία πενταετία το ενδιαφέρον έχει επικεντρωθεί στην παρακολούθησηκαι διαχρονική χαρτογράφηση της κάλυψης γης σε χωρική ανάλυση των 30μέτρων ή και μεγαλύτερη. Προς την κατεύθυνση αυτή, στηνπαρούσα διπλωματική εργασία διερευνήθηκαν και αξιολογήθηκαν προηγμένες τηλεπισκοπικές μέθοδοι και τεχνικές ταξινόμησης για την συστηματική χαρτογράφηση των χρήσεων/καλύψεων γης. Ειδικότερα, αξιοποιήθηκαν πολυφασματικά δορυφορικά δεδομένα υψηλής χωρικής ανάλυσης (15mκαι 30m) του δορυφόρου Landsat 8, σε διάφορες χρονικές στιγμές για την περιοχή της Δυτικής Πελοποννήσου, με στόχο τη δημιουργία διαχρονικών χαρτών κάλυψης γης. Επιλέγηκαν εννέα εικόνες για τα έτη 2013 και 2014 για τους μήνες Ιούνιο, Ιούλιο, Αύγουστο, Σεπτέμβριο και Οκτώβριο με περιορισμένη παρουσία σύννεφων. Στην περιοχή αυτή και στα διαχρονικά δεδομένα έγινε με φωτοερμηνεία συλλογή δειγμάτων εκπαίδευσης καθώς και δεδομένων ελέγχου για την ποσοτική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. Επίσης, έγιναν πολλαπλά και σύνθετα πειράματα με ταξινομήσεις που βασίζονταν στην μέθοδοτων μηχανών υποστήριξης διανυσμάτων (supportvectormachines, SVM). Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκαν πειράματα με ταξινομήσεις στα 30μέτρα και 15 μέτρα, ενώ πραγματοποιήθηκαν και επιμέρους πειράματα με βάσηi)επιβλεπόμενες ταξινομήσεις ανά εικόνα, ii) στατιστικό μοντέλο εκπαίδευσης ανά εποχή,iii)στατιστικό μοντέλο εκπαίδευσης ανά έτοςκαιiv)ενιαίο και διαχρονικό στατιστικό μοντέλο εκπαίδευσης για όλα τα δεδομένα. Ακολούθησε η συγκριτική αξιολόγηση των ταξινομήσεων και των διαχρονικών αλλαγών στην κάλυψη γης. Τα αποτελέσματα και η ποσοτική αξιολόγηση σε όλες τις πειραματικές διατάξεις συμφωνούν σε γενικές γραμμές με τη σχετική βιβλιογραφία και τις ακρίβειες που πετυχαίνουν σημερινές προηγμένες μέθοδοι. Συγκεκριμένα, ποσοτικά οι ακρίβειες των ταξινομήσεων κινήθηκαν στο εύρος 80% με 90% με σχετικά μικρές αποκλίσεις μεταξύ τους. Ειδικότερα, στην πλειοψηφία τους οι ταξινομήσεις με στατιστικά μοντέλα ανά εικόνα έδωσαν, όπως ήταν αναμενόμενο, τις μεγαλύτερες ακρίβειες, ενώ ακολούθησαν οι ταξινομήσεις με στατιστικά μοντέλα ανά εποχή. Οι σχετικά μικρές διαφορές (<10%) που προέκυψαν στις ακρίβειες των παραγόμενων διαχρονικών χαρτών με ένα ενιαίο στατιστικό μοντέλο εκπαίδευσης δίνει ιδιαίτερα ελπιδοφόρα αποτελέσματα για την συστηματική παρακολούθηση σε μικρές χωρικές κλίμακες των χρήσεων/καλύψεων γης και των αλλαγών τους. Τέτοια συστήματα είναι αναγκαία για την αυτοματοποιημένη ταξινόμηση των μεγάλων διαχρονικών τηλεπισκοπικών δεδομένων παρατήρησης γης, για ποικίλες εφαρμογές όπως η παρακολούθηση της παγκόσμιας περιβαλλοντικής και κλιματικής αλλαγής.