Παραγωγή μοντέλου χρονοσειρών και συνθετικών εικόνων Landsat αξιοποιώντας το σύνολο των διαθέσιμων δεδομένων - Οικονόμου, Μάριος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, 2017)
Η παρούσα διπλωματική εργασία καταπιάνεται με την ανάπτυξη τηλεπισκοπικών τεχν ικών και μεθοδολογιών που αφορούν στην παραγωγ ή συνθετικών εικόνων βά σει της δημ ιουργίας μοντέ λου χρονοσειρ ών . Αντικείμενο μελέτης , είναι ένα σύνολο 140 εικό νων Landsat -8 που απεικονί ζουν μια συγκεκριμέ νη περιοχ ή, που περιλαμβά νει τμήματα των νομ ών Θεσσαλονίκης και Χαλκιδικής για ημερομην ίες μεταξύ του 2013 και 2016. Οι πολυφασματικ ές αυτ ές εικ όνες , συνιστ ώνται απ ό 8 τηλεπισκοπικ ά καν άλια εδαφοψηφ ίδας 30 m και υλοποι ήθηκαν β άσει δύο διαδοχικ ών κατ ά γεωγραφικό μή κος θέσεων καταγραφ ής δορυφορικών σκην ών του Landsat -8 . Απώτερο στόχο αποτέλεσε η εύ ρεση τρόπου ανάλυσης και επεξεργασί ας των παραπ άνω δεδομένων για τη δημιουργ ία μοντ έλων χρονοσειρ ών , ώστε να δύναται να υλοποι ηθούν αντί στοιχ α κανά λι α απεικ όνισης της εν λόγω περιοχ ής για οποιαδ ήποτε ημερομην ία μεταξ ύ του 2013 και 2016. Το πρώ το στ άδιο επεξεργασ ίας , αφορά στην αξιοποίηση εικό νων καταγεγραμμένης ανακλαστικ ότητας , καθ ώς οι εικ όνες απόδο σης της έντασης της ανακλώμενης ακτινοβολίας αποτελο ύν δεδομ ένα μεταξ ύ τους ασ ύμβατα και εμπερι έχουν σφά λματ α λ όγω ατμοσφαιρικ ών επιδρ άσεων. Τα δεδομ ένα ανακλαστικ ότητας επεξεργ άστηκαν στη συν έχεια σε επί πεδο εικονοστοιχε ίου για κ άθε καν άλι και με την χρή ση κατ άλληλου αλγορίθμου κατωφλί ωση ς έγινε επιλογή συνόλου εικονοστοιχεί ων των οποί ων η τιμ ή ανακλαστικ ότητας δεν επηρε άστηκε από περιπτ ώσεις νεφοκάλυψης . Στη συν έχεια το επιλεγμ ένο σύνολο εικονοστοιχε ίων κάθε καναλιο ύ ταξινομ ήθηκ ε σε υποσ ύνολα ετησ ίων κλ άσεων , επί των οπο ίων υλοποι ήθηκε και εκτελ έσθηκε αλγ όριθμος απαλοιφ ής δεδομ ένων πριν την υλοπ οί ηση μοντ έλου χρονοσειρ ών . Κριτ ήριο της απαλοιφ ής αποτ έλεσε ο βαθμ ός διαφοροπο ίησης της τιμ ής του κά θε εικονοστοιχε ίου συγκριτικ ά με τις τιμές των υπολο ίπων εντ ός της συγκεκριμ ένης κλ άσης. Ακολο ύθησε περαιτ έρω επεξεργασ ία των επιλεγμ ένων δεδομ ένων που αφορ ά στην μελ έτη και υλοπο ίηση καμπ ύλων που προσομοιάζουν για κ άθε ημερομην ία τις αναμενό μενες τιμ ές ανακλαστικ ότητας των εικονοστοιχεί ων , τόσο για χρονικ όεύρος εν ός έτο υς ( intra - annual ) , όσο και για το εύ ρος της τετραετί ας 2013 - 2016 ( inter - annual ) . Για την υλοποἰ ηση των καμπ ύλων αυτ ών , χρησιμοποι ήθηκ αν αλγ όριθμο ι εξομ άλυνσης διαγρ άμματος τοπικ ά σταθμισμ ένης διασπορ άς , οι οπο ίοι εφαρμ όζουν τοπικ ά γραμμικ ή παλινδρ όμηση , χρησιμοποι ώντας συντε λεστ ές απόδοσης βάρους . Στη συν έχεια βάσει των καμπ ύλων αυτ ών παρ άχθηκαν για το κάθε εικονοστοιχε ίο κ άθε καναλιού 2 μοντ έλα χρονοσειρ ών fourier ( intra - annual και inter - annual ) . Επιλ έχθηκ ε ο υπολογισμ ός 7 παραμ έτρ ων για τις χρονο σειρ ές fourier ( έως και την τρ ίτη αρμονικ ή συνιστ ώσα) καθ ώς ανταπο κρίνεται κατ άλληλα στην μοντελοπο ίηση των δ ιαχρονικ ών μεταβολ ών των τιμ ών ανακλαστικ ότητας των εικονοστοιχείων . Σελίδα 7 Τελικ ώς υλοποι ήθηκαν δυο μοντ έλα χρονοσειρών,τα οποία μετά από περαιτέρω επεξεργασία (filtering ) αξιοποιήθηκαν για την παραγωγ ή συνθετικ ών εικ όν ων . Το πρώτο α ναφέρεται ως intra - annual και ενδείκνυται για οποιαδή ποτε ημερομην ία εντ ός του χρονικο ύ εύ ρους της δεδομ ένης τετραετ ίας και ένα inter - annual που έχει χρονικ ό εύ ρος εν ός έτους. Η αξιοπιστ ία των συνθετικ ών εικ όνων υπολογ ίσθηκε ποσοτικ ά μέσω της σ ύγκρισης τους με τις αντ ίστοιχες χρονικ ά πραγματικ ές εικ όνες. Το μέσο τετραγω νικό σφά λμα( RMSE ) αν άκαν άλι κυμα ίνεται απ ό 0,0 4 έως 0, 12 .Τα καν άλια του ορατο ύ φάσματος παρουσ ίασαν τις μικρ ότερες τιμ ές ( RMSE : 0,0 4 - 0,0 7) εν ώ το καν άλι του εγγ ύς υπ έρυθρου τις μεγαλύτερες (RMSE : 0,0 6 - 0, 12) .