Αξιολόγηση χαρακτηριστικών ποιότητας του αστικού τοπίου με χρήση αντικειμενοστραφούς ανάλυσης

Abstract

Η διαδικασία της ταξινόµησης στην Τηλεπισκόπηση εξελίσσεται συνέχεια. Ενώ οι περισσότερο γνωστοί αλγόριθµοι επεξεργάζονται εικονοστοιχεία (pixel-based) , η αντικειµενοστραφής προσέγγιση (object oriented) δηµιουργεί οµοιογενή σύνολα που µε τη βοήθεια κανόνων ερµηνεύονται και ταξινοµούνται ανάλογα. Η συµβολή της αντικειµενοστραφούς ανάλυσης στην Τηλεπισκόπηση δεν περιορίζεται όµως απλά σε νέους τρόπους αναγνώρισης των στοιχείων µιας εικόνας . Με την αξιοποίηση των εξελίξεων στο λογισµικό και τον προγραµµατισµό, είναι δυνατόν να δηµιουργηθούν πλατφόρµες αντικειµενοστραφών έµπειρων συστηµάτων που χειρίζονται όλο και πιο σύνθετα τηλεπισκοπικά προβλήµατα. Η ανάπτυξη τέτοιων συστηµάτων µπορεί να επιταχύνει και να αυτοµατοποιήσει πολλές διαδικασίες οι οποίες µέχρι τώρα ήταν όχι µόνο χρονοβόρες , αλλά πολλές φορές απαιτούσαν την ανάλυση σε διαφορετικά συστήµατα εφαρµογών. Χαρακτηριστικό παράδειγµά είναι η δηµιουργία δεικτών ποιότητας σε χάρτες, διαδικασία η οποία απαιτεί συνεργασία διαφορετικών Φωτοερµηνευτικών, G.I.S. και Χαρτογραφικών εφαρµογών για την απεικόνιση της τελικής θεµατικής πληροφορίας. Σκοπός αυτής της διπλωµατικής εργασίας είναι η δηµιουργία µιας εφαρµογής η οποία θα αναλύει τηλεπισκοπικά δεδοµένα , θα εισάγει αυτά τα δεδοµένα σε ένα σύστηµα κανόνων για να δηµιουργήσει ένα δείκτη ποιότητας και τέλος θα απεικονίζει αυτή την πληροφορία. Ο δείκτης που αναπτύχθηκε αφορά στην ποιότητα του αστικού τοπίου σε επίπεδο οικοδοµικού τετραγώνου. Τα δεδοµένα που χρησιµοποιήθηκαν ήταν IKONOS δορυφορικές και LiDAR απεικονίσεις. Το σύστηµα κανόνων για την δηµιουργία του δείκτη ποιότητας έχει σαν συντελεστές την ύπαρξη αστικού πρασίνου, την πυκνότητα της δόµησης , το υψόµετρο και τη θέα του κάθε τετραγώνου και βασίζεται εκτός από την σύγχρονη θεωρία Αξιολόγησης Ποιότητας Τοπίου, στην Ευρωπαική Συνεργασία για το Αστικό Τοπίο. Τα δορυφορικά δεδοµένα καθώς και τα δεδοµένα του αεροµεταφερόµενου Σαρωτή Λέιζερ (Laserscanner) τα οποία αναλύθηκαν χορηγήθηκαν από το Εργαστήριο Τηλεπισκόπησης του τοµέα Τοπογραφίας του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου. Η εφαρµογή αναπτύχθηκε στο περιβάλλον του λογισµικού eCognition της εταιρίας DEFiNiENS . Λέξεις κλειδιά: αντικειµενοστραφής ανάλυση , αντικειµενοστραφής ταξινόµηση, ανάλυση ποιότητας, ποιότητα αστικού τοπίου, αστικό πράσινο, έµπειρα συστήµατα, LiDAR, IKONOS.

Classification procedures in Remote Sensing are constantly evolving. While most common algorithms process pixels (pixel-based classifications), the object oriented approach processes homogenous areas which are interpreted and classified via a set base of rules. Object oriented image analysis contributes more to Remote Sensing than its innovative way of classifying an image. Utilizing new aspects in software development and programming, it can lead to the creation of expert systems platforms that can handle complex Remote Sensing problems. Developing such systems can accelerate and render automatic many procedures which were time-consuming, but more importantly demanded the analysis procedure to take place in several different application platforms. Such an example is the creation of a Quality Index in a map, a procedure which requires the utilization of a multitude of G.I.S, Photo Interpretation and Mapping applications in order to portray the final thematic information. The main goal of this diploma thesis is to create an application that will analyze Remote Sensing data, import the data to expert systems utilizing a knowledge-base of rules, create a Quality Index for a certain feature and finally display the thematic information. The Quality Index that was constructed assesses Urban Landscape Quality on a Building Block basis. The data used is IKONOS Satellite Images and LiDAR data. The knowledge base and rules describing the Quality Index analyze the existence of Urban Green, the density of built areas, the height and view of every building block. It relies , along with standard Landscape Evaluation theory , on the publications of the European Urban Landscape Partnership (EULP).The Satellite and LiDAR datasets have been contributed by the Remote Sensing Laboratory of the National Technical University of Athens. The application has been developed using the eCognition object oriented image analysis software, created by DEFiNiENS. Keywords: Object oriented image analysis , object oriented classification, quality index, urban landscape quality, urban green, expert systems , LiDAR, IKONOS.