Παραγωγή μοντέλου χρονοσειρών και συνθετικών εικόνων Landsat αξιοποιώντας το σύνολο των διαθέσιμων δεδομένων

Οικονόμου, Μάριος; Oikonomou, Marios

dc.contributor.author	Οικονόμου, Μάριος	el
dc.contributor.author	Oikonomou, Marios	en
dc.date.accessioned	2017-07-13T06:14:12Z
dc.date.available	2017-07-13T06:14:12Z
dc.date.issued	2017-07-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45187
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7245
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Γεωπληροφορική”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Μοντέλα χρονοσειρών	en
dc.subject	Γεωπληροφορική	el
dc.subject	Τηλεπισκόπηση	el
dc.subject	Landsat	el
dc.subject	Geoinformatics	el
dc.subject	Time-Series Models
dc.subject	Remote Sensing
dc.title	Παραγωγή μοντέλου χρονοσειρών και συνθετικών εικόνων Landsat αξιοποιώντας το σύνολο των διαθέσιμων δεδομένων	el
dc.title	Developing models for time-series analysis and generating synthetic images from the entire landsat archive
heal.type	masterThesis
heal.classification	REMOTE SENSING	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-02-23
heal.abstract	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) .	en
heal.abstract	Generating synthetinc Landsat images based on time series of all available data Recent advances in remote sensing technology have allowed the record of earth observations with high spatial and spectral resolution providing datasets with high geometric precision, accurate radiometric calibration and atmospheric corrections. In particular U.S. Geological Survey (USGS) provides Landsat data freely increasing popularity of remote sensing applications based on Landsat datasets. Further studies have been madein order to develop algorithms for generating synthetic Landsat images predicting surface reflectance on desired date (Gao Masek, Swaller,& Hall,2006; Roy et all., 2008; Pflugmcher, Cohen & Kenneedy,2012; Zhu et all.,2015). The purpose of this study is to develop similar algoriths to generate synthetic Landsat iimagesfocusing on intrer-annual and intra-annual reflectance changes separately. The present study was based on all available Landsat 8 data collected between 2013 and 2016 on recording Landsat sensor’s position path/row: 183/32, 184/32(area of Thessaloniki). Firstly athresholing algorithm was applied on reflectance data to create a subset of pixels per spectral band excluding reflectance values that have been affected by overcast. A second algorithm was used to classify the new subset of pixels in 4 new subsets based on date of year and subsequently to exclude values of pixels of a specific datethatdifferexcessivlycomperated toother values of the that pixel classified in the same time subset.Furtherstudy and procession of the remaining filtered observationswas made separately for two categories of time series,one modeling theintra-annualspectral behaviourand another modeling a four yearinter-annualspectral behaviour (2013-2016). Data for each time model were smoothed usinglocally weighted linear regression algorithms (lowess, loes). Finaly two time series models were prodused based on harmonic fourier series. The numberof coeficientsfor both models were chosen to be 7 (third harmonic of fourier series) based on the approximation of reflectancevalue change. Using those time series models synthetic Landsat 8 images can be produced for any given time. To evaluare the results for a number of specific dates synthetic images were visualy compared to real images concluding that for every pair, images were similar. Furthermore to quantitatively assess the accuracy of this approach RMSE values were calculated for every spectral band of clearLandsat 8 observations.RMSE values were relatively low for every band. In particular for the visible bandsRMSE values were the lowest in magnitude (between 0.04 and 0.07) and for thenear infrared band were the highest (between 0.06 and 0.12).
heal.advisorName	Καράντζαλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Καράντζαλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Δουλάμης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Αργιαλάς, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	64 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true