Αξιολόγηση μεθόδων εκτίμησης ημερήσιων επιφανειακών θερμοκρασιών εδάφους σε υψηλή χωρική ανάλυση από δεδομένα Modis, Landsat-8 και Sentinel-2

Μπέλλου, Μαρία; Bellou, Maria

dc.contributor.author	Μπέλλου, Μαρία
dc.contributor.author	Bellou, Maria
dc.date.accessioned	2020-10-21T18:04:35Z
dc.date.available	2020-10-21T18:04:35Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51580
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19278
dc.rights	Default License
dc.subject	θερμοκρασία επιφάνειας εδάφους	el
dc.subject	θερμική ενίσχυση εικόνας	el
dc.subject	χρονική πύκνωση	el
dc.subject	land surface temperature	en
dc.subject	Modis	en
dc.subject	Landsat-8	en
dc.subject	Sentinel-2	en
dc.subject	thermal sharpening	en
dc.subject	thermal fusion	en
dc.subject	temporal sharpening	en
dc.title	Αξιολόγηση μεθόδων εκτίμησης ημερήσιων επιφανειακών θερμοκρασιών εδάφους σε υψηλή χωρική ανάλυση από δεδομένα Modis, Landsat-8 και Sentinel-2	el
dc.contributor.department	Γεωπληροφορική	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	θερμική τηλεπισκόπηση	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-02-20
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η αξιολόγηση μεθόδων εκτίμησης ημερήσιων επιφανειακών θερμοκρασιών εδάφους σε υψηλή χωρική ανάλυση. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού χρησιμοποιούνται δεδομένα από τους δορυφόρους Modis/Terra, Landsat-8 και Sentinel-2 με στόχο τον συνδυασμό τους και την αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων που ο καθένας παρέχει. Ως περιοχή μελέτης ορίζεται η καλλιεργητική έκταση της Κωπαΐδας, η οποία αποτελεί μία σαφώς ορισμένη ομοιογενή περιοχή που είναι ικανή να αποδώσει τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας. Σε πρώτη φάση, μέσα από την πλατφόρμα Google Earth Engine, επιλέγονται όλες οι εικόνες των δορυφόρων που απεικονίζουν την περιοχή μελέτης, από τις οποίες εντοπίζονται και επιλέγονται μόνο εκείνες που έχουν ληφθεί σε κοινές ημερομηνίες. Στη συνέχεια, διερευνούνται οι τρεις βασικοί αλγόριθμοι εξαγωγής θερμοκρασίας από τα θερμικά κανάλια των δορυφόρων, οι οποίοι εφαρμόζονται στην περίπτωση του Landsat-8 και συγκρίνονται με τα έτοιμα θερμοκρασιακά προϊόντα που παρέχει ο Modis. Από τη σύγκριση αναδεικνύεται η ανάγκη προσαρμογής των θερμοκρασιών του Landsat-8 στα επίπεδα του Modis, καθώς παρατηρούνται διαφορές που, βιβλιογραφικά, προτείνεται να αντιμετωπιστούν. Κατ’ αντιστοιχία υπολογίζεται ο δείκτης βλάστησης NDVI όλων των δορυφόρων, στον οποίο, επίσης, εφαρμόζονται προσαρμογές. Με την ολοκλήρωση της προετοιμασίας των δεδομένων και την επιλογή του αλγόριθμου single-channel ως του καταλληλότερου σε σχέση με τον Modis, το επόμενο στάδιο είναι η χωρική βελτίωση των θερμικών εικόνων, η οποία πραγματοποιείται μέσα από τη διερεύνηση της σχέσης θερμοκρασίας και NDVI στην κλίμακα του Modis και την εφαρμογή της στην κλίμακα του Landsat-8 και του Sentinel-2. Από τη διαδικασία αυτή προκύπτει ότι η μεταφορά της θερμοκρασίας και στους δύο δορυφόρους γίνεται με όμοιο τρόπο και κοινές ακρίβειες, ενώ καλύτερα αποτελέσματα παρουσιάζονται στις ημερομηνίες με υψηλές θερμοκρασίες, οι οποίες έχουν και διατηρούν υψηλά εύρη τιμών, πριν και μετά τη διαδικασία προσαρμογής. Τέλος, πραγματοποιείται η διαδικασία της χρονικής βελτίωσης / πύκνωσης, κατά την οποία επιχειρείται η πρόβλεψη της θερμοκρασία από την αμέσως προηγούμενη και επόμενη εικόνα υψηλής χωρικής ανάλυσης, με δεδομένη τη γνώση της μεταβολής που συντελείται στην χαμηλή χωρική ανάλυση του Modis μεταξύ των ίδιων ημερομηνιών. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν την ανάγκη συμπληρωματικής πληροφορίας από την ευρύτερη περιοχή, η οποία βελτιώνει την μοντελοποίηση της σχέσης μεταξύ των δορυφόρων.	el
heal.abstract	This thesis presents an evaluation of methods for estimating daily land surface temperatures (LST) at high spatial resolution. For this purpose, Modis/Terra, Landsat-8 and Sentinel-2 satellite data are used in order to combine the advantages that each one provides. The study area is the agricultural area of Kopaida which is a clearly delimited homogeneous area and can delineate temperature variations. Firstly, all the satellite images that depict the study area are selected, and then, only the images captured at shared dates were kept, through the Google Earth Engine platform. Next, the three basic temperature extraction algorithms from the thermal bands of the satellites are investigated, which are applied in Landsat-8 images and compared to the temperature products provided by Modis. The comparison shows the need for adjusting the temperatures of Landsat-8 to Modis levels, as differences are observed that are bibliographically suggested to be addressed. In accordance, the vegetation index NDVI is computed for all satellites, to which adjustments are also applied. After the data preparation and the selection of the single-channel algorithm as the most appropriate one compared with Modis, the next step is the thermal sharpening which is carried out through investigating the LST-NDVI relationship at Modis scale and its application at Landsat-8 and Sentinel-2 scales. From this procedure turns out that the temperature transfer to both satellites is done by common way and accuracies, while better results are shown on dates with high temperatures, which have and maintain high ranges, before and after the adjustment process. Finally, the temporal sharpening / densification process is carried out, which attempts to predict the temperature from the preceding and subsequent high spatial resolution image, given the knowledge of the change occurring in the low spatial resolution of Modis between the same dates. The results highlight the need for additional information of a wider area which improves the modeling of the relationships between the satellites.	en
heal.advisorName	Καράντζαλος, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Παπαδοπούλου, Μαρία
heal.committeeMemberName	Αργιαλάς, Δημήτριος
heal.academicPublisher	Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	88
heal.fullTextAvailability	false