Μέθοδοι υπερφασματικής τηλεπισκόπησης για την χαρτογράφηση των υλικών και της φθοράς τους σε μνημεία πολιτιστικής κληρονομιάς

Karampekiou, Marianthi; Καραμπέκιου, Μαριάνθη

dc.contributor.author	Karampekiou, Marianthi	en
dc.contributor.author	Καραμπέκιου, Μαριάνθη	el
dc.date.accessioned	2022-02-01T11:00:43Z
dc.date.available	2022-02-01T11:00:43Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54503
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22201
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αντικειμενοστρεφής ανάλυση	el
dc.subject	Φασματικός διαχωρισμός	el
dc.subject	Φασματικές υπογραφές	el
dc.subject	Spectral unmixing	en
dc.subject	Διάβρωση	el
dc.subject	Κατάτμηση-Ταξινόμηση	el
dc.subject	Multiresolutional segmentation	en
dc.subject	Stone deterioration	en
dc.subject	Spectral signatures	en
dc.subject	Hyperspectral remote sensing	en
dc.title	Μέθοδοι υπερφασματικής τηλεπισκόπησης για την χαρτογράφηση των υλικών και της φθοράς τους σε μνημεία πολιτιστικής κληρονομιάς	el
dc.title	Hyperspectral remote sensing methods for mapping materials and their damage to monuments of cultural heritage	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ψηφιακή Τηλεπισκόπηση	el
heal.classification	Remote Sensing	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια, το αυξανόμενο ενδιαφέρον για την εύρεση νέων τρόπων διασφάλισης της πολιτιστικής κληρονομιάς με τη χρήση μη επεμβατικών τεχνικών, έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη μιας πληθώρας μεθόδων, ικανές να καλύψουν τις ανάγκες συντήρησης ενός έργου, χρησιμοποιώντας καινοτόμες και μη δαπανηρές τεχνολογίες. Οι τεχνικές της τηλεπισκόπησης θα μπορούσαν να συμβάλουν σημαντικά σε αυτό τον τομέα, καθώς παρέχουν τη δυνατότητα συνεχούς ενημέρωσης της «κατάστασης» ενός πολιτιστικού μνημείου. Τα αποτελέσματα τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο σε περιπτώσεις τακτικής, όσο και έκτακτης συντήρησης. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας, είναι η διερεύνηση της φθοράς της επιφάνειας του υλικού κατασκευής δύο σημαντικών μνημείων της Ρόδου, του Φρουρίου του Αγ. Νικολάου και της Ρωμαϊκής Γέφυρας. Η έρευνα έγινε με χρήση υπερφασματικών απεικονίσεων που συλλέχθηκαν από την ομάδα του Εργαστηρίου του ΕΜΠ το καλοκαίρι του 2020. Σε πρώτο στάδιο πραγματοποιήθηκε η προ-επεξεργασία των δεδομένων, ώστε στη συνέχεια να μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τα προγράμματα QGIS, eCognition και ENVI. Ορίσθηκαν, έπειτα, οι κατηγορίες των λίθων που υπάρχουν στα μνημεία, με βάση το χρώμα τους και τον βαθμό φθοράς τους. Επίσης, τέθηκαν οι κατηγορίες για τους βιολογικούς παράγοντες που προκαλούν αλλοίωση της επιφάνειας του πετρώματος. Η μελέτη χωρίζεται σε τρία τμήματα, με το πρώτο να αποτελεί την εξέταση της απώλειας του υλικού με βάση τα διαγράμματα ανακλαστικότητας, τα οποία προέκυψαν από την συλλογή φασματικών υπογραφών. Στο στάδιο που ακολουθεί, και για ορισμένες απεικονίσεις, πραγματοποιήθηκαν δύο ειδών ταξινομήσεις, α) η ταξινόμηση απώλειας του υλικού με χρήση δεικτών υφής και β) η ταξινόμηση του χρώματος του λίθου με χρήση φωτοερμηνείας αλλά και της φασματικής απόκρισης του. Για την υλοποίηση των ταξινομήσεων ήταν απαραίτητη η εφαρμογή της διαδικασίας κατάτμησης σε κάθε απεικόνιση. Επόμενο βήμα, αποτελεί η διερεύνηση του βαθμού αλλοίωσης της επιφάνειας των μνημείων λόγω της επίδρασης από βιολογικούς παράγοντες. Για την έρευνα αυτή, επιστρατεύτηκαν τεχνικές φασματικού διαχωρισμού. Ειδικότερα, υλοποιήθηκαν οι αλγόριθμοι γραμμικού μοντέλου φασματικού διαχωρισμού και της υβριδικής μεθόδου MF/MTMF. Τα αποτελέσματα των παραπάνω διεργασιών ήταν αρκετά ικανοποιητικά. Οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν απέδωσαν πληροφορίες τόσο για τα χαρακτηριστικά των πετρωμάτων, όσο και για το βαθμό φθοράς τους. Η εφαρμογή τους στα δύο μνημεία της Ρόδου έδειξε πως υπάρχει σημαντική αλλοίωση των πετρωμάτων τους, κάτι το οποίο είναι αναμενόμενο, αν αναλογισθεί κανείς τη θέση και την ηλικία τους. Η εργασία αυτή αν και είχε περιορισμούς ως προς την φασματική ανάλυση των δεκτών που χρησιμοποιήθηκαν, ανέδειξε την ανάγκη για εκτενέστερη έρευνα με χρήση υπερφασματικής τηλεπισκόπησης, η οποία θα μπορεί να αποτυπώσει την κατάσταση της πολιτιστικής μας κληρονομιάς, λειτουργώντας ως ανεκτίμητο εργαλείο για τη συστηματική και έγκαιρη διάγνωση των απαιτούμενων εργασιών συντήρησης μνημείων.	el
heal.abstract	In recent years, the growing interest in finding new ways to safeguard cultural heritage using non-invasive techniques has led to the development of a multitude of methods to meet the maintenance needs of a project, using innovative and non-expensive technologies. The techniques of remote sensing could make a significant contribution to this area, since they provide the possibility of constantly updating the "status" of a cultural monument. Their findings can be used both in cases of regular, and emergency maintenance. The present thesis investigates the degree of deterioration of the construction material surface of two important monuments of the island Rhodes, the Fortress of Ag. Nicholas and the Roman Bridge. The research was done using hyperspectral imagery collected by the NTUA Laboratory team in the summer of 2020. At the first phase of this study, the data was preprocessed so that they could be used by the QGIS, eCognition and ENVI programs. Then, the stones of the monuments were classified into categories according to their color and the extend of erosion. Shortly after, the categories for the natural factors causing alteration of the rock surface were defined as well. The study is divided into three stages, with the first being the examination of material loss, by constructing reflectivity diagrams. The diagrams were created by collecting spectral signatures for each stone. In the following stage, and for a representative sample of the collected data, two methods of classification were employed: a) classification of the degree of material loss using texture indexes and b) classification of the stones according to their color using the spectral information of the hyperspectral images. During this stage of the study, it was necessary the segmentation process of each image. At the later part of the study comes the closer inspection of the degree of deterioration of the monuments’ surface which is due to natural factors. For this research, spectral unmixing techniques were used. In particular, the linear spectral unmixing model algorithms and the hybrid MF/MTMF method were applied. Ultimately, the results of the processes were satisfactory. The techniques used provided information on both the characteristics of the rocks and their degree of damage. Their application for the study of the two monuments of Rhodes showed that there is a significant alteration in their materials, which is expected, considering their location and their age. This study although it presents some limitations such as the spectral analysis of the hyperspectral sensors and the limited number of images, it highlights the need for using more extensive the hyperspectral technology that can safeguard our cultural heritage, functioning as a invaluable tool for the systematic and on time diagnosis of monument conservation work needed.	en
heal.advisorName	Καραθανάση, Βασιλεία	el
heal.committeeMemberName	Καραθανάση, Βασιλεία	el
heal.committeeMemberName	Καράντζαλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Κολοκούσης, Πολυχρόνης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας. Εργαστήριο Τηλεπισκόπησης	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	138 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false