Αυτόματη χαρτογράφηση αναβαθμίδων με αντικειμενοστραφή ανάλυση τηλεπισκοπικών δεδομένων LiDAR και ορθοφωτογραφίας: Περιοχή μελέτης Νήσος Ύδρα

Χουντουλέσης, Χρήστος; Chountoulesis, Christos

dc.contributor.author	Χουντουλέσης, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Chountoulesis, Christos	en
dc.date.accessioned	2022-10-24T06:40:44Z
dc.date.available	2022-10-24T06:40:44Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55972
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23670
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Γεωπληροφορική”	el
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	Αναβαθμίδες	el
dc.subject	Ασαφής λογική	el
dc.subject	eCognition	en
dc.subject	Ψηφιακό μοντέλο επιφανείας	el
dc.subject	Τεχνολογία LiDAR	el
dc.subject	Terraces	en
dc.subject	Fuzzy logic	en
dc.subject	eCognition	en
dc.subject	Digital elevation surface	en
dc.subject	LiDAR technology	en
dc.title	Αυτόματη χαρτογράφηση αναβαθμίδων με αντικειμενοστραφή ανάλυση τηλεπισκοπικών δεδομένων LiDAR και ορθοφωτογραφίας: Περιοχή μελέτης Νήσος Ύδρα	el
dc.title	Automatic mapping of terrace from LiDAR data and orthophoto using object - based image analysis: Study are Island Hydra	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Αντικειμενοστραφής ανάλυση εικόνων	el
heal.classification	Object-based classification	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-06-29
heal.abstract	Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία είχε ως αντικείμενο την ανάπτυξη μεθόδων για την αυτοματοποιημένη χαρτογράφηση των αναβαθμίδων στην Ελλάδα και πιο συγκεκριμένα στο νησί της Ύδρας, με τη χρήση ψηφιακών δεδομένων τηλεπισκόπησης. Για την επίτευξη των στόχων της εργασίας, αναπτύχθηκε μια βάση γνώσης στο λογισμικό eCognition (9.0) της εταιρίας DEFINIENS Imaging GmbH πλέον Trimble Navigation Ltd, το οποίο είναι κατάλληλο για την επεξεργασία τηλεπισκοπικών δεδομένων με αντικειμενοστραφή ανάλυση. Η αντικειμενοστραφής ανάλυση επιτρέπει την επεξεργασία των δεδομένων σε επίπεδο αντικειμένων, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους που χρησιμοποιούσαν αποκλειστικά εικονοστοιχεία. Η μεθοδολογία εφαρμόστηκε σε τρεις διαφορετικές περιοχές στην Ύδρα, οι οποίες περιελάμβαναν πολλές θέσεις αναβαθμίδων. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν πολυφασματικά και υψομετρικά, τα οποία παρήχθησαν από τεχνολογία LiDAR. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν δύο ψηφιακά μοντέλα επιφανείας που αφορούσαν τον πρώτο παλμό των μέγιστων τιμών (Zmax) και τον τελευταίο παλμό των ελαχίστων τιμών (Zmin), καθώς και μία RGB ορθοφωτογραφία με 3 κανάλια (κόκκινο, πράσινο και μπλε). Όλα τα δεδομένα είχαν ανάλυση 0.6μ x 0.6μ. Από τα δύο μοντέλα επιφανείας παρήχθησαν οι γεωμορφομετρικοί δείκτες με χρήση του λογισμικού SAGA-GIS (2.3.2) που ανήκει στην κατηγορία ψηφιακών αλγορίθμων ανοικτού κώδικα. Η μεθοδολογία παρέμεινε ίδια και για τις τρεις περιοχές, καθώς στόχος της εργασίας ήταν η μεθοδολογία αυτή να έχει καθολική χρήση για όλη την Ύδρα. Η ανάλυση των εικόνων περιέλαβε τέσσερα επίπεδα κατάτμησης και ταξινόμησης. Το πρώτο και κατώτερο επίπεδο κατατμήθηκε με βάση τα τρία RGB της ορθοφωτογραφίας (κόκκινο, πράσινο και μπλε), τις κλίσεις από το Zmin, τον δείκτη τραχύτητας του εδάφους (TRI) από το Zmin και τη διαφορά Zmax – Zmin. Από την ταξινόμηση διακρίθηκαν οι χρήσεις γης της περιοχής μελέτης, οι οποίες ήταν η χαμηλή και υψηλή βλάστηση, οι αδιαπέραστες επιφάνειες, το γυμνό έδαφος, οι υδάτινες περιοχές, οι σκιές, τα υψηλά κτίρια, οι ακμές των κτιρίων και τα κτίρια με κεραμοσκεπές. Το δεύτερο επίπεδο κατατμήθηκε με βάση την πρώτη και τελευταία επιστροφή του LiDAR (Zmin dem και Zmax dem) και τις κλίσεις από τα Zmin και Zmax. Διακρίθηκαν οι πιθανές θέσεις αναβαθμίδων (οριζόντια και κάθετα κομμάτια), οι υδάτινες περιοχές και τέλος οι περιοχές της ξηράς που δεν υπήρχαν αναβαθμίδες. Το τρίτο κατατμήθηκε με βάση τα ίδια θεματικά επίπεδα (layers) και προσδιορίστηκαν οι συνολικές θέσεις των αναβαθμίδων (οριζόντια και κάθετα κομμάτια μαζί) και οι περιοχές όπου δεν υπήρχαν αναβαθμίδες. Τέλος το τέταρτο επίπεδο τοποθετήθηκε ανάμεσα στο δεύτερο και τρίτο επίπεδο και ήταν αντιγραφή του δεύτερου επιπέδου. Το τέταρτο επίπεδο δημιουργήθηκε για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων του δεύτερου. Ακολούθησε η αξιολόγηση των ταξινομήσεων, η οποία πραγματοποιήθηκε με τη χρήση των εργαλείων του λογισμικού eCognition. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση βάσει της καλύτερης ταξινόμησης, της σταθερότητας ταξινόμησης και τη δημιουργία πίνακα σύγχυσης. Η συνολική ακρίβεια του πίνακα σύγχυσης για το τρίτο επίπεδο όπου διακρίνονται συνολικά οι αναβαθμίδες, κυμαίνεται από 0.79 έως 9.6. Τα αποτελέσματα κρίθηκαν αρκετά ικανοποιητικά, καθώς δεν υπήρξαν πολλές συγχύσεις μεταξύ των κατηγοριών. Η μεθοδολογία που πραγματοποιήθηκε, δεν λειτούργησε διαφορετικά σε κάποια από τις τρεις περιοχές μελέτης, γεγονός που δείχνει ότι η χρήση της μπορεί να είναι καθολική.	el
heal.abstract	The purpose of the present study was to develop methods for the automatic mapping of terraces in Greece and more specifically in the island of Hydra, by utilizing remote sensing data. To achieve the objectives of the work, a knowledge base was developed in the eCognition software (9.0) of the DEFINIENS Imaging GmbH company, now known as Trimble Navigation Ltd, which is suitable for the processing of remote sensing data with Object Based Image Analysis. Object analysis allows the processing of the data at the object level, in contrast to traditional methods that used only pixels. The methodology was applied in three different areas in Hydra, which included many terrace sites. The used data were multispectral and elevation, which were created by LiDAR scanner technology. More specifically, two digital surface models were used, concerning the first echo of the maximum values (Zmax) and the last echo of the minimum values (Zmin), as well as an RGB orthophoto with 3 bands (red, green and blue). All data exhibited a resolution of 0.6m x 0.6m. The geomorphological features were created by the two surface models, by using the SAGA-GIS software (2.3.2). The methodology remained the same for all three areas, as the aim of the study was for this methodology to exhibit universal application for the whole Hydra. The image analysis included four levels of segmentation and classification. The first and lower level was segmented by 3 RBG of orthophoto (red, green, blue), the slopes from Zmin, the terrain ruggedness index (TRI) from Zmin and the difference Zmax – Zmin. From the classification, the land use of the study area were mapped, which were the low and high vegetation, the impervious surfaces, the bare soil, the water areas, the shadows, the tall buildings, the edges of the buildings and the buildings with tiled roofs. The second level was segmented based on the first and last turn of LiDAR scanner, (Zmin dem and Zmax dem) and the slopes of Zmin and Zmax. Identified the possible terrace sites (horizontal and vertical pieces), the water areas and finally the land areas where no complete terraces sites. The third was segmented by the same thematic layers and identified the total terraces sites (horizontal and vertical pieces together) and the land areas with no complete terraces sites. Finally, the fourth level was placed between the second and third level and was a copy of the second. The fourth level was created to improve the results of the second. Next step was the evaluation of the classifications results, which was carried out by using the software tools of eCognition. The evaluation was performed by using the best classification and classification stability methods, as well as creating confusion matrices. The overall accuracy of confusion matrices, for the third level where were mapped the total terraces sites, varies between the values of 0.79 and 9.6. The results were considered quite satisfactory, as there were not many confusions between the categories. The used methodology did not work differently on any of the three studied areas, which suggests that its use may be universal.	en
heal.advisorName	Αργιαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Αργιαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Κολοκούσης, Πολυχρόνης	el
heal.committeeMemberName	Καράντζαλος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	129 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false