MetMetódy klasifikácie ódy klasifikácie

obrazu DPZobrazu DPZ

Obsah predmetuObsah predmetu

Seminár (prednáška + cvičenie):Seminár (prednáška + cvičenie):

1. Vizuálna interpretácia1. Vizuálna interpretácia

2. Kontrolovaná klasifikácia2. Kontrolovaná klasifikácia

3. Nekontrolovaná klasifikácia3. Nekontrolovaná klasifikácia

4. Fuzzy a pravdepodobnostná klasifikácia4. Fuzzy a pravdepodobnostná klasifikácia

5. Objektovo-orientovaná klasifikácia5. Objektovo-orientovaná klasifikácia

6. Spektrálne indexy6. Spektrálne indexy, , PCAPCA

7. Detekcia a analýza zmien krajiny7. Detekcia a analýza zmien krajiny

InterpretInterpretáciaácia

obrazových údajov DPZobrazových údajov DPZ

Obsah prednáškyObsah prednášky

1. Metódy mapovania krajiny1. Metódy mapovania krajiny

2. Fotointerpretácia - definícia2. Fotointerpretácia - definícia

3. Aspekty fotointerpretácie3. Aspekty fotointerpretácie

4. Interpretačné znaky a pomôcky4. Interpretačné znaky a pomôcky

5. Druhy fotointerpretácie5. Druhy fotointerpretácie

6. Pravidlá fotointerpretácia6. Pravidlá fotointerpretácia

7. Projekt CORINE Land Cover7. Projekt CORINE Land Cover

8. Vizuálna interpretácia8. Vizuálna interpretácia

Interpretácia obrazuInterpretácia obrazu

riadkové obrazové riadkové obrazové údajeúdaje

interpretácia (ľudský mozog, počítač) interpretácia (ľudský mozog, počítač) využiteľnévyužiteľné informácie informácie

Mapovanie krajinyMapovanie krajinyÚdaje využívané pre mapovanie krajiny:Údaje využívané pre mapovanie krajiny:1. Terénny prieskum1. Terénny prieskum2. Letecké meračské snímky (LMS)2. Letecké meračské snímky (LMS)3. Satelitné údaje3. Satelitné údaje

Terénny prieskumTerénny prieskum – detailné mapovanie – detailné mapovanie využívajú sa topografické mapy veľkých využívajú sa topografické mapy veľkých

mierok + GPS alebo geodéziamierok + GPS alebo geodézia časovo a finančne náročnýčasovo a finančne náročný ťažko sa pomocou neho mapujú veľké ťažko sa pomocou neho mapujú veľké

alebo nedostupné územiaalebo nedostupné územia nerozoznáva regionálne vzorynerozoznáva regionálne vzory

Metódy založené na využití údajov DPZ:Metódy založené na využití údajov DPZ: poskytujú synoptický prehľadposkytujú synoptický prehľad celá scéna je snímaná ako obraz namiesto skupiny celá scéna je snímaná ako obraz namiesto skupiny

bodových údajovbodových údajov monitorovanie javov v krajinemonitorovanie javov v krajine v príslušných v príslušných

časových okamihochčasových okamihoch

LMSLMS – prvá letecká snímka v roku 1858 (z balóna) – prvá letecká snímka v roku 1858 (z balóna) využitie LMS využitie LMS sa rozšírilo v rokoch 1920 až 1930sa rozšírilo v rokoch 1920 až 1930 llacnejšieacnejšie, , menej detailnémenej detailné ako TP ako TP, , ale ale skúsený skúsený

interpretátor môže získať presné informácieinterpretátor môže získať presné informácie finančne náročné v prípade rozsiahlych územífinančne náročné v prípade rozsiahlych území mmierky LMS od 1:500 do 1:100 000, ale na ierky LMS od 1:500 do 1:100 000, ale na

mapovanie mapovanie KPKP najčastejšie 1:10 000 až 1:40 000 najčastejšie 1:10 000 až 1:40 000

Mapovanie krajinyMapovanie krajiny

Satelitné údajeSatelitné údaje - - začali začali sa sa využívať v rvyužívať v r..1972 spolu s 1972 spolu s vypustením prvého satelitu Landsatvypustením prvého satelitu Landsat, neskôr v 80-, neskôr v 80-tych rokoch SPOT (predtým malé rozlíšenie)tych rokoch SPOT (predtým malé rozlíšenie)

ppravidelnravidelnéé ččasovasovéé intervaly - generovanie intervaly - generovanie rozsiahlych databáz informácií o krajinerozsiahlych databáz informácií o krajine

obrazové údaje z jedného územia v rôznych obrazové údaje z jedného územia v rôznych častiach spektračastiach spektra (špecifické vlastnosti krajiny) (špecifické vlastnosti krajiny)

vhodnosť pre mapovanie veľkých územívhodnosť pre mapovanie veľkých území vhodnosť pre automatizované spracovanievhodnosť pre automatizované spracovanie menej detailné a poskytujú minimálne informácie o menej detailné a poskytujú minimálne informácie o

využití zemevyužití zeme, v súčasnosti sú však už aj , v súčasnosti sú však už aj satelitné satelitné snímky s veľmi vysokým rozlíšením (VHR)snímky s veľmi vysokým rozlíšením (VHR) < 1 m< 1 m

Mapovanie krajinyMapovanie krajiny

systém DPZ je potrebné vidieť ako celok od snímania údajov až po výsledky vyhodnotenia – účel vyhodnotenia musí byť v súlade s druhom a časom snímania, formou údajov, spôsobom spracovania snímok pred vlastnou interpretáciou atď.

vyhodnocovací postup na získavanie odborných (kvalitatívnych a kvantitatívnych) informácií o objektoch a javoch z obrazových záznamov DPZ

FotointerpretáciaFotointerpretácia

Aspekty fotointerpretácieAspekty fotointerpretácieVlnová dĺžka (pásmo)Vlnová dĺžka (pásmo) – ovplyvňuje druh a množstvo – ovplyvňuje druh a množstvo

informácií, ktoré môžeme získaťinformácií, ktoré môžeme získať

VID IČ RADAR

Aspekty fotointerpretácieAspekty fotointerpretácieČasové aspektyČasové aspekty ročné obdobie (mapovanie vegetácie, poľ.plodín)ročné obdobie (mapovanie vegetácie, poľ.plodín) denná doba (mapovanie pôdy - vlhkosť)denná doba (mapovanie pôdy - vlhkosť) snímky s listami (vegetačné mapovanie)snímky s listami (vegetačné mapovanie) snímky bez listov (topografické mapovanie, snímky bez listov (topografické mapovanie,

mestské objekty)mestské objekty)

Aspekty fotointerpretácieAspekty fotointerpretácieMierka snímky Mierka snímky – ovplyvňuje úroveň využiteľných – ovplyvňuje úroveň využiteľných

informáciíinformácií LMS malej mierky – 1:50 000 a menejLMS malej mierky – 1:50 000 a menej LMS strednej mierky – 1:12 000 až 1:50 000LMS strednej mierky – 1:12 000 až 1:50 000 LMS veľkej mierky – 1:12 000 a viacLMS veľkej mierky – 1:12 000 a viac digitálne snímače - rozlíšeniedigitálne snímače - rozlíšenie

FotointerpretáciaFotointerpretáciaKomplexný postup, pri ktorom sa využívajú:Komplexný postup, pri ktorom sa využívajú: všetky informačné komponenty snímkyvšetky informačné komponenty snímky odborné vedomosti a skúsenostiodborné vedomosti a skúsenosti poznatky o mieste vyhodnoteniapoznatky o mieste vyhodnotenia doplňujúce informácie (mapy, opisné, štatistické doplňujúce informácie (mapy, opisné, štatistické

údaje a iné)údaje a iné)

FotointerpretáciaFotointerpretáciaRozdiel medzi bežnou interpretáciou fotografií a Rozdiel medzi bežnou interpretáciou fotografií a

interpretáciou leteckých a družicových snímok:interpretáciou leteckých a družicových snímok: pohľad na objekty zhorapohľad na objekty zhora časté použitie vlnových dĺžok mimo viditeľného časté použitie vlnových dĺžok mimo viditeľného

pásma spektrapásma spektra zobrazenie zemského povrchu v nezvyklých zobrazenie zemského povrchu v nezvyklých

mierkach a rozlíšeniachmierkach a rozlíšeniach

Interpretačné znakyInterpretačné znaky

tón / farbatón / farba tvartvar veľkosťveľkosť rozlíšenierozlíšenie

Interpretačné znakyInterpretačné znaky

tón / farbatón / farba tvartvar veľkosťveľkosť rozlíšenierozlíšenie textúratextúra

Interpretačné znakyInterpretačné znaky

tón / farbatón / farba tvartvar veľkosťveľkosť rozlíšenierozlíšenie textúratextúra vzor (štruktúra)vzor (štruktúra)

Interpretačné znakyInterpretačné znaky

tón / farbatón / farba tvartvar veľkosťveľkosť rozlíšenierozlíšenie textúratextúra vzor (štruktúra)vzor (štruktúra) tienetiene

Interpretačné znakyInterpretačné znaky

tón / farbatón / farba tvartvar veľkosťveľkosť rozlíšenierozlíšenie textúratextúra vzor (štruktúra)vzor (štruktúra) tienetiene polohapoloha asociáciaasociácia

(vzájomné vzťahy)(vzájomné vzťahy)

Interpretačné kľúčeInterpretačné kľúče

súbory interpretačných znakovsúbory interpretačných znakov dve základné časti:dve základné časti:

1. súbor popísaných snímok (stereodvojíc)1. súbor popísaných snímok (stereodvojíc)

2. grafický alebo slovný popis2. grafický alebo slovný popis dva základné druhy kľúčov:dva základné druhy kľúčov:

1. výberové (selekčné)1. výberové (selekčné) – početné príklady – početné príklady

2. vylučovacie (eliminačné)2. vylučovacie (eliminačné) – rozhodovacie – rozhodovacie stromystromy

obdoba legendy na mapeobdoba legendy na mape nepoužívajú sa až tak častonepoužívajú sa až tak často

Interpretačné kľúčeInterpretačné kľúče príklad vylučovacieho interpretačného kľúča:príklad vylučovacieho interpretačného kľúča:

PomôckyPomôckyĎalšie pomôcky pri interpretácii:Ďalšie pomôcky pri interpretácii: textytexty tabuľkytabuľky mapymapy grafygrafy číselné údaječíselné údaje fotografiefotografie iné letecké alebo družicové snímkyiné letecké alebo družicové snímky metaúdaje o snímkachmetaúdaje o snímkach terénny prieskumterénny prieskum ..........

Druhy fotointerpretácieDruhy fotointerpretácie

1.1. Vizuálna interpretáciaVizuálna interpretácia – vykonáva ju – vykonáva ju

interpretátorinterpretátor

2.2. Automatizovaná interpretáciaAutomatizovaná interpretácia – obrazová – obrazová

klasifikácia, vykonávaná počítačomklasifikácia, vykonávaná počítačom

3.3. Čiastočne automatizovaná interpretáciaČiastočne automatizovaná interpretácia – –

niektoré fázy spracovania sú vykonávané niektoré fázy spracovania sú vykonávané

počítačompočítačom

Pravidlá fotointerpretáciePravidlá fotointerpretácie

Pred fotointerpretáciou je dôležité si zvoliť:Pred fotointerpretáciou je dôležité si zvoliť:

1.1. Klasifikačný systém (schému)Klasifikačný systém (schému)

2.2. Minimálnu mapovaciu jednotku (MMU – Minimálnu mapovaciu jednotku (MMU –

Minimum Mapping Unit)Minimum Mapping Unit)

- v závislosti od:v závislosti od:

- druhu snímok, ich rozlíšenia a iných vlastnostídruhu snímok, ich rozlíšenia a iných vlastností

- účelu vyhodnoteniaúčelu vyhodnotenia

- druhu fotointerpretáciedruhu fotointerpretácie

- mierky výslednej mapy mierky výslednej mapy

Klasifikačný systémKlasifikačný systém

predstavuje množinu kritérií, na základe predstavuje množinu kritérií, na základe

ktorých sú oddeľované jednotlivé triedy ktorých sú oddeľované jednotlivé triedy

objektov na snímkeobjektov na snímke odporúča sa vybrať niektorý z uznávaných odporúča sa vybrať niektorý z uznávaných

klasifikačných systémov, ak už taký existuje klasifikačných systémov, ak už taký existuje

pre javy, ktoré sú predmetom interpretáciepre javy, ktoré sú predmetom interpretácie umožňuje to porovnanie výsledkov umožňuje to porovnanie výsledkov

interpretácie s inými údajmi - interoperabilitainterpretácie s inými údajmi - interoperabilita

Klasifikačný systémKlasifikačný systém hierarchický systémhierarchický systém - hlavné triedy sa delia na - hlavné triedy sa delia na

podtriedy, ktoré sú ďalej detailnejšie delenépodtriedy, ktoré sú ďalej detailnejšie delené výhodou je jednoduchá generalizácia a vhodnosť výhodou je jednoduchá generalizácia a vhodnosť

pre rôzne mierkypre rôzne mierky nehierarchický systémnehierarchický systém - môže obsahovať mix - môže obsahovať mix

detailných a generalizovaných trieddetailných a generalizovaných tried dá sa ľahko modifikovať pre rôzne aplikáciedá sa ľahko modifikovať pre rôzne aplikácie väčšina klasifikačných systémov je väčšina klasifikačných systémov je

hierarchických a obyčajne obsahujú nejaký typ hierarchických a obyčajne obsahujú nejaký typ

klasifikačného stromuklasifikačného stromu

LCCS (Land Cover Clas. System) FAOLCCS (Land Cover Clas. System) FAOKlasifikaKlasifikačný systém organičný systém organizzácie FAOácie FAO

LULC (Land Use LULC (Land Use & Land Cover)& Land Cover) USGS USGS

Level I Level II1 Urban or Built-up Land 11 Residential

12 Commercial and Services13 Industrial14 Transportation,Communications, Utilities15 Industrial and Commercial Complexes16 Mixed Urban or Built-up Land17 Other Urban or Built-up Land

2 Agricultural Land 21 Cropland and Pasture22 Orchards, Groves, Vineyards, Nurseries....23 Confined Feeding Operations24 Other Agricultural Land

3 Rangeland 31 Herbaceous Rangeland32 Shrub and Brush Rangeland33 Mixed Rangeland

4 Forest Land 41 Deciduous Forest Land42 Evergreen Forest Land43 Mixed Forest Land

5 Water, 6 Wetland, 7 Barren Land, 8 Tundra, 9 Perennial Snow or Ice

KlasifikaKlasifikačný systém Geologickej služby USAčný systém Geologickej služby USA

Klasifikačný systém vs. legendaKlasifikačný systém vs. legenda

klasifikačný systémklasifikačný systém by mal byť nezávislý od by mal byť nezávislý od

mierky a použitých údajovmierky a použitých údajov aplikáciou klasifikačného systému na aplikáciou klasifikačného systému na

konkrétnom území pre určitú mierku a konkrétnom území pre určitú mierku a

konkrétnu sadu údajov je konkrétnu sadu údajov je legendalegenda legenda predstavuje zoznam tried, a môže, legenda predstavuje zoznam tried, a môže,

ale nemusí byť odvodená od klasifikačného ale nemusí byť odvodená od klasifikačného

systémusystému u nás najpoužívanejšia legenda CORINE u nás najpoužívanejšia legenda CORINE

Land Cover (CLC) a Katalóg objektov ZB GIS Land Cover (CLC) a Katalóg objektov ZB GIS

(KO ZB GIS)(KO ZB GIS)

Minimálna mapovacia jednotkaMinimálna mapovacia jednotka

MMUMMU - minimálna veľkosť areálu, resp.minimálna - minimálna veľkosť areálu, resp.minimálna šírka línie, ktorá bude mapovaná ako samostatný šírka línie, ktorá bude mapovaná ako samostatný objektobjekt

má vplyv na veľkosť detailu interpretáciemá vplyv na veľkosť detailu interpretácie

Minimálna mapovacia jednotkaMinimálna mapovacia jednotka

veľkosť MMU by mala byť približne 10-násobkom veľkosť MMU by mala byť približne 10-násobkom

veľkosti pixlaveľkosti pixla na výslednej mape určitej mierky je ťažké vyjadriť na výslednej mape určitej mierky je ťažké vyjadriť

plošný areál menší ako 0,10 inch (2,54 mm) na plošný areál menší ako 0,10 inch (2,54 mm) na

jednej stranejednej strane MMU nemusí byť rovnako veľká pre všetky triedy MMU nemusí byť rovnako veľká pre všetky triedy

v rámci klasifikačného systémuv rámci klasifikačného systému aareály reály < MMU – zl< MMU – zlúčenie so susednými areálmiúčenie so susednými areálmi

Projekt CORINE Land CoverProjekt CORINE Land Cover

program CORINE (Coordination of Information on program CORINE (Coordination of Information on the Environment) – schválený Európskou komisiou the Environment) – schválený Európskou komisiou v roku 1985v roku 1985

cieľom bolo zabezpečovať kompatibilné údaje cieľom bolo zabezpečovať kompatibilné údaje o o životnom prostredí členských štátov EÚživotnom prostredí členských štátov EÚ

v r.1991 sa rozhodlo, že 3 projekty sa rozšíria aj na v r.1991 sa rozhodlo, že 3 projekty sa rozšíria aj na štáty strednej a východnej Európy – medzi nimi aj štáty strednej a východnej Európy – medzi nimi aj projekt Land Cover (CLC) – vytvorenie digitálnej projekt Land Cover (CLC) – vytvorenie digitálnej bázy údajov o krajinnej pokrývke v mierke 1:100 bázy údajov o krajinnej pokrývke v mierke 1:100 000 aplikáciou družicových snímok000 aplikáciou družicových snímok

projekt koordinuje EEA (European Environmental projekt koordinuje EEA (European Environmental Agency)Agency)

databázy CLC 1970, CLC 1990, CLC 2000databázy CLC 1970, CLC 1990, CLC 2000, CLC 2006, CLC 2006

Projekt CORINE Land CoverProjekt CORINE Land Cover

údaje Landsat TM, ETM+, SPOT, IRSúdaje Landsat TM, ETM+, SPOT, IRS ggeometrická presnosť eometrická presnosť < 50 m, od CLC90 < 25 m < 50 m, od CLC90 < 25 m MMU plošná 25 ha (500 x 500 m, čo v mierke MMU plošná 25 ha (500 x 500 m, čo v mierke

1:100 000 predstavuje 5 x 5 mm)1:100 000 predstavuje 5 x 5 mm) MMU líniová 100 m (1 mm v mierke 1:100 000)MMU líniová 100 m (1 mm v mierke 1:100 000) geometrickgeometrická presnosť údajov CLC á presnosť údajov CLC < 100 m< 100 m tematicktematická presnosť á presnosť < 85 %< 85 % metóda interpretácie – počítačom podporovaná metóda interpretácie – počítačom podporovaná

vizuálna interpretáciavizuálna interpretácia CLC 20CLC 201212 – – pripravuje sapripravuje sa

www stránka CLC Slovensko

Legenda CORINE Land CoverLegenda CORINE Land Cover

3 hierarchické úrovne:3 hierarchické úrovne:

5 tried na prvej hierarchickej úrovni5 tried na prvej hierarchickej úrovni

15 tried na druhej hierarchickej úrovni15 tried na druhej hierarchickej úrovni

44 tried na tretej hierarchickej úrovni44 tried na tretej hierarchickej úrovni Geografický ústav SAV – Feranec, OťahelGeografický ústav SAV – Feranec, Oťahel r.1995-96 – návrh legendy CLC pre mierku 1:50 r.1995-96 – návrh legendy CLC pre mierku 1:50

000 pre krajiny strednej a východnej Európy000 pre krajiny strednej a východnej Európy doplnená 4.hierarchická úroveňdoplnená 4.hierarchická úroveň

Vizuálna interpretáciaVizuálna interpretácia

najjednoduchšia a najrozšírenejšia metódanajjednoduchšia a najrozšírenejšia metóda najstaršia – vyvinutá pre takmer 100 rokmi, keď najstaršia – vyvinutá pre takmer 100 rokmi, keď

boli k dispozícii iba analógové LMSboli k dispozícii iba analógové LMS vyhodnocovateľ na základe pozorovania vyhodnocovateľ na základe pozorovania

kvalitatívnych a kvantitatívnych charakteristík kvalitatívnych a kvantitatívnych charakteristík objektov a s použitím vlastných znalostí a objektov a s použitím vlastných znalostí a skúseností, prípadne rôznych pomocných skúseností, prípadne rôznych pomocných materiálov určuje na snímke rôzne objekty a javymateriálov určuje na snímke rôzne objekty a javy

dá sa vykonávať pohotovo a s minimálnym dá sa vykonávať pohotovo a s minimálnym technickým vybavenímtechnickým vybavením

Vizuálna interpretáciaVizuálna interpretácia 3D interpretácia 3D interpretácia – využíva stereoskopické videnie– využíva stereoskopické videnie potrebná snímková dvojica (sterodvojica)potrebná snímková dvojica (sterodvojica) ZB GIS – 3D údaje (X,Y,Z)ZB GIS – 3D údaje (X,Y,Z) 2D interpretácia2D interpretácia – na snímke (rovina), – na snímke (rovina),

ortofotosnímkeortofotosnímke

Vizuálna interpretáciaVizuálna interpretácia v minulostiv minulosti – zakresľovaním priamo do snímky – zakresľovaním priamo do snímky

alebo na priehľadnú fóliu, s využitím rôznych alebo na priehľadnú fóliu, s využitím rôznych

pomôcok a prístrojovpomôcok a prístrojov jednoduché - lupa, šošovkový al.zrkadlový jednoduché - lupa, šošovkový al.zrkadlový

stereoskopstereoskop zložitejšie - stereokomparátor, prekresľovač, zložitejšie - stereokomparátor, prekresľovač,

obkresľovačobkresľovač v súčasnostiv súčasnosti – počítačom podporovaná (computer – počítačom podporovaná (computer

aided) vizuálna interpretácia (napr. digitalizácia aided) vizuálna interpretácia (napr. digitalizácia

na obrazovke, 3D interpretácia s využitím na obrazovke, 3D interpretácia s využitím

stereookuliarov)stereookuliarov)

Vizuálna interpretáciaVizuálna interpretácia

Postup:Postup: zzaačíname od líniových prvkov (cesty, vodné číname od líniových prvkov (cesty, vodné

toky...)toky...) pokračujeme výraznými rozhraniami plôch (napr. pokračujeme výraznými rozhraniami plôch (napr.

okraj lesa, okraj vodnej plochy...)okraj lesa, okraj vodnej plochy...) postupujeme od jednoznačných hraníc (les, vodná postupujeme od jednoznačných hraníc (les, vodná

plocha...) k menej jednoznačným (druhy lesa, plocha...) k menej jednoznačným (druhy lesa,

druhy poľnohospodárskej pôdy...)druhy poľnohospodárskej pôdy...)