W poprzednim odcinku naszego mini szkolenia omówiliśmy konfigurację wtyczki i pobieranie oraz przygotowanie sceny QGIS. Dzisiaj przygotujemy obszary treningowe dla klasyfikacji a następnie uruchomimy proces i przejrzymy wyniki.

Obszary treningowe

Możemy rozpocząć proces klasyfikacji nadzorowanej (półautomatycznej) naszej sceny satelitarnej. Wskazujemy nazwę pliku w którym zapisane zostaną tzw. obszary treningowe – informacje o wartościach sygnału odebranego. Kolejny krok to wpisanie w dolnym polu zamiast wartości MC 1 i C 1 konkretnej nazwy makroklasy i klasy obiektu. Wybieramy z paska narzędzi u góry pomarańczowy krzyż (oznaczony na ilustracji cyfrą 1 i klikamy na obszarze mapy gdzie znajduje się wybrany przez nas obiekt. Cyfrą 2 wskazany jest tzw. wskaźnik podglądu klasyfikacji. Informuje on o wartości indeksu (NDVI, EVI, etc.). Pomaga on dobrać obszar z którego stworzymy OT.

Pasek tworzenia OT

Pasek tworzenia OT

Powinniśmy utworzyć nawet do 20 obszarów treningowych dla jednej klasyfikacji (np. las sosnowy w wieku rębnym). Po wyliczeniu poligonu OT, na obrazie mapy pojawia on się w kolorze czarnym (zobacz na ilustracji poniżej).

Podświetlony wstępny OT

Wstępnie wyliczony obszar treningowy

Gdy wyliczone zostaną sygnatury tymczasowego obszaru treningowego, możemy je zapisać przy klawisza znajdującego się w prawym dolnym rogu doku. Gdy utworzymy wystarczająco dużo klas w danej makroklasie, możemy przy polu cyfrowym MC ID zmienić wartość na kolejną oraz dodać nowy opis makroklasy. W tym momencie jesteśmy gotowi na dodawanie OT dla kolejnej kategorii pokrycia terenowego. Większość źrodeł podpowiada że podstawowe makroklasy które powinniśmy utworzyć to: lasy, grunty rolne, zabudowa i wody. W przypadku wód w większości przypadków możemy stworzyć mniej obszarów treningowych (klas), gdyż ich wykres widmowy jest dość zbieżny. W pozostałych przypadkach musimy jednak się postarać 😉

Zapis OT

Dodawanie nowego OT do jako klasy

Gdy zbierzemy już wystarczająco dużo obszarów treningowych, przejdziemy do stworzenia sygnatur spektralnych. W tym celu możemy złączyć wiele klas tego samego typu do jednego wykresu.

Scalanie sygnatur i dodawanie ich do wykresu

 

 

Obliczenia i wyniki

Po scaleniu sygnatur i dodaniu ich do wykresu liniowego lub punktowego, powinniśmy przejrzeć ten wykres aby ocenić czy sygnatury dla konkretnych klas/makroklas wystarczająco odróżniają się od pozostałych. Na ilustracji poniżej możemy zaobserwować dość wyraźną separację pomiędzy sygnaturami praktycznie w całym zakresie widma dla naszych scalonych sygnatur drzew iglastych (tu głównie sosna), oraz liściastych (na naszym obszarze występują dąb, brzoza, buk i olsze).

Wykres charakterystyki spektralnej

Wykres charakterystyki spektralnej

Musimy również pamiętać że różnice pomiędzy wykresami spektralnymi różnych gatunków drzew są zmienne zależnie od okresu fenologicznego. Przyjrzyjmy się wykresom opracowanym przez zespół z Uniwersytetu Warszawskiego. Jak widzimy, okresem najkorzystniejszym do klasyfikacji gatunków jest przełom maja i czerwca, a następnie września i października.

Krzywa spektrometryczna gatunków

Krzywa spektrometryczna wybranych gatunków drzew (za Ciołkosz A i in., 1978)

Krzywa spektrometryczna gatunków drzew w sezonie wegetacyjnym

Krzywa spektrometryczna gatunków drzew w sezonie wegetacyjnym (za Ciołkosz A., 1978)

 

Jeśli dodamy kolejne sygnatury, możemy zauważyć że różnice pomiędzy sygnaturą dla łąk i lasu liściastego nie są tak wyraźne. Dlatego tak istotne jest zebranie wielu obszarów treningowych dla każdej interesującej nas klasy, aby jak najbardziej uszczegółowić wykres charakterystyki.

Wykres charakterystyki spektralnej dla wielu klas.

Kolejny krok w naszej pracy to wskazanie ustawień dla procesu klasyfikacji. Najważniejszą decyzją jest wybór czy klasyfikacja ma być prowadzona na klasach czy makroklasach. Kolejny to wybór algorytmu – w moim przypadku zdecydowałem się na Spectral Angle Mapping. Szerzej algorytmy dostępne w SCP omówię już niedługo. Dodatkowo wybierzemy tworzenie wektora i raportu klasyfikacji. To pomoże nam w ocenie poprawności wykonania klasyfikacji – oraz umożliwi dalsze wykorzystanie opracowania.

Ustawienia klasyfikacji SCP

Ustawienia klasyfikacji SCP

Przycisk RUN uruchamia cały proces, który może potrwać od kilkunastu minut do kilku godzin. Konieczne jest wskazanie jeszcze miejsca w którym zostaną zapisane pliki wynikowe.

Pasek postępu SCP

Pasek postępu SCP

 

Po zakończeniu procesu naszym oczom ukazuje się gotowy plik rastrowy (i wektorowy) z wynikiem klasyfikacji.

Wynik klasyfikacji nadzorowanej w SCP

Bibliografia:

  1. Ciołkosz A., Miszalski J., Oledzki J.R. (1978), Interpretacja zdjęć lotniczych, Warszawa, PWN

tomasznycz

Geograf, kartograf, góral z wyboru