www.czechglobe.cz
Hodnocení stavu regenerace lesních porostů na Šumavě... ...s využitím eCognition
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
1
www.czechglobe.cz
Představení se Centrum výzkumu globální změny Akademie věd České republiky (www.czechglobe.cz) Oddělení dálkového průzkumu Země doc. František Zemek (
[email protected]) ing. Jan Novotný (
[email protected]) ing. Miroslav Pikl
Dálkový průzkum Země v hodnocení vývoje poškození smrkových porostů a regeneračních procesů po napadení lýkožroutem smrkovým Projekt COST OC09001 Doba řešení: 2009 až 2012
ing. Jan Hanuš Mgr. Věroslav Kaplan PhD. ing Tomáš Fabiánek ing. Růžena Janoutová ing. Marek Pivovarník
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
2
www.czechglobe.cz
Obsah prezentace Intro:
Kalamita na Šumavě způsobený lýkožroutem smrkovým
Jádro:
Zhodnocení stavu regenerace na základě dat leteckého DPZ
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
3
www.czechglobe.cz Šumava po napadení lýkožroutem smrkovým
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
4
www.czechglobe.cz Časová série – postup kůrovce
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
5
www.czechglobe.cz Časová série – postup kůrovce
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
6
www.czechglobe.cz Časová série – postup kůrovce
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
7
www.czechglobe.cz Časová série – postup kůrovce
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
8
www.czechglobe.cz Časová série – postup kůrovce
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
9
www.czechglobe.cz Časová série – postup kůrovce
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
10
www.czechglobe.cz Časová série – postup kůrovce oblast Březník Zpracování v eCognition 1) import dat • • • •
TM1,2,3,4,5,7 (32bit) po atmosférických korekcích DEM (32bit) = nadmořská výška DEMREL (32bit) = pro konkrétní termín snímku expozice terénu vůči slunci (kosinus úhlu), hodnoty 0.0 až 1.0 CLOUD (8bit) maska mraků vytvořená ručně pro každý termín
2) segmentace
segmentation weights: DEM = 0, DEMREL = 0.5, TM1 = 0, TM2-7 = 1 scale = 2 až 3 podle termínu shape = 0.05 compactness = 0.5
3) ručně trénovaná klasifikace Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
11
www.czechglobe.cz Vstupní data – Hyperspektrální data
AISA Eagle Prostorové rozlišení 40 cm Spektrální rozlišení 10 nm Spektrální rozsah 400–890 nm
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
12
www.czechglobe.cz Vstupní data – Lidarová data Instrument: TopEye Mk II Laser: 1064 nm
Rozlišení: 1m Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
13
www.czechglobe.cz Charakter porostu – původní les
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
14
www.czechglobe.cz Charakter porostu – nový les
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
15
www.czechglobe.cz Charakter porostu – travní porosty
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
16
www.czechglobe.cz Postup klasifikace Per-pixel klasifikace na základě jednotlivých datových zdrojů Nedosahovala požadované přesnosti Objektově orientovaná klasifikace Kombinovaný vstup HS a Lidar Software eCognition Segmentace korun smrku Realizovaná ve vlastním softwaru Podrobnější klasifikace bylinného patra Na základě terénních šetření
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
17
www.czechglobe.cz Objektová klasifikace Realizována v softwaru eCognition Vstup: hyperspektrální data a mapa výšek Výstup: klasifikace tříd pokryvu
Postup 1. Aplikace masky 2. Segmentace (multiresolution segmentation) 3. Trénování (select samples, NN space definition) 4. Klasifikace (hierarchical classification) Použité třídy 1. Cesta 2. Smrk 3. Stín 4. Suché dřevo 5. Tráva Klasifikační pravidla 1. Spektrální shoda 2. Fuzzy pravidla o výšce
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
18
www.czechglobe.cz Objektová klasifikace — ukázky
vlevo rozdělení na spektrálně homogenní objekty
dole výsledná klasifikace smrk (tm. zelená) tráva (sv. zelená) suché dřevo (žlutá) stín (šedá)
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
19
www.czechglobe.cz Detekce stromů Realizována ve vlastním softwaru Vstup: mapa výšek Výstup: pozice a plocha korun smrků
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
Postup 1. Aplikace masky třídy smrk 2. Zhlazení obrazu 3. Detekce lokálních maxim 4. Rozrostení plochy korun
20
www.czechglobe.cz Detekce stromů
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
21
www.czechglobe.cz Detekce korun
1
1 – koruny stromů eCognition (červená) 2 – delineované koruny Lidar (zelená) 3 – delineace nízkých stromů 4 – okrajové části korun (žlutá) 5 – výsledná klasifikace korun (červená)
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
2
3
4
5
22
www.czechglobe.cz Bylinné patro Naměřena spektra Brusnice borůvka Třtina Kapraď
Reklasifikace třídy trávy provedena v softwaru ENVI metodou maximum likelihood Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
23
www.czechglobe.cz Bylinné patro
Kapraď Brusnice Travní porost Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
24
www.czechglobe.cz Výsledná klasifikace
Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
25
www.czechglobe.cz
Závěr Časový průběh kalamity na Šumavě způsobené lýkožroutem smrkovým je možné sledovat na základě dálkového průzkumu Země, především ze satelitních dat. Aktuální stav regenerace v oblasti je možné hodnotit na základě dat leteckého DPZ. S klasifikací v heterogenním reálném světě výrazně pomáhá objektový přístup (eCognition) Důležitým předpokladem úspěchu při klasifikaci pokryvu je kombinování spektrálních a strukturních parametrů z hyperspektrálních a lidarových vstupních dat. Oddělení DPZ jako součást Czechglobe se zabývá kombinací datových zdrojů využitelných v různých oborech v rámci projektu HyDaP (http://hydap.czechglobe.cz). Kde působíme a jaká data máme k dispozici je vidět na http://mapserver.czechglobe.cz. Jan Novotný (
[email protected]), František Zemek, Miroslav Pikl
26