Aktualizacja mapy glebowo-rolniczej z wykorzystaniem klasyfikacji obiektowej (OBIA) zobrazowań teledetekcyjnych oraz analiz przestrzennych GIS

• Autorzy: Wężyk P. , Pierzchalski M. , Szafrańska B. , Kortas G.

Warianty tytułu

EN

Update of the digital soil map using object based image analysis (OBIA) of remote sensing data and GIS spatial analyses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Aktualność map glebowo-rolniczych w Polsce sięga najczęściej lat sześćdziesiątych poprzedniego wieku, stąd wymagają one nie tylko konwersji z formy analogowej (papierowej) do cyfrowej, ale przede wszystkim weryfikacji treści w stosunku do rzeczywistych klas pokrycia i użytkowania terenu. Rozwój miast, wsi, dróg i innych inwestycji infrastrukturalnych, jaki nastąpił w minionych 50 latach oraz nasilenie się w ostatniej dekadzie procesów socjoekonomicznych skutkujących porzucaniem upraw rolnych i zajmowania tych terenów przez lasy, spowodował dużą dezaktualizację treści geometrycznej mapy glebowo-rolniczej. Przeprowadzenie weryfikacji treści geometrycznej mapy glebowo-rolniczej dla skali województwa małopolskiego wymagało zastosowania obiektowej klasyfikacji (OBIA, ang. Object Based Image Analysis) aktualnych zobrazowań teledetekcyjnych. Proces OBIA realizowano w oprogramowaniu eCognition Developer 8.64 (Trimble GeoSpatial). Należało go możliwie daleko zautomatyzować ze względu na dużą powierzchnię opracowania (ok. 15000 km2). Otrzymane wyniki skontrolowano na podstawie kilkuset powierzchni referencyjnych (wektoryzacja ekranowa dokonana przez operatora). Analizy przestrzenne GIS aktualizujące przebieg poligonów mapy glebowo-rolniczej o nowe powstałe obiekty zrealizowano w trybie wsadowym (Model Builder, Esri). Uzyskane wyniki wykazały, iż największe zmiany, tj. przyrost powierzchni (procentowo) zanotowano w przypadku klas: „Las” (Ls; +8.2%) oraz „Tereny zabudowane” (Tz; +6.3%), przy jednoczesnym ubytku wszystkich kompleksów (ID 1÷13) wykorzystywanych pod uprawy rolne o -10.5% (z czego -4.9% w rejonach górskich). Ubytek trwałych użytków zielonych (1z, 2z oraz 3z) na zaktualizowanej mapie glebowej oceniona na około (-4.2%). Zastosowane algorytmy weryfikacyjne oraz aktualizacyjne pozwalają stwierdzić, iż klasyfikacja obiektowa OBIA aktualnych zobrazowań teledetekcyjnych (satelitarnych i lotniczych) w połączeniu z daleko zautomatyzowanymi analizami przestrzennymi GIS może być wykorzystywana w procesie aktualizacji mapy glebowo-rolniczej.

EN

The analogue soil maps (paper sheets; scale 1:5000) were made in Poland most likely in the 60-ties of XX century. Today, they need not only conversion from analogue form to digital (raster or vector) format but also quick and objective map revision. Soil maps become outdated and they don't represent actual land use or land cover (LULC). Rapid growth of cities and the country side development as well as infrastructure constructions have to be included in up-dated soil map. During the last 50 years in Małopolska Voivodeship, many hectares of arable land were abandoned and changed in natural way (succession) in to the class forest. In year 2010 the Marshal office of Małopolska Voivodeship decide to convert the archive of analogue soil map to shape file with connected database. In 2011 another project was started with main goal of up-date of the soil map (about 15 000 km2). The special work-flow of geoinformation technologies was used for fulfill this goal. Object Based Image Analysis (OBIA) meets the criteria for fast and accurate Land Use & Land Cover (LULC) classification method of the RapidEye (from years 2010/2011) high resolution satellite images. Application of this object based classification method, together with GIS analysis ensures very high degree of work automation. The results obtained shows, that the most changes in a land cover were observed in urban areas (Tz; +6.3%) and forests (Ls; + 8.2%). The area of all other agricultural used soil complexes decreased in the same time about -10.5% (in the mountainous areas approx. -4.9%). The class pastures and meadows also decrease during the last 50 years about -4.2%. This project demonstrates success story of using the modern GIS techniques to verify and update soil map of Małopolska Voivodeship based on the OBIA of RapidEye satellite imaginary and aerial orthophotomaps (RGB).

Słowa kluczowe

PL

mapa glebowo-rolnicza; klasyfikacja obiektowa; OBIA; aktualizacja; analiza przestrzenna GIS

EN

soil map; object-based image analysis; OBIA; map up-date; spatial GIS analysis

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 23
• Strony: 477--488
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Wężyk P.

• Laboratorium GIS i Teledetekcji, KEkL, Wydział Leśny UR w Krakowie, telefon: [phone]

autor

Pierzchalski M.

• ProGea Consulting Kraków

autor

Szafrańska B.

• Urząd Marszałkowski Województwa Małopolskiego

autor

Kortas G.

• Urząd Marszałkowski Województwa Małopolskiego

Bibliografia

• 1. Aldred D., Wang J., 2011. A method for obtaining and applying classification parameters in object-based urban rooftop extraction from VHR multispectral images. International Journal of Remote Sensing, Volume 32, Issue 10, p. 2811–2823.
• 2. Benz U. C., Hofmann P., Willhauck G., Lingenfelder I., Heynen M., 2004. Multi-resolution, object-oriented fuzzy analysis of remote sensing data for GIS-ready information. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 58, pp. 239–258.
• 3. de Kok R., Wężyk P., 2008. Principles of full autonomy in image interpretation. The basic architectural design for a sequential process with image objects. In: Object-Based Image Analysis. Blaschke Th., Lang S., Hay G.J. (Eds.). Series: Lecture Notes in Geoinformation and Cartography. Springer Berlin Heidelberg. p. 697–710.
• 4. GUGIK, 2008. Wytyczne techniczne. Baza Danych Topograficznych (TBD). Wersja 1 uzupełniona. Warszawa 2008.
• 5. Jelonek J., Wyczałek I., 2006. Automatyczna detekcja zmian urbanistycznych na zdjęciach lotniczych. Archiwum Fotogrametrii i Teledetekcji, Vol.16, s. 249–257.
• 6. Krischke M., Niemeyer W., Scherer S., 2000. RapidEye satellite based geo-information system. Acta Astronautica, Vol. 46, s. 307–312.
• 7. Sandau R., Brieß K., D’Errico M., 2010. Small satellites for global coverage: Potential limits. ISPRS Journal of photogrammetry and Remote Sensing, 65, p. 492–504.
• 8. Wang Q., Tenhunen D.J., 2004. Vegetation mapping with multitemporal NDVI in North Eastern China. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 6, s. 17–31.
• 9. Wężyk P., de Kok R., Szombara S., 2007. Zastosowanie obiektowo zorientowanej analizy obrazu (GEOBIA) wysokorozdzielczych obrazów satelitarnych w klasyfikacji obszaru miasta Krakowa. Roczniki Geomatyki, 17b, s. 791–800.