Che cos'è il rilevamento delle modifiche e come posso eseguire tale analisi con strumenti open source?

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Dalla pagina di Wikipedia :

Il rilevamento delle modifiche per GIS (sistemi di informazione geografica) è un processo che misura il modo in cui gli attributi di una determinata area sono cambiati tra due o più periodi di tempo. Il rilevamento delle modifiche comporta spesso il confronto di fotografie aeree o immagini satellitari dell'area scattate in momenti diversi. Il processo è più frequentemente associato al monitoraggio ambientale, alla gestione delle risorse naturali o alla misurazione dello sviluppo urbano

Come viene effettuato il confronto? Con quali strumenti? Sento che la descrizione non è completa. O manca qualcosa.

Dove o in quali libri posso trovare ulteriori informazioni sul rilevamento delle modifiche?

Quali strumenti devo usare per eseguire tale analisi usando i dati in uno shapefile? (solo open-source per favore)

MODIFICARE

Alcuni articoli sul rilevamento dei cambiamenti (teoria e tecniche)

Tecniche di rilevamento delle modifiche (D. LU, E. BRONDI, ZIO ed E. MORAN, 2004, pdf)

Rilevazione del cambiamento di tendenza nelle serie temporali NDVI: Effetti della variabilità e metodologia inter-annuali Forkel, M., Carvalhais, N., Verbesselt, J., Mahecha, MD, Neigh, C., Reichstein, M. (2013) Remote Sensing 5 (2013) 5. - ISSN 2072-4292 - p. 2113 - 2144.

Cambiamenti nelle tendenze dell'attività vegetale globale Jong, R. de, Verbesselt, J., Zeileis, A., Schaepman, ME (2013) Remote Sensing 5 (2013) 3. - ISSN 2072-4292 - p. 1117 - 1133.

Rapporti tra il declino del ghiaccio marino estivo, l'aumento delle temperature e il cambiamento della vegetazione nella tundra artica siberiana dalle serie storiche MODIS (2000-11) Dutrieux, LP, Bartholomeus, HM, Herold, M., Verbesselt, J. (2012) Environmental Research Letters 7 (2012) 4. - ISSN 1748-9326 - p. 12.

Rilevazione di disturbi quasi in tempo reale mediante serie temporali di immagini satellitari Verbesselt, JP, Zeileis, A., Herold, M. (2012) Remote Sensing of Environment 123 (2012). - ISSN 0034-4257 - p. 98 - 108. Cambiamenti di tendenza nell'inverdimento e nella doratura globali: contributo delle tendenze a breve termine al cambiamento a lungo termine Jong, R. de, Verbesselt, J., Schaepman, ME, Bruin, S. de (2012) Global Change Biology 18 (2012) 2. - ISSN 1354-1013 - p. 642 - 655.

Rilevamento del cambiamento fenologico tenendo conto delle tendenze brusche e graduali nelle serie temporali delle immagini satellitari Verbesselt, J., Hyndman, R., Zeileis, A., Culvenor, D. (2010) Remote Sensing of Environment 114 (2010) 12. - ISSN 0034-4257 - p. 2970 - 2980.

Rilevamento dell'andamento e dei cambiamenti stagionali nelle serie temporali delle immagini satellitari Verbesselt, J., Hyndman, R., Newnham, G., Culvenor, D. (2010) Telerilevamento dell'ambiente 114 (2010) 1. - ISSN 0034-4257 - p. 106 - 115.

(Ne aggiungerò altri in futuro, come se scoprissi altri documenti importanti)

— nickves
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Quattro aspetti del rilevamento dei cambiamenti, particolarmente importanti quando si monitorano le risorse naturali (Macleod e Congalton 1998) : Rilevare i cambiamenti, Identificare la natura del cambiamento, Misurare l'estensione del cambiamento, Valutare il modello spaziale del cambiamento.

— Nikos Alexandris,

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Il rilevamento delle modifiche è un'operazione / modulo comune nei pacchetti di telerilevamento come ENVI o Toolbox Orfeo. Di solito comporta dati raster (ad esempio immagini satellitari).

Come viene effettuato il confronto? Con quali strumenti? Sento che la descrizione non è completa. O manca qualcosa.

Il rilevamento delle modifiche viene effettuato confrontando due immagini raster scattate in momenti diversi ma che coprono la stessa area. Poiché le immagini coprono la stessa area, le immagini si sovrappongono. Immagina due griglie sovrapposte.

Si tratta quindi di confrontare se il valore di un pixel nel nuovo raster è uguale al valore del pixel nel vecchio raster. I pixel che sono stati modificati vengono quindi contrassegnati. L'output è di solito un raster che copre le stesse estensioni delle due immagini con le aree modificate evidenziate. Ovviamente è una semplificazione ma hai l'idea :)

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Dove o in quali libri posso trovare ulteriori informazioni sul rilevamento delle modifiche?

Puoi iniziare con questi documenti

Quali strumenti devo usare per eseguire tale analisi usando i dati in uno shapefile? (solo open-source per favore)

Puoi provare Opticks . Ha un plug-in per il rilevamento delle modifiche .

— RK
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Dai un'occhiata a DTclassifier qui che puoi utilizzare con QGIS.

DTclassifier offre un'interfaccia semplice e semplificata per la classificazione raster e il rilevamento delle modifiche utilizzando gli alberi decisionali.

Funzionalità del plug-in:

approccio integrato: esegue tutte le operazioni, inclusa la raccolta dei dati di addestramento, la costruzione di alberi e la classificazione in QGIS

primo esempio di utilizzo della libreria di visione artificiale OpenCV in QGIS

uso di algoritmo di classificazione non parametrico - alberi decisionali.

Puoi trovare un tutorial qui .

Accanto a questo puoi dare un'occhiata a questo post qui , Rilevazione del cambiamento di entropia

rilevamento del cambiamento

Spero che ti aiuti ...

— Aragona
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sì, gli esempi visivi erano molto istruttivi. Grazie!

— Nicks,

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Non credo che troverai molti strumenti per il rilevamento delle modifiche sui dati vettoriali (come gli shapefile) perché è un problema banale: basta camminare sui punti e dirmi se sono gli stessi.

Il rilevamento delle modifiche è più tipico per le immagini raster (ad es. Immagini SAR o immagini visive / IR), in cui il problema è rilevare cosa è cambiato da un passaggio del satellite a quello successivo o da un volo aereo a quello successivo o "prima e dopo "su un sito che ha subito un disastro naturale.

Per le immagini raster, un'opzione di toolkit open source è Orfeo Toolbox .

— BradHards
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Sì, sono d'accordo sulla banalità dei dati vettoriali. Ho aggiornato la mia domanda in modo da includere anche il raster

— nick del

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Il problema con i dati vettoriali sembra banale solo perché si pone una domanda banale! Ad esempio, quando le forme sono poligoni che rappresentano l'estensione delle cose sulla superficie, come la copertura forestale, lo sviluppo urbano, ecc., Il rilevamento del cambiamento richiede l' intersezione degli strati e l'analisi della geometria delle sovrapposizioni. Quando le forme sono lineari, di solito si è interessati a misurare quanto sono diverse le forme - quanto distanti in media, al massimo, ecc., Quando le forme sono punti, si vuole misurare le distanze tipiche tra punti, se i nuovi punti hanno apparvero e quelli vecchi scomparvero.

— whuber

Non ho una risposta completa per questo, ma penso ancora che possa essere un problema più semplice (banale solo nel caso più semplice) poiché hai già dati "buoni" e non devi occuparti della registrazione / classificazione prima parte. Non sono a conoscenza di nulla che tenti di gestire dati di caratteristiche non classificati, ma ci sono metriche nella maggior parte dei software basati su GEOS per cose come semplici calcoli di distanza, distanza di Hausdorff e così via.

— BradHards,

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Rilevazione del cambiamento

Il rilevamento dei cambiamenti , nella disciplina del telerilevamento, è il processo analitico che mira a rilevare i cambiamenti - nel tempo e nello spazio - della copertura del suolo e / e dell'uso del suolo.

PCA come tecnica di rilevamento del cambiamento

Tra le pratiche di rilevazione dei cambiamenti più comuni e di successo, vi è l'applicazione dell'analisi delle componenti principali (PCA) su dati multidimensionali bi o multi-temporali (Lu et al., 2003).

Cos'è la PCA?

Principal Components Analysis (PCA) è un algoritmo di trasformazione lineare multidimensionale. Ricostruisce un set di dati multivariato in modo che le prime variabili, chiamate componenti principali (PC), contengano la maggior parte della varianza dei dati originali. Pertanto, PCA offre il potenziale per descrivere o rappresentare in modo affidabile un set di dati multidimensionale utilizzando meno dimensioni rispetto a quelle che compongono il set di dati iniziale (Jolliffe, 2002).

Come funziona?

PCA reindirizza le variazioni più elevate del set di dati originale, che assomigliano principalmente a caratteristiche del paesaggio invariate , nei primi componenti. È responsabilità dell'utente quindi estrarre le modifiche mediante operazioni avanzate di elaborazione delle immagini digitali, ovvero la classificazione delle immagini (segmentazione e).

Rilevamento delle modifiche basato su PCA utilizzando (G) FOSS

PCA è implementato in GRASS-GIS ( modulo i.pca ), R ( princomp () e prcomp () ), OrfeoToolbox , SAGA-GIS e probabilmente più (Free &) applicazioni open source.

Un esempio di lavoro approfondito, dal quale è stata estratta la maggior parte del testo sopra, mostra come mappare le aree bruciate - che è essenzialmente un'analisi di rilevamento delle modifiche - basata su PCA e GFOSS. Si prega di fare riferimento a questo lavoro per un ampio elenco di riferimenti sull'argomento.

Sull'uso di GRASS-GIS e R per eseguire PCA, esiste una pagina dedicata GRASS-wiki intitolata Analisi componenti principali .

Riferimenti

Jolliffe, IT (2002). Analisi dei componenti principali . Springer, 2a edizione. 28 illustrazioni.

Lu, D., Mausel, P., Brondizio, E. e Moran, E. (2003). Tecniche di rilevamento del cambiamento. International Journal of Remote Sensing , 25 (12): 2365.

— Nikos Alexandris
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Il GIS open source e il pacchetto di telerilevamento Whitebox Geospatial Analysis Tools ( http://www.uoguelph.ca/~hydrogeo/Whitebox/ ) ha un numero abbastanza ampio di strumenti per eseguire il rilevamento delle modifiche sulle immagini. Ciò include strumenti per le operazioni Modifica analisi vettoriale, Tabulazione incrociata, Regressione immagine, Analisi componenti principali e Inserimento memoria funzione di scrittura. Probabilmente sono di parte, essendo lo sviluppatore principale del software, ma insegno spesso il rilevamento del cambiamento a studenti universitari che utilizzano Whitebox e la mia esperienza è stata che è un software intuitivo e facile da usare per questo tipo di analisi.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

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Il rilevamento dei cambiamenti è uno studio molto intenso quando lavori per lo sviluppo urbano, la gestione del paesaggio o la frammentazione delle foreste ... Per tali scopi che hanno richiesto un risultato molto accurato, dovresti prima andare alla classificazione di un'area dal passato al presente e quindi lavorare con quelli dati vettoriali per lo studio di rilevamento dei cambiamenti

— Helly Joshi
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