Muutostunnistus ilmakuvilta Metsävaratietojen ajantasaistusseminaari Pekka Hyvönen Jaakko Heinonen Arto Haara Perttu Anttila Metsäntutkimuslaitos Skogsforskningsinstitutet Finnish Forest Research Institute www.metla.fi
Miksi Missä muutostunnistusta voi hyödyntää? Uudistushakkuukuvioiden kontrollointi Kuviorajaus Toimenpidetiedon kontrollointi Tietovarantojen luotettavuus Myrskytuhojen seuranta Maastotöiden kohdentaminen 3 4 2 6
Aineistoista Aineistot Ilmakuvat 2001, 2004 ja 2006, 7 kpl/ajankohta Filmikamera skannaus orto-oikaisu (0,5 m) ei sävysäätöjä Lähes samat kuvausparametrit Kuvioaineisto N. 5 300 kuviota (n. 6 800 ha), maastoinventointi 2002 Toimenpidetiedon keruu 2003 2006 (+ajantasaistusmittauksia maastossa) Maastotarkistus 2006/2007 Tarkka tieto tapahtuneista muutoksista
Aineistoista 23.6.2001, klo 7:55 27.6.2004, klo 7:29
Aineistoista 23.6.01, 7:55-27.6.04, 7:29-18.6.06, 10:18
Menetelmistä Menetelmät, vaihe 1 Radiometrinen korjaus Piirteiden irrotus ilmakuvilta Alkuperäiset ja radiometrisesti säädetyt kuvat, suhdekuvat, resoluutio 0,5 m 3 m Sävyarvopiirteitä, tekstuuritunnuksia Luokittelu (2 361 kuviota, 1 ilmakuvapari) Päätelmiä 3 muutosluokkaa: Ei muutosta, lievä muutos, selvä muutos Erotteluanalyysi (stepwise discriminant analysis) Radiometrinen korjaus turhaa Tulokset kohtuullisia yliluokitus 14 %, harvennuksista löytyi 84 %
Menetelmistä Menetelmät, vaihe 2 Orto-oikaistujen eri ajankohdan ilmakuvien kohdistus kuviotasolla Pienet oikaisuvirheet eliminoidaan Suurin korrelaatio eri ajankohdan kuvanalkioiden sävyarvojen välillä paras kohdistus Piirteiden irrotus ilmakuvilta Tehdään kohdistuksen yhteydessä Regressiopiirteitä, sävyarvopiirteitä, tekstuuritunnuksia Luokittelu 3 muutosluokkaa: Ei muutosta, lievä muutos, selvä muutos Erotteluanalyysi (stepwise discriminant analysis) k-nn Kuvio- ja segmenttitasolla
Menetelmistä 2001 2004
Ilmakuvaparit
Tuloksia (2001 2004) Testiaineisto, 1 160 kuviota Kappa Kokonaistarkkuus, % Omission error, % Commission error, % Harvennuksista, % 0 Kuvio, disc. (2006) 0,58 84,6 19,3 14,5 84,2 5 Kuvio, disc. (woadj) 0,62 86,5 18,4 12,4 84,5 1 Kuvio, disc. 0,74 91,1 16,1 7,2 90,7 2 Kuvio, k-nn 0,72 91,5 24,3 4,5 85,6 3 Segtokuvio, disc. 0,71 90,1 13,8 8,8 89,7 4 Segtokuvio, k-nn 0,62 86,6 18,8 11,5 86,6 Segmentti, disc. 0,74 91,2 17,6 6,4 90,6 Koko aineisto (5 265) 0,58 84,6 17,9 14,2 91,2 Testiaineisto Estimoitu luokka Maastohavainto Ei muutosta Lievä muutos Selvä muutos Ei muutosta 874 68 Lievä muutos 35 139 Selvä muutos 44
Tuloksia, 2001 2004 / 2004 2006 Koko aineisto, 5 265 kuviota Testiaineisto, 1 160 kuviota Maastohavainto Ei Lievä Selvä % Ei Lievä Selvä % Ei muutosta 3 660 608 86 843 163 84 Uudistushakkuu 2 16 163 99 1 5 24 97 Kasvatushakkuu 31 319 4 91 9 31 1 78 Sp./yp. poisto 5 34 87 1 4 80 Nuoren metsän hoito 10 57 85 1 5 83 Taimikonhoito 21 25 54 8 2 20 Maanmuokkaus 1 3 75 Muu toimenpide 34 124 6 79 20 34 63 Lievä luonnontuho 74 66 47 6 2 25 Selvä luonnontuho 2 100 Kappa 0,41 81,5 % Yliluokitus 16,2 % Löytymättä 29,9 %
Korrelaatio: Uudistus- tai kasvatushakkuu Aputieto 2001 2004
Aputieto 2001 2004 Uudistus- tai kasvatushakkuu, muu toimenpide
Aputieto 2004 2006
Kuviotasoa tarkempaa
Kuviotasoa tarkempaa 2001 2004
Kuviotasoa tarkempaa 2004 2006
Yhteenveto Luokittelu (muutostunnistus) Selvät toimenpiteet havaitaan, esim. uudistushakkuut Harvennukset havaitaan, pääosin Tarvitaan tukiaineisto Lievät muutokset jää löytymättä Yliluokitus Kuvausparametrien samankaltaisuus (varjot ongelma) Vaaditaan käsittely-yksikkö; kuvio, segmentti, hila Aputieto Ei tarvita tukiaineistoa Helppo laskea, suoraviivaista Tulokset kohtuullisia Muunneltavuus; kuvio, segmentti, liukuva ikkuna ilmakuvan yli Laskenta pilkottu osiin (toistaiseksi), vaatii laskentaresursseja
Kiitos