Συγκριτική αξιολόγηση των δορυφορικών εικόνων ρανταρ και των πολυφασματικών δορυφορικών εικόνων στον εντοπισμό και τη χαρτογράφηση φωτογραμμώσεων: παραδείγματα από περιοχές της Β. Ελλάδα. = Comparative evaluation of the application of satellite radar imaging and multispectral satellite images in the detection and mapping of lineaments: a case study from northern Greece.

Περίληψη

Η περιοχή της Μυγδονίας λεκάνης έχει μελετηθεί επαρκώς από τεκτονική σκοπιά και υπάρχει πλήθος τεκτονικών και γενικότερα, γεωλογικών στοιχείων. Με βάση τα στοιχεία αυτά, σε τμήμα της παραπάνω λεκάνης, επιχειρείται η συγκριτική αξιολόγηση των πολυφασματικών δορυφορικών εικόνων και των δορυφορικών εικόνων ραντάρ, με κριτήριο τη δυνατότητα εντοπισμού και χαρτογράφησης γραμμώσεων (lineaments), χωρίς να εξετάζεται το είδος των δομών που αντιπροσωπεύουν (δηλαδή αν είναι ρήγματα, λιθολογικά όρια κ.λ.π.), καθώς και ο
πειραματισμός με ορισμένες, από τις πλέον πολυάριθμες, μεθόδους ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας. Συγκεκριμένα, η παρούσα εργασία ασχολείται με την καταγραφή (χαρτογράφηση) των γραμμώσεων, οι οποίες διακρίνονται εμφανώς σε πολυφασματικές δορυφορικές εικόνες (Landsat-5/ΤΜ) και σε δορυφορικές εικόνες ραντάρ (ENVISAT/ASAR), μετά από κατάλληλη επεξεργασία και με τη συνδυασμένη χρήση των Γ.Σ.Π. (ArcGIS). Ακολουθεί στατιστική ανάλυση του αριθμού, των διευθύνσεων και των μηκών των γραμμώσεων (τόσο αυτών που εντοπίστηκαν, όσο και αυτών που προκύπτουν από υπάρχοντες σεισμοτεκτονικούς χάρτες), με τη χρήση ροδοδιαγραμμάτων και ιστογραμμάτων. Τέλος, λαμβάνει χώρα η σύγκριση των αποτελεσμάτων των παραπάνω αναλύσεων, από την οποία και εξάγονται τα τελικά συμπεράσματα. Συνολικά εντοπίστηκαν 253 γραμμώσεις στην εικόνα Landsat-5/ΤΜ, 204 γραμμώσεις στην εικόνα Envisat/ASAR και 172 γραμμώσεις από τη συγχώνευση των δύο παραπάνω εικόνων. Η πολυφασματική εικόνα πλεονεκτεί έναντι της εικόνας ραντάρ, όσον αφορά το πλήθος και το συνολικό μήκος των γραμμώσεων που χαρτογραφήθηκαν. Η εικόνα ραντάρ εξαρτάται άμεσα από τη διεύθυνση «φωτισμού» της μικροκυματικής ακτινοβολίας: Εξαιτίας του φαινομένου της «σκιάς» (shadow), τα χαρακτηριστικά του αναγλύφου που είναι παράλληλα ή υπό-παράλληλα στη διεύθυνση πτήσης του δορυφόρου, τονίζονται ιδιαίτερα, ενώ αντίθετα υποβαθμίζονται τα στοιχεία εκείνα, τα οποία παρατάσσονται κάθετα ή σχεδόν κάθετα στη διεύθυνση πτήσης του δορυφόρου. Ο εντοπισμός γραμμώσεων, ιδιαίτερα με την εικόνα ραντάρ, είναι πολύ ευκολότερος στις ορεινές περιοχές, ενώ καθίσταται δύσκολος έως αδύνατος στις πεδινές περιοχές. Ιδιαίτερα αξιόλογη υπήρξε η τεχνική «αντιστροφής της εικόνας» (image inversion), η οποία εφαρμόστηκε στην εικόνα ραντάρ, καθώς και οι ψευδοχρωματικές απεικονίσεις που εφαρμόστηκαν στην εν λόγω εικόνα. Μεταξύ των εικόνων συγχώνευσης των εικόνων Lansat-5/TM (πολυφασματική) και Envisat/ASAR (ραντάρ), η καλύτερη εικόνα ήταν εκείνη, στην οποία είχε προηγηθεί αντιστροφή της εικόνας ραντάρ. Από τις διάφορες τεχνικές βελτίωσης της  πολυφασματικής εικόνας, περισσότερο ωφέλιμες υπήρξαν: η γραμμική έκταση του ιστογράμματος, η ενίσχυση των ακμών, η Ανάλυση Κυρίων Συνιστωσών, οι δείκτες βλάστησης, και η σύνθεση ψευδοέγχρωμων εικόνων.

The Mygdonia basin is a basin of tectonic origin, which has been sufficiently studied in the past and thus there are adequate tectonic and geological data. Based on this data, for a part of the Mygdonia basin, a comparative evaluation of the application of satellite radar imaging and multispectral images is performed, concerning the ability to detect and map lineaments, without examining the kind of structures they represent (faults, lithological boundaries etc), by implementing and experimenting with various digital image processing techniques. In particular, the present study deals with the mapping of lineaments that are manifested in a satellite multispectral image (Landsat-5/TM) and a satellite radar image (ENVISAT/ASAR), after appropriate digital image processing and in conjunction with a G.I.S. (ArcGIS) software. A statistical analysis of the number, direction and length of the lineaments (those detected, as well as those originating from seismotectonic maps) is executed, using rose diagrams and histograms. The comparison between the results of the analysis of the respective statistical data produces the final conclusions.A total of 253, 204 and 172 lineaments where detected on the Landsat-5/ΤΜ image, the Envisat/ASAR radar image, and the fusion images respectively. Τhe multispectral image produces better results, as far as the amount and total length of the lineaments detected is concerned. The radar image is strongly direction depended: Owning to radar shadows, which are oriented parallel to the azimuth direction, linear features parallel or sub-parallel to the azimuth direction are considerably enhanced, whereas those perpendicular or almost perpendicular to the azimuth direction are relatively suppressed. The detection of lineaments, especially on the radar image, is much easier in hilly and mountainous terrain than it is in flat areas. The techniques of “image inversion” and “pseudocolour display”, that were implemented for the radar image, have proven to be very useful in detecting lineaments. Furthermore, “image fusion” produced better results, when the radar image was previously “inverted”. From the various enhancement techniques for the multispectral image, most useful were the following: “histogram linear stretching”, “edge enhancement”, PCA, “vegetation indices” and “false colour composites”.