Inhalt: In nahezu allen raumrelevanten Planungen spielt das Feststellen und Nachweisen von Veränderungen eine herausragende Rolle.

Transkript

1 Inhalt: In nahezu allen raumrelevanten Planungen spielt das Feststellen und Nachweisen von Veränderungen eine herausragende Rolle. Flächennutzungsänderung, Katasteraktualisierung, FFH- Flächenmonitoring, Forstinventuren, Abwassersplitting, seien nur als einige Beispiele genannt. Daten aktuell zu halten ist ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet für Zeitreihen-Analysen, die so genannte Change Detection. Fernerkundungsdaten neben den Klassikern auch die hochaktuellen UAVs, also unbenannte kleine flexible Flugobjekte mit Kamera - bieten eine hervorragende Grundlage, diese Informationen zu liefern. Zusammen mit den Funktionalitäten von ERDAS IMAGINE sind vollund semiautomatische Verfahren möglich, um Veränderungsnachweise abzuleiten und für weitere planerische Aufgaben GIS-tauglich zur Verfügung zu stellen. In diesem Vortrag erhalten Sie einen Überblick über die funktionalen Möglichkeiten in ERDAS Software, um Veränderungsnachweise mit Fernerkundungsdaten durchzuführen.

2 Mit Information "von oben" Veränderungen erkennen Change Detection Analysen aus Fernerkundungsdaten aktualisieren Ihre Datenbestände Irmi Runkel, GEOSYSTEMS GmbH GEOSYSTEMS GmbH Riesstraße Germering T: F: info@geosystems.de

3 GEOSYSTEMS Steckbrief Intergraph Vertriebspartner (D-A-CH) für GEOSPATIAL seit Jahre Expertise mit Geodaten und der Intergraph-ERDAS Produktlinie Großer Kundenstamm für ERDAS IMAGINE, LPS, APOLLO in Deutschland und weltweit Hohe Fachkompetenz in Bildverarbeitung, Photogrammetrie, Stereoauswertung und Datenmanagementlösungen Standorte: Germering /München Berlin Innsbruck (GRID-IT) Solothurn (MFB) Veränderungen entdecken 3

4 Unsere Kunden - Wo Geodaten wichtig sind Systemintegratoren Krisenmanagement Land- und Forstwirtschaft Geobasisdaten und Vermessung Forschung und Lehre Ingenieur- und Planungsbüros Bundeswehr Datenprovider Telekommunikation Infrastrukturplanung Umweltmonitoring Beratungsfirmen Vermessungsämter Bundes- und Landesbehörden Kampfmittelräumdienste Befliegungsfirmen Exploration und Geologie Verteidigung und zivile Sicherheit Veränderungen entdecken 4

5 Change Detection Veränderungen zwischen zwei oder mehreren Zeitpunkten Automatische Verfahren: Manuelle Erfassung: Pixelweise Analysen Abgrenzen von Objekten Workflow-basierte Verfahren: Verwendung unterschiedlicher Geodaten Bilddaten (Luft- und Satellitenbilddaten) LIDAR-Daten Vektordaten u.a. (z.b. Hypothesen) Veränderungen entdecken 5

6 Veränderungen sind die Normalität Anbauten Illegale Bauten Zerstörungen (Katastropheneinsätze, Aufbauhilfe) Veränderungen entdecken 6

7 Methodenübersicht für Change Detection Manuell/ visuell Individuell Automatisch View mit interaktiven Bildverbesserungsverfahren Graphische Modellsprache Funktionen Annotierungen - Shape - ERDAS Annotierungen Expertensystem (Expert Classifier) Workflow Veränderungen entdecken 7

8 Manuell / visuelle Auswertung After image Before image Veränderungen entdecken 8

9 Schnell und sicher für Entscheidungen Veränderungen entdecken 9

10 Individuelle Methoden Graphische Modellsprache Expertensystem Veränderungen entdecken 10

11 Individuelle Methoden Graphische Modellsprache Expertensystem Veränderungen entdecken 11

12 Change Detection und Risikobewertung vorher nachher flächenscharfe Risikobewertung (Versicherungen) Veränderungen entdecken 12

13 Automatische Methoden Funktionen vorher nachher Output = Zeitpunkt 1 Zeitpunkt 2 (vorher) (nachher) Ergebnis Veränderungen entdecken 13

14 Image Difference BEFORE IMAGE AFTER IMAGE IMAGE DIFFERENCE FILE HIGHLIGHT CHANGE FILE Grauwertbild Enthält Veränderungen in den Grauwerten zwischen den Zeitpunkten Thematisches Bild 3 Klassen: Background Decreased Increased

15 Automatische Methoden Funktionen Unterscheidet beim Veränderungsnachweis für Abgänge (substractive) und Zugänge (additive) Unterschiedliche Kanalanzahl Unüberwachtes Verfahren Veränderungen entdecken 15

16 Automatische Methoden Funktionen Workflow = DeltaCue Veränderungen entdecken 16

17 Änderungsdetektion IMAGINE DeltaCue Wizard gesteuerter und standardisierter Analyseprozess Ausweisung von unterschiedlichen Veränderungsklassen Zeitpunkt 1 Zeitpunkt 2 Wiederverwendung gespeicherter Analyse-Parameter Integrierte Verfahren zur Nachbearbeitung der Ergebnisse Ergebnisse in GIS- und Datenbankkompatiblen Formaten Zeitpunkt 1 Zeitpunkt 2 Veränderungen entdecken 17

18 Beispiel: Flächenveränderung im Naturraum Animation Wizard basierter Workflow Veränderungen entdecken - 18

19 Veränderungen entdecken - 19

20 Boden/Vegetation/Bebauung Veränderungen entdecken - 20

21 Veränderungen entdecken - 21

22 Veränderungen entdecken - 22

23 Veränderungen entdecken - 23

24 Unterschiede in der Vegetation Veränderungen entdecken - 24

25 Veränderungen entdecken - 25

26 Unterschiede in der Bebauung Veränderungen entdecken - 26

27 Beispiel: Verdachtsflächen (positive alarms) Area A Aussagekräftige Ergebnisse Nachgewiesen zuverlässig Area C Area B

28 IMAGINE Objective Patentiertes Design vereinigt die Stärken der Pixelinformation mit objektbasierter Analyse Kombination aus schlussfolgerndem Lernen und Expertenwissen Werkzeugsammlung für Raster- und Vektoranalyse Objektorientiert Vektortools für die Aufbereitung von Ergebnissen in GIS-fertige Objekte Reproject on-the-fly für Raster- und Vektordaten Landnutzung, Dachflächen & Co - 28

29 IMAGINE Objective Design Pixel-Ebene Raster Objekt-Ebene Verwenden von Change Detection Layer Vektor Objekt-Ebene Landnutzung, Dachflächen & Co - 29

30 Veränderungsnachweis: Beispiel Neue Gebäude Verfügbare Datenlage zuverlässige Information hohe Flexibilität Ausgangsdaten Bildaufbereitung Prozessierung Ergebnis Change Detection Workflow Objective Quickbird, Vorher Quickbird, Nachher Change: DFC Vektordaten IMAGINE Flächen mit neuen Gebäuden Landnutzung, Dachflächen & Co - 30

31 Study Area Abruzzo, Italy Quickbird, 4 band, pan sharpened (09/2006, 04/2009) Landnutzung, Dachflächen & Co - 31

32 Pixelweise Change Detection ERDAS IMAGINE Funktion: Discriminant Function Change Subtractive Additive Landnutzung, Dachflächen & Co - 32

33 IMAGINE Objective für Change Detection Change Detection Ergebnisse als Probability verwenden Entscheidungsbaum (=Feature Model) Discriminant Function Change Landnutzung, Dachflächen & Co - 33

34 Veränderungsnachweis: Beispiel Neue Gebäude GIS-fertiges Ergebnis Landnutzung, Dachflächen & Co - 34

35 Objective: Change Detection nur mit Laserdaten Leica ALS60 Leica ALS60 LiDAR Daten mit RGB-Attributen

36 Objective: Change Detection nur mit Laserdaten Gebäude - Abgänge Gebäude - Zuwächse

37 Change Detection mit Laserdaten - Ergebnisse Vermessungsämter Katasterämter Leica ALS60 LiDAR Daten mit RGB-Attributen

38 Nutzungsänderung Rasterdatenanalyse bezogen auf Grundstücke z.b. Flächenversiegelung pro Grundstück vorher nachher Landnutzung, Dachflächen & Co - 38

39 Nutzungsänderung Rasterdatenanalyse bezogen auf Grundstücke Landnutzung, Dachflächen & Co - 39

40 Nutzungsänderung Rasterdatenanalyse GeoMedia Warehouse aktualisieren Landnutzung, Dachflächen & Co - 40

41 Nutzungsänderung Rasterdatenanalyse GeoMedia Warehouse aktualisieren Landnutzung, Dachflächen & Co - 41

42 Nutzungsänderung Rasterdatenanalyse GeoMedia Warehouse aktualisieren Landnutzung, Dachflächen & Co - 42

43 Veränderungsdetektion - Workflow Bilder vorbereiten Veränderungen erfassen Informationen filtern GIS-Produkt IMAGINE Dunst entfernen (ATCOR) Projektion Pan-Sharpening Kanäle zusammenfügen Bildregistierung (AutoSync). IMAGINE DeltaCue IMAGINE Change Detection / Objective Nützt alle vorhandenen Spektralkanäle Differenzierte Aussagen Überzeugende Kontrollwerkzeuge Iteratives Verfahren Übergabe von getesteten Routinen an Mitarbeiter Direkte Ausgabe von GIS-Produkten (Raster und/oder Shape) Sehr schnelle Ergebnisse für Basisaussagen Sehr genaue Ergebnisse für präzise Aussagen Landnutzung, Dachflächen & Co - 43

44 Veränderungsdetektion - Workflow Bildregistrierung Veränderungen erfassen Informationen filtern GIS-Produkt IMAGINE AutoSync Schnell und präzise Einfache Bedienung Photogrammetrische Genauigkeit Werkzeuge zur Qualitätskontrolle Must have für alle Analysen, die mit mehreren Datensätzen arbeiten IMAGINE DeltaCue IMAGINE Change Detection / Objective Nützt alle vorhandenen Spektralkanäle Differenzierte Aussagen Überzeugende Kontrollwerkzeuge Iteratives Verfahren Übergabe von getesteten Routinen an Mitarbeiter Direkte Ausgabe von GIS-Produkten (Raster und/oder Shape) Sehr schnelle Ergebnisse für Basisaussagen Sehr genaue Ergebnisse für präzise Aussagen Landnutzung, Dachflächen & Co - 44

45 IMAGINE AutoSync TM - pixelgenaue Registrierung Vor der Bearbeitung mit AutoSync Bilddaten mit freundlicher Unterstützung von

46 IMAGINE AutoSync TM - pixelgenaue Registrierung Nach der Bearbeitung mit AutoSync Bilddaten mit freundlicher Unterstützung von

47 IMAGINE AutoSync TM - Beispiel Animation Wizard basierter Workflow

48 IMAGINE AutoSync TM Nach der Bearbeitung mit AutoSync Bilddaten mit freundlicher Unterstützung von

49 Zusammenfassung Pixelgenaue Anpassung mit AutoSync Datenvergleich Annotierung auf den Daten Risikbewertung Geomedia aktualisieren Zugänge/Abgänge Bilddifferenz Detaillierte Veränderungsklassen bestimmen Objektbasierte Veränderungsmodelle ERDAS IMAGINE: Methoden für Change Detection Aufbereitung Manuell/ visuell Individuell Automatisch Georeferenzierung Co-registrierung View mit interaktiven Bildverbesserungsverfahren Graphische Modellsprache Funktionen Image Difference DFC ATCOR Pan-Sharpening Layerstack Annotierungen - Shape - ERDAS Annotierungen Expertensystem (Expert Classifier) Workflow DeltaCue Objective Landnutzung, Dachflächen & Co - 49

50 Vielen Dank GEOSYSTEMS Info-Tage Termine und Veranstaltungsorte: GEOSYSTEMS User Group Meeting bis im Veranstaltungsforum Fürstenfeld