Methodische Untersuchungen zur Vor- und Nachbereitung der Maximum-Likelihood-Klassifizierung optischer Fernerkundungsdaten: mit 39 Tabellen
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
München
Inst. für Geographie der Univ. München
1996
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| Series: | Universität <München>: [Münchener Universitätsschriften / Fakultät für Geowissenschaften / Münchener geographische Abhandlungen / B]
24 |
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| adam_text | Titel: Methodische Untersuchungen zur Vor- und Nachbereitung der Maximum-Likelihood-Klassifizierung optisch
Autor: Gangkofner, Ute
Jahr: 1996
1
Inhaltsverzeichnis
Seite
Abbildungsverzeichnis........................................6
Tabellenverzeichnis..........................................8
1. Einführung..............................................11
1.1 Gegenstand und Zielsetzung der Arbeit...................11
1.1.1 Zum Begriff der Landnutzungs- /Landbedeckungs-
klassif izierung...................................... 11
1.1.2 Problemstellung und Zielsetzung...................... 12
1.2 Anwendungsgebiete und Anwender automatischer
Klassifizierungen..................................... 13
1.3 Entwicklungsstand der Klassifizierungsverfahren
in der praktischen Anwendung und der Forschung.........15
1.3.1 Standardklassifizierungen .......................... 15
1.3.2 Ansätze zur Weiterentwicklung der Standard-
klassifizierungsverfahren............................ 18
1.4 Verifizierungsmethoden ............................... 29
1.4.1 Definition der Stichprobe............................ 30
1.4.2 Berechnung von Konfusionsmatrizen.................... 37
1.4.3 Berechnung von Genauigkeitsindizes...................40
1.5 Hintergründe und Untersuchungsschwerpunkte
der Arbeit............................................ 48
1.6 Testgebiete........................................... 49
2. Verwendetes Datenmaterial, Bildauswertungssystem
und Geographisches Informationssystem...................51
2 .1 Fernerkundungsdaten....................................51
2.2 Zusatzinformationen....................................51
2.3 Bildauswertungs system..................................54
2 .4 Geographisches Informationssystem (GIS)................56
3. Entwicklung eines Verfahrens zur Definition spektraler
Klassen am Beispiel der Erfassung von Hopfen............56
3 .1 Hintergrund und Zielsetzung............................56
3 .2 Beschreibung des Testgebiets...........................57
3.3 Vorverarbeitung der Satellitendaten und Aufbereitung
der Zusatzdaten........................................58
3.3.1 Geocodierung der Landsat TM-Daten.................... 59
3.3.2 ümcodierung und Rasterung der Agrarleitplandaten..... 59
3.3.3 Aufbereitung des DGM................................. 62
3.4 Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Hopfen-
signaturen und Hangexposition......................... 62
2
3.5 Entwicklung eines zweistufigen Trainingsverfahrens
und Vergleich mit herkömmlichen Verfahren............. 64
3.5.1 Beschreibung der angewendeten Verfahren..............64
3.5.1.1 Signaturdefinition nur für Hopfen und spektrale
Konkurrenzklassen...................................°z
3.5.1.2 Signaturdefinition für alle Klassen.................°/
3.5.1.3 Entwicklung eines zweistufigen Trainingsverfahrens 67
3.5.1.4 Anwendung des zweistufigen Trainingsverfahrens
auf vorgefilterte TM-Daten..........................70
3.5.2 Vergleich der vier in 3.5.1 dargestellten Verfahren.. 71
3.6 Untersuchung der Reproduzierbarkeit von Klassifizie-
rungsergebnissen in Abhängigkeit von der
Trainingsmethode.......................................76
3.6.1 Definition von drei Gruppen von Trainingsgebieten.... 78
3.6.2 Ableitung von Trainingsdaten aus den in 3.6.1
selektierten Trainingsgebieten mit fünf
verschiedenen Methoden............................... 78
3.6.2.1 ERDAS SEED (Signaturgruppe 1)....................... 78
3.6.2.2 Anwendung des zweistufigen Trainingsverfahrens
auf der Basis der SEED-Signaturen mit PPD-
Klassifizierung in der ersten Stufe
(Signaturgruppe 2)..................................79
3.6.2.3 Clusterung der mit SEED gewonnenen Trainings-
pixel (Signaturgruppe 3)............................80
3.6.2.4 Anwendung des zweistufigen Trainingsverfahrens
auf der Basis der Clustersignaturen mit PPD-
Klassifizierung in der ersten Stufe
(Signaturgruppe 4)..................................81
3.6.2.5 Anwendung des zweistufigen Trainingsverfahrens
auf der Basis der Clustersignaturen mit ML-
Klassifizierung in der ersten Stufe
(Signaturgruppe 5)................................. 81
3.6.3 Testklassifizierungen und Vergleiche der Ergebnisse.. 81
3.6.3.1 Quantitativer Einfluß der Nachbearbeitung auf
die Klassifizierungsergebnisse......................82
3.6.3.2 Quantitativer Vergleich der unterschiedlichen
Klassifizierungsergebnisse........................83
3.6.3.3 Prozentuale Anteile übereinstimmender Pixel
zwischen den drei Gruppen von Trainingsdaten........85
3.6.3.4 Vergleich der auf der gesamten Trainings-
xnformation beruhenden Klassifizierungsergebnisse.. . 85
3.6.4 Diskussion der Vergleichsergebnisse und Folgerungen.. 89
3.7 Statistischer Vergleich der Klassifizierungs-
ergebnisse mit der amtlichen Hopfenstatistik.......... 91
3.8 Ortsbezogener Vergleich der Klassifizierungs-
ergebnisse und Verifizierung 94
3.8.1 Vergleich der Klassifizierungsergebnisse mit
einem TM/SPOT Pan-Hybridbild, mit den
ALP-Daten und der TK50............................... 94
3.8.2 Vergleich und Verifizierung der Klassifizierungs-
ergebnisse anhand von SW-Luftbildern................. 96
4. Bitemporale Landnutzungsklassifizierung und
Entwicklung einer Strategie für die Nachbearbeitung
der Klassifizierungsergebnisse mit Filtertechniken......98
4 .1 Zielsetzung........................................... 98
4 .2 Hintergrund der Untersuchungen ....................... 98
4.3 Kurzbeschreibung des Testgebiets...................... 99
4 .4 Geländekampagne.......................................101
4.4.1 Definition der Referenzgebiete für die
Gelãndekartierung................................... 101
4.4.2 Vorbereitende Luftbildauswertung.................... 101
4.4.3 Durchführung der Geländebegehung.................... 102
4.5 Auswahl der Satellitendaten.......................... 103
4 .6 Geocodierung......................................... 103
4 .7 Landnutzungsklassifizierung.......................... 104
4.7.1 Voruntersuchungen zur Festlegung einer
Klassifizierungsstrategie........................... 104
4.7.2 Definition der spektralen Klassen................... 109
4.7.3 Maximum Likelihood Klassifizierung.................. 111
4.7.4 Erfassung von Grünland.............................. 111
4.7.5 Trennung von Wasser und dichter Bebauung............ 112
4.7.6 Neuunterteilung der Klasse Nadelwald................ 112
4.7.7 Neuunterteilung der Klassen lockere Bebauung
und Weinbau......................................... 113
4.8 Entwicklung einer Filtermethodik zur
Nachklassifizierung.................................. 113
4.8.1 Vorüberlegungen zur Entwicklung einer
Nachbearbeitungsstrategie für Klassifizierungs-
ergebnisse .......................................... 114
4.8.2 Grenzpixelverfahren................................. 115
4.8.3 Häufigkeitsverfahren und Schließung von Lücken...... 116
4.8.3.1 Filterung der Klasse Weinbau.......................117
4.8.3.2 Filterung der Klasse Bebauung......................118
4.8.3.3 Filterung der Klasse Obstbau.......................119
4.8.4 Abschließender Kommentar............................ 119
4.9 Filterung des Klassifizierungsergebnisses
mit einem pauschalen Generalisierungsfilter .......... 119
4.10 Verschneidung des (ungefilterten) Klassifizierungs-
ergebnisses mit panchromatischen SPOT-Daten...........121
4.10.1 Ableitung eines segmentierten SPOT Pan-Bildes......123
4.10.2 Verschneidung des segmentierten Pan-Bildes mit
dem TM-Klassifizierungsergebnis....................l24
4.11 Statistischer Ergebnisvergleich und Verifizierung .... 125
4.11.1 Verifizierungsgebiete............................. 125
4.11.2 Herstellung vergleichbarer Datensätze............. 126
4.11.3 Ausblendung der Grenzpixel........................ 128
4.11.4 Berechnung der Konfusionsmatrizen und Darstellung
der Verifizierungsergebnisse...................... 130
4.11.5 Zusammenfassung und Kommentierung der
Verifizierungsergebnisse.......................... 136
4.12 Fazit und Ausblick................................... 138
5. ML-Landnutzungsklassifizierungen mit
unterschiedlichen Trainingsmethoden und feldweiser
Nachklassifizierung .................................. 140
5.1 Zielsetzung, Hintergründe und Datenmaterial ......... 140
5.2 Kurzbeschreibung des Testgebiets, der unter-
schiedenen Nutzungsklassen und ihrer spektralen
Eigenschaften zum Aufnahmezeitpunkt der
verwendeten Landsat-TM-Daten......................... 141
5.2.1 Geographische Beschreibung ......................... 141
5.2.2 Landnutzung des Testgebiets......................... 142
5.2.3 Spektrale Eigenschaften der Feldfrüchte zum
Aufnahmezeitpunkt der TM-Daten...................... 142
scíiSTi^elÍho^ Klassifizierungen mit unter-
schiedlichen Vorbereitungsverfahren.................. 145
5.3.1 Training mit Peditor..
i ¿ra^nin mit BRDAS SEED.
s.3.4 zweistufig; ^„?:?rt:iet?- ¦.-¦¦_•¦¦•..................w
5.3.5
sÄrer
5-3.6 Klassifizierungen-mit-ungfilt-::::....... l
149
151
_ , ................................. 156
= •6 Diskussion......
...................................... 161
164
5
5 .7 Bewertung und Fazit.................................. 165
6. Schlußfolgerungen und abschließender Kommentar.........168
7 . Zusammenfassung........................................171
Literaturverzeichnis.......................................174
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