Τηλεπισκόπηση Περιβάλλοντος (ΜΟΠ 501)

Περιεχόμενο μαθήματος :

Δομή, λειτουργία, προβλήματα και αλληλεπιδράσεις της Δορυφορικής Τηλεπισκόπησης με το περιβάλλον, περιβαλλοντικά προβλήματα, πλαίσια αντιμετώπισης, ο ρόλος της Τηλεπισκόπησης, πηγές πληροφοριών και συστήματα Τηλεπισκόπησης, βελτίωση φασματικών και γεωμετρικών στοιχείων εικόνας, φίλτρα, δείκτες, μετασχηματισμοί, ταξινόμηση, ανάλυση εικόνας με έμπειρα συστήματα και νευρωνικά δίκτυα, σύγχρονα συστήματα ανιχνευτών από αεροσκάφη και δορυφόρους, μελλοντικές κατευθύνσεις της Τηλεπισκόπησης στην οικολογική έρευνα. Μη επανδρωμένα συστήματα, σχεδιασμός, παραμετροποίηση, προγραμματισμός, συμπεριφορά πλοήγησης, ανάλυση πραγματικού χρόνου, ανάλυση επί της πτήσης. Δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων εδάφους και αντικειμένων, χαρτογράφηση ιδιοτήτων μέσω μη επανδρωμένων ιπτάμενων οχημάτων, χαρτογράφηση ατμόσφαιρας/ ποιότητας αέρα, πολυφασματικά δεδομένα, διαδραστική, επαυξημένη, εικονική πραγματικότητα, οπτικοποίηση. Υπηρεσίες θέσης σε κινητές συσκευές, διαστημική έρευνα σε αντικείμενα παρακολούθησης Γης, εφαρμογές.

Φροντιστηριακές ασκήσεις, συνολικά 8-10. Αναλυτική Περιγραφή: Δίνονται 8-12 εβδομαδιαίες ασκήσεις στους φοιτητές. Η ύλη των ασκήσεων καλύπτει τα κεφάλαια 7 – 11 του βιβλίου «Τηλεπισκόπηση και Ψηφιακή Ανάλυση Εικόνας». 1η άσκηση: Γεωμετρία των δορυφορικών εικόνων, αφινικός μετασχηματισμός, σύνθετοι γεωμετρικοί μετασχηματισμοί, διορθώσεις παραμορφώσεων, αναφορά εικόνας σε χάρτη. 2η άσκηση: Μέγεθος και μετάδοση δορυφορικών εικόνων, επίδραση της ατμόσφαιρας, ραδιομετρικές διορθώσεις. 3η άσκηση: Βελτίωση ιστογράμματος: κατάτμηση, διάταση, εξίσωση σε ομοιόμορφη κατανομή και κατανομή Gauss. 4η άσκηση: Εφαρμογή φίλτρων διέλευσης χαμηλών συχνοτήτων σε εικόνες με την χρήση matlab (μέσης τιμής, διαμέσου τιμής), δείκτες βλάστησης σε δορυφορικές εικόνες. 5η άσκηση: Ενίσχυση ακμών σε εικόνες τηλεπισκόπησης με την εφαρμογή φίλτρων διέλευσης υψηλών συχνοτήτων (φίλτρα Laplace και Sobel με τη χρήση matlab), Γραμμικοί συνδυασμοί διαύλων. 6η άσκηση: Μετασχηματισμός Fourier σε 2 διαστάσεις. Κατασκευή φίλτρων Fourier και εφαρμογή σε δορυφορικές εικόνες. 7η άσκηση: Μετασχηματισμός κύριων συνιστωσών. 8η άσκηση: Αυτόματη και καθοδηγούμενη ταξινόμηση δορυφορικών εικόνων. 9η άσκηση: Νευρωνικά δίκτυα για την ταξινόμηση εικόνων, 10η άσκηση: Χρήση μη επανδρωμένων οχημάτων για την τοπογραφική 3-διάσταστη αποτύπωση χώρου, αποτύπωση περιβαλλοντικών ιδιοτήτων, 11η άσκηση: Χρήση λογισμικών Φωτογραμμετρίας και Τηλεπισκόπησης, 12η άσκηση: Εφαρμογές κινητών συσκευών σε υπηρεσίες θέσης με δεδομένα Τηλεπισκόπησης.
 

Μαθησιακά Αποτελέσματα :

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

•  Αναλύει δορυφορικές εικόνες
•  Αναπτύσσει αλγορίθμους επεξεργασίας εικόνων
•  Υπολογίζει στοχαστικά και ντετερμινιστικά μοντέλα επεξεργασίας δεδομένων
•  Χρησιμοποιεί σχετικά λογισμικά Τηλεπισκόπησης

Γενικές Ικανότητες :

Γενικές ικανότητες που ενισχύει το μάθημα :

•  Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
•  Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
•  Λήψη αποφάσεων
•  Αυτόνομη εργασία
•  Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
•  Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
•  Γραπτή επικοινωνία
•  Προφορική επικοινωνία
•  Πρωτοβουλία
•  Εναλλακτική/Καινοτόμος σκέψη
•  Διαχείριση Χρόνου
•  Αυτοπεποίθηση
•  Χρήση Υπολογιστή
•  Επίλυση προβλημάτων
•  Διαχείριση αριθμητικών δεδομένων
•  Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές :

Οργάνωση διδασκαλίας :

Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας :
1 Introduction, history, electromagnetic spectrum Understand the origins and principles of RS.
2 Understanding human vision Understand what are the benefits and limitations of computer based algorithms compared to biologic vision factors.
3 Digital images and their attributes Introduction of digital images.
4 Geometric distortions and spatial georeferencncing How to give images the benefit of measurement.
5 Radiometric distortions and enhancement techniques How to correct atmospheric and calibration issues from images.
6 Image enhancement through histogram transformations Histogram based image enhancement.
7 Image based algebra and spatial filtering Use of addition, subtraction, division and filter based convolution for image related information extraction. Introduction to indexes.
8 Principal Component Analysis Use of statistical methods to interpret and enhance multi-dimension systems as those of multi-spectral images.
9 Fourier Transform Use of Fourier transform to enhance images in the frequency domain.
10 Image Classification Introduction to supervised and unsupervised, deterministic, stochastic or learning (Neural Network) methodologies for image classification.
11 Introduction to Unmanned Aerial Systems (UAS) Understanding the basics of Unmanned Aerial Systems, from the construction to the mission phase.
12 UAS and 3D reconstruction 2 Use of UAS for multispectral and 3-dimensional reconstruction and mapping.
13. Applications and revision

Αξιολόγηση :

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση:

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία :

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
1. Μερτίκας, Σ (1999). Τηλεπισκόπηση και Ψηφιακή Ανάλυση Εικόνας, Εκδόσεις Ίων, Αθήνα.
2. Τσακίρη-Στρατή (1922) " Τηλεπισκόπηση και Εφαρμογές Τηλεπισκόπησης". Σημειώσεις του
Τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου
Θεσσαλονίκης, Τομέας Κτηματολογίου, Φωτογραμμετρία και Χαρτογραφίας, Θεσσαλονίκη.
3. Μπαντέκας, Ιωάννης (1984). " Φωτοερμηνεία Τηλεπισκόπηση", Σημειώσεις, Εθνικό Μετσόβιο
Πολυτεχνείο, Οργανισμός Εκδόσεως Διδακτικών Βιβλίων, Αθήνα. Εκτύπωση: Αφοί Σπύρου,
τηλ. 01-9751207.
4. Ρόκος, Δημήτριος (1989) " Φωτοερμηνεία-Τηλεπισκόπηση" Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο,
Εργαστήριο Τηλεπισκόπησης, Αθήνα.
5. Ρόκος, Δημήτριος (1989). "Ειδικές φωτοερμηνευτικές και τηλεπισκοπικές Εφαρμογές".
• Αναλογικές Μέθοδοι και ψηφιακές Επεξεργασίες
• Προεπεξεργασίες ψηφιακών τηλεσκοπικών απεικονίσεων
• Ενίσχυση/ βελτίωση ψηφιακών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων
6. Στεφούλη, Μ. (1989). " Εφαρμογές των μεθόδων Τηλεπισκόπησης στην τεχνική Γεωλογία-
Μελέτες οδικών έργων". Επιδοτούμενο πρόγραμμα κατάρτισης νέων ανέργων Τοπογράφων
Μηχανικών, Αθήνα, Πανελλήνιος Σύλλογος Διπλωματούχων Αγρονόμων, Τοπογράφων
Μηχανικών.
ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
[1]. Asrar, Ghassem (1989). “ Theory and Applications of Optical Remote Sensing” , John
Wiley & Sons, New York(G 70.4 T 47 1989)
[2]. Avery, T.E. and G.L.Berlin (1992). ” Fundamentals of Remote Sensing and Airphoto
Interpretation”, Macmillan Publishing Company, New York, fifth edition.
[3]. Berger, Zeev(1994). “ Satellite Hydrocarbon Exploration Interpretation and integration
Techniques”, Springer-Verlag, Berlin.
[4]. Chen, H.S. (1985). "Space Remote Sensing Systems: An introduction" , Academic
Press, Inc. London. (G. 70.6. C47 1985).
[5]. Curran, Paul J. (1985). "Principles of Remote Sensing", Longman and New York,
(G.70.4. C 87 1985).
[6]. Campbell, B. James and Randolph H. Wynne (2011). "Introduction to Remote Sensing",
5th edition, the Guilford Press, New York.
[7]. Gore, Al (1993). “ Earth in the Balance: Ecology and the human spirit” , Plume
publications, Penguin Group, New York.
[8]. Elachi, Charles and Jakob J. van Zyl (2006). “ Introduction to the Physics and
Techniques of Remote Sensing”, 2nd edition, A Wiley - Interscience Publication, John
Wiley and Sons, New York.
[9]. Harper, Dorothy (1983). "Eye in the Sky, Introduction to Remote Sensing" , 2nd edition,
Polyscience Publications, Ins., Montreal, Quebec.
[10]. Gonzalez, R.C. and R.E. Woods (2007). “ Digital Image Processing”, 3rd edition, Prentice
Hall.
[11]. Gupta, R.P. (1991). “Remote Sensing Geology”, Springer-Verlag, Berlin.
[12]. Jensen, J. R., (2007), Remote Sensi ng of the Environment: An Earth Resource
Perspective, 2nd Edition, Prentice-Hall, Upper Saddle River.
[13]. Kronberg, Peter (1985). "Fernerkundung der Erde Grundlagen und Methoden des
Remote Sensing in der Geologie", Ferdinand Enke Verlag Stuttgart.
[14]. Lillesand Thomas, Ralph W. Kiefer and Jonathan Chipman (2007), “Remote Sensing and
Image Interpretation”, 6th edition, Wiley.
[15]. Manual of Remote Sensing. (1975). Volume I: Theory, Instruments, and
Techniques/Volume II- Interpretation and Applications . Published by the American
Society of Photogrammetry, Falls Church, Virginia, 105 N. Virginia Ave., 22046, USA.
[16]. Mather, M. Paul and Magaly Koch (2011). "Computer Processing of Remotely-Sensed
Images", 4th edition, John Wiley and Sons, New York.
[17]. Rees, W.G. (1993). “ Physical Principles of Remote Sensing” , Cambridge University
Press. Cambridge.
Εργαστήριο Γεωδαισίας & Πληροφορικής των Γεωεπιστημών 4
[18]. Richards, J. A.(2012). “Remote Sensing Digital Image Processing: An Introduction”, 5th
edition, Springer - Verlag, New York.
[19]. Sabins, F.F.(2007). “ Remote Sensing : Principles and Interpretation” , 3rd Edition, W. H.
Freeman and Company, New York.
[20]. Schowengerdt, R. A. (1983). “ Techniques for Image Processing and Classification in
Remote Sensing”, Academic Press, Yew York.
[21]. Seelye Martin (2011). “ An Introduction to Ocean Remote Sensing” , Cambridge
University Press, Reissue edition.
[22]. Seyrafi, Khalil and S.A. Hovanessian (1993). “ Introduction to Electro-Optical Imaging
and Tracking Systems”, Artech House, Boston.
[23]. Smith, W.L.(1977). “ Remote Sensing Applications for Mineral Exploration” , Dowden,
Hutchingon & Ross, Inc., Stroudsburg, Pennsylvania.
[24]. Szekielda, K.H (1988). “Satellite Monitoring of the earth”, John Wiley & Sons, New York.
[25]. WCED (1987). “ Our Common Future” , World Commission on Environment and
Development, Oxford University Press, Oxford