COMISION NACIONAL DE ACTIVIDADES … · Para la detección de cambios urbanos se utilizaráuna secuencia multitemporal (históricos y presentes) de datos de coherencia interferométricade

Presentación

MISIÓN SAOCOMAnuncio de Oportunidad para el desarrollo de Aplicaciones y PuesAnuncio de Oportunidad para el desarrollo de Aplicaciones y Puesta a ta a

Punto de MetodologPunto de Metodologíías Utilizando Imas Utilizando Imáágenes SAR banda L Polarimgenes SAR banda L Polariméétricastricas

Clasificación multitemporal de coberturas de áreas urbanas, mediante el uso de imágenes radar de las plataformas SARAT,

Radarsat-2, COSMOS-SkyMed y PALSAR. El caso de las ciudades de Rosario y San Juan, Argentina.

Investigador Principal: Arq. Carlos, Cotlier1.Co-Investigadores: PhD Christopher Storie3; PhD Joni Budgen3; Dra. Graciela Salmuni2;

Dra. Cristina Pacino1; Ing. Cecilia Cornero1; Lic. Laura Balparda1; Tec. Diego López1

E-mail: [email protected]

18 al 20 de abril de 2012Buenos Aires, ARGENTINA

COMISION NACIONAL DE ACTIVIDADES ESPACIALES

Proyecto N° 4

1Universidad Nacional de Rosario.Argentina

2Universidad Nacional de San Juan.Argentina

3University of Winnipeg.Canada

mailto:[email protected]

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18 al 20 de Abril de 2012, CONAE, Buenos Aires, Argentina.

Clasificación multitemporal de coberturas de áreas urbanasPI: Arq. Carlos CotlierAO SAOCOM

Objetivos - I

Estudiar la retrodispersión en relación a los reflectores esquina presentes en el entorno urbano de diferentes polarizaciones (HH, VV, VH y HV) y longitudes de onda (L, C y X).

Desarrollar técnicas y metodologías para explorar un conjunto de datos polarimétricos para la extracción de características que serán utilizadas en la clasificación y el análisis de los tipos de cobertura urbana.

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Objetivos - II

a) determinar polarizaciones óptimas para identificar tipos de cobertura urbana.

b) analizar la respuesta de los distintos patrones urbanos en las distintas polarizaciones y bandas aportadas por las plataformas SARAT/SAOCOM, Radarsat-2, COSMOS y PALSAR.

c) realizar clasificaciones supervisadas polarimétricas teniendo en cuenta clases tipo analizadas previamente.

d) implementar la metodología de detección de objetos mediante plantillas patrón a imágenes de radar de alta resolución.

e) desarrollar Interferometría de Radar dentro del ámbito urbano para detección de cambios temporales.

Se tratará:

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Resultados Esperados - I

a) que los resultados de la clasificación provean datos significativos de la composición y distribución de las clases de cobertura urbana que permitan en forma multitemporal realizar comparaciones de la evolución del crecimiento de las ciudades.

b) poder perfeccionar la metodología de detección de objetos mediante plantillas patrón a imágenes de radar de alta resolución previamente procesadas con algoritmos de segmentación

Se espera.

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Resultados Esperados - II

c) que la investigación de caracterización de las coberturas urbanas con respecto a polarizaciones y bandas nos permita la diferenciación buscada.

d) resultados a través de los estudios interferométricostemporales se contará con información de la forma de evolución del patrón urbano lo que podrá hacer posible la toma de decisiones a estamentos gubernamentales para poder mejorar la estructura urbana.

Se espera.

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Descripción General - I

Caracterización por polarimetría y bandas.

Se estudiarán los siguientes aspectos:

a) las características urbanas con imágenes de banda C, X y L, con polarizaciones diversas polarizaciones y varias direcciones de visión (Bryan,

1974, 1975).

b) la importancia de la dirección de iluminación del radar con respecto a la orientación de elementos dentro de objeto que se ilumina con la energía del radar (Koopmans, 1975 y Bryan, 1979).

c) la posibilidad de detectar las características lineales en función de varias direcciones de visión (Eppes y Rouse, 1974).

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Descripción General - II

Clasificación por plantillas patrón.

El proceso de segmentación puede ser descripto como la división de una imagen en un subconjunto de regiones homogéneas cerradas; siendo estas subregionescontrastadas con plantillas patrón (un set de formas regulares usualmente presentes en entornos urbanos).

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Descripción General - III

Interferometría Urbana.Para la detección de cambios urbanos se utilizará una secuencia multitemporal (históricos y presentes) de datos de coherencia interferométrica de radar.La validación se realizará utilizando datos relevados en campo.Serán desarrollaran:• Análisis de detección de cambio (detección de la

expansión urbana).• Generación de Modelos Digitales de Elevación (DEMs,

para crecimiento edilicio).

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Estatus de los resultados

1. Búsqueda de antecedentes bibliográficos. 2. Análisis Urbano: Estudio de tipo de edificación presentes en el ambiente urbano. Estudio de

tipos de cubierta urbana.3. Tareas de Campo: Selección y ubicación de grupos de edificios urbanos para observar su

respuesta en las distintas imágenes. Selección y ubicación de áreas de entrenamiento con base en sus características teniendo en cuenta tipos de clases de un ambiente urbano.

4. Procesamiento de Imágenes: Calibración y co-registración de los set de imágenes5. Procesamiento Interferométrico/Clasificaciones: aplicación de los procesos previos al

procesamiento metodológicos correspondiente a Interferometría, clasificación polarimétrica, segmentación/clasificación por plantillas patrón.

6. Aplicación de Metodologías: correspondiente a Interferometría, clasificación polarimétrica, segmentación/clasificación por plantillas patrón.

7. Conclusiones y Divulgación: reporte final

Desarrolladas

A desarrollar

Cronograma de Actividades

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Estatus de los resultados

Resultados EsperadosPorcentaje de Avance de la

Etapa (%)

Porcentaje de Avance

Acumulado (%)

Porcentaje de Avance Total (%)

1. Caracterización Polarimétrica. 25 % 25 % 25 %2. Caracterización Frecuencia Radar. 25 % 25 % 25 %3. Interferometría Urbana. 25 % 25 % 25 %4. Clasificación por plantillas patrón. 25 % 25 % 25 %

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Situación de acuerdo al Plan de Trabajo - I

1. Búsqueda de Antecedentes: Búsqueda, recopilación y análisis de información bibliográfica disponible en libros, journals, revistas nacionales e internacionales.

2. Análisis Urbano - El caso Ciudad de Rosario: Estudio de tipo de edificación presentes en ambiente urbano. Estudio de tipos de cubierta urbana. Origen fundacional y el patrón urbano de crecimiento (urban growing patern).

3. Tareas de Campo: Selección y ubicación de grupos de edificios urbanos para observar su respuesta en las distintas imágenes. Selección y ubicación de áreas de entrenamiento con base en sus características teniendo en cuenta tipos de clases de un ambiente urbano. Avance hasta la fecha.

Actividades Desarrolladas

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Situación de acuerdo al Plan de Trabajo - II

Temas recopilados y analizados:• Radar en ambiente urbano.• Métodos de clasificación de imágenes polarimétricas.• Teoremas de descomposición polarimétrica.• Métodos de clasificación basados en descomposición

polarimétrica.• Interferometría urbana.

1. Búsqueda de Antecedentes

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Situación de acuerdo al Plan de Trabajo - III

a. Análisis del desarrollo de la ciudad de Rosario (teniendo en cuentalas normas coloniales españolas) derivando en una “estructura de damero urbano” y su respuesta en imágenes radar.

OrbitaDescendente

Dirección deIluminación

OrbitaAscendente

Dirección deIluminación

Imagen RADARSAT-1 Fine Beam del 18 de Marzo de 1997, paso descendente.

Imagen RADARSAT-1 Fine Beam del 5 de Abril de 1997, paso ascendente.

2. Análisis Urbano

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Situación de acuerdo al Plan de Trabajo - IV

b. Primer acercamiento al estudio de la respuesta polarimétrica de la cobertura urbana con imágenes Radarsat-2 (modo de haz Fine Quad, SOAR Program - Science and Operational Applications Research).

Subset de imagen Radarsat-2 Fine Quad Pol con descomposición polarimétrica Pauli (HH-VV / HV+VH / HH+VV en RGB)

Subset imagen Geoeye 2009.

2. Análisis Urbano

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Situación de acuerdo al Plan de Trabajo - V

a. Primer área seleccionada: Casas con techos de tejas españolas, de 1950, techos a dos aguas con 20º de inclinación, zona sur de la ciudad de Rosario, extensión de tres manzanas de largo por dos de ancho (350 m. x 250 m.).

Subset imagen RADARSAT-2 2009 Subset imagen Geoeye 2009

3. Tareas de Campo

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Situación de acuerdo al Plan de Trabajo - VI

b. Segunda área seleccionada: Zona “Parque Field”, de los años 1960 a 1970, de patrón organizativo urbano diferente con similares características en techos (10º) de la zona anterior, con extensión mas grande.

Orbita

Iluminación

B

A

Areas de Parque Field (A) y Barrio Rucci (B) delimitadas sobre de subset de imagen RADARSAT-2 Ultra Fine Beam, Abril 2009.

Fotos de la zona de Parque Field que ejemplifican el tipo de edificación de la zona

3. Tareas de Campo

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Conclusiones de Avance de Investigación - I

Pensamos que es atinado hablar de consideraciones de avance dado que conclusiones refiere a una instancia ya concluida (Conclusión: Fin y terminación de algo – DRAE).

Con respecto a las tareas especificadas en el cronograma:

1. Búsqueda de Antecedentes: aporte de información que consideramos puede resultar valiosa para ampliar y mejorar la metodología propuesta.

2. Análisis Urbano: permitió caracterizar la ciudad de Rosario para estudiar la respuesta al radar por su estructura y evolución urbana.

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Conclusiones de Avance de Investigación - II

Creemos que las imágenes de radar pueden llegar a aportar una buena respuesta a los objetivos establecidos en esta investigación para poder tipificar las distintas características edilicias de las ciudades de Rosario y San Juan - Argentina.

3. Tareas de Campo: comienzo de la selección y ubicación de zonas urbanas para observar su respuesta en las distintas imágenes radar. Ya dos han sido seleccionadas y se seleccionaran las necesarias para tipificar la respuesta del radar en textura, retrodispersión (backscattering) y reflexión de ángulo (corner reflection) en relación al damero urbano.

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