¿Qué es la detección de cambios y la realización de este tipo de análisis con herramientas de código abierto?

Question

En wikipedia página:

La detección de cambios para los SIG (sistemas de información geográfica) es un proceso que mide cómo han cambiado los atributos de una zona concreta entre dos o más periodos de tiempo. La detección de cambios suele implicar la comparación de fotografías aéreas o imágenes por satélite de la zona tomadas en distintos momentos. Este proceso suele asociarse a la vigilancia del medio ambiente, la gestión de los recursos naturales o la medición del desarrollo urbano.

¿Cómo se realiza la comparación? ¿Con qué herramientas?

Creo que la descripción no es completa. O falta algo.

¿Dónde o en qué libros puedo encontrar más información sobre la detección de cambios?

¿Qué herramientas debo utilizar para realizar un análisis de este tipo utilizando los datos de un shapefile? (sólo de código abierto, por favor)

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Algunos artículos sobre detección de cambios (teoría y técnicas)

Técnicas de detección de cambios (D. LU, E. BRONDI, ZIO y E. MORAN, 2004, pdf)

Detección de cambios de tendencia en series temporales de NDVI: Efectos de la variabilidad interanual y metodología Forkel, M. , Carvalhais, N. , Verbesselt, J. , Mahecha, M.D. , Neigh, C. , Reichstein, M. (2013). Teledetección 5 (2013)5. - ISSN 2072-4292 - p. 2113 - 2144.

Cambios en las tendencias de la actividad de la vegetación mundial Jong, R. de , Verbesselt, J. , Zeileis, A. , Schaepman, M.E. (2013) Teledetección 5 (2013)3. - ISSN 2072-4292 - p. 1117 - 1133.

Relaciones entre la disminución del hielo marino estival, el aumento de las temperaturas y el cambio de la vegetación en la tundra ártica siberiana a partir de series temporales MODIS (2000-11) Dutrieux, L.P. , Bartholomeus, H.M. , Herold, M. , Verbesselt, J. (2012) Environmental Research Letters 7 (2012)4. - ISSN 1748-9326 - p. 12.

Detección de perturbaciones en tiempo casi real mediante series temporales de imágenes de satélite Verbesselt, J.P. , Zeileis, A. , Herold, M. (2012) Teledetección del Medio Ambiente 123 (2012). - ISSN 0034-4257 - p. 98 - 108. Cambios de tendencia en el enverdecimiento y oscurecimiento globales: Contribución de las tendencias a corto plazo al cambio a más largo plazo Jong, R. de , Verbesselt, J. , Schaepman, M.E. , Bruin, S. de (2012) Biología del Cambio Global 18 (2012)2. - ISSN 1354-1013 - p. 642 - 655.

Detección de cambios fenológicos teniendo en cuenta tendencias abruptas y graduales en series temporales de imágenes de satélite Verbesselt, J. , Hyndman, R. , Zeileis, A. , Culvenor, D. (2010) Teledetección del Medio Ambiente 114 (2010)12. - ISSN 0034-4257 - p. 2970 - 2980.

Detección de tendencias y cambios estacionales en series temporales de imágenes de satélite Verbesselt, J. , Hyndman, R. , Newnham, G. , Culvenor, D. (2010) Teledetección del Medio Ambiente 114 (2010)1. - ISSN 0034-4257 - p. 106 - 115.

(Iré añadiendo más en el futuro a medida que descubra más trabajos notables)

Answer 1

La detección de cambios es una operación/módulo común en paquetes de teledetección como ENVI u Orfeo toolbox. Normalmente se trata de datos ráster (imágenes de satélite, por ejemplo).

¿Cómo se realiza la comparación? ¿Con qué herramientas? Creo que la descripción no es completa. O falta algo.

La detección de cambios se realiza comparando dos imágenes ráster tomadas en momentos distintos pero que cubren la misma zona. Como las imágenes cubren la misma zona, se superponen. Imaginemos dos cuadrículas apiladas una sobre otra.

Se trata entonces de comparar si el valor de un píxel en la nueva trama es el mismo que el valor del píxel en la trama antigua. Los píxeles que han cambiado se marcan. El resultado suele ser una trama que cubre la misma extensión que las dos imágenes, con las zonas modificadas resaltadas. Es una simplificación, claro, pero se entiende :)

¿Dónde o en qué libros puedo encontrar más información sobre el Cambio Detección?

Puede empezar con estos documentos

• Artículo de revisión Técnicas de detección de cambios digitales mediante datos obtenidos por teledetección
• EL ESTADO DE LA DETECCIÓN DE CAMBIOS EN LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
• Cómo funciona la detección de cambios

¿Qué herramientas debo utilizar para realizar un análisis de este tipo a partir de los datos de un shapefile? (sólo de código abierto, por favor)

Puede probar Opticks . Tiene un plugin de detección de cambios .

Answer 2

Echa un vistazo a DTclassifier aquí que puede utilizar con QGIS.

DTclassifier ofrece una interfaz sencilla y ágil para la y detección de cambios mediante árboles de decisión.

Funciones del plugin:

• Enfoque integrado: realiza todas las operaciones, incluida la recopilación de datos de entrenamiento, la construcción de árboles y la clasificación en QGIS
• primer ejemplo de uso de la biblioteca de visión por ordenador OpenCV en QGIS
• uso de algoritmos de clasificación no paramétricos: árboles de decisión.

Encontrará un tutorial aquí .

Además, puedes echar un vistazo a este post aquí Detección de cambios de entropía

Answer 3

No creo que encuentres muchas herramientas para la detección de cambios en datos vectoriales (como shapefiles) porque es un problema trivial - simplemente recorre los puntos, y dime si son los mismos.

La detección de cambios es más típica de las imágenes ráster (por ejemplo, imágenes SAR o imágenes visuales/IR), en las que el problema es detectar lo que ha cambiado de una pasada de satélite a la siguiente, o de un sobrevuelo de avión al siguiente, o "antes y después" en un lugar que ha sufrido un desastre natural.

Para imágenes rasterizadas, una opción de código abierto es Caja de herramientas Orfeo .

Answer 4

Detección de cambios

Detección de cambios La teledetección, en la disciplina de la teledetección, es el proceso analítico cuyo objetivo es detectar los cambios -en el tiempo y en el espacio- de la cubierta terrestre o/y del uso del suelo.

El ACP como técnica de detección de cambios

Entre las prácticas de detección de cambios más comunes y exitosas, se encuentra la aplicación del Análisis de Componentes Principales (ACP) en datos multidimensionales bi o multitemporales (Lu et al., 2003).

¿Qué es la PCA?

El análisis de componentes principales (ACP) es un algoritmo de transformación lineal multidimensional. Reconstruye un conjunto de datos multivariantes de forma que las primeras variables, denominadas componentes principales (CP), contienen la mayor parte de la varianza de los datos originales. Así, el ACP ofrece la posibilidad de describir o representar de forma fiable un conjunto de datos multidimensional utilizando menos dimensiones que las que componen el conjunto de datos inicial (Jolliffe, 2002).

¿Cómo funciona?

PCA redirige las varianzas más altas del conjunto de datos original, que se asemejan principalmente a sin cambios características del paisaje, en los primeros componentes. A continuación, es responsabilidad del usuario extraer los cambios mediante operaciones avanzadas de tratamiento digital de imágenes, es decir, (segmentación y) clasificación de imágenes.

Detección de cambios basada en PCA utilizando (G)FOSS

El ACP se aplica en GRASS-GIS ( i.pca módulo), R ( princomp() y prcomp() funciones), OrfeoToolbox , SAGA-GIS y probablemente más aplicaciones (libres y) de código abierto.

Un ejemplo de trabajo en profundidad, del que se ha extraído la mayor parte del texto anterior, demuestra cómo mapa de zonas quemadas -- que es esencialmente un análisis de detección de cambios -- basado en PCA y GFOSS. Por favor, consulte este trabajo para obtener una extensa lista de referencias sobre el tema.

Sobre el uso de GRASS-GIS y R para realizar PCA, hay un dedicado GRASS-wiki página titulada Análisis de componentes principales .

Referencias

Jolliffe, I. T. (2002). Análisis de componentes principales . Springer, 2ª edición. 28 ilustraciones.

Lu, D., Mausel, P., Brondizio, E., y Moran, E. (2003). Técnicas de detección de cambios. Revista Internacional de Teledetección , 25(12):2365.

Answer 5

El paquete de SIG y teledetección de código abierto Whitebox Geospatial Analysis Tools ( http://www.uoguelph.ca/~hydrogeo/Whitebox/ ) dispone de un número bastante amplio de herramientas para realizar la detección de cambios en las imágenes. Incluye herramientas para el análisis de vectores de cambio, tabulación cruzada, regresión de imágenes, análisis de componentes principales y la operación de inserción en memoria de funciones de escritura. Probablemente soy parcial, ya que soy el desarrollador principal del software, pero a menudo enseño detección de cambios a estudiantes universitarios utilizando Whitebox y mi experiencia ha sido que es un software fácil de usar e intuitivo para este tipo de análisis.