Change detection is the process of identifying changes by observing the multi-temporal images at different times, and it is an important technique in remote sensing using satellite images. Among the change detection methods, the unsupervised change detection technique has the advantage of extracting rapidly the change area as a binary image. However, it is difficult to understand the changing pattern of land cover in binary images. This study used grid points generated from seamless digital map to evaluate the satellite image change detection results. The land cover change results were extracted using multi-temporal KOMPSAT-3A (K3A) data taken by Gimje Free Trade Zone and change detection algorithm used Spectral Angle Mapper (SAM). Change detection results were presented as binary images using the methods Otsu, Kittler, Kapur, and Tsai among the automated threshold selection algorithms. To consider the seasonal change of vegetation in the change detection process, we used the threshold of Differenced Normalized Difference Vegetation Index (dNDVI) through the probability density function. The experimental results showed the accuracy of the Otsu and Kapur was the highest at 58.16%, and the accuracy improved to 85.47% when the seasonal effects were removed through dNDVI. The algorithm generated based on this research is considered to be an effective method for accuracy assessment and identifying changes pattern when applied to unsupervised change detection.
Kim, Tae-Woo;Choi, Don-Jeong;We, Gwang-Jae;Suh, Yong-Cheol
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.16
no.2
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pp.88-100
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2013
Urban green space is one of most important aspects of urban infrastructure for improving the quality of life of city dwellers as it reduces the heat island effect and is used for recreation and relaxation. However, no systematic management of urban green space has been introduced in Korea as past practices focused on efficient development. A way to calculate the amount of green space needed to complement an urban area must be developed to preserve urban green space and to determine 'regulations determining the total amount of greenery'. In recent years, various studies have quantified urban green space and infrastructure using remotely sensed data. However, it is difficult to detect a myriad small green spaces in a city effectively when considering the spatial resolution of the data used in existing research. In this paper, we quantified small urban green spaces using CASI-1500 hyperspectral imagery. We calculated MCARI, a vegetation index for hyperspectral imagery, to evaluate the greenness of small green spaces. In addition, we applied image-classification methods, including the ISODATA algorithm and Spectral Angle Mapper, to detect small green spaces using supervised and unsupervised classifications. This could be used to categorize land-cover into four classes: unclassified, impervious, suspected green, and vegetation green.
Jae-Jin Park;Kyung-Ae Park;Tae-Sung Kim;Moonjin Lee
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.spc
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pp.1-10
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2022
As the volume of marine hazardous and noxious substances (HNSs) transported in domestic and overseas seas increases, the risk of HNS spill accidents is gradually increasing. HNS leaked into the sea causes destruction of marine ecosystems, pollution of the marine environment, and human casualties. Secondary accidents accompanied by fire and explosion are possible. Therefore, various types of HNSs must be rapidly detected, and a control strategy suitable for the characteristics of each substance must be established. In this study, the ground HNS spill experiment process and application result of detection algorithms were presented based on hyperspectral remote sensing. For this, styrene was spilled in an outdoor pool in Brest, France, and simultaneous observation was performed through a hyperspectral sensor. Pure styrene and seawater spectra were extracted by applying principal component analysis (PCA) and the N-Findr method. In addition, pixels in hyperspectral image were classified with styrene and seawater by applying spectral matching techniques such as spectral distance similarity (SDS), spectral correlation similarity (SCS), spectral similarity value (SSV), and spectral angle mapper (SAM). As a result, the SDS and SSV techniques showed good styrene detection results, and the total extent of styrene was estimated to be approximately 1.03 m2. The study is expected to play a major role in marine HNS monitoring.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.33
no.3
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pp.211-218
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2015
The analysis of remote sensing data depends on sensor specifications that provide accurate and consistent measurements. However, it is not easy to establish confidence and consistency in data that are analyzed by different sensors using various radiometric scales. For this reason, the cross-calibration method is used to calibrate remote sensing data with reference image data. In this study, we used an airborne hyperspectral image in order to calibrate a multispectral image. We presented an automatic cross-calibration method to calibrate a multispectral image using hyperspectral data and spectral mixture analysis. The spectral characteristics of the multispectral image were adjusted by linear regression analysis. Optimal endmember sets between two images were estimated by spectral mixture analysis for the linear regression analysis, and bands of hyperspectral image were aggregated based on the spectral response function of the two images. The results were evaluated by comparing the Root Mean Square Error (RMSE), the Spectral Angle Mapper (SAM), and average percentage differences. The results of this study showed that the proposed method corrected the spectral information in the multispectral data by using hyperspectral data, and its performance was similar to the manual cross-calibration. The proposed method demonstrated the possibility of automatic cross-calibration based on spectral mixture analysis.
Various algorithms such as Chronochrome(CC), Principle Component Analysis(PCA), and spectral unmixing have been studied for hyperspectral change detection. Change detection by spectral unmixing offers useful information on the nature of the change compared to the other change detection methods which provide only the locations of changes in the scene. However, hyperspectral change detection by spectral unmixing is still in an early stage. This research proposed a new approach to extract endmembers, which have identical properties in temporally different images, by Iterative Error Analysis (IEA) and Spectral Angle Mapper(SAM). The change map obtained from the difference of abundance efficiently showed the changed pixels. Simulated images generated from Compact Airborne Spectrographic Imager (CASI) and Hyperion were used for change detection, and the experimental results showed that the proposed method performed better than CC, PCA, and spectral unmixing using N-FINDR. The proposed method has the advantage of automatically extracting endmembers without prior information, and it could be applicable for the real images composed of many materials.
The coastal urchin barren phenomenon in our country began to spread and expand from the 1980s, centering on the southern coast and Jeju Island, and by the 1990s, it appeared along the east coast and nationwide. The urchin barren phenomenon is mainly conducted through field surveys by diving, but recently, various surveying techniques have been applied. In this study, a spectral library for terrestrial and marine areas was established for the identification of urchin barrens using airborne hyperspectral imagery, and the distribution area was analyzed through the SAM (spectral angle mapper) algorithm. An analysis of the urchin barren phenomenon in the five islands of the West Sea revealed that it occurrs in most areas, with the combined severity of the urchin barren phenomenon in Sapsido and Oeyeondo being approximately 19.9%. Hyperspectral imagery is expected to be highly useful not only for detecting the urchin barren phenomenon but also for managing and monitoring marine fishery resources through the classification of seaweeds.
Damage of forest fire should be investigated quickly and accurately for recovery, compensation and prevention of secondary disaster. Using remotely sensed data, burn severity is investigated based on the difference of reflectance or spectral indices before and after forest fire. Recently, the use of high resolution satellite and UAV imagery is increasing, but it is not easy to obtain an image before forest fire that cannot be predicted where and when. This study tried to analyze availability of high-resolution images and supervised classifiers on the burn severity classification. Two supervised classifiers were applied to the KOMPSAT-3A image and the UAV multispectral image acquired after the forest fire. The maximum likelihood (MLH) classifier use absolute value of spectral reflectance and the spectral angle mapper (SAM) classifier use pattern of spectra. As a result, in terms of spatial resolution, the classification accuracy of the UAV image was higher than that of the satellite image. However, both images shown very high classification accuracy, which means that they can be used for classification of burn severity. In terms of the classifier, the maximum likelihood method showed higher classification accuracy than the spectral angle mapper because some classes have similar spectral pattern although they have different absolute reflectance. Therefore, burn severity can be classified using the high resolution multispectral images after the fire, but an appropriate classifier should be selected to get high accuracy.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.21
no.1
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pp.35-45
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2018
Image data collected by an airborne hyperspectral camera system have a great usability in coastal line mapping, detection of facilities composed of specific materials, detailed land use analysis, change monitoring and so forh in a complex coastal area because the system provides almost complete spectral and spatial information for each image pixel of tens to hundreds of spectral bands. A few approaches after classifying by a few approaches based on SAM(Spectral Angle Mapper) supervised classification were applied for extracting optimal land cover information from hyperspectral images acquired by CASI-1500 airborne hyperspectral camera on the object of a coastal area which includes both land and sea water areas. We applied three different approaches, that is to say firstly the classification approach of combined land and sea areas, secondly the reclassification approach after decompostion of land and sea areas from classification result of combined land and sea areas, and thirdly the land area-only classification approach using atmospheric correction images and compared classification results and accuracies. Land cover classification was conducted respectively by selecting not only four band images with the same wavelength range as IKONOS, QuickBird, KOMPSAT and GeoEye satelllite images but also eight band images with the same wavelength range as WorldView-2 from 48 band hyperspectral images and then compared with the classification result conducted with all of 48 band images. As a result, the reclassification approach after decompostion of land and sea areas from classification result of combined land and sea areas is more effective than classification approach of combined land and sea areas. It is showed the bigger the number of bands, the higher accuracy and reliability in the reclassification approach referred above. The results of higher spectral resolution showed asphalt or concrete roads was able to be classified more accurately.
The objectives of this investigation are : 1. To analyze spectral signature and the associated vegetation index for geometric illumination conditions inf1uenced by low solar elevation and high slope orientations in mountainous forest. 2. To assess the accuracy of the spectral angle mapper classification for the a winter land cover in comparison with the maximum likelihood classification. 3. To produce the image of water quality and water properties that could be used to estimate the water pollution sources and the tide-included by turbid water in estuarine and coastal areas. These objectives are to characterize environmental and ecological monitoring applications of the Nak-Dong River Basin by using Fuyo-1 OPS VNIR data acquired on December 26, 1992. The results of this paper are as follows : 1. The spectral digital numbers and vegetation indexes (NDVI and TVI) of mountainous forest are higher on the slope facing the sun than on the slope hidden the sun under low sun elevation condition. 2. The spectral angle mapper algorithm produces a more accurate land cover classification of areas with steep slope, various aspects and low solar elevation than the maximum likelihood classifier. 3. The maximum likelihood classification images can be used for identifying the location and movement of both freshwater and salt water, regardless of geometric illumination conditions. 4. The color-coded density sliced image of selected water bodies by using the near-infrared band 3 can provide distribution of the water quality of the Lower Nak-Dong River. 5. The color-coded normalized difference vegetation index image of the selected mountain forest is suitable to classify winter vegetation cover types, i.e., forest canopy densities for slope orientations.
The accuracy of classifying pixels in HIRIS images is usually degraded by noisy bands since noisy bands may deform the typical shape of spectral reflectance. Proposed in this paper is a statistical method for noisy band removal which mainly makes use of the correlation coefficients between bands. Considering each band as a random variable, the correlation coefficient measures the strength and direction of a linear relationship between two random variables. While the correlation between two signal bands is high, existence of a noisy band will produce a low correlation due to ill-correlativeness and undirectedness. The application of the correlation coefficient as a measure for detecting noisy bands is under a two-pass screening scheme. This method is independent of the prior knowledge of the sensor or the cause resulted in the noise. The classification in this experiment uses the unsupervised k-nearest neighbor algorithm in accordance with the well-accepted Euclidean distance measure and the spectral angle mapper measure. This paper also proposes a hierarchical combination of these measures for spectral matching. Finally, a separability assessment based on the between-class and within-class scatter matrices is followed to evaluate the performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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