Landnutzungsgrenzen Schaffhausen (Spot, Pléiades)

Abgrenzung von Nutzungstypen durch automatische
Linienerfassung aus Satellitenbildern

Ab 2017 sollen im Kanton Schaffhausen die Direktzahlungen im Ackerbau und Rebbau basierend auf der Auswertung von Geodaten ausbezahlt werden. Die Berechnung der Zahlungen anhand der GIS Daten ist an sich kein Problem. Das Hauptproblem besteht in den ca. 10‘000 wechseln in der Ackerbau-Bewirtschaftung pro Jahr. Diese können von Hand nicht mit sinnvollem Aufwand erhoben werden. Deshalb wird versucht, diese Linien automatisch zu erfassen.

Grundlagen:
Für die Erfassung der Linien werden Satellitenbilder der
Satelliten “Spot“ und „Pléiades“ verwendet. Die Aufnahmen
liegen als Mehrkanalbilder vor, wovon der Rot- und
Nahinfrarotkanal verwendet werden um ein NDVI-Bild (Abb.
2) zu erstellen.
Die Unterschiede in den Bewirtschaftungsarten sind darauf
mit hohem Kontrast erkennbar. Ebenfalls denkbar für die
Unterscheidung ist ein GNDVI-Bild oder sonstige Indices,
was jedoch hier nicht weiter verfolgt wird.

Software:
Folgende Softwarelösungen werden getestet:
- Hexagon Geospatial: Erdas Imagine
- Open-source: QGIS
- Open-source: OpenCV
- Open-source: Orfeo ToolBox – Monteverdi

Erdas Imagine
Während die Erkennung von Flächen mit Erdas Imagine
vielversprechend aussieht, können mit dem Tool zur
Linienerkennung keine Feldgrenzen klar abgegrenzt
werden. Linienerkennung mit Erdas Imagine wird deshalb
hier nicht weiter verfolgt. Siehe Abb. 5.

OpenCV - Open Source Computer Vision Library
Mithilfe des Canny Edge Detectors in OpenCV können
relativ gute Resultate erzielt werden. Nachfolgend der
Python Code mit dem Befehl und den gewählten Schwell-
Parameter. Das Resultat ist in Abb. 3 ersichtlich.

Abb. 1: Python Code zur Ausführung des Canny Tools

Autoren: Marc Vögele
                    Dimitri von Arx

Orfeo ToolBox - Monteverdi
Die Open-source Lösung Orfeo bietet mächtige Lösungen
für moderne Fernerkundungsanwendungen. Die Software
„Monteverdi“ bietet ein Linienerkennungstool welches nur
nicht-zusammenhängende Geraden erstellt. Die Erkennung
der Bewirtschaftungsunterschiede gelingt gut

Contour-Funktion in QGIS
Mittels der Contour Funktion, welche primär für die
Auswertung von Höhenlinien gedacht ist, können ebenfalls
Kanten ausgeschieden werden. Dies ist unserer Meinung
nach die beste Möglichkeit, da es die schönsten Linien
ausgibt. Mit dieser Möglichkeit haben wir dann auch
weitergearbeitet und die Linien über div. Abfragen und
visuell ausgedünnt sowie generalisiert.

Weitere Möglichkeiten
Als weiteres wären auch noch kombinierte Ansätze
möglich. Zudem wäre auch ein komplexeres Python Skript,
welches die Linien als shp ausgibtt denkbar.

© FHNW Institut Vermessung und Geoinformation 2017