Generación de cartografía vectorial automática para cuerpos de agua aplicando análisis multiresolución en imágenes satelitales de alta resolución espacial en la Sabana de Bogotá
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Abstract
Se propone una metodología para la generación de cartografía vectorial automática en cuerpos de agua aprovechando los parámetros de fotointerpretación para imágenes satelitales que combinados con un análisis multiresolución permiten exaltar, localizar y segmentar de manera automática los cuerpos de agua presentes en la imagen objeto de estudio. Partiendo de la hipótesis de que los cuerpos de agua, debido a su respuesta espectral en las imágenes satelitales presentan valores significativamente altos en análisis texturales de homogeneidad y energía, se calculan dichos descriptores derivados de la matriz de coocurrencia sobre los detalles horizontales y verticales de segundo nivel de descomposición wavelet, una vez localizado el cuerpo de agua dentro de la imagen se implementa el snake, una técnica de contornos activos para refinar la selección y contorno del objeto para finalmente vectorizar el cuerpo de agua seleccionado y generar salidas gráficas. La metodología fue implementada en 10 escenas cuadradas con cubrimiento de la sabana de Bogotá, 9 de las escenas fueron extraídas de imágenes PlanetScope con una resolución espacial de 3 metros y un tamaño de 2233 píxeles de lado, la última escena fue extraída de una imagen IKONOS con una resolución espacial de 1 metro y un tamaño de 2248 píxeles de lado. La evaluación de la metodología se hizo mediante el cálculo de cinco índices de exactitud temática: índice Dice Score, índice Kappa, precisión global, exactitud del usuario y exactitud del productor; para el cálculo de estos índices se realizó una digitalización manual de los cuerpos de agua y se comparó con la segmentación automática obtenida con la metodología propuesta, el promedio de todos los índices evaluados supera el 86% lo que indica que la metodología resulta efectiva en términos de exactitud temática para la generación de cartografía vectorial de cuerpos de agua.
Abstract
A methodology is proposed for the generation of automatic vectorial cartography water surfaces taking advantage of the photointerpretation parameters for satellite images that combined with a multiresolution analysis allow to exalt, locate and automatically segment the bodies of water present in the images. Starting from the hypothesis that water surfaces, due to their spectral response in satellite images have significantly higher values in textural analysis of homogeneity and energy, these descriptors are calculated derived from the co-occurrence matrix on the horizontal and vertical details of second level of wavelet decomposition, once the water surface is located inside the image, the snake is implemented, an active contour technique to refine the selection and contour of the object to finally vectorize the selected water surface and generate graphic outputs. The methodology was implemented in 10 square scenes covering the zone of the sabana de Bogotá, 9 of the scenes were taken from PlanetScope images with a spatial resolution of 3 meters and a size of 2233 pixels side, the last scene was extracted from an IKONOS image with a spatial resolution of 1 meter and a size of 2248 pixels side. The evaluation of the methodology was made by calculating five metrics: Dice Score, Kappa, global accuracy, user accuracy and producer accuracy; For the calculation of these metrics, a manual digitalization of the water surfaces was carried out and compared with the automatic segmentation obtained with the proposed methodology, the average of all the evaluated metrics exceeds 86%, which indicates that the methodology is effective in terms of thematic accuracy for the generation of vector cartography of water surfaces.