Was ist Änderungserkennung?
Definition
Änderungserkennung ist ein Verfahren, das Unterschiede an einer Oberfläche oder einem Objekt findet, indem es Beobachtungen aus verschiedenen Zeitpunkten vergleicht. In der Fernerkundung sind die Beobachtungen multitemporale Bilder desselben Gebiets.
So funktioniert es
Das Verfahren hat zwei Stufen. Zuerst bereitet der Analyst die Bilder auf. Radiometrische Korrektur und Bildregistrierung machen die Bilder aus jedem Datum vergleichbar. Dann findet ein Erkennungsalgorithmus die Unterschiede.
Die Eingangsdaten müssen konsistent sein. Bilder von verschiedenen Daten sollten dieselbe räumliche und radiometrische Auflösung haben. Ist die Registrierung schlecht, meldet ein pixelbasiertes Verfahren falsche Änderungen. Bilder, die jedes Jahr nahe demselben Datum aufgenommen werden, verringern den Einfluss des Sonnenstands.
Punktwolken
Änderungserkennung funktioniert auch mit 3D-Punktwolken. Der M3C2-Algorithmus (Lague und andere, 2013) vergleicht zwei Punktwolken direkt. Er misst die Änderung entlang der lokalen Oberflächennormalen und liefert ein Konfidenzintervall. Die Autoren geben Nachweisgrenzen von bis zu 6 mm in situ über Entfernungen von 50 m an. Dieses Ergebnis gilt für terrestrisches Laserscanning einer Flussschlucht.
Flugplatzbefestigung
Ein Flughafen muss den Zustand seiner Befestigungen im Zeitverlauf vergleichen. Die FAA AC 150/5380-7B sagt, dass die Verfolgung des Befestigungszustands eine objektive, systematische und wiederholbare Bewertung erfordert. Ein federally obligated airport in den USA muss mindestens einmal im Jahr eine eingehende Befestigungsprüfung durchführen. Führt er eine PCI-Erhebung nach ASTM D5340 durch, kann das Intervall auf drei Jahre verlängert werden. ICAO Anhang 14 verlangt eine regelmäßige Prüfung und Überwachung der Oberflächen der Bewegungsflächen. Keines der beiden Dokumente nennt die Änderungserkennung, und keines legt dafür ein Verfahren fest.
Häufig gestellte Fragen
- Was ist Änderungserkennung?
- Änderungserkennung ist der Vergleich von Beobachtungen desselben Gebiets oder Objekts, die zu verschiedenen Zeitpunkten gemacht wurden, um festzustellen, was sich verändert hat. In der Fernerkundung bedeutet das eine gemeinsame Analyse multitemporaler Bilder desselben Gebiets. Anwendungen sind Veränderungen der Landbedeckung, des Waldes und der städtischen Bebauung.
- Warum müssen die Bilder registriert werden?
- Die Registrierung richtet die Bilder jedes Datums so aus, dass ein Pixel in allen Bildern denselben Bodenpunkt abdeckt. Ohne sie meldet ein pixelbasiertes Verfahren falsche Änderungen. Die Bilder sollten außerdem dieselbe räumliche und radiometrische Auflösung haben. Merkmalsbasierte Verfahren benötigen unter Umständen keine Registrierung.
- Was ist M3C2?
- M3C2 ist ein Algorithmus, der zwei Punktwolken direkt in 3D vergleicht. Lague, Brodu und Leroux haben ihn 2013 veröffentlicht. Er schätzt Oberflächennormalen in einem Maßstab, der zur lokalen Rauheit passt, und liefert ein Konfidenzintervall für die Änderung. Die Autoren haben ihn mit Daten eines terrestrischen Laserscanners einer Flussschlucht getestet, nicht mit Flugplatzdaten.
- Wie oft muss ein Flughafen seine Befestigungen prüfen?
- In den Vereinigten Staaten muss ein *federally obligated airport* (ein Flughafen, der Bundesmittel erhalten hat und daran gebunden ist) seine Flugplatzbefestigungen mindestens einmal im Jahr eingehend prüfen. Führt er eine PCI-Erhebung nach ASTM D5340 durch, kann das Intervall für die eingehenden Prüfungen auf drei Jahre verlängert werden. Das ist eine FAA-Vorschrift für US-Flughäfen. Sie nennt die Änderungserkennung nicht.
Referenzen
- khurana-saxena-2015
- Soft Computing Techniques for Change Detection in Remotely Sensed Images: A Review IJCSI International Journal of Computer Science Issues, vol. 12, issue 2 (Khurana and Saxena, 2015)
- lague-2013-m3c2
- Accurate 3D comparison of complex topography with terrestrial laser scanner: application to the Rangitikei canyon (N-Z) Lague, Brodu and Leroux. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 82 (2013), arXiv:1302.1183
- faa-ac-150-5380-7b
- AC 150/5380-7B, Airport Pavement Management Program (PMP) FAA
- icao-annex-14-vol-i
- Annex 14 to the Convention on International Civil Aviation, Volume I, 9th edition ICAO (copy hosted by Swiss FOCA)
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