katedrakartografie, geoinformatiky a DPZ

Change Detection toolbox

Change Detection toolbox (CDT) je sada nástrojov určená na automatizovanú identifikáciu a hodnotenie zmien krajinnej pokrývky (KP) na báze vektorových vrstiev v prostredí ArcGIS Desktop. Pri návrhu funkcionality nástrojov sme sa inšpirovali prostredím Land Change Modeler (súčasť Terrset, pôvodne Idrisi), ktoré umožňuje identifikovať a hodnotiť zmeny na báze rastrových vrstiev.

Sada nástrojov CDT vznikla v r.2016 ako výsledok diplomovej práce študenta Lukáša Žubrietovského:
Žubrietovský, L.: Vývoj nástroja na automatickú identifikáciu a hodnotenie zmien krajiny v prostredí ArcGIS (Diplomová práca). Univerzita Komenského v Bratislave. Prírodovedecká fakulta; Katedra kartografie, geoinformatiky a DPZ. Školiteľ: Mgr. Hana Stanková, Phd. Bratislava: Prírodovedecká fakulta UK, 2016. 118 s.
Neskôr bola sada nástrojov upravená do podoby vhodnej na zverejnenie.

Nástroje boli vytvárané pre verziu ArcGIS Desktop 10.6 v skriptovacom jazyku Python, pričom boli využité knižnice matplotlib a xlwt. Sada nástrojov CDT je momentálne distribuovaná pod licenciou GNU General Public License Version 3. Na stiahnutie sú k dispozícii aj kópie CDT fungujúce v starších verziách ArcGIS Desktop.

Navrhnutá sada nástrojov CDT sa skladá zo štyroch nástrojov:

1. Detection of changes

Detekcia zmien topologickým prekrytím dvoch polygónových vstupných vrstiev KP. Vznikne nová vrstva zmien s atribútmi kódu zmeny a rozlohy. Pri rozlohe je možné zvoliť plošnú jednotku, užívateľ má na výber áre, hektáre, metre štvorcové a kilometre štvorcové. Ďalším produktom nástroja je kontingenčná tabuľka vo formáte XLS. K voliteľným výstupom patrí sumárna tabuľka, ktorá podáva informáciu o rozlohách a početnosti jednotlivých zmien. Voliteľne je možné z výstupnej vrstvy a tabuliek vylúčiť areály bez zmeny a/alebo areály s rozlohou menšou ako zadaná prahová hodnota. Možnosť vylúčiť areály bez zmeny z výsledných štatistík je k dizpozícii aj v ďalších troch nástrojoch CDT.

2. Classification of changes

Nástroj na klasifikáciu typov zmien triedi zmeny na základe zadanej konverznej tabuľky. V tomto prípade sa nevytvára nová vrstva zmien, len sa aktualizuje existujúca vrstva zmien pridaním atribútu typu zmeny. Nástroj vytvára aj štatistickú tabuľku absolútnych a relatívnych podielov jednotlivých typov zmien na celkovej rozlohe a grafy založené na týchto hodnotách. Triedenie zmien do typov je obyčajne založené na príbuznosti procesov, ktoré uvedené zmeny spôsobili (napr. urbanizácia, zalesnenie, odlesnenie atď.). Súčasťou inštalácie CDT je predpripravená konverzná tabuľka zmien pre druhú úroveň legendy CORINE Land Cover (CLC).

3. Hierarchy of changes

Nástroj na určenie hierarchie zmien určuje hierarchickú úroveň, na ktorej došlo ku zmene. Predpokladom je použitie hierarchickej legendy (ako napr. CLC) vo vstupných vrstvách KP. Takisto ako v predchádzajúcom nástroji sa nevytvára nová vrstva zmien, len sa do existujúcej vrstvy zmien pridá atribút obsahujúci hierarchickú úroveň zmeny. Nástroj vytvára aj štatistickú tabuľku podielov jednotlivých hierarchických úrovní na celkovej rozlohe a grafy založené na týchto hodnotách.

4. Statistical evaluation of changes

Nástroj na štatistické hodnotenie zmien vytvára tri typy štatistických tabuliek a grafických výstupov na základe vstupnej vrstvy zmien. Prvá tabuľka vyčísľuje netto zmenu (čistú zmenu) jednotlivých tried KP medzi dvomi časovými obdobiami, voliteľne môžeme z týchto hodnôt vytvoriť aj graf. Druhá tabuľka sumarizuje prírastky a úbytky jednotlivých tried KP, rovnako je možné z týchto hodnôt vytvoriť graf. Tretí typ štatistického výpočtu je voliteľný, a vykoná sa, ak užívateľ zadá kód triedy KP, pre ktorú chce identifikovať prispievateľov k zmene. Výsledkom je tabuľka a grafický výstup.

Referencie

Diplomové práce riešené s využitím CDT na katedre Kartografie, geoinformatiky a DPZ:

• Kollár, D. (2019): Časovo-priestorové zmeny štruktúry krajiny z dát digitálnej fotogrametrie. (škol.: Kožuch, M.)
• Moravčík, F. (2019): Zmeny priestorovej štruktúry krajinnej pokrývky vybranej časti kopaničiarskeho regiónu Myjavy. (škol.: Benová, A.)

Bakalárske práce riešené s využitím CDT na katedre Kartografie, geoinformatiky a DPZ:

• Belčáková, L. (2018): Zmeny krajinnej pokrývky vybranej časti územia Bratislava - Nové Mesto spracovaním starých máp so zameraním na vinohrady. (škol.: Benová, A.)
• Maťašová, S. (2018): Proces suburbanizácie v zázemí Prešova z hľadiska analýzy zmien údajov katastra nehnuteľností. (škol.: Vališ, J.)
• Šolc, A. (2018): Monitorovanie suburbanizácie v zázemí Bratislavy na podklade satelitných údajov: prípadová štúdia v okrese Senec. (škol.: Bobáľová, H.)
• Švoňavová, K. (2018): Opúšťanie poľnohospodárskej krajiny vo vybranej časti Hriňovej použitím starých máp. (škol.: Benová, A.)