A Markov Chain Random Field Cosimulation-Based Approach for Land Cover Post-classification and Urban Growth Detection

The recently proposed Markov chain random field (MCRF) approach has great potential to significantly improve land cover classification accuracy when used as a post-classification method by taking advantage of expert-interpreted data and pre-classified image data. This doctoral dissertation explores the effectiveness of the MCRF cosimulation (coMCRF) model in land cover post-classification and further improves it for land cover post-classification and urban growth detection. The intellectual merits of this research include the following aspects: First, by examining the coMCRF method in different conditions, this study provides land cover classification researchers with a solid reference regarding the performance of the coMCRF method for land cover post-classification. Second, this study provides a creative idea to reduce the smoothing effect in land cover post-classification by incorporating spectral similarity into the coMCRF method, which should be also applicable to other geostatistical models. Third, developing an integrated framework by integrating multisource data, spatial statistical models, and morphological operator reasoning for large area urban vertical and horizontal growth detection from medium resolution remotely sensed images enables us to detect and study the footprint of vertical and horizontal urbanization so that we can understand global urbanization from a new angle. Such a new technology can be transformative to urban growth study. The broader impacts of this research are concentrated on several points: The first point is that the coMCRF method and the integrated approach will be turned into open access user-friendly software with a graphical user interface (GUI) and an ArcGIS tool. Researchers and other users will be able to use them to produce high-quality land cover maps or improve the quality of existing land cover maps. The second point is that these research results will lead to a better insight of urban growth in terms of horizontal and vertical dimensions, as well as the spatial and temporal relationships between urban horizontal and vertical growth and changes in socioeconomic variables. The third point is that all products will be archived and shared on the Internet

Digital image processing for automatic lithological mapping using Landsat TM imagery

Imperial Users onl

The use of contextual techniques and textural analysis of satellite imagery in geological studies of arid regions

This Thesis examines the problem of extracting spatial information (context and texture) of use to the geologist, from satellite imagery. Part of the Arabian Shield was chosen to be the study area. Two new contextual techniques; (a) Ripping Membrane and (b) Rolling Ball were developed and examined in this study. Both new contextual based techniques proved to be excellent tools for visual detection and analysis of lineaments, and were clearly better than the 'traditional' spatial filtration technique. This study revealed structural lineaments, mostly mapped for the first time, which are clearly related to regional tectonic history of the area. Contextual techniques were used to perform image segmentation. Two different image segmentation methods were developed and examined in this study. These methods were the automatic watershed segmentation and ripping membrane/Laserscan system method (as this method was being used for the first time). The second method produced high accuracy results for four selected test sites. A new automatic lineament extraction method using the above contextual techniques was developed. The aim of the method was to produce an automatic lineament map and the azimuth direction of these lineaments in each rock type, as defined by the segmented regions. 75-85% of the visually traced lineaments were extracted by the automatic method. The automatic method appears to give a dominant trend slightly different (10° — 15°) from the visually determined trend. It was demonstrated that not all the different types of rock could be discriminated using the spectral image enhancement techniques (band ratio, principal components and decorrelation stretch). Therefore, the spatial grey level dependency matrix (SGLDM) was used to produce a texture feature image, which would enable distinctions to be made and overcome the limitations of spectral enhancement techniques. The SGLDM did not produce any useful texture features which can discriminate between every rock type in the selected test sites. It did, however, show some acceptable texture discrimination between some rock types. The remote sensing data examined in this thesis were the Landsat (multispectral scanner, Thematic Mapper), SPOT, and Shuttle Imaging Radar (SIR-B)

Cartografía de severidad de incendios forestales a partir de la combinación del modelo de mezclas espectrales y la clasificación basada en objetos

This study shows an accurate and fast methodology in order to evaluate fire severity classes of large forest fires. A single Landsat Enhanced Thematic Mapper multispectral image was utilized in this study with the aim of mapping fire severity classes (high, moderate and low) using a combined-approach based in an spectral mixing model and object-based image analysis. A large wildfire in the Northwest of Spain is used to test the model. Fraction images obtained by Landsat unmixing were used as input data in the object-based image analysis. A multilevel segmentation and a classification were carried out by using membership functions. This method was compared with other simplest ones in order to evaluate the suitability to distinguish between the three fire severity classes above mentioned. McNemar’s test was used to evaluate the statistical significance of the difference between approaches tested in this study. The combined approach achieved the highest accuracy reaching 97.32% and kappa index of agreement of 95.96% and improving accuracy of individual classes.Este estudio presenta una metodología rápida y precisa para la evaluación de los niveles de severidad que afectan a grandes incendios forestales. El trabajo combina un modelo de mezclas espectrales y un análisis de imágenes basado en objetos con el objetivo de cartografiar distintos niveles de severidad (alto, moderado y bajo) empleando una imagen multiespectral Landsat Enhanced Thematic Mapper. Este modelo es testado en un gran incendio forestal ocurrido en el noroeste de España. Las imágenes fracción obtenidas tras aplicar el modelo de mezclas a la imagen Landsat fueron utilizadas como datos de entrada en el análisis basado en objetos. En este se llevó a cabo una segmentación multinivel y una posterior clasificación usando funciones de pertenencia. Esta metodología fue comparada con otras más simples con el fin de evaluar su conveniencia a al hora de distinguir entre los tres niveles de severidad anteriormente mencionados. El test de McNemar fue empleado para evaluar la significancia estadística de la diferencia entre los métodos testados en el estudio. El método combinado alcanzó la más alta precisión con un 97,32% y un índice Kappa del 95,96%, además de mejorar la precisión de los niveles individualmente

Remote Sensing for Monitoring the Mountaintop Mining Landscape: Applications for Land Cover Mapping at the Individual Mine Complex Scale

The aim of this dissertation was to investigate the potential for mapping land cover associated with mountaintop mining in Southern West Virginia using high spatial resolution aerial- and satellite-based multispectral imagery, as well as light detection and ranging (LiDAR) elevation data and terrain derivatives. The following research themes were explored: comparing aerial- and satellite-based imagery, combining data sets of multiple dates and types, incorporating measures of texture, using nonparametric, machine learning classification algorithms, and employing a geographical object-based image analysis (GEOBIA) framework. This research is presented as four interrelated manuscripts.;In a comparison of aerial National Agriculture Imagery Program (NAIP) orthophotography and satellite-based RapidEye data, the aerial imagery was found to provide statistically less accurate classifications of land cover. These lower accuracies are most likely due to inconsistent viewing geometry and radiometric normalization associated with the aerial imagery. Nevertheless, NAIP orthophotography has many characteristics that make it useful for surface mine mapping and monitoring, including its availability for multiple years, a general lack of cloud cover, contiguous coverage of large areas, ease of availability, and low cost. The lower accuracies of the NAIP classifications were somewhat remediated by decreasing the spatial resolution and reducing the number of classes mapped.;Combining LiDAR with multispectral imagery statistically improved the classification of mining and mine reclamation land cover in comparison to only using multispectral data for both pixel-based and GEOBIA classification. This suggests that the reduced spectral resolution of high spatial resolution data can be combated by incorporating data from another sensor.;Generally, the support vector machines (SVM) algorithm provided higher classification accuracies in comparison to random forests (RF) and boosted classification and regression trees (CART) for both pixel-based and GEOBIA classification. It also outperformed k-nearest neighbor, the algorithm commonly used for GEOBIA classification. However, optimizing user-defined parameters for the SVM algorithm tends to be more complex in comparison to the other algorithms. In particular, RF has fewer parameters, and the program seems robust regarding the parameter settings. RF also offers measures to assess model performance, such as estimates of variable importance and overall accuracy.;Textural measures were found to be of marginal value for pixel-based classification. For GEOBIA, neither measures of texture nor object-specific geometry improved the classification accuracy. Notably, the incorporation of additional information from LiDAR provided a greater improvement in classification accuracy then deriving complex textural and geometric measures.;Pre- and post-mining terrain data classified using GEOBIA and machine learning algorithms resulted in significantly more accurate differentiation of mine-reclaimed and non-mining grasslands than was possible with spectral data. The combination of pre- and post-mining terrain data or just pre-mining data generally outperformed post-mining data. Elevation change data were shown to be of particular value, as were terrain shape parameters. GEOBIA was a valuable tool for combining data collected using different sensors and gridded at variable cell sizes, and machine learning algorithms were particularly useful for incorporating the ancillary data derived from the digital elevation models (DEMs), since these most likely would not have met the basic assumptions of multivariate normality required for parametric classifiers.;Collectively, this research suggests that high spatial resolution remotely sensed data are valuable for mapping and monitoring surface mining and mine reclamation, especially when elevation and spectral data are combined. Machine learning algorithms and GEOBIA are useful for integrating such diverse data

Improving distributed runoff prediction in urbanized catchments with remote sensing based estimates of impervious surface cover

The amount and intensity of runoff on catchment scale are strongly determined by the presence of impervious land-cover types, which are the predominant cover types in urbanized areas. This paper examines the impact of different methods for estimating impervious surface cover on the prediction of peak discharges, as determined by a fully distributed rainfall-runoff model (WetSpa), for the upper part of the Woluwe River catchment in the southeastern part of Brussels. The study shows that detailed information on the spatial distribution of impervious surfaces, as obtained from remotely sensed data, produces substantially different estimates of peak discharges than traditional approaches based on expert judgment of average imperviousness for different types of urban land use. The study also demonstrates that sub-pixel estimation of imperviousness may be a useful alternative for more expensive high-resolution mapping for rainfall-runoff modelling at catchment scale

Complementary texture and intensity gradient estimation and fusion for watershed segmentation

In this paper, we identify two current challenges associated with watershed segmentation algorithms which attempt to fuse the visual cues of texture and intensity. The first challenge is that most existing techniques use a competing gradient set which does not allow boundaries to be defined in terms of both visual cues. The second challenge is that these techniques fail to account for the spatial uncertainty inherent in texture gradients. We present a watershed segmentation algorithm which provides a suitable solution to both these challenges and minimises the spatial uncertainty in boundary localisation. This is achieved by a novel fusion algorithm which uses morphological dilation to integrate intensity and texture gradients.Aquantitative and qualitative evaluation of results is provided demonstrating that our algorithm outperforms three existing watershed algorithms

Cloud Detection And Information Cloning Technique For Multi Temporal Satellite Images

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017Thesis (Ph.D.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2017Uzaktan algılanmış uydu görüntülerinde atmosfer etkilerinden kaynaklı olarak ortaya çıkan bölgesel bulutlar ve bu bulutların gölgeleri, yapılan çalışmalarda problem oluşturan temel gürültü kaynaklarındandır. Değişim analizi, NDVI hesaplama gibi önemli dijital işlemlerde bulut ve gölge bölgeleri, genel olarak yanıltıcı sonuçlar veren bölgeler olduğundan dijital işlemler çoğu zaman bu alanlar maskelenerek gerçekleştirilmektedir. Bu problem birçok çalışmada aynı bölgeden farklı zamanlarda elde edilmiş uydu görüntüleri ile mozaikleme yapılarak aşılmıştır. Ancak, mozaikleme sırasında oluşan spektral ve dokusal bozulmalar çalışmaları olumsuz etkilemektedir. Görüntünün çekilme anına bir daha dönülemeyeceğinden, bulutsuz bir görüntü elde etmek önemli bir süreç haline gelmektedir. Google Earth gibi sık kullanılan harita araçları aynı bölgeye ait çekilmiş birçok görüntü kullanarak bu görüntülerin ortalamalarından bulutsuz mozaikler elde ederek kullanıcılara sunmaktadır. Bu çalışmada bulutlu görüntüler çok zamanlı bulutsuz görüntülerden klonlama yapılarak bulutsuz hale getirilecektir. Diğer benzer çalışmalara ek olarak, klonlama süreci bir fotoğraf düzenleme işleminden öte görüntünün spektral özellikleri kullanılarak gerçekleştirilerek en yakın tarih ve spektral benzerlik göz önünde bulundurularak bulutsuz görüntü elde edilecektir. Üretilen bulutsuz görüntüde oluşan kenar bozulma etkileri çeşitli filtreler ile azaltılacaktır. Geliştirilen yöntem farklı zamanlarda çekilmiş Landsat-8 uydu görüntüleri ile test edilmiştir. Görüntüde bulunan bulutların belirlenmesi, bulut klonlama işleminin gerçekleştirilmesi için ilk aşama ve doğruluğu direkt olarak klonlama doğruluğu etkileyen bir süreçtir. Bulutların oluşturduğu parlaklık ve gölgelerinin oluşturduğu kararmalar birçok veri analizini olumsuz etkilemektedir. Bu etkiler, atmosferik düzeltmede oluşacak zorluklar, NDVI değerlerinin yükselmesi, sınıflandırmadaki hatalar ve değişim analizinin yanlış gerçekleştirilmesi şeklinde olabilir. Tüm bu etkilerin doğrultusunda, uzaktan algılama görüntülerinde bulutlar ve gölgeleri önemli bir gürültü kaynağı olduğundan bunların dijital işlemlerden önceki ilk aşamada belirlenmesi önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Landsat-8 görüntüleri kullanılarak ve mevcut ısıl bantların da yardımıyla, bulut ve gölgelerinin belirlenmesi için bölütleme tabanlı bir kural dizisi ile uygulanan bir yöntem önerilmiş ve test edilmiştir. Çalışmaya temel olan bulut belirleme algoritması, ACCA ve Fmask algoritmalarının geliştirilmiş, sadeleştirilmiş, otomatize edilmiş ve bölütleme tabanlı uyarlanmış bir sürümü olarak değerlendirilebilir . Bu yöntem sayesinde, spektral özellikler ve geometrik özellikler bir arada kullanılarak Landsat 8 görüntülerinden bulut ve bulut gölgeleri belirlenmiştir. Spektral ve geometrik özelliklerin yanı sıra Landsat ısıl bant verileri ile, bulut-gölge ve soğuk yüzey (kar, buz) ayırımı güçlendirilmiştir. Komşuluk ilişkileri kullanılarak, belirlenen bulut alanları etrafındaki bulut gölgelerinin belirleme doğruluğu arttırılmıştır. Geliştirilen algoritma, dört farklı bölge için farklı zamanlarda çekilmiş Landsat görüntüleri üzerinde test edilerek değerlendirilmiştir. Bulut belirleme algoritmasında temel olarak Landsat 8 görüntülerinin OLI ve ısıl bantları kullanılmaktadır. Landsat-8 verileri, DN değerler olarak işlenmemiş halde sağlanmaktadır. Bu veriler, Landsat verileri ile birlikte gelen meta veri dosyasında (MTL) verilen oranlama katsayıları ile atmosfer üstü yansıtım değerlerine ve radyans değerlerine dönüştürülebilmektedir. Böylece veriler fiziksel anlamı olan birimlere dönüştürülmüş olur. Meta veri dosyasında sağlanan ısıl bant katsayıları ile ısıl bant verileri, parlaklık sıcaklığı bilgisine dönüştürülebilmektedir. OLI bantları atmosfer üstü yansıtım değerlerine (ToA), ısıl bantlar ise parlaklık sıcaklığına dönüştürülerek algoritmada kullanılmıştır. Yansıtım değerlerine dönüştürülen görüntülerde bulut alanlarının belirlenmesi için öncelikle bölütleme algoritması ile görüntü süper-piksellere ayrılmış ve kural tabanlı bir sınıflandırma dizisi uygulanarak bulut alanları görüntü üzerinden belirlenmiştir. Bulut alanlarının belirlenmesinden sonra, spektral testler ve bulut alanlarının komşuluk ilişkileri değerlendirilerek bulut gölgesi alanları da belirlenmiştir. Süper pikseller, pikselleri anlamlı gruplar halinde birleştirerek, piksel grupları oluşturmak için kullanılmaktadır. Görüntüdeki aynı bilgiye sahip olan piksellerin birleştirilmesi ile görüntü işleme amaçlı işlemlerin hızı da yüksek oranda artmaktadır. K-ortalamalar (K-means) yönteminin mekânsal özelliklerini de kullanan bir uyarlamasını temel alarak süper pikselleri üreten SLIC algoritması da bu amaçla kullanılan etkin yöntemlerden biridir. Bulut süper piksellerinin üretilmesinde SLIC yöntemi kullanılmıştır. Görüntülerden bulut alanlarının belirlenmesi için, bulutların spektral karakteristiğinin belirlenmesi ile işleme başlanmıştır. Görüntü üzerinden toplanan bulut noktalarının spektral imzaları karşılaştırılmıştır. Algoritma bu imzalar temel alınarak geliştirilmiştir. Bulut özelliklerine benzer şekilde, bulut gölgesi alanlarının sınıflandırılmasında da, görüntü üzerinden toplanan bulut noktalarının spektral imzalarının yorumlanmasını temel alan bir yöntem ile ısıl bandı devre dışı bırakan bir bant oranlama indeksi geliştirilmiştir. Bu indeks ile gölge alanlarının değeri diğer arazi örtüsü özelliklerinden keskin bir şekilde ayrıldığından eşik değeri belirlenmesi dinamik olarak gerçekleştirilebilmektedir. İkinci olarak, farklı gölge alanlarının, bulut gölgeleri ile karışmasını önlemek amacıyla görüntü özniteliklerinden olan güneş azimut açısı kullanılarak tüm bulut bölgelerinin bu açı ile doğru orantılı şekilde belli bir uzaklıkta izdüşümü alınmıştır. Bu izdüşüm alanlar, potansiyel gölge alanlarını ifade etmektedir. Gölge alan belirleme indeksi sonucu ile bu izdüşüm alanların kesişimi final gölge bölgelerinin sınıflandırılmasında kullanılmıştır Bulut ve gölgelerinin belirlenmesi, uzaktan algılamada uzun zamandır üzerinde çalışılan ve birçok yöntemin geliştirildiği bir konudur. Bu yöntemler kimi zaman yeterli doğrulukta sonuçlar verirken, kimi zaman da yeterli doğruluğu sağlayamamaktadır. Piksel tabanlı yöntemlerin yanı sıra, görüntüyü süper-piksellere ayıran bölütleme tabanlı yöntemlerin bulut ve gölge belirlemede kullanılması yeni bir konudur. Bu şekilde, görüntü, homojen özellikler sergileyen piksel gruplarına ayrılarak, hem hesaplama gücü azaltılmakta, hem de nesne tabanlı bir yaklaşım sergilendiğinden, sınıflandırılması hedeflenen özellikler geometrik karakteristikleri bakımından etkin bir şekilde görüntü üzerinden elde edilebilmektedir. Bu çalışmada geliştirilen bulut ve gölge belirleme algoritmaları ile bölütleme tabanlı bir yaklaşım bu kapsamda uygulanmıştır. İlk aşamada elde edilen süper-piksellerin doğruluğu sınıflandırma doğruluğunu doğrudan etkilemektedir. Bu nedenle küçük bir ölçek parametresi seçilerek süper-piksellerin boyutları küçük tutulmuş ve piksel gruplamaları homojen tutularak, heterojen süper-piksellerin oluşması olasılığı azaltılmıştır. Bulut ve gölge gibi nesneler, parlak ve koyu yansıtım değerleri nedeniyle görüntü üzerindeki spektral karakteristikleri belirgin bir şekilde oluşan özelliklerdir. Bu bilgiler esas alınarak SLIC algoritması ile etkin bir bölütleme uygulanarak bulut ve gölge alanları süper-piksellere ayrılmıştır. Spektral tabanlı bir yaklaşımla geliştirilen indeksler ile kural seti şeklinde bir yapı kurularak; parlaklık sıcaklığı, güneş açısı, NDSI, NDWI gibi özellikler de sınıflandırma kural setine eklenerek, çok kriterli bir yapıda bulut ve gölge alanları görüntü üzerinden belirlenmiştir. Burada yeni bir yaklaşım olan bulut-gölge izdüşümü yaklaşımı ile bulut ve gölge arasındaki geometrik bağıntı kullanılarak gölge sınıflandırması doğruluğu arttırılmıştır. Tüm bu sonuçlar farklı bölgelerden alınmış görüntüler üzerindeki aynı parametreler ile koşturularak, yöntemin transfer edilebilirliği test edilmiştir. ACCA, Fmask gibi algoritmaların yanında, burada geliştirilen algoritma, transfer edilebilirliği, süper-piksel tabanlı olması sebebiyle getirdiği işlem kolaylığı ve basitleştirilmiş işlem adımları ile kullanışlılığını kanıtlamıştır. Bulut ve gölge alanlarının tespitinden sonra klonlama işlemine altlık oluşturacak bulut maskeleri elde edilmiştir. Bulut alanlarının, bulutsuz görüntülerden hangisi seçilerek klonlanılmasına görüntüler arasında yapılan spektral benzerlik testleri ile karar verilmiştir. Tüm bu görüntülerin bulutlu görüntüye olan korelesyonları hesaplanarak korelasyonu en yüksek olan görüntü bilgi aktarımı için kullanılmıştır. Görüntülerin klonlanmasında, bulutlu görüntünün çekildiği tarihe en yakın 3 aylık görüntüler girdi olarak alınmıştır. Tespit edilen bulut alanları ayrı ayrı analiz edilerek, öncelikle seçilen alana yakın tarihli görüntülerde aynı bölgenin bulutsuz olup olmadığı görüntülerin kesişimleri alınarak test edilmiştir. Bu testin sonrasında bulutsuz görüntüler ile bulutlu görüntü arasında korelasyonu en yüksek görüntüden taşırma algoritması ile (Flood Fill) bilgi aktarımı yapılarak bulutsuz görüntü elde edilmiştir Görüntülerin klonlanmasından sonra oluşan kenar bozulma etkilerinin düzeltilmesi için, klonlanan bölge sınırlarına ortalama filtresi (mean filter, averaging filter) uygulanmıştır. Görüntülerin klonlanmasının ardından, üretilen bulutsuz görüntülerin yakın zaman ait bulutsuz görüntülere olan benzerliği, Yapısal Benzerlik İndeksi Yöntemi (YBIY) (Structural Similarity Index) ile test edilmiştir. YBIY iki resim arasındaki benzerliğin ölçülmesi için geliştirilmiş, Karesel Ortalama Hata’nın (KOH) geliştirilmiş bir sürümü olan ve sık kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntem, karşılaştırılan görüntülerden birisini mutlak doğru olarak kabul ederek, diğer görüntünün bu görüntüden sapmasını tespit etmektedir. Görüntünün kontrast ve spektral özelliklerini yanı sıra, yapısal bozulmalarını da hesaplamaya kattığından çalışma için uygun yöntem olarak belirlenmiş ve uygulanmıştır. Bulutlu görüntülerdeki bulutların giderilmesi uzaktan algılama disiplini üzerinde çalışanların uzun zamandır çalıştığı bir konudur. Sis etkisinin giderilmesi için bazı spektral yöntemler geliştirilmiş olsa da, geçirimsiz bulutların giderilmesi ancak farklı zamanlı uydu görüntülerinden bilgi aktarımı ile gerçekleşmektedir. Bu çalışmada, yapılan diğer çalışmalarda kazanılan bulut belirleme başarımının sonrasında bu bilgi kullanılarak görüntüde bulunan bulutların, aynı bölgeden çekilmiş farklı zamanlı görüntülerden bilgi aktarımı ile bulutsuz hale getirilmesi sağlanmıştır. Diğer bulutsuz görüntü elde etme yöntemlerinin yanı sıra, bulutlu alanların bulutsuz görüntülerden klonlanması sırasında, görüntülerin spektral ve yapısal özelliklerini korumak ön planda tutulmuştur. Farklı görüntü benzerlik ve görüntü kalitesi yöntemleri kullanılarak sadece görsellik önde tutulmadan spektral ve yapısal bilgiyi de koruyan bir yöntem geliştirilmiştir.One of the main sources of noises in remote sensing satellite images are regional clouds and shadows of these clouds caused by atmospheric conditions. In many studies, these clouds and shadows are masked with multitemporal images taken from the same area to decrease effects of misclassification and deficiency in different image processing techniques, such as change detection and NDVI calculation. This problem is surpassed in many studies by mosaicking with different images obtained from different acquisition dates of the same region. The main step of all these studies that cover cloud cloning or cloud detection is the detection of clouds from a satellite image. In this study, clouds and shadow patches are classified by using a spectral feature based rule set created after segmentation process of Landsat 8 image. Not only spectral characteristics but also structural parameters like pattern, area and dimension are used to detect clouds and shadows. Information of cloud projection is used to strengthen cloud shadow classification. Rule set of classification is developed within a transferable approach to reach a scene independent solution. Results are tested with different satellite images from different areas to test transferability and compared to other state-of art methods in the literature. Detection of clouds and cloud shadows features correctly is the main step of cloning procedure to create cloudless image from multitemporal image dataset. Multitemporal image dataset is used to find best image to clone cloud image. Choosing best image for cloning process is an important step for reliable cloning. Statistical and seasonal similarity tests are used to find best image to clone cloud covered image. Vector intersections are used to find cloudless images between multitemporal dataset. Flood Fill method is used to create cloudless image from cloud covered image by using information extraction from cloudless images in dataset. Accuracy of cloning process is tested by using SSIM index to find structural and spectral similarity to cloudless image. All cloning results are tested with different image from different regions to check transferability of study. This study can be regarded as a scientific approach to create cloudless image mosaics for each kind of application. Method in this thesis is a scientific approach to well-known methods of famous cloudless mosaic generation methods of Google, Mapbox Co. etc. for creation of visually good-looking base maps for web maps.DoktoraPh.D

Uncertainty in Hyperspectral Remote Sensing: Analysis of the Potential and Limitation of Shallow Water Bathymetry and Benthic Classification

Propagating the inherent uncertainty in hyperspectral remote sensing is key in understanding the limitation and potential of derived bathymetry and benthic classification. Using an improved optimisation algorithm, the potential of detecting temporal bathymetric changes above uncertainty was quantified from a time series of hyperspectral imagery. A new processing approach was also developed that assessed the limitations and potential of benthic classification by analysing optical separability of substrates above total system uncertainty and attenuating water column

Examining the Capability of Supervised Machine Learning Classifiers in Extracting Flooded Areas from Landsat TM Imagery: A Case Study from a Mediterranean Flood

This study explored the capability of Support Vector Machines (SVMs) and regularised kernel Fisher’s discriminant analysis (rkFDA) machine learning supervised classifiers in extracting flooded area from optical Landsat TM imagery. The ability of both techniques was evaluated using a case study of a riverine flood event in 2010 in a heterogeneous Mediterranean region, for which TM imagery acquired shortly after the flood event was available. For the two classifiers, both linear and non-linear (kernel) versions were utilised in their implementation. The ability of the different classifiers to map the flooded area extent was assessed on the basis of classification accuracy assessment metrics. Results showed that rkFDA outperformed SVMs in terms of accurate flooded pixels detection, also producing fewer missed detections of the flooded area. Yet, SVMs showed less false flooded area detections. Overall, the non-linear rkFDA classification method was the more accurate of the two techniques (OA = 96.23%, K = 0.877). Both methods outperformed the standard Normalized Difference Water Index (NDWI) thresholding (OA = 94.63, K = 0.818) by roughly 0.06 K points. Although overall accuracy results for the rkFDA and SVMs classifications only showed a somewhat minor improvement on the overall accuracy exhibited by the NDWI thresholding, notably both classifiers considerably outperformed the thresholding algorithm in other specific accuracy measures (e.g. producer accuracy for the “not flooded” class was ~10.5% less accurate for the NDWI thresholding algorithm in comparison to the classifiers, and average per-class accuracy was ~5% less accurate than the machine learning models). This study provides evidence of the successful application of supervised machine learning for classifying flooded areas in Landsat imagery, where few studies so far exist in this direction. Considering that Landsat data is open access and has global coverage, the results of this study offers important information towards exploring the possibilities of the use of such data to map other significant flood events from space in an economically viable way