Lagos - Übungen mit Landsatdaten - Fortsetzung
|  | Auswahl von Trainingsgebieten (TF) | |
Multispektralbild-Klassifizierung
Maximum Likelihood
In Übung 2 haben Sie die Objekte und Elemente der Oberfläche von Lagos in Klassen unterteilt. Eine optische Klassifizierung kann die Interpretation der Merkmale in einem Satellitenbild sehr erleichtern. Ein klassifiziertes Bild ist, abgesehen von einigen grundlegenden Unterschieden, mit einer thematischen Karte vergleichbar.
Die Oberflächenmerkmale von Lagos lassen sich in die Hauptklassen dichte Bewaldung, dicht bebaute Gebiete, gemäßigt bebaute Gebiete, Wohngebiete mit Gärten und Industrieanlagen, natürliche Vegetation (Grünflächen), Strand und Wasser unterteilen.
Die Maximum-Likelihood-Klassifizierung ist ein überwachtes Klassifizierungsverfahren. Es beruht auf dem Einsatz von Trainingsgebieten. Dabei handelt es sich um Bezugsfelder für bestimmte Merkmale.
Für jede zu klassifizierende Landbedeckungsart muss mindestens ein Trainingsgebiet definiert werden. Das Programm vergleicht all diese Bezugsfelder und ordnet jedes Bildelement (Pixel) einer der vorhandenen Landbedeckungsklassen zu.
Öffnen Sie das Programm LEOWorks. Wenn Sie die Aufnahmen von Lagos noch nicht heruntergeladen haben, gehen Sie zu "Eduspace -Download" am rechten Rand des Arbeitsblatts, und befolgen Sie die Anweisungen.
Wählen Sie File>Open. Ein Dialogfeld wird angezeigt. Öffnen Sie den Ordner „Lagos“, und wählen Sie das erste Bild,
Lagos_Landsat_Band_3.tif, aus. Öffnen Sie auch
Lagos_Landsat_Band_4.tif, Lagos_Landsat_Band_5.tif und
lagos_landsat_453.tif.
Markieren Sie das Bild lagos_landsat_453.tif.
Wählen Sie Multivariate Analysis>Supervised Classification>Select Training Fields.
| | | Klassifiziertes Bild von Lagos |
Wählen Sie in der Symbolleiste Draw Polygon.
Hinweis: Je mehr Trainingsgebiete Sie für eine Klasse auswählen können, desto genauer fällt das Ergebnis aus.
Beginnen Sie mit den Wasseroberflächen. Ziehen Sie ein Polygon über einem Gewässer. Geben Sie der Klasse den Namen "Wasser" (immer mit ENTER-Taste bestätigen). Suchen Sie eine weitere Stelle in einem Gewässer, zeichnen Sie wieder ein Polygon, nennen Sie auch diese Klasse "Wasser" usw.
Wenn Sie mit dem Wasser fertig sind, ziehen Sie ein Polygon in einer mit dichtem Wald bedeckten Fläche und nennen die Klasse "Dichter Wald". Gehen Sie so mit allen sieben zuvor bestimmten Hauptklassen vor.
Wählen Sie Multivariate Analysis>Supervised Classification>Maximum Likelihood, und wählen Sie die Bilder Lagos_Landsat_Band_3.tif, Lagos_Landsat_Band_4.tif und Lagos_Landsat_Band_5.tif aus.
Stellen Sie den Schwellwert (Threshold Value) auf 0 % ein.
Es wird ein neues, klassifiziertes Bild geöffnet. Es enthält sieben Farben, die die sieben Klassen darstellen
| | Klassifiziertes Bild von Lagos mit Farbverbesserung | |
Wählen Sie Image>Add Legend, und überprüfen Sie die Kombinationen der Farben und Klassennamen. Meistens stimmen die Farben nicht mit den natürlichen Eigenschaften der Klassen überein. In der Regel wird Dunkelgrün für Wälder, Rot für dicht bebaute Gebiete und Blau für Wasser verwendet. Um die Klassen leichter verständlich zu machen, ändern wir die Farbgebung in gewöhnlichere Farben ab.
Wählen Sie Edit LookUp Table, und wählen Sie die Farbe der Klasse "Wasser" aus. Ändern Sie die Farbe in einen Dunkelblauton ab. Ändern Sie auch alle anderen Farben.
Speichern Sie das Bild als lagos_classified.tif in Ihrem Ordner "Lagos" und vergleichen Sie es mit dem Bild lagos_landsat_453.tif.
Sind die klassifizierten Strukturen im Falschfarbenbild erkennbar?
Welche Abweichungen fallen bei näherer Betrachtung auf?
Messung
Der enorme Zustrom von Einwanderern stellt für tropische Städte wie Jakarta, Manaus, Nairobi oder Lagos ein großes Problem dar.
Die Bevölkerung von Lagos nimmt täglich zu. Für den Zeitraum zwischen 2000 und 2010 wird der Bevölkerungszuwachs auf 7 Millionen Menschen geschätzt. Abgesehen davon, dass Baugebiete für Häuser bereitgestellt werden müssen, ist die notwendige Entwicklung der städtischen Infrastruktur eine schwierige Herausforderung für jede Regierung und mit enormen Kosten verbunden.
Weshalb ziehen Menschen im Allgemeinen aus ländlichen Gegenden in Städte?
Welche spezifischen Gründe könnten die Nigerianer für die Abwanderung in die Stadt haben?
Was ist für eine funktionierende Infrastruktur einer riesigen Metropole im Allgemeinen erforderlich?
Welche Probleme können in den Bereichen Trinkwasserversorgung, öffentliche Verkehrsmittel, Kanalisation, Gesundheitsversorgung und Bildungswesen auftreten, wenn eine Bevölkerung so schnell zunimmt wie in Lagos?
| | | Die Stadt Lagos |
Die gewaltige Ausbreitung von Lagos ist in der Landsat-Echtfarbenaufnahme (Auflösung 120 m) deutlich erkennbar. Die Stadt windet sich um Lagunen und durch tropischen Wald. Sie hat sich bis tief in die umliegende Natur ausgebreitet.
Angesichts der riesigen Fläche, die Lagos bedeckt, könnte man annehmen, dass die Millionen von Einwohnern in locker gestreuten Strukturen leben.
Die nächste Übung klärt uns darüber auf.
Öffnen Sie das Programm LEOWorks. Wenn Sie die Aufnahmen von Lagos noch nicht heruntergeladen haben, gehen Sie zu "Eduspace -Download" am rechten Rand des Arbeitsblatts, und befolgen Sie die Anweisungen.
Wählen Sie File>Open. Ein Dialogfeld wird angezeigt. Öffnen Sie den Ordner "Lagos", und wählen Sie das Bild Lagos_Landsat_Band_321_120m.tif aus.
| | Polygon um die Stadtgrenzen | |
Wir messen nun die Fläche der Stadt Lagos und berechnen die Bevölkerungsdichte. Der Vergleich mit europäischen Metropolen wird einige interessante Fragen in Bezug auf das tägliche Leben in Lagos aufwerfen.
Wählen Sie Image>Measure tool und dann Units>Meters.
Sie müssen keine Pixelgröße eingeben. Dies ist nicht nötig, weil die Daten im Format GeoTIFF vorliegen.
Ziehen Sie ein Polygon um die versiegelte Stadtfläche, die im Bild durch helle Farben gekennzeichnet ist. Beginnen Sie an der Südseite, indem Sie dort mit der rechten Maustaste klicken. Ziehen Sie das Polygon an den Stadtgrenzen entlang und schließen Sie es, indem Sie mit der linken Maustaste klicken.
Im Dialogfeld werden die Länge aller einzelnen Vektoren, die Länge der Polygonabschnitte und die Fläche angegeben.
Konvertieren Sie die Flächeneinheit m² in km².
Errechnen Sie nun auf der Grundlage der ermittelten Fläche von Lagos und der für das Jahr 2000 geschätzten Einwohnerzahl (13 Millionen) die Bevölkerungsdichte.
Hinweis: Die berechnete Bevölkerungsdichte bezieht sich auf die bebaute Fläche der Stadt Lagos und nicht auf die administrativen Stadtgrenzen, die eine größere Fläche umschließen.
Vergleichen Sie die Bevölkerungsdichte mit derjenigen von anderen Städten wie beispielsweise London (1.580 km² und 7,7 Millionen Einwohner), Paris (1.200 km² und 2,1 Millionen Einwohner), Berlin (839 km² und 3,5 Millionen Einwohner) und Ihrer Heimatstadt.
Welche Schlüsse lassen sich aus diesem Vergleich ziehen?
Was bedeutet die durchschnittliche Dichte für die Stadtstruktur von Lagos?
Stützen Sie sich bei der Beantwortung dieser Frage auf die Informationen über die drei Metropolen London, Paris und Berlin, Ihre Heimatstadt und die Bevölkerung von Lagos (die Gegenden von Lagos mit der höchsten Bevölkerungsdichte erreichen 200.000 Einwohner pro km²).
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