2016-08-05

Intervista a Luca Congedo - "Semi-Automatic Classification" plugin per QGIS


Incontriamo (virtualmente) Luca Congedo, autore del "Semi-Automatic Classification" plugin per QGIS, e gli poniamo una serie di (dieci) domande relative al GIS e all'analisi territoriale.

Luca Congedo autore di SemiAutomaticClassification plugin per QGIS

Luca, innanzitutto complimenti per il tuo grande lavoro di programmazione di SCP. Potresti presentarlo (e anche presentarti :) un attimo ?

Domanda 1)  Come è nato il tuo "Semi-Automatic Classification" plugin per QGIS ?

Luca Congedo:  "Il Semi-Automatic Classification Plugin (SCP) per QGIS è nato nel 2012 quando lavoravo nel progetto di ricerca ACC Dar ( http://www.planning4adaptation.eu ), che aveva tra i suoi obiettivi la classificazione della copertura del suolo di Dar es Salaam (Tanzania). In questo progetto è stata sviluppata una metodologia di classificazione di immagini satellitari gratuite, cercando anche alternative open source ai software commerciali, per rendere più sostenibile il monitoraggio del territorio. Ho quindi sviluppato la prima versione del plugin che includeva le principali funzioni di classificazione.
Dopo che il progetto è finito ho continuato a sviluppare il plugin autonomamente, cercando di aggiungere funzioni che rendano il processo di classificazione più automatico e semplice."



Domanda 2)  Quale è lo scopo principale del plugin ?

Luca Congedo:  " Lo scopo principale del plugin è di fornire una serie di strumenti open source per l'analisi di immagini telerilevate che facilitino la classificazione della copertura del suolo, creando una catena di processamento il più possibile automatica. Questo nella speranza che gli enti e le persone coinvolte nel monitoraggio dell'ambiente e del territorio possano svolgere queste attività in modo rapido ed economico, soprattutto grazie alla disponibilità di immagini satellitari gratuite come quelle Sentinel e Landsat.
Sono molto soddisfatto quando ricercatori non specializzati in telerilevamento mi dicono di usare SCP, anche in ambiti molto vari come l'agricoltura, l'ecologia, o l'archeologia."



Domanda 3)  Hai riscontrato usi del plugin che non ti saresti aspettato ?

Luca Congedo:  "Ho riscontrato che molti privati utilizzano SCP, in particolare per il monitoraggio delle colture, utilizzando immagini acquisite da droni. Questo mi ha piacevolmente sorpreso in quanto quando ho ideato SCP pensavo principalmente alla classificazione di immagini satellitari."

Domanda 4)  Pensi che la analisi territoriale sia più Raster o Vettoriale ?  Un po' come dire sei più "Rock" o più "Lento"  ?  :)  Puoi anche non rispondere, avvalendoti della facoltà del NO COMMENT...

Luca Congedo:  "Penso che per l'analisi del territorio sia necessario utilizzare entrambi i formati Raster e Vettoriale, e dalla loro combinazione si possono produrre ottimi risultati. Ad esempio in SCP il formato vettoriale è usato per definire le aree di interesse (ROI) che sono poi utilizzate come input per l'analisi delle immagini raster.
Ovviamente la scelta tra raster e vettoriale dipende dagli obiettivi dell'analisi, dall'estensione dell'area di studio, e da vincoli software e hardware, da cui derivano anche i costi dell'elaborazione."

Domanda 5)  Quanto si può spingere l'analisi Raster ?  Intendo:  a che livello di risoluzione ?  Fino al metro?  Al mezzo metro i tempi di elaborazione diventano... eterni ?  :(

Luca Congedo:  "L'analisi Raster non ha limiti di risoluzione, anche se rimangono ovviamente i vincoli tecnici che accennavo prima. I tempi di elaborazione crescono con l'aumentare della risoluzione spaziale, ma i moderni computer permettono analisi di immagini anche con risoluzione di qualche centimetro (ad esempio acquisite da droni), purché l'area di studio non sia troppo estesa.
Per le classificazioni semi-automatiche è anche molto importante la risoluzione spettrale (il numero di bande dell'immagine), da cui dipende la capacità di riconoscere i differenti materiali. Anche in questo caso, maggiore è la risoluzione spettrale, maggiore sarà il tempo di calcolo. Il cloud computing sta comunque abbattendo sempre più questi limiti."



Domanda 6)  Quale è la differenza tra "copertura" e "uso" del suolo ?  Non è possibile catalogare l'uso tramite SCP ?

Luca Congedo:  "La copertura del suolo è definita generalmente come il materiale fisico che ricopre il suolo. Poiché ogni materiale riflette la radiazione elettromagnetica in modo differente, è possibile riconoscere i materiali sulla base della loro "firma spettrale". Su questo concetto si basano le classificazioni semi-automatiche che SCP produce.
Ad esempio, un'area ricoperta da alberi (classificata come copertura "vegetazione"), per l'uso del suolo potrebbe essere definita come "parco" oppure "area agricola". Quindi l'uso del suolo è legato alla funzione antropica di una certa superficie. Per ottenere l'uso del suolo da una classificazione di copertura del suolo sono necessarie ulteriori informazioni in situ o ricavate da fotointerpretazione."



Domanda 7)  Se si avessero a disposizione delle immagini multitemporali (e multispettrali) della stessa zona (ovviamente) i risultati della analisi tramite SCP sarebbero paragonabili ? 

Luca Congedo:  "Si possono paragonare i risultati prodotti da immagini differenti, purché le classi identificate siano comparabili. Quello che può variare considerevolmente in base alle risoluzioni delle immagini di input è la qualità delle classificazioni. In generale è quindi preferibile confrontare classificazioni prodotte da immagini multitemporali acquisite dallo stesso sensore."


Domanda 8)  Ogni immagine deve avere una propria lista di firme spettrali ?  Queste non possono essere "riutilizzate" per altre immagini ?

Luca Congedo:  "Si possono utilizzare le firme spettrali prodotte con immagini differenti (purché abbiano lo stesso numero di bande spettrali). Comunque è preferibile generare le firme spettrali sulla stessa immagine che si vuole classificare, per evitare che le differenti condizioni stagionali e atmosferiche influiscano sui valori delle firme, causando quindi errori di classificazione."

[ image from:  hyspeedblog.wordpress.com ]


Domanda 9)  Esiste un catalogo di "firme spettrali" ?  Qualcuno l'ha già fatto in Italia ?

Luca Congedo:  "Esistono dei cataloghi di firme spettrali. Un esempio notevole è la libreria di firme spettrali prodotte dall'USGS ( http://speclab.cr.usgs.gov/spectral-lib.html ) analizzando centinaia di materiali naturali ed antropici. L'utilizzo di queste firme per la classificazione delle immagini satellitari deve sempre essere valutato sulla base della risoluzione (in generale la superficie di un pixel contiene più di un materiale producendo firme spettrali "miste") e del disturbo atmosferico che può alterare la firma."


Domanda 10 e ultima:)   Il mio plugin GEarthView ed il tuo SCP sono affiancati nella classifica dei plugin più scaricati per QGIS (quinto e sesto).  Questo secondo me sta ad indicare una tendenza nel GIS Open verso la visualizzazione tridimensionale e l'analisi territoriale in tempo reale.  Quale è la tua opinione in proposito ?  Pensi che sarà possibile un'integrazione tra i due (anche qui puoi valerti della facoltà di NO COMMENT :)

Luca Congedo:  "Negli ultimi anni gli ambiti di applicazione del telerilevamento si stanno notevolmente espandendo, anche grazie alla maggiore disponibilità di dati; basti pensare ad esempio al programma europeo Copernicus, che sta lanciando vari satelliti per il monitoraggio del territorio. Anche il settore GIS si sta evolvendo rapidamente, e la visualizzazione tridimensionale del territorio con la disponibilità dei modelli digitali di elevazione permetterà una maggiore precisione nelle analisi territoriali. Sono quindi molto favorevole ad una interazione tra i nostri plugin, per mettere a disposizione della collettività strumenti open source sempre più avanzati."



Ringraziamo Luca Congedo per la sua disponibilità e a presto.


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