ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ ΚΑΙ ΣΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΣΤΗ ΣΑΜΟ ΚΑΤΑ ΤΟΝ 20o ΑΙΩΝΑ

Από RemoteSensing Wiki

Η παρούσα μελέτη προσέγγισε την ανίχνευση των αλλαγών των χρήσεων/ κάλυψης γης και του φυσικού περιβάλλοντος της Σάμου κατά τον 20ο αιώνα. Πιο συγκεκριμένα, έγινε διερεύνηση και έρευνα σε βάθος των παραγόντων που συνετέλεσαν στις αλλαγές που σημειώθηκαν, του μεγέθους των αλλαγών καθώς και των συνεπειών που απορρέουν.

Για την μελέτη των αλλαγών των χρήσεων γης και του φυσικού περιβάλλοντος, χρησιμοποιήθηκαν οι τοπογραφικοί χάρτες, οι γεωλογικοί χάρτες της νήσου Σάμου, τα δεδομένα του Ευρωπαϊκού Προγράμματος Εδαφικής Κάλυψης CORINE (CORINE land cover project), στοιχεία Φυσικών Καταστροφών– Πυρκαγιών, μετεωρολογικά–Κλιματολογικά στοιχεία, στοιχεία Δικτύου Natura 2000, δημογραφικά στοιχεία, στοιχεία Οικονομικής Εξέλιξης, στοιχεία καλλιεργειών, στοιχεία Κτηνοτροφίας-Αλιείας-Τουρισμού–Βοιμηχανία –Βιοτεχνίας, καθώς επίσης και οι δορυφορικές εικόνες LANDSAT ΕTM+ και IKONΟS. Η ανάλυση όλων αυτών των στοιχείων έδειξε ότι η Σάμος είναι ένα νησί με εμφανείς έντονες αλλαγές στις χρήσεις γης, καθώς και στο φυσικό περιβάλλον. Τόσο οι φυσικοί παράγοντες όσο και οι ανθρωπογενείς δρούν και συμβάλλουν στην ένταση του φαινομένου αυτού με την πάροδο των χρόνων.

Αρχικά έλαβε χώρα η ψηφιοποίηση των τοπογραφικών και των γεωλογικών χαρτών της νήσου. Ψηφιοποιήθηκαν οι ισοϋψείς καμπύλες του νησιού (κύριες και δευτερεύουσες ανά 20 m), το υδρογραφικό δίκτυο, η ακτογραμμή, οι οικισμοί, τα τριγωνομετρικά σημεία και το κύριο οδικό δίκτυο ενώ επιπλέον ψηφιοποιήθηκαν όλοι οι γεωλογικοί σχηματισμοί και τα ρήγματα. Αξίζει να σημειωθεί ότι από τα ψηφιοποιημένα στοιχεία προέκυψαν οι αντίστοιχοι ψηφιακοί χάρτες καθώς επίσης, το Τριγωνικό Ακανόνιστο ΔίκτυοΑναγλύφου (TIN, Triangulate Irregular Network) και το Ψηφιακό Μοντέλο Υψομέτρων (DEM, Digital Elevation Model).

Ακολούθησε η επεξεργασία των δεδομένων του Ευρωπαϊκού προγράμματος CORINE 2000 για τη Σάμο. Η μελέτη των δεδομένων αυτών έδειξε ότι το μεγαλύτερο ποσοστό έκτασης πάνω στο νησί καταλαμβάνουν οι καλλιεργούμενες περιοχές με σημαντικές εκτάσεις φυσικής βλάστησης (ποσοστό 27,32%), ενώ τη μικρότερη έκταση καταλαμβάνουν τα αλμυρά έλη, έκταση που αντιστοιχεί μόλις στο 0,01% της συνολικής έκτασης του νησιού.

Ακολούθησε η ψηφιακή επεξεργασία και ανάλυση των δορυφορικών εικόνων LANDSAT ΕTM+ και IKONΟS. Αρχικά, έγινε η ένωση των τριών καναλιών (Red, Green, Blue) της εικόνας IKONΟS (Stacking), ώστε στη συνέχεια να επιτευχθεί η εγγραφή της στην εικόνα LANDSAT ΕTM+ (ορθοαναγωγή). Για την ορθοαναγωγή χρησιμοποιήθηκαν 13 σημεία GCPs κατά μήκος όλης της ακτογραμμής της νήσου, το συνολικό σφάλμα (Total Error RMS) των 13 σημείων ήταν μικρότερο των 10 μέτρων και ο μετασχηματισμός που χρησιμοποιήθηκε ήταν δευτέρου βαθμού (2nd Order Transformation-quadratic). Ακολούθησε η δημιουργία της βέλτιστης ψευδοχρωματικής εικόνας IKONOS (RGB: 421), απ’ όπου διακρίνεται με μεγάλη ευκρίνεια η καείσα έκταση της μεγάλης πυρκαγιάς τους έτους 2000. Έπειτα, έγινε εφαρμογή του δείκτη βλάστησης NDVI και στις δύο εικόνες, απ’ όπου προέκυψε η παρουσία-απουσία βλάστησης πάνω στο νησί και επαληθεύτηκε η ύπαρξη της καείσας περιοχής.

Η επεξεργασία των Τηλεπισκοπικών εικόνων έχει ως σκοπό την απομάκρυνση σφαλμάτων που δημιουργούνται κατά την μεταβίβαση των δορυφορικών εικόνων στους επίγειους σταθμούς λήψης και κατά την καταγραφή τους στις μαγνητικές ταινίες. Τα σφάλματα αυτά μπορεί να είναι η ραδιομετρική υποβάθμιση, η γεωμετρική παραμόρφωση και ο θόρυβος, τα οποία περιορίζουν σοβαρά την αναγνώριση των διαφόρων χαρακτηριστικών πάνω στις εικόνες.

Από τη δορυφορική εικόνα IKONOS στη μορφή των τεσσάρων βασικών καναλιών της (Red, Green, Blue, Infrared) ξεχωριστά, με τη χρήση του λογισμικού ENVI, δημιουργήθηκε η κανονική έγχρωμη εικόνα (normal color, σχήμα 1) με την ένωση των καναλιών Red, Green και Blue (Stacking). Η εικόνα αυτή λόγω της ατμοσφαιρικής σκέδασης της μπλε φασματικής ζώνης δεν αποδίδει απόλυτα τις πραγματικές αποχρώσεις του νησιού.

Σχήμα 1: Η κανονική έγχρωμη εικόνα (normal color) IKONOS της Σάμου (RGB: 321).

Απαραίτητη κρίθηκε όμως η ορθοαναγωγή (orthorectification) της εικόνας IKONOS πάνω στην Landsat ETM+. Η διαδικασία της ορθοαναγωγής περιλαμβάνει:

o Την επιλογή των παραμέτρων του γεωμετρικού μοντέλου και της προβολής που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν.

o Την αναγνώριση των επίγειων σημείων ελέγχου (Ground Control Points/GCPs) στην εικόνα, οι συντεταγμένες των οποίων είναι γνωστές.

o Την επαναδειγματοληψία (resampling) της εικόνας, μετά τον γεωμετρικό μετασχηματισμό, ώστε να υπολογισθούν οι τιμές έντασης των ψηφίδων (pixels) στις νέες θέσεις, χρησιμοποιώντας κάποια μέθοδο παρεμβολής (interpolation).

Προκειμένου στην παρούσα μελέτη, να απεικονιστούν με ευκρίνεια οι περιοχές που επλήγησαν από την μεγάλη πυρκαγιά του έτους 2000, απαραίτητη κρίθηκε η σύνθεση (δημιουργία) των ψευδοχρωματικών εικόνων. Μετά από αρκετές δοκιμές, χρησιμοποιώντας τις αρχικές φασματικές ζώνες της εικόνας IKONOS (σχήμα 1), ως βέλτιστη ψευδοχρωματική εικόνα για την απεικόνιση και έπειτα χαρτογράφηση της συνολικής καείσας έκτασης της νήσου επιλέχθηκε η εικόνα όπου RGB: 421 (σχήμα 2).

Σχήμα 2: Η ψευδοχρωματική εικόνα της Σάμου, όπου RGB: 421.

Τέλος, έγινε η εισαγωγή των Τηλεπισκοπικών δεδομένων στα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών και ο συνδυασμός τους με τα υπόλοιπα τοπογραφικά και δεδομένα του Corine, απ’ όπου προέκυψε ότι μετά τη μεγάλη πυρκαγιά που σημειώθηκε στη Σάμο το καλοκαίρι του 2000, τη μεγαλύτερη καείσα έκταση και συνεπώς τις πιο πρόσφατες αλλαγές σε χρήσεις/κάλυψη γης καταλαμβάνουν τα κωνοφόρα δάση, ενώ ακολουθούν με σημαντική διαφορά οι μεταβατικοί δασότοποι- θάμνοι, η σκληρόφυλλη βλάστηση, τα μικτά δάση και οι ελαιώνες.

Συμπερασματικά, η παρούσα μελέτη προσπαθεί να αναδείξει με εύστοχο τρόπο τον συνδυασμό δεδομένων από διάφορες πηγές προκειμένου να εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με τις αλλαγές στις χρήσεις γης και στο φυσικό περιβάλλον στη Σάμο. Ο συνδυασμός της Τηλεπισκόπησης με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών αποτελεί ένα πολύ ισχυρό εργαλείο επεξεργασίας, ανάλυσης των στοιχείων καθώς επίσης και απεικόνισης των αποτελεσμάτων, ενώ οι χάρτες που προέκυψαν αποτελούν πρωτογενή δεδομένα προς περαιτέρω επεξεργασία και ανάλυση.

Πηγή: ΣΤΑΥΡΙΑΝΟΥ Κ., ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ, ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ, ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ, ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ, ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ-ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2009.