ΑΝΙΧΝΕΥΟΝΤΑΣ ΤΙΣ ΠΑΡΑΓΚΟΥΠΟΛΕΙΣ ΤΗΣ ΚΑΖΑΜΠΛΑΝΚΑ, ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ SPOT 5, ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΑΝΤΙΚΕΜΕΝΟΣΤΡΕΦΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

Από RemoteSensing Wiki

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ : ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΠΑΡΑΓΚΟΥΠΟΛΕΩΝ-ΑΤΥΠΩΝ ΟΙΚΙΣΜΩΝ ΣΕ ΑΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ : Detecting Slums from SPOT Data in Casablanca Morocco Using an Object Based Approach

ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ : Hassan Rhinane1*, Atika Hilali1, Aziza Berrada1, Mustapha Hakdaoui2

ΠΗΓΗ : Journal of Geographic Information System, 2011, 3, 217-224[1]

ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ : Παραγκουπόλεις, Αστική Ψηφιακή Τηλεπισκόπηση, SPOT 5, Αντικειμενοστρεφής Ανάλυση Εικόνας, ArcGis

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η Καζαμπλάνκα, ως οικονομική πρωτεύουσα του Μαρόκο συνεχίζει μέχρι και σήμερα τις πολιτικές για την προσπάθεια καταπολέμησης της συνεχούς αναπαραγωγής άτυπων οικισμών, που εμφανίζονται στον πολεοδομικό ιστό με την μορφή παραγκουπόλεων. Στην πραγματικότητα, στην Καζαμπλάνκα βρίσκεται το 25 % του συνόλου των παραγκουπόλεων του Μαρόκο και στις οποίες ζει φτωχός πληθυσμός, αποκομμένος από το οργανωμένο δίκτυο υποδομών υγιεινής. Η πλειοψηφία των κατοίκων των παραγκουπόλεων προέρχεται από κάποιο κύμα εγκατάλειψης της υπαίθρου, έχοντας ανεπαρκές εισόδημα για να καλύψει τις βασικές ανάγκες σίτισης, στέγασης, πόσιμου νερού κλπ. Αντιμέτωπη με αυτή την κατάσταση αλλά και με στόχο την εξάλειψη τέτοιου είδους φαινομένων , η κυβέρνηση του Μαρόκο χρηματοδοτεί από το 2004 ένα πρόγραμμα για τη δημιουργία «πόλεων χωρίς παραγκουπόλεις» (CWS), με στόχο την επανεγκατάσταση ή την μετεγκατάσταση ολόκληρων οικογενειών. Ο έλεγχος και η παρακολούθηση αυτού του προγράμματος απαιτεί πρώτα τον εντοπισμό και την ανίχνευση τέτοιων χωρικών σχηματισμών . Συμβατικές μέθοδοι, όπως συλλογή πληροφοριών , χαρτογράφηση , χρήση βάσεων δεδομένων και στατιστικών, έχουν πια δείξει τα όριά τους και αποδεικνύονται ξεπερασμένες σε τέτοιο επίπεδο έρευνας. Η χρήση δορυφορικών εικόνων , έχει το πλεονέκτημα ότι, παρέχει τη φυσική κάλυψη γης με αρκετά μεγάλη ακρίβεια. Στόχος της συγκεκριμένης έρευνας, αποτελεί η ανάπτυξη νέων προσεγγίσεων χαρτογράφησης, βασισμένων κυρίως σε αντικειμενοστρεφείς μεθόδους (object-oriented) ανίχνευσης, πάνω σε δορυφορικές εικόνες SPOT 5 χωρικής ανάλυσης 2,5 μέτρων. Η συγκεκριμένη προσέγγιση έχει αναπτυχθεί για τη χαρτογράφηση της αστικής γης μέσα από την ενσωμάτωση διαφόρων τύπων πληροφορίας (φασματική , χωρική , λεκτική ). Λέξεις-κλειδιά : Παραγκουπόλεις, Αστική Ψηφιακή Τηλεπισκόπηση, SPOT 5, Αντικειμενοστρεφής Ανάλυση Εικόνας, ArcGis

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Σύμφωνα με την μελέτη της Παγκόσμιας Τράπεζας (World Bank), στην Καζαμπλάνκα συγκεντρώνεται ο μεγαλύτερος αριθμός παραγκουπόλεων, με περίπου 45.000 νοικοκυριά, που βρίσκονται σε 270 πυρήνες , ή αλλιώς ότι, το 1/4 του συνολικού πληθυσμού της χώρας βρίσκεται σε αστικές παραγκουπόλεις. Αυτός ο τύπος οικιστικού περιβάλλοντος κατοικείται από τα πιο χαμηλά κοινωνικά στρώματα, δεν συμμορφώνεται με τα πρότυπα οικοδομικού κανονισμού και στερείται επαρκούς δικτύου υποδομών και μέτρων ασφάλειας. Συνήθως, τα αυτοσχέδια κτίσματα καλύπτονται με ανακυκλώσιμα υλικά (φύλλα , πλαστικά, ξύλο ) και οργανώνονται σε συμπλέγματα ισχυρής πυκνότητας. Οι γειτονιές Hay Mohammadi , Ben M'sik , Sidi Moumen στέγαζαν πάντα τα μεγαλύτερα συμπλέγματα παραγκουπόλεων , ενώ ακόμα και πλούσιες γειτονιές όπως οι Anfa , Ain Diab, Racine , California έχουν τα δικά τους «νησιά φτώχειας» (poverty islands) , έτσι ώστε να καθίσταται σχετικά δύσκολο να καταλήξουμε σε μια πραγματική δομή χωρικού διαχωρισμού.

ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΣ

ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ

Οικονομική πρωτεύουσα και μία από τις μεγαλύτερες πόλεις της ηπείρου, η Καζαμπλάνκα είναι η μεγαλύτερη πόλη στο Μαρόκο με περισσότερα από 3 εκατομμύρια κατοίκους και συνολική έκταση 1,140.54 km2. Η Καζαμπλάνκα βρίσκεται στις ακτές του Ατλαντικού περίπου 100 χλμ νότια της διοικητικής πρωτεύουσας Ραμπάτ (Rabat).

ΔΙΑΘΕΣΙΜΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Οι δορυφορικές εικόνες γίνονται όλο και πιο χρήσιμο εργαλείο για τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη, λόγω της συχνότητας των λήψεων και της χωρικής τους ανάλυσης, η οποία γίνεται όλο και πιο αποτελεσματική. Η εκτόξευση δορυφόρων με υψηλή χωρική ανάλυση (HSR), όπως ο SPOT 5 (2002) με 10 μέτρα χωρική ανάλυση στον πολυφασματικό και 5 μέτρα στο πανχρωματικό, επιτρέπει την εξαγωγή διαφορετικών αστικών σχηματισμών (οντοτήτων). Τα κύρια δεδομένα, που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα εξής :

• Δορυφορική λήψη της Καζαμπλάνκα από SPOT 5, τραβηγμένη στις 16 Μαρτίου 2004, γεωαναφερμένη και οπτικά διορθωμένη σε 2,5 μέτρα χωρικής ανάλυσης. Η φωτογραφία τραβήχτηκε με λιακάδα, καθώς το φως του ήλιου βοηθά στον διαχωρισμό αστικών οντοτήτων.

• Πολεοδομικός χάρτης της περιοχής Wilaya της Καζαμπλάνκα.

• Τοπογραφικός χάρτης της Καζαμπλάνκα σε 1/50.000, ώστε να φανούν οι περιοχές με δύσκολα πρόσβαση. Επίσης εικόνες Google Earth Server Map και Google Map φάνηκαν πολύ χρήσιμες.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

Υπάρχουν διάφοροι αλγόριθμοι αναγνωριστικής διάταξης (pattern recognition algorithms), οι οποίοι χρησιμοποιούνται για αστικές περιοχές, πάνω σε εικόνες HSR,όπως : αστική μορφολογία, INDVI, image thresholding, neural networks, semi-automatic procedure, Digital Elevation Model, αντικειμενοστρεφής μέθοδος (object - oriented approach), τα στοιχεία του τοπίου και τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών (Geographic Information System). Στην περίπτωση της ανίχνευσης παραγκουπόλεων, μερικές έρευνες έχουν χρησιμοποιήσει αεροφωτογραφίες και ημι-αυτόματη ή επιβλεπόμενη ταξινόμηση μέγιστης πιθανοφάνειας. Επίσης, επειδή ο αστικός χώρος, είναι πολύ ετερογενής από την φύση του, γίνεται όλο και πιο πολύπλοκο να μελετηθεί η παρουσία στο έδαφος πολλών αντικειμένων, διαφορετικού σχήματος, κατεύθυνσης, μεγέθους, υλικού και αυτό πέραν των περιορισμών που είναι εγγενείς στο μέγεθος του εικονοστοιχείου-pixel (2,5 m) . Η αντικειμενοστρεφής ταξινόμηση ωστόσο αποτελεί μια αρκετά δημοφιλή μέθοδο για την χαρτογράφηση αστικού εδάφους.

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΣΤΡΕΦΗΣ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ (Object-Oriented Classification)

Η αντικειμενοστρεφής ταξινόμηση στο πρόγραμμα ENVI αποτελεί μια επαναληπτική διαδικασία, η οποία διεξάγεται σε δύο στάδια : 1. Κατάτμηση (segmentation) της εικόνας σε περιοχές. Δηλαδή διαχωρισμό της εικόνας σε ομογενείς περιοχές, λαμβάνοντας υπόψη κριτήρια, όπως φασματικοί παράμετροι, μέγεθος, σχήμα και χωρικές σχέσεις μεταξύ περιοχών. Κατά την διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα τμήματα που δημιουργούνται από την συγχώνευση γειτονικών pixel, σχηματίζουν υπο-αντικείμενα τα οποία σταδιακά θα συνενωθούν με τα διπλανά τους, ώστε να σχηματίσουν αντικείμενα μεγαλύτερου μεγέθους, τα οποία τελικά θα διαμοιραστούν στον αστικό χώρο, ανάλογα με την παράμετρο της κλίμακας ή του κριτηρίου της ετερογένειας, που προσδιορίζεται από τον χρήστη. Τα αντικείμενα που δημιουργούνται έτσι, συνδέονται μεταξύ τους με ένα ιεραρχικό δίκτυο, που εκπροσωπεί την πραγματικότητα του ερευνητικού πεδίου.

2. Επιβλεπόμενη ταξινόμηση, κατά την οποία γίνεται ομαδοποίηση των αντικειμένων και τους εκχωρείται ένας βαθμός αντιστοίχισης σε μια συγκεκριμένη τάξη (class), σύμφωνα με τους σαφείς κανόνες αναγνώρισης των περιοχών (regions). Οι κανόνες αυτοί συνθέτουν τον κανόνα ταξινόμησης ενός συγκεκριμένου αντικειμένου και αντιστοιχούν στην μέθοδο των nearest neighbors (εγγύτερων γειτόνων). Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι, οι τάξεις ορίζονται από μια ποικιλία χαρακτηριστικών (χωρικών, φασματικών, υφής) και εξαρτώνται από την επιλογή της περιοχής εκπαίδευσης. Σίγουρα τα καλύτερα αποτελέσματα συνδέονται στενά με την επιλογή των περιοχών εκπαίδευσης και προκειμένου να οριστούν οι διαφορετικές θεματικές τάξεις, πραγματοποιήθηκε πρώτα μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση, βασισμένη σε φασματικές υπογραφές. Έτσι δημιουργείται μια δυαδική εικόνα (binary image) και διαχωρίζονται αρχικά δύο μόνο τάξεις : παραγκουπόλεις / μη παραγκουπόλεις. Αφού δημιουργηθεί η δυαδική εικόνα, επεξεργάζεται σε GIS και προκύπτει ένας χάρτης, που δείχνει τις θέσεις των παραγκουπόλεων στην πόλη.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Τα αποτελέσματα, που προέκυψαν από την αντικειμενοστρεφή ταξινόμηση αποδείχθηκαν ιδιαιτέρως ακριβή (85% ακριβής αποτύπωση).