Αλλαγές στην αστική δομημένη επιφάνεια και στην κατανομή του πληθυσμού από το 1986 έως το 1999: Μια μελέτη περίπτωσης του Κάιρο, Αίγυπτος

Από RemoteSensing Wiki

Αντικείμενο Εφαρμογής

Η μελέτη αυτή χρησιμοποιεί μεθόδους τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών (GIS) για τον προσδιορισμό των χωρικών αλλαγών στην ευρύτερη περιοχή του Κάιρο το 1986 και το 1999. Συγκεκριμένα, επιδιώκεται η καταγραφή των χωρικών αλλαγών στη μητροπολιτική περιοχή του Κάιρο και η κατανομή του πληθυσμού έπειτα από τη διαδικασία της αστικής συγκέντρωσης. Τα χωρικά μοντέλα αστικών χρήσεων γης και η κατανομή του πληθυσμού συγκρίθηκαν ποσοτικά.

Στόχος της Εφαρμογής

Στόχος της είναι η ανάδειξη νέων μεθόδων που θα ρίξουν φως στο κοινωνικοοικονομικό περιβάλλον και θα συμβάλλουν στη διαμόρφωση πολιτικής για την αστική ανάπτυξη του Κάιρο. Οι πληροφορίες για τις χρήσεις και καλύψεων γης και τις αλλαγές που συνέβησαν με την πάροδο του χρόνου μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διαμόρφωση πολιτικών από τις εθνικές και δημοτικές αρχές.

Είδη δορυφόρων, δεκτών, καναλιών και χρησιμότητά τους

Χρησιμοποιήθηκαν και ταξινομήθηκαν, για τον προσδιορισμό των αλλαγών στις χρήσεις γης, εικόνες από τον:

• Landsat 5 Thematic Mapper (ΤΜ), με χωρική ανάλυση 30m για το ορατό, το εγγύς (NIR) και μέσο υπέρυθρο (MIR) και με χωρική ανάλυση 60m για το θερμικό κανάλι (TIR). Οι εικόνες αυτές αποδείχθηκαν ένα χρήσιμο εργαλείο σε περιφερειακή κλίμακα, ειδικά για περιοχές που δεν είναι διαθέσιμοι οι κοινοί χάρτες.

• Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper (ETM+), οι οποίες έχουν υψηλή χωρική ανάλυση στο θερμικό κανάλι (60m) και ένα επιπλέον κανάλι, το παγχρωματικό με ανάλυση 15m.

Οι εικόνες λήφθηκαν στις 15 Δεκεμβρίου 1986 (Landsat 5 ΤΜ) και στις 11 Δεκεμβρίου 1999 (Landsat 7 ETM+).

Η εποχιακή εγγύτητα των ημερομηνιών κατά τις οποίες αποκτήθηκαν οι εικόνες, ελαχιστοποιούν τις διαφορές ως προς την ηλιοφάνεια και τη βλάστηση. Οι εικόνες αυτές απεικονίζουν μια μεγάλη ποικιλία από τύπους κάλυψης γης, συμπεριλαμβανομένων της ερήμου, του νερού, της βλάστησης και των αστικών περιοχών. Ωστόσο επειδή έχουν ληφθεί από διαφορετικούς δορυφόρους δεν είναι κατάλληλες για άμεση ανίχνευση των αλλαγών.

Η επιτόπια έρευνα και η μετέπειτα ανάλυση των εικόνων έγινε με τη βοήθεια εικόνων υψηλής ευκρίνειας όπως: παγχρωματικές εικόνες IRS με χωρική ανάλυση 5m, εικόνες ΙΚΟΝΟS με χωρική ανάλυση 1m και εικόνες CORONA με χωρική ανάλυση 2 έως 5 m.

Εικόνα 1: Υποσύνολα διαφορετικών δορυφορικών εικόνων

Προεπεξεργασίες

Οι εικόνες υπέστησαν ραδιομετρική διόρθωση. Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε βασίζεται στη θεωρία «της ακύρωσης καναλιών - theory of band cancellation » στην οποία η πληροφορία που λαμβάνεται από πολλά κανάλια χρησιμοποιείται για να εξουδετερώσει την επίδραση ατμοσφαιρικών φαινομένων.

Ψηφιακές επεξεργασίες και αποτελέσματα

Χρησιμοποιήθηκαν τα κανάλια 1, 5 και 7 των ΤΜ και ΕΤΜ+ σε μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη μέθοδο ISODATA. Δημιουργήθηκαν 20 έως 100 τάξεις, για την ταξινόμηση των χρήσεων/καλύψεων γης.

Εικόνα 2: Ταξινόμηση των καλύψεων/χρήσεων γςη

Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, απογραφών, GPS και αναγκαιότητα χρήσης τους

Συλλέχθηκαν πάνω από 100 σημεία χρησιμοποιώντας GPS ώστε να συμβάλλουν στη περιγραφή των καλύψεων/χρήσεων γης, επικεντρώνοντας στις αστικές – αγροτικές περιοχές όπου η ανάλυση της εικόνας ήταν δύσκολη. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν χάρτες διάφορων κλιμάκων από 1:5.000 έως 1:50.000 και στοιχεία των απογραφών πληθυσμού του 1986 και του 1996 της CAPMAS.

Ειδικές επεξεργασίες GIS και αποτελέσματα

Τα στοιχεία των απογραφών ενσωματώθηκαν στις ταξινομημένες εικόνες μέσω της επεξεργασίας τους σε ένα σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών (GIS). Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στην παρακάτω εικόνα.

Εικόνα 3: Μεταβολές στην πληθυσμιακή πυκνότητα

Προκειμένου να μελετηθεί η μεταβολή του πληθυσμού σε σχέση με τις αλλαγές των καλύψεων και των χρήσεων γης, στις δυο χρονιές 1986-1999, εφαρμόστηκε η ανάλυση των κύριων συνιστωσών (principle component analysis).

Εικόνα 4: Μεταβολή του πληθυσμού σε σχέση με τη μεταβολή των χρήσεων/καλύψεων γης

Αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων Η χρήση των εικόνων Landsat TM και ETM + σε συνδυασμό με εικόνες υψηλής χωρικής, διακριτικής ικανότητας και την επιτόπια έρευνα συνέβαλε στον ακριβή προσδιορισμό των χρήσεων γης στην ευρύτερη περιοχή του Κάιρο. Ο συνδυασμός της τηλεπισκόπησης και των GIS έδωσε τη δυνατότητα να εξεταστούν ποσοτικά οι αλλαγές στη δομημένη επιφάνεια και τον πληθυσμό.

Αρχικό κείμενο: Changes in urban built-up surface and population distribution patterns during 1986–1999: A case study of Cairo, Egypt.Zhi-Yong Yin, Dona J. Stewart,Stevan Bullard, Jared T. MacLachlan. Computers, Environment and Urban Systems 29 (2005) 595–616. Προσβάσιμο από: www.sciencedirect.com