Ανάλυση αλλαγών στη χρήση/ κάλυψη γης χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση και GIS, στο Rize, στη Βορειοανατολική Τουρκία
Από RemoteSensing Wiki
Analyzing Land Use/Land Cover Changes Using Remote Sensing and GIS in Rize, North-East Turkey
Ανάλυση αλλαγών στη χρήση/ κάλυψη γης χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση και GIS, στο Rize, στη Βορειοανατολική Τουρκία
Συγγραφέας: Selçuk Reis
Πηγή: Sensors, 2008
Η χαρτογράφηση αλλαγών στη χρήση/ κάλυψη γης σε περιφερειακή κλίμακα είναι σημαντική για ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων της έρευνας των κατολισθήσεων, της διάβρωσης, το σχεδιασμό της γης κτλ.. Σκοπός αυτού του άρθρου είναι η ανίχνευση αλλαγών στη χρήση/ κάλυψη γης μέσω της τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS), στο Rize της Βορειοανατολικής Τουρκίας.
Περιοχή μελέτης
Η περιοχή καλύπτει σχεδόν τη μισή επαρχία Rize. Αποτελεί ορεινή περιοχή κατά 78% και έχει υψόμετρο από 0 έως 2.000m. Βρίσκεται στη νοτιοανατολική περιοχή της Μαύρης Θάλασσας και η έκτασή της φτάνει τα 2.700km2. Το μεγαλύτερο μέρος της καλύπτεται από φυτείες τσαγιού και δάση. Οι κατοικημένες περιοχές είναι συγκεντρωμένες στα παράλια της περιοχής. Ο πληθυσμός του Rize έφτανε τους 315.000 κατοίκους το 1970, ενώ το 2000 αυξήθηκε στους 365.938. Οι κατοικήσιμες περιοχές όμως είναι περιορισμένες και έτσι υπάρχουν και κάποιες διασκορπισμένες κατοικίες προς το εσωτερικό της επαρχίας, η οποία αξίζει να σημειωθεί ότι είναι μία από τις περιοχές της Τουρκίας που υποφέρει από κατολισθήσεις και πλημμύρες.
Δεδομένα και μέθοδοι
Στην έρευνα χρησιμοποιήθηκαν μία εικόνα Landsat MSS (10 Ιουλίου 2000), χωρικής ανάλυσης 79m και μία εικόνα Landsat ETM+ (Ιουλίου 1976), χωρικής ανάλυσης 28,5m. Συμπεριλήφθηκαν όλα τα ορατά και υπέρυθρα κανάλια (εκτός από το θερμικό υπέρυθρο) στην ανάλυση. Η επεξεργασία των εικόνων έγινε στο ERDAS Imagine 9.1. Επίσης, χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες και τοπογραφικοί χάρτες. Οι τοποθεσίες που εξετάστηκαν και οι χάρτες τους, που προέκυψαν από την ερμηνεία των αεροφωτογραφιών του 1973 και του 2002, ψηφιοποιήθηκαν με σκοπό τη δημιουργία μιας ψηφιακής βάσης δεδομένων. Το Digital Elevation Model (DEM) εξάχθηκε από τους τοπογραφικούς χάρτες, με κλίμακα 1/25.000 και δημιουργήθηκε μέσω του GIS.
Δόθηκε γεωναφορά στην εικόνα Landsat του 2000 με βάση το χάρτη (UTM, WGS84) και στη συνέχεια δόθηκε γεωαναφορά στην εικόνα του 1976 με βάση την εικόνα του 2000. Συνολικά, καθορίστηκαν επτά κατηγορίες χρήσης/ κάλυψης γης: γεωργικές εκτάσεις, εκτάσεις με χώμα, εκτάσεις με κωνοφόρα δέντρα, φυλλοβόλα, βοσκότοποι, αστικές περιοχές και περιοχές που καλύπτονται νερό, μέσω επιβλεπόμενης ταξινόμησης, στις δύο εικόνες. Επίσης εφαρμόστηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας τα πεδία ασκήσεων για αξιολόγηση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων. Χρησιμοποιήθηκε ο αλγόριθμος μέγιστης πιθανοφάνειας (maximum likelihood algorithm) για να ανιχνεύσει τους τύπους κάλυψης γης στο ERDAS Imagine 9.1. Τέλος, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος error matrix για την αξιολόγηση της ακρίβειας του χάρτη που προέκυψε από τη διαδικασία και υπολογίστηκε η στατιστική Kappa (Kappa statistic).
Αποτελέσματα
Η συνολική ακρίβεια της εικόνας του 1976 βρέθηκε 84,4% και η αντίστοιχη της εικόνας του 2000, 87,1%, ενώ οι συντελεστές Kappa βρέθηκαν 82,3% και 83,6 αντίστοιχα. Το αποτέλεσμα της ταξινόμησης παρουσιάζεται στην εικόνα 1.
Όπως παρατηρούμε στον πίνακα 1, από το 1976 έως το 2000, οι αγροτικές εκτάσεις, οι αστικές περιοχές και οι χωμάτινες εκτάσεις αυξήθηκαν κατά 36,2%, 117% και 174% αντίστοιχα. Από την άλλη πλευρά, οι εκτάσεις με κωνοφόρα δέντρα, οι βοσκότοποι και οι εκτάσεις με φυλλοβόλα μειώθηκαν κατά 8,3%, 72,8% και 50,2% αντίστοιχα. Το 60% της συνολικής παραγωγής τσαγιού της Τουρκίας πραγματοποιήθηκε στην περιοχή μελέτης, κάτι που συνέβαλε στη μεταβολή των γεωργικών εκτάσεων σε μεγάλο βαθμό. Επίσης παρατηρούμε ότι η αύξηση των γεωργικών εκτάσεων και η μείωση των δασών (κωνοφόρων και φυλλοβόλων) είναι ακριβώς η ίδια. Τα δεδομένα εξηγούν λοιπόν το λόγο της αποψίλωσης των δασών, που δεν ήταν άλλος από τη δημιουργία φυτείων τσαγιού.
Ο πίνακας ανίχνευσης αλλαγής (πίνακας 2) για την περίοδο 1976-2000 δημιουργήθηκε μέσω της μεθόδου pixel by pixel. Όπως φαίνεται και στον πίνακα, οι περιοχές που μετατράπηκαν σε γεωργικές είναι κυρίως οι εκτάσεις που καλύπτονται με φυλλοβόλα δέντρα. Αυτές οι εκτάσεις μετατράπηκαν σε φυτείες τσαγιού κυρίως στις κατοικημένες παράκτιες περιοχές (βλ. εικ.1). Οι κατηγορίες που μετατράπηκαν σε χωμάτινες εκτάσεις είναι κυρίως οι γεωργικές, οι εκτάσεις με φυλλοβόλα και οι βοσκότοποι. Αυτές οι περιοχές αποτελούνται από «κορεσμένες» εκτάσεις κοντά στις ακτές, άμμο και εκτάσεις με αμμοχάλικο στις όχθες ρευμάτων, καθώς οι ακτές επεκτάθηκαν την περίοδο μελέτης. Επίσης υπάρχουν μετατροπές σε αστικές εκτάσεις από όλες τις κατηγορίες, αλλά η μετατροπή από εκτάσεις με κωνοφόρα ήταν σχετικά μικρότερη. Παράλληλα με την αύξηση του πληθυσμού, το κέντρο της πόλης του Rize επεκτάθηκε, μετατρέποντας τις γειτονικες γεωργικές περιοχές σε αστικές. Οι περιοχές που άλλαξαν κυρίως με την πάροδο του χρόνου συγκεντρώνονται στις παράκτιες περιοχές και είναι αυτές στις οποίες έγινε η μεγαλύτερη αλλαγή από δασικές σε γεωργικές περιοχές.
Η σχέση μεταξύ χρήσης/ κάλυψης γης και τοπογραφίας, κατά την περίοδο 1976-2000, αναλύθηκε μέσω του Digital Elevation Model (DEM). Οι αλλαγές στη χρήση/ κάλυψη γης καθορίστηκαν πρωταρχικά από το υψόμετρο. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης φαίνονται στην εικ.2. και στα διαγράμματα 1 και 2. Οι κατοικημένες περιοχές βρίσκονται σε περιοχές με υψόμετρο 0-250m. Οι γεωργικές εκτάσεις συγκεντρώνονται σε περιοχές με υψόμετρο 0-500m. Παράλληλα με το ξεκίνημα της βιομηχανοποίησης τη δεκαετία του 1970, ξεκίνησε και ένα μεταναστευτικό κύμα από τις αγροτικές περιοχές προς τις πόλεις, με αποτέλεσμα κάποιες γεωργικές εκτάσεις να μετατραπούν σε δάση. Επίσης, οι γεωργικές εκτάσεις αυξήθηκαν στις παράκτιες περιοχές, με υψόμετρο 0-500m, όπου μειώθηκαν και οι δασώδεις εκτάσεις, ενώ αυξήθηκαν σε περιοχές με υψόμετρο άνω των 500m.
Συμπεράσματα
Η τηλεπισκόπηση και τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών είναι πολύ δυνατά εργαλεία που μπορούν να μας παράσχουν ακριβείς και διαχρονικές πληροφορίες για τη χωρική κατανομή των αλλαγών στη χρήση /κάλυψη γης σε περιφερειακό επίπεδο. Οι αλλαγές αυτές έχουν οδηγήσει κατά μεγάλο μέρος στην αποψίλωση των δασών, στη μείωση της βιοποικιλότητας, στην υπερθέρμανση του πλανήτη και την αύξηση του πλημμυρικού κινδύνου και γενικότερα των φυσικών καταστροφών. Η ύπαρξη λοιπόν, διαθέσιμων πληροφοριών για τις αλλαγές στη χρήση/ κάλυψη γης μπορούν να υποστηρίξουν σημαντικά τη λήψη αποφάσεων όσον αφορά τη διαχείριση του περιβάλλοντος.
