Ανίχνευση επιβαρυμένης βλάστησης για την χαρτογράφηση επιβαρυμένων εδαφών με βαρέα μέταλλα
Από RemoteSensing Wiki
Ανίχνευση επιβαρυμένης βλάστησης για την χαρτογράφηση επιβαρυμένων εδαφών με βαρέα μέταλλα
Συγγραφείς : Ι. Reusen, L. Bertels, S. Debacker, W. Debrun, P. Scheunders, S. Sterckx, Wouter Van den Broek
Η περιοχή ‘Maatheide’ που βρίσκεται στο βόρειο τμήμα του Βελγίου, λόγω των βιομηχανικών δραστηριοτήτων. Η ρύπανση με βαρέα μέταλλα προκαλεί στα φυτά καταπόνηση (vegetation stress) που προκαλεί αλλαγές στο φάσμα ανακλαστικότητας της βλάστησης. Στην παρούσα έρευνα η καταπόνηση του φυτού Pinus Sylvestris L.χρησιμοποιείται για την χαρτογράφηση της ρύπανσης από βαρέα μέταλλα στην περιοχή. Τον Αύγουστο του 2000 συλλέχθηκαν 30 τηλεπισκοπικές εικόνες μέσω του CASI – 2 sensor στην συνολική έκταση των 300 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Οι εικόνες είχαν χωρική ανάλυση 1m x 1m σε 18 ‘κανάλια βλάστησης’, τα οποία είχαν κυρίως συγκέντρωση στο εύρος φάσματος 680nm – 780 nm.
Oι προεπεξεργασίες που έγιναν ήταν η ατμοσφαιρική διόρθωση των δεδομένων με το ATCORE4 το οποίο είναι βασισμένο στο μοντέλο ενέργειας ακτινοβολίας MODTRAN4. Εκτός από την ατμοσφαιρική διόρθωση το ATCOR4 δίνει την δυνατότητα ανίχνευσης παραγόντων ραδιομετρικής βαθμονόμησης που είναι βασισμένο στις επίγειες μετρήσεις ανάκλασης φυσικών ή τεχνητών στόχων.
Λόγω φασματικής μετατόπισης για λίγα nm του CASI – 2 sensor, δεν ήταν δυνατό να γίνει η ατμοσφαιρική διόρθωση των καναλιών που σχετίζονται με το Ο2 και την απορρόφηση ατμών του Η2Ο. Γι αυτόν τον λόγο αφαιρέθηκαν 4 κανάλια
Στην συνέχεια ένα ‘φίλτρο βλάστησης’ χρησιμοποιήθηκε ώστε να απομακρυνθούν ψηφίδες με απουσία βλάστησης. Αυτό δημιουργήθηκε σαν ποσοτικό όριο του NDVI ώστε να μειώσει τον χρόνο επεξεργασίας. Ένας συνδυασμός της μεθόδου επιβλεπόμενης ταξινόμησης spectral angle mapper (ENVI),της πολυκάναλης τμηματοποίησης, καθώς και η εξομάλυνση των υψηλών συχνοτήτων χρησιμοποιήθηκε για τον διαχωρισμό των ειδών της βλάστησης. Τα δύο πρώτα στοιχεία κατάφεραν επιτυχώς να ανιχνεύσουν τα δέντρα με κόμη και στην συνέχεια το τρίτο στοιχείο να ξεχωρίσει τα κυριότερα είδη της βλάστησης. Το είδος Pinus Silvestris L. είναι το κυρίαρχο είδος στο βόρειο τμήμα του Βελγίου και μέσω αυτής της πληροφορίας δημιουργήθηκε το φίλτρο βλάστησης’ (pine mask)
O Κανονικοποιημένος Δείκτης EFGN (Edge Green First derivative Normalized difference) αναπαρίσταται με 10 εκατοστημόρια color code. Χαμηλές τιμές EFGN (κόκκινο) αναπαριστούν υψηλά επίπεδα καταπόνησης φυτών ενώ υψηλές τιμές EFGN (μπλε) αναπαριστούν έλλειψη καταπόνησης. Ο θεματικός χάρτης που δημιουργήθηκε μέσω των τιμών EFGN, παρουσίασε υψηλά επίπεδα καταπόνησης των φυτών κοντά σε βιομηχανία εξόρυξης ψευδαργύρου, ενώ χαμηλότερα επίπεδα καταπόνησης βρέθηκαν σε απομακρυσμένες περιοχές .
Για την επαλήθευση της τεχνικής για την ανίχνευση της καταπόνησης των φυτών που χρησιμοποιήθηκε, εφαρμόστηκε και σε περιοχή που δεν αναμενόταν ρύπανση από βαρέα μέταλλα.
Για την απεικόνιση των δύο περιοχών σε συνάρτηση με την καταπόνηση των φυτών, οι περιοχές χωρίστηκαν σε λωρίδες , που κάθε μία αντιστοιχεί σε 100 μέτρα. Το ποσοστά των τιμών EFGN αναπαρίστανται σαν περιεχόμενο της κάθε λωρίδας Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται καθαρά πως χαμηλά επίπεδα καταπόνησης βλάστησης ( υψηλές τιμές EFGN, μπλε χρώμα) για την περιοχή που βρίσκεται σε μεγάλη απόσταση, ενώ για τη περιοχή που βρίσκεται πλησίον της βιομηχανίας εξόρυξης ψευδαργύρου ψηλά επίπεδα καταπόνησης ( υψηλές τιμές EFGN, κόκκινο χρώμα). Για σύγκριση υψηλές συγκεντρώσεις Cd βρέθηκαν σε εδαφικά και φυτικά δείγματα που πάρθηκαν 1000 μέτρα νότια του ‘Matatheide’, αφού αναλύθηκαν από την LISEC. Φαίνεται καθαρά η σχέση μεταξύ των περιεχόμενων, στις λωρίδες τιμών EFGN και στην συγκέντρωση Cd. Υψηλές τιμές συγκέντρωσης Cd αντιστοιχούν σε χαμηλές τιμές EFGN (κόκκινο)
