Αξιολόγηση της θεματικής πληροφορίας του LANDSAT-5ΤΜ για την εκτίμηση παραμέτρων των δασικών συστάδων στη Χερσόνησο της Κασσάνδρας

Από RemoteSensing Wiki

• Περιοχή Μελέτης

Η Χερσόνησος της Κασσάνδρας εκτείνεται στον άξονα των πλατών μεταξύ των 39 54’ 30’’ και 40 18’ 20’’ και στον άξονα των μηκών μεταξύ των 23 45’ 10’’ και 23 20’ 15’’. Ο κύριος κορμός της Χερσονήσου απαρτίζεται από μια βασική κορυφογραμμή, η οποία στο ύψος του χωριού Ν. Σκιώνη διχάζεται σε 2 μικρότερες. Στα τμήμα αυτό επικρατούν πολλές και απότομες χαραδρώσεις και μεγάλες εγκάρσιες κλίσεις.

• Αντικείμενο μελέτης

Η αξιολόγηση των μέσης-υψηλής ευκρίνειας δορυφορικών δεδομένων του Θεματικoύ Χαρτογράφου του LANDSAT-5 για τον υπολογισμό της πυκνότητας, της κυκλικής επιφάνειας, του ξυλώδες όγκου και της δασικής βιομάζας, ενός δασικού οικοσυστήματος υψηλού βαθμού ετερογένειας στη Βόρεια Ελλάδα.

• Στόχος μελέτης

Η εκτίμηση και απογραφή παραμέτρων των δασικών συστάδων με τη χρήση τηλεπισκόπισης.

• Είδη δορυφόρων

Τα δορυφορικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν προέρχονται από το Θεματικό Χαρτογράφο του LANDSAT-5 (Σχήμα 1), με ημερομηνία λήψης το Σεπτέμβριο του 1999. Η εικόνα αντιστοιχεί στο path 183 και row 32 της τροχιάς του δορυφόρου. Επίσης, χρησιμοποιήθηκε μια δορυφορική εικόνα IKONOS με ημερομηνία λήψης τον Ιούνιο του 2000, και η οποία χρησιμοποιήθηκε κυρίως για τη γεωμετρική προσαρμογή της δορυφορικής εικόνας του LANDSAT όπως επίσης και για φωτοερμηνευτικούς σκοπούς.

• Προεπεξεργασίες

Κατά το στάδιο της προεπεξεργασίας η δορυφορική εικόνα του LANDSAT διορθώθηκε ραδιομετρικά και γεωμετρικά. Στη συνέχεια εφαρμόστηκαν διάφοροι πολυφασματικοί μετασχηματισμοί και δείκτες βλάστησης,. Τα μετασχηματισμένα συνθετικά κανάλια ενισχύουν χαρακτηριστικά που δεν είναι ευδιάκριτα στην αρχική εικόνα, διατηρούν σημαντικό ποσό της αρχικής πληροφορίας σε λιγότερες διαστάσεις, συσχετίζονται περισσότερο με ενδογενείς παράγοντες των οικοσυστημάτων και βελτιώνουν την ακρίβεια της ταξινόμησηςγια την επιβλεπόμενη ταξινόμηση της ομαλοποιημένης εικόνας εφαρμόστηκαν δυο διαφορετικοί αλγόριθμοι. Ο αλγόριθμος της μεγίστης πιθανοφάνειας, και οι συντελεστές γραμμικής διακριτικής συνάρτησης του Fisher. Τέλος δοκιμάστηκαν διάφοροι συνδυασμοί των αρχικών καναλιών της τοπογραφικά ομαλοποιημένης εικόνας καθώς και συνδυασμοί πολυφασματικών μετασχηματισμών των αρχικών διαύλων για την εκτίμηση των δασικών παραμέτρων. Επιλέχτηκε η ανάλυση της παλινδρόμησης.

• Ψηφιακές προεπεξεργασίες

Για τη δημιουργία του τρισδιάστατου μοντέλου εδάφους της περιοχής έρευνας, ψηφιοποιήθηκαν οι χωροσταθμικές καμπύλες ισοδιάστασης 20 μέτρων από αντίστοιχους τοπογραφικούς χάρτες της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού (ΓΥΣ), κλίμακας 1:5000. Το τρισδιάστατο μοντέλο εδάφους (DTM), χωρικής διακριτικής ανάλυσης 30 μέτρων προέκυψε με τη μέθοδο ψηφιδοποίησης TIN.

• Μεθοδολογία

Η επιλογή των δειγματοληπτικών σημείων για την τοπογραφική ομαλοποίηση έγινε σε περιοχές που καλύπτονται από Pinus halepensis, καθώς αυτή η κατηγορία είναι η κυρίαρχη στην περιοχή μελέτης. Για τον υπολογισμό του δείκτη PVI αλλά και του δείκτη TSAVI επιλέχτηκαν περιοχές στη δορυφορική εικόνα που αντιστοιχούν σε γυμνό έδαφος με διαφορετικές όμως τιμές αντανάκλασης (λόγω εδάφους). Για τις περιοχές αυτές εκτιμήθηκε η καλύτερη δυνατή γραμμή προσαρμογής (Σχήμα 2) των δεδομένων στο φασματικό χώρο. Για την αξιολόγηση των φασματικών υπογραφών χρησιμοποιήθηκαν ο στατιστικός δείκτης διακριτότητας Jeffries-Μatusitsa. Όπως προέκυψε από αυτόν τον δείκτη, η ταξινόμηση με τη χρήση των φασματικών διαύλων της τοπογραφικά ομαλοποιημένης εικόνας, αύξησε την ελάχιστη τιμή διακριτότητας των φασματικών υπογραφών, σε σχέση με τους διαύλους της αρχικής εικόνας.

• Συμπεράσματα

Η τοπογραφική ομαλοποίηση που πραγματοποιήθηκε στη δορυφορική εικόνα LANDSAT-5, ήταν επιτυχημένη και αναγκαία, εξαιτίας του έντονου ανάγλυφου της περιοχής μελέτης. Επίσης η ταξινόμηση που πραγματοποιήθηκε με τη χρήση των συντελεστών διακριτικής συνάρτησης του Fisher, βελτίωσε τη συνολική ακρίβεια ταξινόμησης όπως διαπιστώθηκε με τα σχετικά στατιστικά μέτρα. Το γεγονός αυτό οφείλεται μάλλον στο ότι η μέθοδος αυτή της ταξινόμησης δεν προϋποθέτει, οι τάξεις τις οποίες προσπαθεί να διαχωρίσει, να ακολουθούν την κανονική κατανομή, κάτι που σπάνια άλλωστε συμβαίνει στην πραγματικότητα.

• Αξιολόγηση της μεθόδου

Παρά το γεγονός ότι σε κάποια μοντέλα (π.χ. κυκλική επιφάνεια), η συσχέτιση κυμάνθηκε σε ικανοποιητικά επίπεδα, ένα μεγάλο ποσό της διακύμανσης των εξαρτημένων μεταβλητών, έμεινε ανεξήγητο από τα μοντέλα της παλινδρόμησης. Όπως μπορεί να διαπιστωθεί σε όλους τους διαύλους πλην των ΤΜ4-5, το εύρος των τιμών είναι ιδιαίτερα μικρό. Εντύπωση προκάλεσε το γεγονός, ότι ο δίαυλος ΤΜ5, δεν παρουσίασε αρνητική συσχέτιση, γεγονός όμως που ίσως εξηγείται από το στοιχείο ότι οι παράγοντες που ασκούν τη μεγαλύτερη επίδραση στις τιμές φωτεινότητας που καταγράφει ο φασματικός δίαυλος ΤΜ5, είναι οι σκιές και η περιεχόμενη στην κομοστέγη υγρασία Επίσης το γεγονός ότι παρόμοιες ερευνητικές εργασίες που έχουν πραγματοποιηθεί σε ομοιόμορφα βόρεια δάση και σε φυτείες κωνοφόρων, είχαν μεγαλύτερους συντελεστές συσχέτισης επιβεβαιώνει την επίδραση της μέτριας χωρικής διακριτότητας σε συνδυασμό με την αυξημένη ετερογένεια. Τέλος περιοριστικό παράγοντα για τη δημιουργία αξιόπιστων μοντέλων εκτίμησης των δασικών παραμέτρων, πιθανότατα αποτελεί και ο τρόπος που καταγράφεται η ραδιομετρική πληροφορία από τον δέκτη καθώς επηρεάζει το διαθέσιμο εύρος για την καταγραφή των δασικών εκτάσεων, εκ των ψηφιακών τιμών του θεματικού χαρτογράφου (0-255).

• Πηγή

Μαλλίνης Γ., Κούτσιας Ν., Μάκρας Α., Καρτέρης Μ., Αξιολόγηση της θεματικής πληροφορίας των διαύλων του LANDSAT-5 ΤΜ για την εκτίμηση παραμέτρων των δασικών συστάδων στη Χερσόνησο της Κασσάνδρας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σχολή Δασολογίας καις Φυσικού Περιβάλλοντος Εργαστήριο Δασικής Διαχειριστικής και Τηλεπισκόπησης, Πανεπιστήμιο Ζυρίχης, Τμήμα Γεωγραφίας, Τομέας Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών