Αποτύπωση μεταβολών χρήσεων γης και διαχείριση των υδατικών πόρων της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας

Από RemoteSensing Wiki

Συγγραφέας
Ηλίας Δημητρίου

Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών – Ινστιτουτο Εσωτερικών Υδάτων

Τίτλος: Αποτύπωση μεταβολών χρήσεων γης και διαχείριση των υδατικών πόρων της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας

Εισαγωγή

Στη συγκεκριμένη επιστημονική εργασία χρησιμοποιήθηκαν εικόνες από το δορυφόρο Landsat 5 και αεροφωτογραφίες, προκειμένου να αντληθούν στοιχεία που αφορούν στις χρήσεις γης της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας, στην καταγραφή της εδαφικής υγρασίας και των υπολιμναίων εκφορτίσεων νερού (πηγών), καθώς και στην καταγραφή της φυτοκάλυψης της περιοχής, που δύναται να συμβάλλει στον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής και των αρδευτικών αναγκών. Τα δεδομένα που προέκυψαν χρησιμοποιήθηκαν για την υδρολογική μοντελοποίηση και την διαχείριση των υδατικών πόρων της περιοχής. Η επεξεργασία των εικόνων πραγματοποιήθηκε σε περιβάλλον GIS και χρησιμοποιήθηκαν ευρέως αποδεκτοί αλγόριθμοι για την αποτύπωση των χρήσεων γης και για την καταγραφή της φυτοκάλυψης όπως ο αλγόριθμος ISODATA (supervised) clustering και ο δείκτης NDVI αντίστοιχα ενώ για την καταγραφή της εδαφικής υγρασίας και για τον εντοπισμό των υπολίμιων εκφορτίσεων υπόγειου νερού χρησιμοποιήθηκε η προσέγγιση της θερμικής χαρτογράφησης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι χρησιμοποιούμενες μεθοδολογίες αποδείχτηκαν λειτουργικές και αξιόπιστες στην συγκεκριμένη περίπτωση ενώ οι θεματικοί χάρτες που παρήχθησαν επιβεβαιώθηκαν με επιτόπιες παρατηρήσεις και προυπάρχοντα σχετικά στοιχεία.

Μεθοδολογία

Για την παραγωγή του χάρτη χρήσεων γης στην προκειμένη περίπτωση χρησιμοποιήθηκε ένας αλγόριθμος αυτόματης ταξινόμησης δορυφορικών δεδομένων προκειμένου να πραγματοποιηθεί το πρώτο στάδιο της κατηγοριοποίησης των χρήσεων γης και έπειτα ακολούθησε το στάδιο της ελεγχόμενης ταξινόμησης και οι διορθώσεις του χάρτη. Ο αλγόριθμος αυτός ονομάζεται ISODATA. Τα δεδομένα εισόδου στον αλγόριθμο, εκτός από την δορυφορική εικόνα είναι περιορισμένα και αφορούν τον αριθμό των επαναλήψεων του υπολογιστικού σταδίου και το ποσοστό σύγκλισης των μοναδιαίων περιοχών της εικόνας (pixels) στις ομάδες ταξινόμησης. Ο χάρτης που παράχθηκε από την συγκεκριμένη διαδικασία συγκρίθηκε με παλαιότερους χάρτες χρήσεων γης της περιοχής αλλά και με σχετικά δεδομένα πεδίου και διορθώθηκε κατάλληλα.

Εικόνα 1 Χάρτης χρήσεων γης της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας.

Στην συγκεκριμένη εργασία τα δορυφορικά δεδομένα επεξεργάστηκαν κατάλληλα έτσι ώστε να παραχθεί ένας ακριβής χάρτης φυτοκάλυψης που παρέχει λεπτομερή στοιχεία για την βλάστηση της περιοχής. Για αυτό το σκοπό χρησιμοποιήθηκε ο κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης NVDI.

Οι τιμές φυτοκάλυψης που παράγονται με την ανωτέρω μεθοδολογία κυμαίνονται από –1 για περιοχές χωρίς καθόλου βλάστηση (καλύπτονται κυρίως από νερά) έως 1 για περιοχές με πολύ υψηλό ποσοστό βλάστησης. Οι άγονες εκτάσεις, οι οικισμοί και οι δρόμοι παρουσιάζουν τιμές που τείνουν στο μηδέν. Ο χάρτης που δημιουργείται με την ανωτέρω διαδικασία είναι σε μορφή που μπορεί να εισαχθεί άμεσα σε μοντέλα προσομοίωσης του υδρολογικού κύκλου προκειμένου να διευκολυνθεί και να βελτιστοποιηθεί ο υπολογισμός της επιφανειακής απορροής καθώς και της εξατμισιδιαπνοής.

Εικόνα 2 Χάρτης φυτοκάλυψης της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας.

Για τον εντοπισμό των θέσεων υπολίμνιων πηγών της λίμνης Τριχωνίδας χρησιμοποιήθηκε η εφαρμογή θερμικής χαρτογράφησης η οποία είναι ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική. Συγκεκριμένα, οι δορυφορικές εικόνες Landsat, καταγράφουν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία των υλικών σωμάτων σε διάφορες φασματικές περιοχές, χρησιμοποιώντας σχετικούς αισθητήρες που μετρούν την ένταση της ακτινοβολίας σε μια κλίμακα από 0 έως 255 μονάδες. Η μέτρηση αυτή πρέπει έπειτα να διορθωθεί με κατάλληλους συντελεστές και να μετατραπεί αρχικά σε μονάδες ακτινοβολίας.

Συμπεράσματα

Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε μια δορυφορική εικόνα Landsat, η οποία επεξεργάστηκε με την συνδρομή του προγράμματος Image Analysis (GIS), προκειμένου να δημιουργηθεί ο χάρτης χρήσεων γης της περιοχής μελέτης, ο χάρτης φυτοκάλυψης και ο θερμικός χάρτης που θα παρέχει πληροφορίες για την εδαφική υγρασία και για τις υπολίμνιες πηγές που υπάρχουν στην βορειοανατολική ακτή της λίμνης Τριχωνίδας.

Ο χάρτης χρήσεων γης της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας υπέδειξε ότι το 35% της συνολικής έκτασης της περιοχής μελέτης καλύπτεται από καλλιέργειες, το 34% από δάση, το 23% από νερό και το 8% από οικισμούς και άγονες εκτάσεις.

Ο χάρτης φυτοκάλυψης έδειξε ότι μεγαλύτερος βαθμός φυτοκάλυψης επικρατεί στην ημιορεινή και στην παραλίμνια ζώνη που οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες είναι σχετικά περιορισμένες ενώ όπου υπάρχουν οικισμοί και καλλιέργειες ο δείκτης φυτοκάλυψης ήταν αισθητά μικρότερος.

Οι συνθήκες εδαφικής υγρασίας στην περιοχή μελέτης και η αποτύπωση των υπολίμνιων πηγών που πραγματοποιήθηκαν μέσω θερμικής χαρτογράφησης της περιοχής αποτέλεσαν σημαντικές πληροφορίες που παρήχθησαν από την συγκεκριμένη εργασία. Προέκυψε, ότι κατά μήκος των τεκτονικών επαφών παρατηρείται αυξημένη θερμοκρασία που μπορεί να οφείλεται σε κίνηση υπογείου νερού κατά μήκος αυτών, ενώ στην λίμνη Τριχωνίδα καταγράφτηκαν τρεις παραλίμνιες περιοχές στο βορειοανατολικό τμήμα της με σημαντικά πιο αυξημένες θερμοκρασίες νερού από την υπόλοιπη επιφάνεια της λίμνης.