Από το διάστημα στα είδη: Οικολογικές εφαρμογές για την τηλεπισκόπηση

Από RemoteSensing Wiki

Εικόνα 1. Εντοπισμός οικοτόπων μέσω ταξινόμησης κάλυψης γης. Πολυφασματική εικόνα Landsat 7 από το Ν. Οντάριο

Πηγή

Συγγραφείς Jeremy T. Kerr and Marsha Ostrovsky

ΣΚΟΠΟΣ- ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Μια ποικιλία των οικολογικών εφαρμογών απαιτούν δεδομένα ευρείας χωρικής έκτασης που δεν μπορούν να συλλεχθούν με τη χρήση παραδοσιακών μεθόδων. Οι τεχνικές της τηλεπισκόπησης περιλαμβάνουν τον προσδιορισμό των βιοφυσικών χαρακτηριστικών των ειδών και των ενδιαιτημάτων τους , την πρόβλεψη της κατανομής των ειδών και τη χωρική μεταβλητότητα στην αφθονία των ειδών. Τέτοιες μετρήσεις υπόκεινται σε σημαντικά λάθη που μπορεί να είναι δύσκολο να ξεπεραστούν.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι ανθρώπινες δραστηριότητες επηρεάζουν πλέον το μεγαλύτερο μέρος της επίγειας βιόσφαιρας και αυξάνονται σε ένταση και έκταση προκαλώντας απώλεια ενδιαιτημάτων και υποβάθμιση των οικοσυστημάτων. Η ανάγκη λοιπόν για ανίχνευση και πρόβλεψη των αλλαγών στο φυσικό περιβάλλον δεν ήταν ποτέ μεγαλύτερη. Ωστόσο, τα παραδοσιακά οικολογικά δεδομένα δεν μεταφράζονται εύκολα σε παγκόσμιες εκτάσεις, και τα μοντέλα που προέρχονται αποκλειστικά από μια περιοχή είναι απίθανο να προβλέψουν τις παγκόσμιες συνέπειες των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Ως εκ τούτου, οι οικολόγοι και οι βιολόγοι διατήρησης στρέφονται προς τη χρήση τηλεπισκοπικών δεδομένων. Η ανάγκη για την τηλεανίχνευση είναι ιδιαίτερα επιτακτική για την επιστήμη της διατήρησης και συνήθως συνδυάζεται και με τη βασική οικολογική παρατήρηση.

ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Πολλές φορές τα τηλεπισκοπικά δεδομένα υπόκεινται σε μεγάλα σφάλματα τα οποία μειώνουν σημαντικά τη χρησιμότητά τους σε οικολογικές εφαρμογές. Οι περιορισμοί αυτοί προκύπτουν όταν λαμβάνονται δεδομένα προερχόμενα από 700 χιλιόμετρα και πάνω από την γήινη επιφάνεια. Παρ’ όλα αυτά η τηλεπισκόπηση δημιουργεί μια αξιόλογη σειρά από οικολογικά πολύτιμες μετρήσεις που περιλαμβάνουν λεπτομέρειες των οικοτόπων και τωνβιοφυσικών τους ιδιοτήτων.

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΚΑΛΥΨΗΣ ΓΗΣ Η δορυφορική τηλεπισκόπηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εκτιμηθεί η ποικιλία, το είδος και η έκταση της κάλυψης της γης σε ολόκληρη την περιοχή μελέτης, γεγονός σημαντικό για πολλές οικολογικές εφαρμογές. Τα δεδομένα κάλυψης γης περιγράφουν τα φυσιογραφικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας του περιβάλλοντος, η οποία μπορεί να κυμαίνεται από γυμνό βράχο μέχρι και τροπικό δάσος και συνήθως προκύπτουν από την εφαρμογή των στατιστικών μεθόδων ομαδοποίησης στα πολυφασματικά τηλεπισκοπικά δεδομένα. Η τηλεπισκόπηση μπορεί επίσης να βοηθήσει στην ανάπτυξη των δεδομένων χρήσης γης που απεικονίζουν ανθρώπινες αλληλεπιδράσεις με το φυσικό τους περιβάλλον. Ανάλογα τη χρήση δορυφόρου και των πόρων που είναι διαθέσιμοι, η ταξινόμηση κάλυψης γης μπορεί να εντοπίσει πολύ συγκεκριμένα ενδιαιτήματα. Το Εθνικό Σύστημα Ταξινόμησης Βλάστηση (NVCS) είναι ένα πρότυπο σύστημα κάλυψης γης που αναπτύχθηκε σε συνεργασία με αρκετές μεγάλες επιστημονικές οργανώσεις. Χρησιμοποιείται πλέον ευρέως για την μοντελοποίηση ενδιαιτημάτων άγριας ζωής.

ΑΛΛΑΓΗ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ Πλέον τα δεδομένα AVHRR είναι εύκολα προσβάσιμα και παρέχουν μετρήσεις των βασικών οικολογικών παραμέτρων, όπως η έκταση των οικοτόπων, η ετερογενής ή πρωτογενής παραγωγικότητα τους. Από την άλλη πλευρά τα δεδομένα Landsat δεν μπορούν να παρέχουν παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο του οικοσυστήματος σε όλο το εύρος της περιοχής. Ωστόσο, η εγγραφή δεδομένων Landsat είναι μεγαλύτερη από κάθε δορυφόρο και η βελτίωση της χωρικής του ανάλυσης επιτρέπει την ανίχνευση λεπτών περιβαλλοντικών αλλαγών που θα μπορούσαν να χαθούν από χονδροειδείς αισθητήρες ανάλυσης. • Κλιματική αλλαγή Τα τηλεπισκοπικά δεδομένα παρείχαν πειστικές αποδείξεις ότι το κλίμα έχει αλλάξει με ταχείς ρυθμούς, συμπληρώνοντας τις οικολογικές ανακαλύψεις για τους πόλους της γης. Τα δεδομένα AVHRR λοιπόν έχουν αποδείξει ότι υπάρχει ουσιαστική μεταβολή στη δομή της βλάστησης εδώ και 20 χρόνια. Ο δείκτης NDVI δείχνει μια γενική αύξηση της διάρκειας της περιόδου βλάστησης, της ετήσια πρωτογενούς παραγωγικότητας και μια επέκταση των δασικών ορίων προς το βορρά. • Απώλεια της βιοποικιλότητας Οι δορυφορικές μετρήσεις των τάσεων ευρείας κλίμακας στη βλάστηση παρέχουν άμεσες εκτιμήσεις της απώλειας ενδιαιτημάτων, αυξάνοντας τη δύναμη της τηλεπισκόπησης σε οικολογικές μελέτες για την ανίχνευση μεταβολών στις διανομές ειδών ή στα ποσοστά των ειδών προς εξαφάνιση. Η αποψίλωση των δασών σε υγρά τροπικά δάση, στα οποία στεγάζονται πολλά επίγεια hotspots της βιοποικιλότητας, είναι μια παγκοσμίως ηγετική αιτία της απώλειας των ειδών. Ένας συνδυασμός δεδομένων του AVHRR, ενός θεματικού χάρτη του Landsat και ενός ραντάρ χρησιμοποιήθηκαν για να εντοπιστούν οι επιπτώσεις της αποψίλωσης των δασών.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Η τηλεπισκόπηση είναι απαραίτητη για την οικολογική διατήρηση και για διάφορες βιολογικές εφαρμογές και θα παίξει σημαντικό ρόλο στο μέλλον. Για πολλούς σκοπούς, παρέχει το μόνο μέσο για τη μέτρηση των χαρακτηριστικών των οικοτόπων σε ολόκληρες περιοχές και τον εντοπισμό των περιβαλλοντικών αλλαγών που συμβαίνουν ως αποτέλεσμα των ανθρώπινων ή φυσικών διεργασιών. Τα στοιχεία αυτά είναι όλο και πιο εύκολο να τα βρει κανείς και να τα χρησιμοποιήσει. Παρά το γεγονός ότι τα δεδομένα πεδίου και τηλεπισκόπησης συχνά συλλέγονται σε αποκλίνουσες χωρικές κλίμακες, οι οικολόγοι έχουν αρχίσει να αναγνωρίζουν τόσο τις δυνατότητες οσο και τις παγίδες των δορυφορικών πληροφοριών.