Αστική και Περιαστική Γεωργία στις Αναπτυσσόμενες Χώρες- Μελέτη με τη Χρήση Τηλεπισκόπησης και Επιτόπιων Μεθόδων

Από RemoteSensing Wiki

Αστική και Περιαστική Γεωργία στις Αναπτυσσόμενες Χώρες- Μελέτη με τη Χρήση Τηλεπισκόπησης και Επιτόπιων Μεθόδων'

Urban and Peri-Urban Agriculture in Developing Countries Studied using Remote Sensing and In Situ Methods

Συγγραφέας

Kwasi Appeaning Addo

Πηγή

Department of Civil Engineering, School of Engineering, Accra Polytechnic, University of Ghana (Οpen access journal –mdp)

Εισαγωγή

Οι Αστικές καλλιέργειες ένα φαινόμενο που παρατηρείται σε παγκόσμιο επίπεδο. Τα οφέλη που προκύπτουν από την αστική γεωργία, όπως τα φρέσκα προϊόντα και η συνεισφορά τους στην διατήρηση μιας υγιούς διατροφής συχνά υποτιμούνται. Ωστόσο, σε περιόδους δυσχερών οικονομικών συνθηκών, οι αστικές καλλιέργειες υιοθετούνται ως μέσο επιβίωσης και εγείρουν παγκόσμιο επιστημονικό ενδιαφέρον. Ο όρος αστική καλλιέργεια ή γεωργία αναφέρεται σε μια επιχείρηση τοποθετημένη εντός των ορίων ή στα προάστια μιας πόλης ή κωμόπολης η οποία καλλιεργεί επεξεργάζεται και διανέμει μια ποικιλία προϊόντων ή υπηρεσιών (ξανά) χρησιμοποιώντας ανθρώπινους και υλικούς πόρους προϊόντα και υπηρεσίες από την αστική περιοχή, παρέχοντας τα στην αστική περιοχή. Αυτού του είδους η οικονομική δραστηριότητα απασχολεί 800 εκατομμύρια παγκοσμίως και παρέχει ασφαλή διατροφή στο 50% του παγκόσμιου αστικού πληθυσμού συνεισφέροντας παράλληλα και στο χαμηλό εισόδημα. Πλέον, το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού ζει σε αστικές και στις γύρω από αυτές περιοχές και τα κίνητρα για αστικές καλλιέργειες αφορούν κυρίως στην μείωση της ζήτησης των ακαδημαϊκών επαγγελμάτων. Οι αστικές καλλιεργείς μπορούν να δώσουν λύση στην προστασία του αστικού περιβάλλοντος, μέσω της ανακύκλωσης των οργανικών αποβλήτων και στην διατήρηση των φυσικών πόρων. Επιπλέον δημιουργούν θέσεις εργασίας στην επεξεργασία και την διανομή τροφίμων καταπολεμώντας την ανεργία. Η ανάπτυξη των αστικών καλλιεργειών είναι εξαιρετικά σημαντική στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου το κεφάλαιο για αυτές αυξάνεται προκειμένου να εξασφαλιστεί η διαβίωση. Οι αστικές καλλιέργειες εξαρτώνται άμεσα από το ποσοστό της γης που χρησιμοποιείται για αυτού του είδους τις καλλιέργειες και κυρίως από τον τρόπο διανομής τους, τα είδη των καλλιεργήσιμων προϊόντων και την πρόσβαση στα μέρη διανομής τους-αγορές. Η ικανότητα της αστικής γεωργίας για τη συνεχή τροφοδότηση με τρόφιμα του αστικού πληθυσμού, ιδιαίτερα στα αναπτυσσόμενα έθνη, θα εξαρτηθεί από τη βελτίωση του προγραμματισμού, ο οποίος βασίζεται στα ακριβή γεωχωρικά στοιχεία για την έκταση των αστικών /περιαστικών περιοχών που χρησιμοποιούνται για την εκτροφή, τη χωροταξική κατανομή των περιοχών αυτών και τα είδη των καλλιεργειών κοντά στο σημείο της αγοράς. Τα τελευταία χρόνια, ολοένα και μεγαλύτερη προσοχή δίνεται στην αστική γη χρήση / μεταβολή κάλυψης της γης, διότι τα οικοσυστήματα που βρίσκονται στις αστικές περιοχές επηρεάζονται πάρα πολύ από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Η χρήση, ωστόσο, επίγειων μεθόδων έρευνας για τη σύλληψη των δεδομένων και για την ανίχνευση και τη μέτρηση των αλλαγών είναι σχετικά δαπανηρή και χρονοβόρα. Έτσι η πραγματική έκταση των περιοχών που χρησιμοποιούνται για τις αστικές καλλιέργειες στα περισσότερα αναπτυσσόμενα έθνη δεν έχει ενσωματωθεί σωστά ποσοτικά και λίγα είναι επίσης γνωστά για τη χωρική κατανομή των αστικών καλλιεργειών στις πόλεις. Η τηλεπισκόπηση παρέχει ακριβή στοιχεία για μεγάλες εκτάσεις με χαμηλό κόστος διαχρονικά. Οι διαχρονικές επαναλαμβανόμενες παρατηρήσεις επιτρέπουν ακριβή μέτρηση των αλλαγών του μεγέθους των καλλιεργήσιμων εκτάσεων σε συνδυασμό με τον τύπο των προϊόντων. Η τηλεπισκόπηση σε συνδυασμό με τα GIS παρέχει ακόμα πιο ακριβή στοιχεία για την αλλαγή του εδάφους, για την χαρτογράφηση των αστικών περιοχών και αποτελούν σπουδαία πηγή δεδομένων για την ανάλυση της αστικής ανάπτυξης και τη χρήση γης. Οι μετρήσεις αυτές γίνονται με βάση τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης, τη χρήση φωτογραφικού αρχείου και άλλα περιβαντολογικά στοιχεία. Έτσι, η τηλεπισκόπηση προσφέρει μια λεπτομερή εικόνα για τη χωρική και χρονική δυναμική των διαδικασιών αστικής ανάπτυξη και την αλλαγή της χρήσης γης.

Σκοπός

Σκοπός του άρθρου είναι η περιγραφή τω πλεονεκτημάτων της τηλεπισκόπησης, σε μια προσπάθεια ανάπτυξης τεχνικής που θα συλλέγει δεδομένα για της αστικές καλλιέργειες (στην Accra) και η αναζήτηση του τρόπου με τον οποίο τα δεδομένα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ανάπτυξη πολιτικών σχετικά με τις αστικές καλλιέργειες στις αναπτυσσόμενες χώρες.

Περιοχή μελέτης

Παρά τα οφέλη των αστικών καλλιεργειών στην αναπτυσσόμενη Γκάνα, όπου το 44% του πληθυσμού των 20 εκατομμυρίων ατόμων μετακινείται στις πόλεις, η επιταχυνόμενη αστικοποίηση δεν ακολουθείται και από αντίστοιχη ανάπτυξη των υποδομών, ιδιαίτερα στον τομέα τις ιατροφαρμακευτικής περίθαλψης και στον τομέα της διαχείρισης των αποβλήτων. Η αύξησης της ζήτησης των προϊόντων διατροφής των αστικών κέντρων σε συνδυασμό με την μείωση της παραγωγής γεωργικών προϊόντων, καθιστά τις αστικές καλλιέργειες αναπόσπαστο και σημαντικό μέσο στα σχέδια της μελλοντικής ανάπτυξης της Γκάνα. Το φιλόδοξο κυβερνητικό πρόγραμμα ενθάρρυνε τόσο τους κατοίκους των αστικών κέντρων όσο και αυτούς των αγροτικών περιοχών να καλλιεργήσουν προϊόντα προς ιδία κατανάλωση. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα τη διατήρηση του επιπέδου των τιμών των αγροτικών προϊόντων, την μείωση του κόστους των εισαγωγών, την μείωση του επιπέδου της φτώχειας, και την αύξηση της απασχόλησης. Γενικώς υπάρχουν δύο είδη αστικών καλλιεργειών: 1) αυτές που λαμβάνουν χώρα στο ύπαιθρο των οποίων τα προϊόντα διατίθενται προς πώληση στους καταναλωτές και 2) αυτές που λαμβάνουν χώρα εντός του χώρου της οικίας, σε κάποια αυλή. Στην Accra, οι αστικές καλλιεργείς βρίσκονται ως επί τω πλείστο κατά μήκος των ποταμών και διαχωρίζονται σε παραγωγή λαχανικών-καλλιέργεια εντός των οικιών (κήπος-μπαξές) και εποχική καλλιέργεια σιτηρών. Οι περισσότεροι ‘αστικοί’ αγρότες προέρχονται από αγροτικές περιοχές και διέθεταν αντίστοιχη γνώση και εμπειρία προτού μετακινηθούν στα αστικά κέντρα προς αναζήτηση επαγγελματικής αποκατάστασης και καλύτερου επιπέδου μόρφωσης για τα παιδία τους. Μελέτες έδειξαν ότι το 66% των αγροτών δεν σκόπευαν να εγκαταλείψουν τις αστικές καλλιέργειες ακόμα και να τους προσέφεραν μια σημαντική δουλεία, ενώ το 44% δήλωσε πως οι αρρώστιες και η απώλεια της γης τους θα τους απομάκρυνε από τις αστικές καλλιεργείς. Ωστόσο η άνιση κατανομή της γης και η κακή οργάνωση των αστικών καλλιεργειών αλλά και η προσπάθεια της Accra για να εκσυγχρονιστεί με την κατασκευή δρόμων έχουν σαν αποτέλεσμα την χρήση του διαθέσιμου χώρου γης. Οι αγρότες καταπατούν περιοχές κατά μήκος των υδροφόρων αρτηριών δημιουργώντας έλη που αποτελούν πόλο έλξης για τα κουνούπια που ευθύνονται για την ασθένεια της ελονοσίας. Παράλληλα, η αναποτελεσματική οργάνωση των αστικών καλλιεργειών στην Accra είχε σαν αποτέλεσμα την μόλυνση των ποταμών (εικόνα 1), η καταπάτηση γης επέφερε πολλές διαμάχες μεταξύ των αγροτών και η δημιουργία αστικών καλλιεργειών δίπλα σε λεωφόρους απειλεί την ασφάλεια των αγροτών.

Μέθοδοι

Πολυάριθμες μέθοδοι που διαφέρουν σε προσέγγιση, ακρίβεια, κόστος και διάρκεια χρησιμοποιούνται προκειμένου να ανταποκριθούν στην ανάγκη για μεγαλύτερη ακρίβεια στην χαρτογράφηση των αγροτικών περιοχών. Οι χειροκίνητες μέθοδοι εξελίχθηκαν σε ημιαυτόματες, αυξάνοντας την ακρίβεια και τις δυνατότητες αποθήκευσης δεδομένων ενώ άλλες μέθοδοι υιοθετούν την χρήση αεροφωτογραφιών αλλά και άλλες τεχνικές που υπερβαίνουν τα σύνορα των αγροτόπων.

Φυσική έρευνα

Η έρευνα περιλαμβάνει καθορισμό των ορίων με αναφορά ένα καθορισμένο σημείο. Οι εδαφικές μετρήσεις που χρησιμοποιούν τεχνικές που συνδυάζουν την επιτόπια έρευνα με την δουλειά στο γραφείο παρέχει εδώ και δεκαετίες ακριβή στοιχεία. Παρόλο που η μέθοδος αυτή είναι δαπανηρή και χρονοβόρα παρέχει αρκετά ακριβή αποτελέσματα. Οι πηγές αμφισβήτησης αυτής της μεθόδου αφορούν τον ορισμό του σημείου αναφοράς και τον σχεδιασμό των γραμμών που δηλώνουν την προοπτική. Κατά την διάρκεια των ετών η χρήση του τρίποδα (μηχανήματος επιτόπιας έρευνας) βελτίωσε την ακρίβεια και μείωσε την διάρκεια της διαδικασίας. Η νέα τεχνική KGPS (Kinematic Global Position System) επιτρέπει την λήψη και επεξεργασία τρισδιάστατων δεδομένων μέσω (GPS) δορυφόρων. Τα δεδομένα συλλέγονται με την χρήση ενός μονοκίνητου μηχανισμού με ενσωματωμένο GPS κατά μήκος των ορίων της έκτασης με σταθερή ταχύτητα στέλνοντας σήμα τη συμβεβλημένη κεραία που είναι τοποθετημένη σε μια στατική βάση (εικόνα 2). Η μέθοδος είναι γρήγορη, οικονομική και αρκετά ακριβής καθώς τα λάθη ελαχιστοποιούνται σε επίπεδες επιφάνειες. Ωστόσο η μέθοδος αυτή καθώς αναγκάζει το προσωπικό να μεταφερθεί στον τόπο της μελέτης δεν την καθιστά ελαστική ως μέσο χαρτογράφησης.

Ψηφιοποίηση

Η ψηφιακή επεξεργασία γίνεται χειροκίνητα ή αυτοματοποιημένα με την βοήθεια scanner. Η χειροκίνητη ψηφιοποίηση περιλαμβάνει την τοποθέτηση ενός ιστορικού χάρτη σε ένα ψηφιακό πίνακα και τη συλλογή σημείων χρησιμοποιώντας το ευαίσθητο ψηφιακό puck. Τα αποτελέσματα αναπαρίστανται στο καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων (χ,y) και μετατρέπονται σε γεωγραφικές συντεταγμένες (κ,ν). Η ακρίβεια εξαρτάται από την ακρίβεια του χάρτη και τις ικανότητες του χειριστή. Η διαδικασία αυτή είναι αρκετά χρονοβόρα, αν και παρέχει την δυνατότητα διόρθωσης των λαθών του αρχικού χάρτη κατά τη συλλογή των δεδομένων, υψηλή αξιοπιστία αλλά και τη δυνατότητα διόρθωσης ανολοκλήρωτων πληροφοριών και δεδομένων κατά τη διάρκεια της λήψης δεδομένων. Τα ψηφιακά scanners μετατρέπουν τα αναλογικά δεδομένα σε ψηφιακά και συγκρατούν αρχείο με όλα τα σύμβολα και τις γραμμές που περιλαμβάνονται στο αρχικό έγγραφο. Η αυτοματοποιημένη μέθοδος πλοήγησης χρησιμοποιεί λογισμικό στην ανίχνευση των συνόρων της περιοχής σε έναν συμβατικό χάρτη. Παρόλο που η μέθοδος αυτή είναι ταχύτατη και οικονομική και ακριβής. Ένα πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι πολλοί άνθρωποι μπορούν να εργαστούν ταυτόχρονα, διότι το έργο μπορεί να διανεμηθεί μεταξύ πολλών υπολογιστών.

Φωτογραμμετρία

Οι αεροφωτογραφίες χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο για να παρέχουν τοπογραφικές πληροφορίες, και ως εκ τούτου δημιουργώντας και μια καλή βάση δεδομένων για την κατάρτιση των ιστορικών χαρτών. Οι εφαρμογές φωτογραμμετρίας παρέχουν μεγαλύτερη κάλυψη γης και κατά συνέπεια των αγροτεμαχίων αλλά και μεγάλη απόδοση στην εικόνα. Ωστόσο, οι φωτογραφίες, σε αντίθεση με τους χάρτες, περιέχουν έναν μεγάλο αριθμό στρεβλώσεων που προκαλούνται κατά τις φωτογραφικές διεργασίες, με αποτέλεσμα την διαταραχή της γεωμετρικής σχέσης ανάμεσα στο χώρο της εικόνας και του χώρου του αντικειμένου. Το μέγεθος των στρεβλώσεων του φακού, ειδικά σε παλιές φωτογραφίες είναι ιδιαίτερα έντονο. Ωστόσο, στις σύγχρονες φωτογραφικές μηχανές ακριβείας, οι στρεβλώσεις του φακού είναι συνήθως μικρότερη των 5 μικρομέτρων και κατά συνέπεια είναι αμελητέα. Οι μέθοδοι για τη χαρτογράφηση των γεωργικών εκτάσεων από αεροφωτογραφίες αποτελείται από τρία στάδια που περιλαμβάνουν τον εσωτερικό προσανατολισμό, τον σχετικό προσανατολισμό και τον απόλυτο προσανατολισμό. Εσωτερικός προσανατολισμός είναι η διαδικασία της αναδημιουργίας της γεωμετρίας του κέντρου φωτογραφικής μηχανής κατά τη στιγμή της έκθεσης της φωτογραφίας και σε μεγάλο βαθμό εξαρτάται από την βαθμονόμηση κάμερας. Ο σχετικός προσανατολισμός καθορίζει τη σχέση μεταξύ των εξωτερικών παραμέτρων των διαφορετικών σταθμών της κάμερας, αναδημιουργώντας τις σχετικές κλίσεις κατά τη στιγμή της έκθεσης και ο απόλυτος προσανατολισμός που αποτελεί και το τελικό στάδιο των αεροφωτογραφιών είναι η μετατροπή του χώρου του αντικειμένου στις σωστές συντεταγμένες. Η εξέλιξη των υπολογιστών έχει ως αποτέλεσμα αναλυτικές μέθοδοι να επιτρέπουν τις σχέσεις μεταξύ των σημείων της εικόνας και των σημείων του αντικειμένου που θα περιγραφούν με αριθμητικούς υπολογισμούς με βάση τις εξισώσεις συγγραμμικότητας (η κατάσταση κατά την οποία ο χώρος εικόνας, χώρος αντικειμένου και το εστιακό σημείο βρίσκονται σε ευθεία γραμμή). Τα τελευταία χρόνια η χρήση ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών είναι όλο και πιο διαδεδομένη καθώς παρέχει μια σειρά από πλεονεκτήματα μεγαλύτερης ακρίβειας και αποτελεσματικότητας.

Τηλεπισκόπηση

Η εξέλιξη στον τομέα της τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με τα GIS έχει συνεισφέρει αρκετά στην δυνατότητα χαρτογράφησης, ιδιαίτερα στον ορισμό των συνόρων μεταξύ των αγροτικών περιοχών και των καλλιεργήσιμων εκτάσεων. Οι φωτογραφικές λήψεις κάνουν υπολογισμούς που αφορούν μεγάλες εκτάσεις και απεικονίζουν την επίδραση των αγροτεμαχίων στις κοντινές εγκαταστάσεις. Οι μελλοντικές επαναλαμβανόμενες παρατηρήσεις θα προσφέρουν λεπτομερείς μετρήσεις. Μελλοντικές επανειλημμένες παρατηρήσεις, με την πάροδο του χρόνου, θα επιτρέπουν λεπτομερή ποσοτικοποίηση των παραγόντων που συνηγορούν κατά της αειφορίας των αστικών καλλιεργειών. Αρχειακές βάσεις δεδομένων με τα διαθέσιμα ιστορικά στοιχεία, όπως αεροφωτογραφίες , σε συνδυασμό με την βάση τηλεπισκοπικών δεδομένων διευκολύνουν την ποσοτικοποίηση και τη ανάλυση των αλλαγών σε ένα GIS περιβάλλον. Τα δεδομένα αυτά των GIS επιτρέπουν τη σύντομη απεικόνιση των δεδομένων, υπολογίζουν τις διαστάσεις των ανοιχτών χωρών και υπολογίζουν τις αντίστοιχες μεταβολές στα καλλιεργήσιμα εδάφη. Επιτρέπει επίσης την κριτική αξιολόγηση της επίδρασης της ταχείας αστικής ανάπτυξης στις αστικές καλλιέργειες.

Συμπεράσματα

Αν κα οι επί τόπιες μέθοδοι έρευνας των χωρικών δεδομένων είναι ελκυστικές λόγω ακρίβειας, απαιτούν ιδιαίτερα χρονοβόρες διαδικασίες. Ενώ η ψηφιοποίηση απαιτεί σωστούς αρχικούς χάρτες και είναι εντάσεως εργασίας, και συνεπώς αδιάφορη για χαρτογράφηση γεωργικών εκτάσεων. Από την άλλη η φωτογραμμετρία ως μέθοδος χαρτογράφησης των γεωργικών εκτάσεων δίνει την δυνατότητα τα όρια να χαρτογραφηθούν άμεσα, γεγονός που παρέχει περισσότερες τοπογραφικές πληροφορίες. Ωστόσο, το κόστος που συνεπάγεται η απόκτηση επανειλημμένων φωτογραφιών από μια περιοχή σε μια περίοδο και οι στρεβλώσεις που μπορούν να προκύψουν στις φωτογραφίες καθιστούν τη μέθοδο ασύμφορη. Η τεχνική της τηλεπισκόπησης παρέχει χωρικά συνεπείς σειρές δεδομένων και επιτρέπει την χαρτογράφηση καλλιεργήσιμων εδαφών με σχετικά χαμηλό κόστος. Επίσης, παρέχει αξιόπιστα διαχρονικά ιστορικά στοιχεία , που σε συνδυασμό με τις μελλοντικές επανειλημμένες παρατηρήσεις διευκολύνει σε βάθος τον ποσοτικό προσδιορισμό των αλλαγών των μεγεθών των γεωργικών εκτάσεων. Ο συνδυασμός τηλεπισκόπησης και GIS για την αστική περιαστική χαρτογράφηση γεωργικών εκτάσεων συνεπάγεται δεδομένα επικάλυψης, τα οποία είναι σημαντικά για την αποτελεσματική διαχείριση (πίνακας 1). Στην περιοχή τώρα της Accra στην Γκάνας όπως και σε όλα τα αναπτυσσόμενα κράτη αποθαρρύνεται η συστηματική παρακολούθηση και τη διαχείριση των αστικών καλλιεργήσιμων εδαφών. Η πιο αξιόπιστη μέθοδος θα ήταν αυτή της ολοκληρωμένης προσέγγισης για την χαρτογράφηση των γεωργικών εκτάσεων. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει τη χαρτογράφηση των γεωργικών εκτάσεων από τις αρχειακές πηγές δεδομένων (αεροφωτογραφίες), τις πρόσφατες πηγές δεδομένων (imageries δορυφορική) και τις μελλοντικές πηγές δεδομένων (imageries δορυφόρου) σε ψηφιακή μορφή έτοιμες για χρήση σε περιβάλλον GIS. Οι πληροφορίες αυτές θα διευκολύνουν την ανάπτυξη ενός συστήματος παρακολούθησης των γεωργικών εκτάσεων στην Άκρα και αποτελούν τη βάση για την ανάπτυξη βιώσιμων πολιτικών για την αποτελεσματική διαχείριση των αστικών καλλιεργειών στην Άκρα.