Βαθυμετρική χαρτογράφηση με την χρήση δορυφορικής εικόνας WorldView-2 στην Ερεσό Λέσβου
Από RemoteSensing Wiki
Πίνακας περιεχομένων |
Εισαγωγή
Η χρήση της τηλεπισκόπησης στη ναυτιλία (π.χ. χαρτογράφηση ναυτικών κινδύνων) ήταν μέχρι πρότινος περιορισμένη, εξαιτίας ανεπαρκούς χωρικής ανάλυσης και έλλειψης ακριβείας. Δυνητικοί κίνδυνοι (αναδυόμενοι κοραλλιογενείς βράχοι ή πέτρες) μικρότεροι από το μέγεθος του εικονοστοιχείου του αισθητήρα δεν ήταν ανιχνεύσιμοι, μέχρι τη στιγμή που η λειτουργία δορυφόρων επαρκούς ανάλυσης, όπως ο WorldView-2, ανέτρεψε την κατάσταση. Η δορυφορική βαθυμετρική χαρτογράφηση βασίζεται στην ανομοιόμορφου βαθμού διείσδυση των διαφορετικών μηκών κυμάτων του φωτός στο νερό, εξαιτίας διαφορετικού βαθμού εξασθένησης. Το βάθος της διείσδυσης εξαρτάται από τη θολερότητα του νερού. Η προς εξέταση περιοχή είναι η παραλία της Ερεσού, μια κυρτή παραλία μήκους 1.7 km στο νοτιοδυτικό τμήμα της νήσου Λέσβου.
Μεθοδολογία
Χρησιμοποιήθηκε ψηφιακό υδρογραφικό βυθομέτρο για τη συλλογή βαθυμετρικών δεδομένων πεδίου, με μορφή καννάβου σε συνδυασμό με διαφορικό δορυφορικό σύστημα προσδιορισμού θέσης (DGPS), στις 3/11/13. Μέρος των βαθυμετρικών σημείων χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευση του αλγορίθμου υπολογισμού των βαθών από τα δορυφορικά δεδομένα (Εικόνα 1) και το υπόλοιπο για την εκτίμηση ακρίβειας του παραγόμενου βαθυμετρικού χάρτη. Επίσης χρησιμοποιήθηκε μια πολυφασματική απεικόνιση από τον δορυφόρο WorldView-2, χωρικής διακριτικής ικανότητας 2m, 8 καναλιών και ραδιομετρικής ανάλυσης 11-bit, που λήφθηκε στις 19/11/2012. Κατά τη διαδικασία της προεπεξεργασίας μετατράπηκαν οι ψηφιακές τιμές της εικόνας σε τιμές εξωατμοσφαιρικής ακτινοβολίας και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε ατμοσφαιρική διόρθωση. Για την εκτίμηση των βαθών εφαρμόστηκε η μέθοδος του Jupp (1988). Έτσι υπολογίστηκαν οι ζώνες διείσδυσης του φωτός και στη συνέχεια έγινε γραμμική παλινδρόμηση των βαθών που προέρχονταν από δεδομένα πεδίου εντός των ζωνών.
Αποτελέσματα/Συζήτηση
Δημιουργήθηκαν οι εξής τέσσερις ζώνες διείσδυσης του φωτός από την χρήση των δορυφορικών καναλιών του ορατού φάσματος:
- i.0m - 5.71m
- ii.5.72m - 9.94m
- iii.9.95m - 17.38m
- iv.17.39m - 22.65m
Για την πρώτη ζώνη, με την μεγαλύτερη έκταση στην περιοχή μελέτη, έγινε ξεχωριστά η εκτίμηση ακρίβειας, με τη χρήση 50 βαθυμετρικών δεδομένων πεδίου, που δεν είχαν χρησιμοποιηθεί στην γραμμική παλινδρόμηση. Ο συντελεστής συσχέτισης προκύπτει ίσος με 0.821 και δηλώνει καλή συσχέτιση. Τα δεδομένα εκτίμησης της ακρίβειας έδειξαν ότι για βάθη μέχρι τα 10m υπάρχει πολύ καλή συσχέτιση μεταξύ των πραγματικών βαθών και αυτών που παρήχθησαν από τα δορυφορικά δεδομένα. Εξαιτίας του διαστήματος ενός χρόνου μεταξύ της λήψης μετρήσεων πεδίου και δορυφορικών δεδομέων και λαμβάνοντας υπόψη τη δυναμική της εξεταζόμενης παραλίας, για βάθη μικρότερα των 5m ενδέχεται να προκύψουν σημαντικές αποκλίσεις. Για βάθη μεγαλύτερα των 10m υπήρξαν αποκλίσεις, με το συντελεστή συσχέτισης μεταξύ των βαθών (70 βαθυμετρικών σημείων και για τις υπόλοιπες τρεις ζώνες) και αυτών που παρήχθησαν από τα δορυφορικά δεδομένα να είναι ισούται με 0.632. Σε βάθη μεγαλύτερα από 15m τα δορυφορικά δεδομένα έδειξαν να αδυνατούν να παράγουν αξιόπιστες τιμές βάθους.
Συμπεράσματα
Η τηλεπισκόπηση ως τεχνική για την αξιόπιστη αποτύπωση μικρών βαθών παράκτιων περιοχών μπορεί να χρησιμοποιηθεί υπό προϋποθέσεις. Περιοριστικοί παράγοντες στην αξιοπιστία της μεθόδου είναι η θολερότητα της υδάτινης στήλης και τα διαφορετικά υποστρώματα του βυθού.
Πηγή:
Τοπουζέλης, Κ., Κουκουρουβλή, Ν., Ανδρεάδης, Ο., Ψαρρός, Φ., Οικονόμου, Ε., & Χασιώτης, Θ. (2015). Βαθυμετρική χαρτογράφηση με την χρήση δορυφορικής εικόνας WorldView-2 στην Ερεσό Λέσβου. 11ο Πανελλήνιο Συμπόσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας, (1093-1096). Μυτιλήνη.
