Δείκτης Πράσινου Αστικής Συνοικίας – Μέτρηση και Αξιολόγηση των Χώρων Πρασίνου σε Αστικές Περιοχές
Από RemoteSensing Wiki
Δείκτης Πράσινου Αστικής Συνοικίας – Μέτρηση και Αξιολόγηση των Χώρων Πρασίνου σε Αστικές Περιοχές
Αντικείμενο Εφαρμογής: Ανάπτυξη ενός δείκτη για την αξιολόγηση της ποσότητας και της ποιότητας των χώρων βλάστησης σε αστικές συνοικίες
Πρωτότυπος Τίτλος: Urban Neighborhood Green Index – A measure of green spaces in urban areas
Συγγραφείς: Kshama Gupta(a), Pramod Kumar(a), S.K. Pathan(b), K.P. Sharma(a)
(a) Indian Institute of Remote Sensing, Indian Space Research Organization, 4, Kalidas Road, Dehradun, India
(b) Space Application Centre, Indian Space Research Organization, Satellite Road, Ahmedabad, India
Πηγή: Elsevier, Landscape and Urban Planning 105 (2012) 325–335 [1]
Λέξεις Κλειδιά: Αστικοί χώροι; Δείκτης πρασίνου;GIS; Τηλεπισκόπηση; Γειτονιά
Περίληψη: Οι αστικοί χώροι πρασίνου (UGS) αποτελούν ένα σημαντικό σύνολο οποιασδήποτε αστικής περιοχής, η ποσότητα και η ποιότητα τους είναι μείζουσας σημασίας για τους σχεδιαστές και τους υπεύθυνους διαχείρισης της πόλης. Για αντικειμενικές μετρήσεις του πρασίνου γίνεται χρήση του δείκτη πρασίνου (GI) , ο οποίος υπολογίζεται ποσοστιαία μέσω εικόνων τηλεπισκόπησης. Οι γειτονιές (NH) αποτελούν το πιο σημαντικό επίπεδο εφαρμογής πράσινων στρατηγικών . Ο Δείκτης Πρασίνου Αστικών Γειτονιών (UNGI) προσπαθεί να αξιολογήσει την «πρασινότητα» της περιοχής και να αναγνωρίζει τις κρίσιμες περιοχές που αποτελούν εν δυνάμει περιοχές βελτίωσης. Για την ανάπτυξη του δείκτη χρησιμοποιήθηκαν οι παράμετροι GI, εγγύτητα σε πράσινο, πυκνότητα και ύψος δόμησης. Σε κάθε δείκτη δόθηκε συγκεκριμένη βαρύτητα σύμφωνα με τη μέθοδο σύγκρισης του Saaty. Συγκρίθηκαν 4 διαφορετικοί τύποι του δείκτη και βρέθηκε ότι ο μέσος GI (0.44) αντιστοιχεί σε γειτονιές με υψηλή ανάπτυξη και αραιή δόμηση ή γειτονιές με χαμηλή ανάπτυξη και αραιή δόμηση. Ο μέσος UNGI είναι υψηλότερος για γειτονιές με χαμηλή ανάπτυξη και πυκνότητα, σε σύγκριση με γειτονιές υψηλής ανάπτυξης και αραιής-δόμησης, άρα οι περιοχές υψηλής ανάπτυξης απαιτούν καλύτερη διαχείριση της κατανομής του πρασίνου. Τα δεδομένα εισόδου για τον UNGI βρίσκονται εύκολα μέσω εικόνων τηλεπισκόπισης και είναι εύκολα κατανοητά από τους υπεύθυνους και τους σχεδιαστές.
Εισαγωγή: Οι αστικοί χώροι πρασίνου είναι σημαντικοί καθώς συντελούν στην περιβαλλοντική ποιότητα και βιωσιμότητα, καθώς δρουν ως απορρυπαντές, παρέχουν καθαρό αέρα, νερό και έδαφος και εξισορροπούν το ισοζύγιο φυσικό-αστικό περιβάλλον των πόλεων. Σε επίπεδο γειτονιάς, βοηθούν στην μείωση του άγχους, ενισχύουν την κοινωνική συνοχή και αποτελούν χώρο παιχνιδιού και άσκησης. Παρολαυτά η πληροφόρηση για την ποσότητα και την ποιότητα αυτών των χώρων είναι ελλιπής. Η αξιολόγηση των χώρων πρασίνου περιλαμβάνει την καταγραφή τους με ερωτηματολόγια και αυτοψίες , μέθοδοι που απαιτούν χρόνο και υπόκεινται σε υποκειμενικές κρίσεις. Ένα αντικειμενικό μέτρο του πράσινου χώρου είναι ο πράσινος χώρος ανά κάτοικο ή το ποσοστό του, που μπορεί να υπολογιστεί με χρήση τηλεπισκοπικών μεθόδων. Έτσι προέκυψε ο κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης (NDVI) ,για τον διαχωρισμό περιοχών βλάστησης σε δορυφορικές εικόνες, αλλά και ο δείκτης φυτοκάλυψης (VCI) ο οποίος βασίζεται στην τμηματοποίηση και ταξινόμηση μίας περιοχής σε 10 κατηγορίες με βάση την ποσότητα βλάστησης.
Επιστημονικοί Στόχοι: Ο κύριος σκοπός αυτής της εργασίας είναι να αναπτύξει μια τεχνική για την αντικειμενική μέτρηση της ποιότητας των πράσινων χώρων σε αστικές συνοικίες. Ο δείκτης που αναπτύχθηκε βασίζεται σε διάφορους τύπους αστικής βλάστησης και στα χαρακτηριστικά τους ,που αποκτήθηκαν μέσω τηλεπισκοπικών απεικονίσεων και χωρικών μετρήσεων .
Περιοχή μελέτης: Μελετάται περιοχή στο Ανατολικό Δελχί (320 ha), η οποία χαρακτηρίζεται από αυθαίρετη και υψηλής πυκνότητας δόμηση και ανάπτυξη χωρίς κάποιο σχεδιασμό. Αυτό έχει οδηγήσει σε μια προσπάθεια ρύθμισης της περιοχής, που απαιτεί την ποσοτικοποίηση των κτιριακών εγκαταστάσεων και των πράσινων χώρων (Εικ. 1 και 2).
Δείχτης Βλάστησης Αστικής Γειτονιάς: Ως γειτονιά ορίζεται μια περιοχή ομογενών ή παρόμοιων χαρακτηριστικών ως προς την εθνικότητα, τις κατοικίες, την ανάπτυξη κτλ. Ο δείκτης UNGI αξιολογεί την χωρική κατανομή των αστικών χώρων πρασίνου ως προς την εγγύτητα τους στις δομημένες περιοχές . Τα χαρακτηριστικά της βλάστησης ορίζονται από δύο παραμέτρους, την ποσότητα και τον τύπο (πυκνή, αραιή κτλ). Ενώ τα χαρακτηριστικά της δόμησης ορίζονται από παραμέτρους όπως εγγύτητα στη βλάστηση, πυκνότητα δόμησης και ύψος των κτιρίων. Η ποσότητα της βλάστησης είναι το ποσοστό βλάστησης ανά μονάδα επιφανείας και αναφέρεται ως δείκτης βλάστησης (Green Index, GI). Αυτά τα επίπεδα συνδυάζονται για να δώσουν τον UNGI.
Μεθοδολογία
Δεδομένα: Για την εξαγωγή των παραμέτρων αξιολόγησης της βλάστησης χρησιμοποιήθηκαν ως βάση τηλεπισκοπικά δεδομένα του δορυφόρου Indian Remote Sensing IRS P6 LISS -IV. Ο αισθητήρας LISS-IV είναι ένας πολυφασματικός αισθητήρας με χωρική ανάλυση 5.8m , λειτουργεί με τρία φασματικά κανάλια 0.52–0.59μm(πράσινο), 0.62–0.68μm(κόκκινο) και 0.76–0.86μm(εγγύς υπέρυθρο) και άρα είναι χρήσιμος για την ταυτοποίηση και τον χαρακτηρισμό της βλάστησης. Για τους τύπους γειτονιάς και το ύψος των κτιρίων χρησιμοποιήθηκε ο Cartosat-2, ένας χαρτογραφικός δορυφόρος του Ινδικού Οργανισμού Διαστημικής (ISRO). Έχει υψηλή ανάλυση, λιγότερη του 1m και επαναληπτικότητα 5 ημερών. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δύο σετ δεδομένων συνδυασμένα, μπορεί να γίνει πλήρη χρήση της πολυφασματικής ανάλυσης τους ενός και της υχηλής χωρικής ανάλυσης του άλλου. Η περιοχή επικαλύφθηκε με ένα πλέγμα κελιών 20m×20m για την απεικόνιση της χωρικής ανάπτυξης των χώρων πρασίνου και για να εξαχθεί κάποιος δείκτης. Τα κελιά των 20m×20m επιλέχθηκαν με ελάχιστη μονάδα απεικόνισης 3 εικονοστοιχεία του LISS IV , που αντιστοιχούν σε περίπου 18m×18m , έτσι ώστε να αποδοθεί η χωρική μεταβλητότητα σε υψηλότερη ανάλυση.
Χάρτης Δείκτη Βλάστησης: Ο Δείκτης Βλάστησης είναι το ποσοστό βλάστησης ανά κελί και βασίζεται στη δυαδική ταξινόμηση (κλάσεις πράσινο/ μη-πράσινο) των μετρήσεων του ΝDVI. Η απεικόνιση του NDVI δημιουργήθηκε με χρήση δεδομένων του IRS P6 LISS IV . Οι αρνητικές τιμές του NDVI ταξινομήθηκαν ως δομημένες περιοχές και οι θετικές ως βλάστηση. Η δυαδική εικόνα επικαλύφθηκε από το πλέγμα 20m×20m και στη συνέχεια υπολογίσθηκε το ποσοστό βλάστησης ανά κελί. Με βάση αυτό το ποσοστό , κάθε κελί ταξινομήθηκε σε τέσσερις κατηγορίες ποιότητας βλάστησης, χαμηλή, μέση, υψηλή και πολύ υψηλή, σε μια κλίμακα από 0.25 έως 1, όπου λιγότερο από 25% βλάστησης ανά κελί σημαίνει χαμηλή ποιότητα βλάστησης και παίρνει την τιμή 0,25. Ομοίως για τις τιμές 0.5 (μέση ποιότητα βλάστησης),0.75 (υψηλή) και 1 (πολύ υψηλή) .Αυτή η κατηγοριοποίησης σε 4 ισοκατανεμημένες κλάσεις έγινε χάριν ευκολίας καθώς ο δείκτης δίνει μια σχετική τιμή για τη συγκριτική αξιολόγηση μεταξύ διαφορετικών γειτονιών, παρά μια απόλυτη τιμή.
Χάρτης Ύψους Δόμησης: Τα ύψη δόμησης αποδόθηκαν κατά προσέγγιση με χρήση της μεθόδου σκιασμού στα δεδομένα του Cartosat-2 . Οι χάρτες του Google Earth και του Eicher Map χρησιμοποιήθηκαν ως επίπεδα αναφοράς για την κατανόηση των προτύπων ανάπτυξης. Από αυτή τη διαδικασία η περιοχή μελέτης χωρίστηκε σε υψηλά και χαμηλά κτίρια, αυτό το επίπεδο επικαλύφθηκε από το πλέγμα 20m×20m και έτσι υπολογίστηκε το ποσοστό υψηλών και χαμηλών κτιρίων ανά κελί. Στη συνέχεια έγινε μια νέα ταξινόμηση. Ποσοστό υψηλών κτιρίων μικρότερο του 25% χαρακτηρίστηκε ως πολύ υψηλής ποιότητας βλάστησης (1), μεταξύ 25% και 50% ως υψηλής, 50% και 75% ως μέσης και πάνω από 75% ως χαμηλής (0,25).
Χάρτης Εγγύτητας σε Βλάστηση και Πυκνότητας Δόμησης: Για τον χάρτη εγγύτητας έγινε ταξινόμηση της απεικόνισης του IRS P6 LISS IV, με χρήση ενός αλγορίθμου παραμετρικής ταξινόμηση, της μέγιστης πιθανοφάνειας. Οι κλάσεις ταξινόμησης επιλέχθηκαν με βάση την πυκνότητα της βλάστησης, γρασίδι ή χαμηλή βλάστηση, ανοιχτοί χώροι χωρίς βλάστηση και δομημένες περιοχές. Οι περιοχές με πυκνή βλάστηση εμφανίζονται με σκούρο κόκκινο στην ψευδοχρωματική σύνθεση της απεικόνισης, με ακανόνιστο σχήμα και σχετικά ‘άγρια΄ υφή. Οι ανοιχτοί χώροι στο ίδιο σύνθετο εμφανίζονται με τόνους του άσπρου ενώ οι δομημένες περιοχές έχουν τετραγωνοειδή μορφή και εμφανίζονται με αποχρώσεις του κυανού , με πολύ τραχιά υφή.
Δεδομένα Εκπαίδευσης: Το δείγμα εκπαίδευσης επιλέχθηκε στα 30ν, όπου ν ο αριθμός των φασματικών καναλιών της απεικόνισης. Ο LISS IV έχει 3 κανάλια, με ελάχιστα πίξελ που ταξινομήθηκαν ανά κανάλι τα 90. Τα ιστογράμματα των καναλιών ακολουθούν κανονική κατανομή. Η απεικόνιση του IRS P6 LISS IV ταξινομήθηκε ,με τη βοήθεια των αναγνωρισμένων δεδομένων εκπαίδευσης, στους 4 βασικούς τύπους που αναφέρθηκαν παραπάνω. Για το έλεγχο ακρίβειας της ταξινόμησης επιλέχθηκαν από στρωματοποιημένα εικονοστοιχεία, τυχαία δείγματα, τα οποία συγκρίθηκαν με τα δεδομένα αναφοράς. Η ακρίβεια υπολογίσθηκε στα 91.2%, που είναι πάνω από την ελάχιστη ακρίβεια που απαιτείται ( 85%).
Στη συνέχεια δημιουργήθηκε μια ζώνη επιρροής 20m γύρω από τις περιοχές βλάστησης, εξαιρουμένων των δομημένων περιοχών. Η ζώνη επιρροής χωρίστηκε στις κατηγορίες: περιοχή βλάστησης υψηλής ποιότητας, μέσης και χαμηλής. Το πλέγμα 20m×20m επικάλυψε το επίπεδο με τις ζώνες επιρροής και στη συνέχεια δημιουργήθηκε ο χάρτης εγγύτητας στους χώρους πρασίνου. Κελιά με ποσοστό περιοχής σε ζώνες επιρροής υψηλής ποιότητας πάνω από 50% θεωρήθηκαν ως πολύ υψηλής ποιότητας , με ποσοστό 20-50% ως υψηλής ποιότητας και ομοίως για περιοχές μέσης και χαμηλής ποιότητας βλάστησης.
Ο ταξινομημένος χάρτης δόμησης χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό της πυκνότητας δόμησης στην περιοχή. Και πάλι ο χάρτης επικαλύφθηκε από το πλέγμα για τον υπολογισμό του ποσοστού δόμησης ανά κελί 20m×20m. Σε κελιά με δόμηση μικρότερη του 25% αποδόθηκε η τιμή 1 (δηλ. πολύ υψηλή ποιότητα πρασίνου) και στα κελιά με δόμηση 25–50%, 50–75% και πάνω από 75% αποδόθηκαν οι τιμές 0.75, 0.5 και 0.25, αντίστοιχα.
Για την εξαγωγή του βάρους κάθε παραμέτρου χρησιμοποιήθηκε η διαδικασία αναλυτικής ιεράρχησης και τα βάρη που προέκυψαν χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή του δείκτη UNGI σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:
UNGIi=∑_(j=1 έως 4)^(i=0 έως n)〖wj*pij〗 (1)
Όπου wj το σχετικό βάρος της j-οστής παραμέτρου και pij η τιμή της j-οστής παραμέτρου στο κελί i. Για της συγκριτική αξιολόγηση των γειτονιών, ο χάρτης γειτονιάς δημιουργήθηκε με δεδομένα του Cartosat-2 και με τη χρήση τεχνικών οπτικής ερμηνείας . Αφότου υπολογίστηκε η μέση τιμή και η τυπική απόκλιση των δεικτών GI και UNGI ,έγινε συγκριτική ανάλυση της ‘πρασινότητας’ σε διαφορετικές γειτονιές.
Αποτελέσματα: Η δυαδική ταξινόμηση (περιοχή με βλάστηση ή χωρίς) (Εικ3α) και ο αντίστοιχος χάρτης του δείκτη πρασίνου (Εικ3β) δημιουργήθηκαν με τις διαδικασίες που περιγράφηκαν. Από τον χάρτη του GI είναι εμφανές ότι το 70% της περιοχής μελέτης αντιστοιχεί σε μέση ή χαμηλή ποιότητα βλάστηση και η βλάστηση υψηλής ποιότητας συγκεντρώνεται γύρω από 4 πυρήνες. Ο χάρτης τύπου βλάστησης χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία του χάρτη εγγύτητας σε χώρους πρασίνου (Εικ4β) και για τη δημιουργία του χάρτη πυκνότητας δόμησης (Εικ4α).
Η περιοχή μελέτης κατηγοριοποιήθηκε σε κατηγορίες με βάση το ύψος των κτιρίων, τα κτίρια με 2-3 ορόφους κατηγοριοποιήθηκαν ως χαμηλά και αυτά έως 7-8 ορόφους ως ψηλά. Με βάση το ποσοστό ανά ύψος κτιρίου σε κάθε πίξελ δημιουργήθηκε ο χάρτης ύψους δόμησης (Εικ5β). Αυτή η κατηγοριοποίηση χωρίζει την περιοχή μελέτης σε δύο διακριτά μέρη και περίπου το 65% καλύπτεται από χαμηλά κτίρια. Τα βάρη για όλες τις παραμέτρους καθορίστηκαν με βάση τη μέθοδο σύγκρισης ζεύγους του Saaty. Στη συνέχεια υπολογίστηκαν οι τιμές του UNGI για κάθε κελί του πλέγματος και αυτές οι τιμές χωρίστηκαν σε 4 κατηγορίες προς ευκολία της οπτικοποίησης και συγκριτικής ανάλυσης των αποτελεσμάτων. Ο τελικός χάρτης των τιμών του UNGI παρουσιάζεται στην Εικόνα 6. Ο UNGI αξιολογεί την χωρικής κατανομή των χώρων πρασίνου αλλά και τη διασύνδεση τους με την αστική δόμηση, την κατακόρυφη διάσταση της αστικής δόμησης και την επίδραση της στου χώρους πρασίνου.
Από τους 3 τύπους συνοικίας, η συνοικία υψηλών κτιρίων και αραιής δόμησης και η γειτονιά χαμηλών κτιρίων και αραιής δόμησης έχουν την ίδια μέση τιμή GI, ενώ η γειτονιά χαμηλών κτιρίων και υψηλής πυκνότητας έχει μικρότερη μέση τιμή. Με προσεκτικότερη ανάλυση των αποτελεσμάτων, παρατηρούνται σημαντικές διαφορές μεταξύ της μέσης τιμής των GI και UNGI , ειδικά στις γειτονιές με χαμηλά κτίρια και αραιή δόμηση και στις γειτονιές με ψηλά κτίρια και αραιή δόμηση, ως προς τον δείκτη GI και οι δύο τύποι γειτονιάς είναι ίσοι, αλλά ως προς τον UNGI διαφέρουν Οι περιοχές με ψηλά κτίρια απαιτούν υψηλότερα και καλύτερα κατανεμημένα ποσοστά καλής ποιότητας βλάστηση για να έχουν την ίδια περιβαλλοντική ποιότητα με περιοχές χαμηλών κτιρίων και αραιής δόμησης Οι δείκτες και η κατανομή της βλάστησης ανά γειτονιά παρουσιάζονται στον Πίνακα 1, οι τιμές των δύο δεικτών κατηγοριοποιήθηκαν σε 4 ισομεγέθεις τάξεις. Σε περιοχές χαμηλών κτιρίων και αραιής δόμησης η χωρική κατανομή στις διαφορετικές κλάσεις ποιότητας πρασίνου διαφέρει σημαντικά για τους δύο δείκτες.
Από τη μελέτη γίνεται εμφανές ότι πρέπει να συνυπολογίζονται και άλλα χαρακτηριστικά όπως η πυκνότητα δόμησης και το ύψος των κτιρίων, αλλά και η κατανομή των χώρων πρασίνου όταν πρέπει να αξιολογηθούν και ότι οι περιοχές υψηλής ανάπτυξης κτιρίων πρέπει να έχουν μεγαλύτερα ποσοστά καλής ποιότητας χώρων βλάστησης.
Συμπεράσματα: Είναι απαραίτητο να υπάρχουν μετρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τις πράσινες δομές , το ύψος και την κατανομή τους για μια βιώσιμη ανάπτυξη. Ο ανεπτυγμένος δείκτης παρέχει ένα εργαλείο υποστήριξης αποφάσεων για την αξιολόγηση, την ποσοτικοποίηση και τη σύγκριση διαφόρων συνοικιών από άποψη ποσότητας και κατανομής πράσινου. Αντί να μετρά μόνο το συνολικό ποσοστό του πράσινου, ο UNGI συνυπολογίζει τη σημασία της κατανομής του σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα. Επίσης λαμβάνει υπόψη τα χαρακτηριστικά της αστικής βλάστησης και δόμησης. Εκτός αυτού, το εργαλείο είναι απλό στην εφαρμογή του και χρησιμοποιεί δεδομένα τηλεπισκόπισης που είναι εύκολα ανακτήσιμα και αναλύσιμα και απαιτούν μικρή επιτόπια πληροφορία .
