Διαχείριση Φυσικών Πόρων

Από RemoteSensing Wiki

Overview: Spatial information and indicators for sustainable management of natural resources

Πηγή: Bertram Ostendorf- School of Earth and Environmental Sciences, The University of Adelaide

Στόχος

Ερευνάται η χρήση χωρικών στοιχείων και μοντέλων για να υπερνικηθούν οι μερικοί περιορισμοί για τη λήψη αποφάσεων NRM (Natural resource management). Η επισκόπηση παρουσιάζει μια μοντέρνα διαχείριση των φυσικών πόρων εστιάζοντας στη συγκέντρωση χωρικών στοιχείων, στην ανάλυση και την ανάπτυξη ειδικών χωρικών δεικτών. Η ποιότητα στοιχείων πρέπει να ορισθεί ως συνδυασμός ακρίβειας και χωροχρονικής αντιπροσωπευτικότητας προκειμένου να είναι χρήσιμη στη διαδικασία αποφάσεων για την NRM.

Εισαγωγή

Η διαχείριση των φυσικών πόρων γίνεται όλο και περισσότερο σημαντική σε όλες τις κλίμακες, τοπική, περιφερειακή, εθνική και παγκόσμια, λόγω της αύξησης του ανθρώπινου πληθυσμού και της αυξανόμενης κατά κεφαλήν χρήσης των πόρων και του χώρου. Οι συγκρούσεις εντείνονται μεταξύ των διαφορετικών ομάδων ενδιαφέροντος. Οι τομείς παραγωγής και συντήρησης συζητούνται ιδιαίτερα επειδή η συντήρηση συγκρούεται συχνά με την οικονομική και κοινωνική ικανότητα υποστήριξης. Υπάρχει δημόσια απαίτηση για μια NRM βασισμένη σε αντικειμενικές αποφάσεις αλλά υπάρχουν περιορισμοί που οφείλονται στη χωρική και χρονική πολυπλοκότητα και τη διεπιστημονική φύση. Η διαχείριση των φυσικών πόρων (NRM) συνδέεται με την ανθρώπινη επίδραση στο φυσικό περιβάλλον, την παραγωγικότητα του εδάφους και του ύδατος και του αντίκτυπού της στη λειτουργία και την ποιότητα των οικοσυστημάτων και παραμέτρους όπως η κατανομή ύδατος, απώλεια εδάφους, βιοποικιλότητα αλλά και έμμεσα με τα ζητήματα υγείας που συνδέονται με τη ρύπανση, την πυρκαγιά, ή τις θύελλες σκόνης. Η NRM αναφέρεται στη διατήρηση της ποιότητας της ζωής και των ηθικών αξιών σχετικών με τη βιώσιμη διαχείριση.

Ο ανθρώπινος αντίκτυπος στο περιβάλλον έχει αυξηθεί στο παρελθόν και θα συμβεί και στο μέλλον. Η αύξηση αυτή οφείλεται στην αύξηση του πληθυσμού και την ανόδου του βιοτικού επιπέδου. Η κακοδιαχείριση ωφελεί τους μεμονωμένους γαιοκτήμονες βραχυπρόθεσμα ενώ έχει επιπτώσεις στην κοινωνία μακροπρόθεσμα. Η έμφυτη πολυπλοκότητα των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των κοινωνικοπολιτιστικών, οικονομικών και βιοφυσικών τομέων καθιστούν τη διαχείριση βάσει γεγονότων πολύ δύσκολη. Η πρόβλεψη των επιπτώσεων καθώς και των οφελών καθίσταται αδύνατη. Η NRM αναγνωρίζει ότι πολλές συγκρούσεις προκύπτουν επειδή η έκταση της γης είναι περιορισμένη. Η NRM επομένως είναι επίσης χωρική διαχείριση. Υπάρχουν πολλά στοιχεία που φανερώνουν ότι η αποδοτικότητα της NRM αυξάνεται εάν οι χωρικές ιδιαιτερότητες εξεταστούν. Η ρεαλιστικότητα των μοντέλων διαχείρισης αυξάνεται γρήγορα με την βελτίωση των πηγών χωρικών στοιχείων, των προτύπων και της υπολογιστικής δύναμης. Τα υποστηρικτικά συστήματα περιβαλλοντολογικών αποφάσεων χρησιμοποιούν όλο και πιο σύνθετες και ολοκληρωμένες πρότυπες δομές, φιλικά προς τον χρήστη.

Ποιοι παράγοντες περιορίζουν την αντικειμενικότητα της λήψης αποφάσεων NRM;

Η ισχύς μιας σειράς αποφάσεων εξαρτάται από τη σύνδεση των διαθέσιμων πληροφοριών. Συχνά κρίσιμα χωρικά επίπεδα πληροφοριών είναι δύσκολο να έρθουν σε κατάλληλες χωρικές αναλύσεις και έκταση, μειώνοντας ως εκ τούτου τη συνολική ισχύ των συνδυασμένων στοιχείων. Οι αποφάσεις στηρίζονται στις λιγότερο ή περισσότερο τεκμηριωμένες υποθέσεις και περιορίζονται από την έλλειψη κατανόησής της χρονικής δυναμικής του χωρικού προτύπου και των τροχιών τους στο μέλλον.

Οι αιτίες της πολυπλοκότητας σχεδίων και διαδικασιών

Η χωρική συνθετότητα είναι εμφανής σε όλες τις κλίμακες και οι άνθρωποι διαδραματίζουν έναν βασικό ρόλο διαμορφώνοντας τη γη. Η απλή απεικόνιση της ανάκλασης της επιφάνειας από τις δορυφορικές εικόνες δείχνει τα προφανέστερα στοιχεία. Χωρικά πρότυπα ευρείας κλίμακας που είναι ορατά στις κλίμακες 1:100 milion έως 1:10 milion επηρεάζονται εντονότερα από τη γεωλογία, την τοπογραφία και το παγκόσμιο κλιματολογικό σχέδιο καθώς εξαρτώνται από το γεωγραφικό πλάτος και τη γεωγραφία των ηπείρων. Στις κλίμακες 1:1 milion, οι ανθρώπινες ενέργειες είναι σαφώς ορατές στις πυκνοκατοικημένες περιοχές αλλά και αγροτικά και δασικά στοιχεία γίνονται ορατά. Σε μια κλίμακα 1:500,000, οι επιδράσεις της ανθρώπινης δράσης είναι κυρίαρχες.

Μια σημαντική βάση για όλες τις διαδικασίες λήψης αποφάσεων είναι η οριοθέτηση των χωρικών μονάδων που είναι σχετικά ομοιογενείς και μπορούν να διαχειριστούν ως σύνολο. Εκτός από τον πρακτικό σκοπό για τη διαχείριση ζωνών, ο προσδιορισμός των μονάδων διαχείρισης μπορεί επίσης να βοηθήσει στη βελτιστοποίηση των θέσεων για τη συλλογή δεδομένων ή η παρατήρηση να αυξήσει τη χωρική αντιπροσωπευτικότητα.

Η προφανέστερη επιλογή είναι να εφαρμοστούν οι μέθοδοι ταξινόμησης που χρησιμοποιούν τα στοιχεία που περιγράφουν την ετερογένεια της περιοχής ενδιαφέροντος. Οι συντάκτες του Bierman et το Al (2011) συνοψίζουν τη δυνατότητα εφαρμογής των μεθόδων ταξινόμησης για τις εικόνες τηλεπισκόπησης, που εξηγούν την ποιότητα θαλασσινού νερού. Εξάγεται το συμπέρασμα ότι υπάρχει μια ποικιλία μεθόδων που μπορούν να εφαρμοστούν εύκολα και η ύπαρξη ενός μεγάλου αριθμού δορυφορικών εικόνων σε διάφορες χρονικές σειρές διευκολύνει την ανάλυση των χωρικών στοιχείων για τις προσεγγίσεις ταξινόμησης.

Η πηγή στοιχείων για τη λήψη αποφάσεων

Η λήψη αποφάσεων για τη διαχείριση των φυσικών πόρων εξαρτάται από την καταλληλότητα των διαθέσιμων στοιχείων. Η έλλειψη πληροφοριών στη κατάλληλη χωρική ανάλυση ή έκταση, μειώνει την συνολική δύναμη των συνδυασμένων στοιχείων Με την αυξανόμενη χωρική πολυπλοκότητα, ο αριθμός παραγόντων και των επιπέδων τους που πρέπει να εξεταστούν αυξάνονται συνεχώς. Οι αριθμοί μπορούν να γίνουν ανεξέλεγκτοι, επίσης δαπανηροί ή απλά αδύνατοι για λογιστικούς λόγους. Στο Summers et το Al (2011) ερευνάται η δυνατότητα της υπερφασματικής τηλεπισκόπησης να αξιολογήσει τις εδαφικές συνθήκες σε υψηλότερη χωρική λεπτομέρεια. Τα αποτελέσματά τους από τις εργαστηριακές μελέτες παρουσιάζουν σημαντικές σχέσεις μεταξύ των φασματικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων. Αυτό έχει την δυνατότητα να μειώσει τον χρόνο για την ανάλυση εδαφολογικών πυρήνων, και ως εκ τούτου αύξηση του αριθμού των δειγμάτων. Επιπλέον, οδηγεί σε δευτερεύοντα στοιχεία για τη χρήση της υπερφασματικής τηλεπισκόπησης.

Τα χωρικά στοιχεία των περιβαλλοντολογικών συνθηκών είναι εξίσου δύσκολο να αξιολογηθούν στο πεδίο. Συνδέονται με τους εδαφολογικές συνθήκες και την εδαφική μεταβλητότητα. Επιπλέον, τα οικοσυστήματα παρουσιάζουν ισχυρή εσωτερική δυναμική που έχει επιπτώσεις στα 'φυτικά πρότυπα' με τρόπους ακόμα πιο σύνθετους από τα εδαφικά.

Χρονική και χωρική μη- σταθερότητα

Τα στοιχεία από τα πεδία ή τα πειραματικά στοιχεία είναι πολύ δύσκολο να εφαρμοστούν για τη NRM λόγω της χρονικής μεταβλητότητας στα χωρικά πρότυπα όλων των περιβαλλοντολογικών συνθηκών και των βιοφυσικών παραγόντων που προκαλούν την αλλαγή. Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές για τις ξηρές περιοχές, όπου οι βροχοπτώσεις και η πυρκαγιά επιδρούν μακροχρόνια στο πρότυπο βλάστησης, τη βασική παραγωγή και τις εξαρτώμενες διαδικασίες του οικοσυστήματος. Η διαχείριση και ο έλεγχος πρέπει να λάβουν υπόψη τη μεταβλητότητα.

Λήψη αποφάσεων NRM στο μέλλον - χρήση χωρικών μοντέλων στη διαδικασία λήψης αποφάσεων NRM

Οι μελλοντικές συνθήκες μπορούν να είναι διαφορετικές από τις συνθήκες που ένα σύστημα έχει παρουσιάσει στο παρελθόν. Αυτό κάνει την υποστήριξη αντικειμενικών αποφάσεων ένα πολύ δύσκολο στόχο δεδομένου ότι οι αποφάσεις πρέπει να στηριχθούν σε μοντέλα. Τα μοντέλα μπορούν να οριστούν ως αφαιρετική περιγραφή της πραγματικότητας που είναι βασισμένα στα ουσιαστικά συστατικά ενός προβλήματος. Το μοντέλο ανάπτυξης είναι μια επαναληπτική διαδικασία που θεωρεί τη διαθεσιμότητα των στοιχείων, την κατανόηση των διαδικασιών, και τον προσδιορισμό των χρονικών και χωρικών κλιμάκων. Η διαδικασία μοντελοποίησης απαιτεί επιπλέον τον προσδιορισμό των κρίσιμων συστατικών μοντελοποίησης καθώς επίσης και την ανάπτυξη νέας, ή την υιοθέτηση των υπαρχουσών τεχνικών μοντελοποίησης.

Τα πρότυπα στο NRM αφορούν την υποστήριξη απόφασης στη διεπαφή της εκμετάλλευσης των πόρων από τον άνθρωπο και της περιβαλλοντικής ακεραιότητας. Αυτό απαιτεί τις ολοκληρωμένες προσεγγίσεις όπου οι οικονομικές και κοινωνικές πτυχές συνδυάζονται με παράγοντες σχετικούς με τους βιοφυσικούς όρους των υπό μελέτη περιοχών.

Διάφορες δημοσιεύσεις εξετάζουν την πλήρη ακολουθία της αξιολόγησης και της μοντελοποίησης και επεξηγούν την πολυπλοκότητα των μοντέλων και των δεδομένων που πρέπει να συνδυαστούν εάν τα ρεαλιστικά μελλοντικά σενάρια των επιλογών πρόκειται να αξιολογηθούν. Όπως στη δημοσίευση των Feng και Zhao (2011) που έχει αναπτυχθεί ένα μοντέλο για τη διαχείριση της βόσκισης στις στέπες της βόρειας Κίνας. Η απέραντη έκταση της διαχειριζόμενης περιοχής απαιτεί τη μοντελοποίηση και την παρακολούθηση βασισμένη σε δορυφορικές εικόνες. Το πρότυπο ολοκληρώνει ένα μοντέλο σημείου (century) με δορυφορικές εικόνες προκειμένου να ρυθμιστούν η υπερβολική βόσκιση και η μόνιμη απώλεια εδάφους, και να αποτραπούν οι θύελλες σκόνης.

Συμπέρασμα

Τελικά, όλα τα πρότυπα εξαρτώνται από τα δεδομένα που είναι βασισμένα στα δείγματα στοιχείων που δημιουργήθηκαν σε συγκεκριμένες περιοχές και χρονικά διαστήματα. Η χρησιμότητα και η ακρίβεια των μοντέλων πρόβλεψης εξαρτώνται από την καταλληλότητα των χρονικών και χωρικών κλιμάκων στις οποίες έχουν συγκεντρωθεί οι πληροφορίες. Τα μοντέλα χρησιμεύουν επίσης ως εργαλεία για την ανάπτυξη των επιπέδων στοιχείων που καλύπτουν τα κρίσιμα κενά στη διαδικασία λήψης αποφάσεων της NRM. Ένας μεγάλος αριθμός επιπέδων στοιχείων είναι είτε επίσης δύσκολος είτε αδύνατος για νομικούς είτε θεωρητικούς λόγους να αποκτηθούν στην κατάλληλη λεπτομέρεια ή/και το βαθμό. Ένα από τα σημαντικότερα επίπεδα στοιχείων σε NRM είναι η οικονομική βιωσιμότητα.