Διαχρονική Χωρική Ανάλυση της Επικινδυνότητας Εκδήλωσης Πυρκαγιάς με Χρήση Εικόνων Δορυφόρου LANDSAT
Από RemoteSensing Wiki
Στόχος
Η μελέτη της επικινδυνότητας εκδήλωσης πυρκαγιάς παρουσιάζει ιδιαίτερη σημασία στον σχεδιασμό των μηχανισμών διαχείρισης και αντιμετώπισης περιστατικών πυρκαγιών και στην προσομοίωση της ανάπτυξης και της εξέλιξης του μετώπου της φωτιάς σε μία περιοχή. Το αντικείμενο μελέτης της εργασία αυτής είναι ο προσδιορισμός βασικών δασικών παραμέτρων με χρήση τηλεπισκοπικών δεδομένων. Η μελέτη εστιάζει στην ταξινόμηση και την χαρτογράφηση παραμέτρων όπως το στάδιο ανάπτυξης των καλλιεργειών, η ένταση του μετώπου της φωτιάς, ο τύπος της βλάστησης και η κάλυψη γης. Η μέθοδος περιλαμβάνει δύο βήματα: (α) υπολογισμός των δεικτών των παραμέτρων που επηρεάζουν το ενδεχόμενο εκδήλωσης πυρκαγιάς, (β) εκτίμηση των διαχρονικών χωρικών μεταβολών ως προς την εκδήλωση πυρκαγιάς της συγκεκριμένης περιοχής (βορειοδυτική Τουρκία), αξιοποιώντας τηλεπισκοπικές τεχνικές λόγω της δυνατότητας ταχείας και οικονομικά προσιτής εξασφάλισης δεδομένων που είναι απαραίτητα για τον προσδιορισμό των αλλαγών δασικής κάλυψης.
Δορυφορικές εικόνες και χάρτες κάλυψης γης
Το δάσος του Korudag, μια ιδιαίτερα ευπαθής σε δασικές πυρκαγιές περιοχή της βορειοδυτικής Τουρκίας, καλύπτει μια περιοχή 18.500 στρεμμάτων (εικ. 1).
Δορυφόροι, Ανιχνευτές και η χρησιμότητά τους
Σε επίπεδο ευρύτερης περιοχής, η τηλεπισκόπηση παρέχει σημαντικές πληροφορίες για την πολύπλευρη διαχείριση των πυρκαγιών. Μελέτες ως προς την παρουσία καύσιμης ύλης, οι οποίες αξιοποιούν τηλεπισκοπικά δεδομένα δορυφόρων LANDSAT, MODIS, SPOT και AVHRR δίνουν πολύτιμες πληροφορίες για την υγρασία που περιέχεται στην καύσιμη ύλη, τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της, την επικινδυνότητα αλλά και τα περιστατικά εκδήλωσης πυρκαγιάς κατά το παρελθόν. Σε τοπικό επίπεδο, η χρήση δεδομένων του ανιχνευτή Lidar αλλά και εναέριων υπερφασματικών ανιχνευτών όπως το πολυφασματικό φασματόμετρο MIVIS ή εναέρια φασματόμετρα εικόνων ορατού/υπερύθρου (AVIRIS) επιτρέπουν την λήψη μετρήσεων της τρισδιάστατης δομής του φυλλώματος. Τέτοιου τύπου δεδομένα χρησιμοποιούνται για την κατακόρυφη ανάλυση της δομής των δασών και για την εκτίμηση κρίσιμων παραμέτρων της σφοδρότητας μιας πυρκαγιάς (ένταση μετώπου, ύψος δέντρων). Επιπλέον, η χρήση αυτών των ανιχνευτών προσφέρει τη δυνατότητα παροχής νέων πληροφοριών ως προς το επίπεδο πυκνότητας της επιφάνειας του φυλλώματος, τις παραμέτρους βλάστησης όπως το ύψος, τις διαστάσεις του μετώπου της φωτιάς, τον όγκο της καύσιμης βιομάζας, καθώς και αναλυτικές πληροφορίες των χωρικών χαρακτηριστικών του δάσους που μπορεί να σχετίζονται με τα μοντέλα χωρικής εξέλιξης της φωτιάς.
Προεπεξεργασίες
Διορθώσεις
Τμήματα της δορυφορικής εικόνας διορθώθηκαν με χρήση Τοπογραφικού Χάρτη κλίμακας 1/25,000 με χρήση συστήματος προβολής UTM και του κριτηρίου του κοντινότερου σημείου (κανόνας πρώτης τάξης). Χρησιμοποιήθηκαν είκοσι σημεία αναφοράς για την καταχώρηση της εικόνας ΕΤΜ με σφάλμα διόρθωσης μικρότερο από ένα εικονοστοιχείο. Οι εικόνες ΤΜ ωστόσο, καταχωρήθηκαν στις ήδη καταχωρημένες ΕΤΜ εικόνες μέσω της τεχνικής εικόνα-επί-εικόνα με σφάλμα διόρθωσης μικρότερο του μισού εικονοστοιχείου.
Ταξινόμηση
Για την διαδικασία ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκαν σαν δεδομένα γεωαναφοράς περισσότερα από 110 σημεία εδάφους. Τα σημεία αυτά ισοκατανεμήθηκαν στα επιμέρους είδη κάλυψης γης με τουλάχιστον 10 σημεία ανά τύπο. Για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση της εικόνας του 1987, συνδυάστηκαν οι χάρτες των ετών 1980 και 1995 ώστε να προκύψει η υπογραφή του εδάφους. Αντίστοιχα, οι χάρτες των ετών 1995 και 2004 συνδυάστηκαν για την εξαγωγή της υπογραφής εδάφους κατά την επιβλεπόμενη ταξινόμηση της εικόνας του έτους 2000. Τα επιλεγμένα σημεία αναφοράς ελέγχθηκαν μέσω επίγειων παρατηρήσεων.
Στην μελέτη αυτή, εφαρμόστηκαν επίσης μέθοδοι επιβλεπόμενης ταξινόμησης μέγιστης πιθανότητας. Οι εικόνες των ετών 1987 και 2000 ελέγχθηκαν ως προς την ακρίβεια χρησιμοποιώντας σημεία αναφοράς εδάφους στα οποία ο τύπος κάλυψης ήταν γνωστός, όπως για παράδειγμα δασικές περιοχές που έχουν διερευνηθεί οπτικά με κιάλια, αστικές περιοχές ή βραχώδεις περιοχές λατομείων, εύκολα αναγνωρίσιμες. Η εικόνα LANDSAT TM (1987) ταξινομήθηκε επιτυχώς ως προς εννέα τύπους καύσιμης ύλης, ενώ οι περιοχές αναδάσωσης ή γυμνού εδάφους ταξινομήθηκαν με μικρότερο δείκτη ακρίβειας σε σύγκριση με τις πρώτες. Η εικόνα LANDSAT ETM (2000) ταξινομήθηκε ως προς 11 τύπους καύσιμης ύλης, οι οποίες ωστόσο ήταν διαφορετικές από αυτές της προηγούμενης εικόνας λόγω των μεταβολών των τύπων κάλυψης γης οι οποίες είχαν πραγματοποιηθεί με την πάροδο του χρόνου.
Αποτελέσματα
Οι εικόνες του δορυφόρου LANDSAT χρησιμοποιήθηκαν με επιτυχία στην εκτίμηση της δασικής κάλυψης γης και των τύπων της βλάστησης σε διάφορους τύπους δασικών οικοσυστημάτων. Οι φορείς εθνικής διαχείρισης πυρκαγιών της Τουρκίας αλλά και οι επιστημονικές κοινότητες αναζητούν τηλεπισκοπικά δεδομένα για τον χαρακτηρισμό της δομής της βλάστησης καθώς τα δεδομένα αυτά είναι σχετικά αξιόπιστα, μπορούν να εξασφαλιστούν σε σύντομο χρόνο και με χαμηλό κόστος. Τα αποτελέσματα ανάλυσης της μελέτης αυτής αποδεικνύουν πως η χωρική και φασματική ανάλυση των δορυφορικών εικόνων προσφέρουν έναν αποτελεσματικό χαρακτηρισμό των τύπων της καύσιμης ύλης με ακρίβεια ταξινόμησης μεγαλύτερη από 83% παρά το ότι η δομή και η σύσταση των δασών μεταβλήθηκε σημαντικά μεταξύ των ετών 1987 και 2000 (εικ. 2,3).
