Δορυφορική Τηλεπισκόπηση για παράκτια διαχείριση: Ανασκόπηση επιτυχημένων εφαρμογών
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος, Συγγραφείς: McCarthy, M. J., Colna, K. E., El-Mezayen, M. M., Laureano-Rosario, A. E., Méndez-Lázaro, P., Otis, D. B., ... & Muller-Karger, F. E. (2017). Satellite Remote Sensing for Coastal Management: A Review of Successful Applications. Environmental management, 60(2), 323-339.
Σύνδεσμος: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28484828
Στην παρούσα δημοσίευση οι συγγραφείς ασχολούνται με τις εφαρμογές της τηλεπισκόπησης, κυρίως δορυφορικής τηελπισκόπησης, για τη διαχείριση παράκτιων και θαλάσσιων φυσικών πόρων. Σύμφωνα με τους ίδιους, η διαχείριση παράκτιων και θαλάσσιων φυσικών πόρων παρουσιάζει σειρά προκλήσεων καθώς η αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού και οι μεταβολές στο κλίμα επιβάλλουν την εύρεση των βέλτιστων στρατηγικών για τη διατήρηση των φυσικών πόρων από τους οποίους εξαρτάται η υγεία, η οικονομία και η γενικότερη ευημερία του πληθυσμού της γης. Ειδικότερα, όπως αναφέρεται στη δημοσίευση, από το 2010 πάνω από 2,5 δισεκατομμύρια άνθρωποι (περίπου το 40% του παγκόσμιου πληθυσμού) ζουν σε παράκτια οικοσυστήματα τα οποία είναι ολοένα και πιο ευαίσθητα στις φυσικές και ανθρωπογενείς επιδράσεις. Επίσης, αναμένεται τις επόμενες δεκαετίες, οι περιοχές αυτές να επηρεαστούν από τις μεταβαλλόμενες ατμοσφαιρικές και ωκεάνιες θερμοκρασίες, το επίπεδο της θάλασσας, τη χημεία των ωκεανών, διάφορα καιρικά φαινόμενα καθώς και από τις ολοένα αυξανόμενες απαιτήσεις του παγκόσμιου πληθυσμού. Χωρίς κατάλληλες στρατηγικές για τη διαχείριση της χρήσης των πόρων, οι παραπάνω αλλαγές θα οδηγήσουν σε αυξημένο κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία και όχι μόνο.
Για να αξιολογείται, αναλύεται και παρουσιάζεται η τρέχουσα κατάσταση των παράκτιων φυσικών πόρων, να προβλέπεται η μεταβολή τους και να λαμβάνονται διάφορες αποφάσεις οι διαχειριστές κυβερνητικών οργανισμών, δημοσίων φορέων, καθώς και διάφοροι ιδιώτες εμπλεκόμενοι φορείς, σε παγκόσμιο επίπεδο, έχουν στραφεί στην αξιοποίηση εφαρμογών τηλεπισκόπησης. Στο σημείο αυτό αξίζει να σημειωθεί ότι οι διάφορες τεχνικές της τηλεπισκόπησης επιτρέπουν να γίνονται αναλύσεις και εκτιμήσεις που θα ήταν αδύνατον να γίνουν με παραδοσιακές μεθόδους. Συνεπώς, σύμφωνα με τους συγγραφείς, η συνεργασία μεταξύ διαχειριστών, φορέων, ακαδημαϊκών, ερευνητών, καθώς και επιχειρήσεων και βιομηχανίας, αλλά και η επένδυση στην καινοτομία κρίνεται ζωτικής σημασίας ώστε να συμβαδίσουν τα κέντρα λήψης αποφάσεων με τις μεταβολές στους φυσικούς πόρους και κατ’επέκταση με τις μεταβολές στο φυσικό περιβάλλον. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, τα εξήντα χρόνια έρευνας στον τομέα της τηλεπισκόπησης έχουν ανοίξει τον δρόμο για εφαρμογές διαχείρισης πόρων και έχουν βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα των ανθρώπων να παρατηρούν το περιβάλλον και τις διαδικασίες του. Εντούτοις, η αξιοποίηση της τεχνολογίας αυτής σε διαχειριστικό επίπεδο (περιβαλλοντική διαχείριση) έχει φθίνει τα τελευταία χρόνια.
Στο κυρίως μέρος της εργασίας οι συγγραφείς ανασκοπούν τις εφαρμογές της τηλεπισκόπισης και ειδικότερα την αξιοποίηση και φωτοερμηνεία δορυφορικών εικόνων. Στο πλαίσιο αυτό δίνουν παραδείγματα εφαρμογής και λήψης αποφάσεων για θέματα που σχετίζονται με κοραλλιογενείς υφάλους, υγροτόπους, την ποιότητα των υδάτων, τη δημόσια υγεία (πχ. διαχείριση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης), την αλιεία και την υδατοκαλλιέργεια. Παράλληλα εξηγούν, εν συντομία, το βασικό θεωρητικό υπόβαθρο της συγκεκριμένης επιστήμης και διάφορα τεχνικά ζητήματα. Για παράδειγμα στην επόμενη εικόνα παρουσιάζεται, το πολύ σημαντικό στοιχείο της διακριτικής ικανότητας των αισθητήρων, και ειδικότερα η σύγκριση μεταξύ της γεωγραφικής κάλυψης (πάνω αριστερά και πάνω δεξιά) και της ανάλυσης του αισθητήρα Landsat 8 (30 μέτρα) (κάτω αριστερά) και του WorldView-2 (2 μέτρα) (κάτω δεξιά).
Οι συγγραφείς για κάθε τομέα εφαρμογής αναφέρουν πληθώρα παραδειγμάτων μέσω παραπομπών σε άλλες δημοσιεύσεις και έρευνες. Για παράδειγμα:
(α) η παρακολούθηση της ποιότητας των παράκτιων υδάτων διεξάγεται στο πεδίο συνήθως από υπηρεσίες διαχείρισης. Όμως, οι επιτόπιοι έλεγχοι/δειγματοληψίες είναι συχνά δαπανηροί και λόγω του κόστους μόνο μικρά τμήματα των υδάτινων όγκων μπορούν να παρακολουθηθούν και για ορισμένα χρονικά διαστήματα. Εφαρμογές της τηλεπισκόπησης μπορούν να αντικαταστήσουν τους κοστοβόρους επιτόπιους ελέγχους που απαιτούνται, με αποτέλεσμα να μπορεί να ελεγχθεί μεγαλύτερο μέρος των υδάτων αλλά και να παρακολουθηθεί συστηματικά για μακρά διαστήματα. Μία εφαρμογή είναι η εξ αποστάσεως μέτρηση της ποιότητας του νερού μέσω της ταυτόχρονης μέτρησης τριών παραγόντων που συμβάλλουν στο συνολικό "χρώμα" ενός υδατικού συστήματος (χλωροφύλλη-α (Chla), αιωρούμενα σωματίδια, χρωματισμένη διαλυμένη οργανική ύλη (CDOM)). Οι παράγοντες αυτοί έχουν, ο καθ’ ένας, μοναδική φασματική υπογραφή και μπορούν να αναγνωρισθούν μέσω ανάλυσης δορυφορικών φωτογραφιών.
(β) στον τομέα της αλιείας και της υδατοκαλλιέργειας η τηλεπισκόπηση μπορεί να συνδράμει στην παρατήρηση και καταγραφή της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας. Τα στοιχεία αυτά χρησιμοποιούνται για την εύρεση περιοχών όπου βαθύτερα νερά πλούσια σε θρεπτικά συστατικά έρχονται στην επιφάνεια, αυτές οι παρατηρήσεις εν συνεχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ώστε να κατευθύνουν την πρωτογενή παραγωγή και να υποστηρίξουν την παραγωγική αλιεία. Συγκεκριμένα στις Η.Π.Α. ο χρόνος αναζήτησης ορισμένων αλιευτικών έχει μειωθεί κατά 25-50% λόγω της χρήσης χαρτών αλιευτικής βοήθειας οι οποίοι προέρχονται από δορυφορικά δεδομένα,
(γ) στον τομέα των υδατοκαλλιεργειών εφαρμογές της τηλεπισκόπησης και φωτοερμηνείας δορυφορικών εικόνων μπορούν να συμβάλουν, μεταξύ άλλων, στη διαδικασία επιλογής των βέλτιστων τοποθεσιών για εγκαταστάσεις υδατοκαλλιέργειας, όπου οι φυσικές συνθήκες ταιριάζουν με τα καλλιεργούμενα είδη ψαριών και ο αντίκτυπος στο περιβάλλον θα είναι όσο το δυνατόν μικρότερος. Επίσης, σχετικά με τις παράκτιες υδατοκαλλιέργιες οι περιοχές που θα οδηγήσουν σε καλύτερη παραγωγή μπορούν να εντοπισθούν με χρήση βαθυμετρίας, εντοπισμού των ρευμάτων και της ανάβλυσης μέσα από ανάλυση εικόνων AVHRR και SeaWiFS.
Τέλος, παρουσιάζονται, εν συντομία, ορισμένες προκλήσεις, κυρίως τεχνολογικές, που σχετίζονται με το κομμάτι της φωτοερμηνείας δορυφορικών εικόνων και οι οποίες θα πρέπει να αντιμετωπισθούν στο μέλλον. Σε αυτές συγκαταλέγονται η αλλοίωση των ερμηνευομένων αποτελεσμάτων, λόγω ύπαρξης νεφών, που αποτυπώνονται στις συχνότητες του ορατού φάσματος και του υπεριώδους, καθώς και η ανάγκη για εξομάλυνση, μέσω αυτόματων τεχνικών, των διαφορών στην στάθμη της θάλασσας όταν συγκρίνονται φωτογραφίες από την ίδια περιοχή αλλά από διαφορετικές χρονικές στιγμές.
