Εικόνες Landsat για την Αξιολόγηση των επιπτώσεων των αλλαγών της Χρήσης Γης και της Κάλυψης Εδάφους στην λεκάνη απορροής Barekese στη Γκάνα
Από RemoteSensing Wiki
Εικόνες Landsat για την Αξιολόγηση των επιπτώσεων των αλλαγών της Χρήσης Γης και της Κάλυψης Εδάφους στην λεκάνη απορροής Barekese στη Γκάνα
Landsat Images for Assessment of the Impact of Land Use and Land Cover Changes on the Barekese Catchment in Ghana
E. Boakye, S. N. Odai, K. A. Adjei, F. O. Annor , European Journal of Scientific Research ISSN 1450-216X Vol.22 No.2 (2008), pp.269-278
[3]
Περίληψη
Η παρούσα εργασία περιγράφει την αξιολόγηση των αλλαγών της κάλυψης και χρήσης γης στη λεκάνη απορροής[4] Barekese της Γκάνα[5]. Η λεκάνη Barekese αποτελεί μέρος της λεκάνης απορροής του ποταμού Offin, ο οποίος διασχίζει τη λεκάνη πριν τελικά τροφοδοτήσει τον ταμιευτήρα Barekese. Εξαιτίας της οικονομικής σημασίας του ταμιευτήρα, η λεκάνη Barekese έχει καθοριστεί και διατηρηθεί για την προστασία και ανάπτυξη των υδάτινων πόρων. Εικόνες Landsat TM του 1973, 1986 και 2000 αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας το λογισμικό ΕRDAS Imagine και το ArcGIS[6]. Συνολικά πέντε ευρύτερες τάξεις κάλυψης και χρήσης γης προσδιορίστηκαν και χαρτογραφήθηκαν. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης έδειξαν ότι μεταξύ 1973 και 2000, το δάσος (κλειστό) μειώθηκε κατά περίπου 43%, το ανοιχτό δάσος μειώθηκε κατά 32%, ενώ τα λιβάδια και οι ανοιχτές εκτάσεις/πόλεις αυξήθηκαν κατά 700% και 1000%, αντίστοιχα. Η μελέτη προσδιόρισε την αύξηση του πληθυσμού, την υλοτομία και την έλλειψη κατάλληλης εκπαίδευσης ως αιτίες των αλλαγών της κάλυψης και χρήσης γης στην περιοχή της λεκάνης.
Εισαγωγή
Οι πληροφορίες της κάλυψης και χρήσης γης είναι σημαντικές για διάφορες δραστηριότητες προγραμματισμού και διαχείρισης που ασχολούνται με την επιφάνεια της γης. Μια ακριβής γνώση των χαρακτηριστικών της κάλυψης και χρήση γης αποτελεί τη βάση για την ταξινόμηση και διαχείριση του εδάφους. Τα προβλήματα που δημιουργούνται από τις αλλαγές της κάλυψης και χρήσης γης είναι πολλά και έχουν σοβαρές συνέπειες. Επομένως, οι χωρικές διαστάσεις της κάλυψης του εδάφους πρέπει να είναι γνωστές ανά πάσα στιγμή ώστε οι επιστήμονες να είναι επαρκώς εξοπλισμένοι για τη λήψη αποφάσεων.
Η λεκάνη Barekese είναι τμήμα της λεκάνης απορροής του ποταμού Offin. Ο ποταμός ρέει μέσα από τη λεκάνη πριν τελικά εισέλθει στον ταμιευτήρα[7] Barekese, ο οποίος είναι η κύρια πηγή εφοδιασμού νερού για την Kumasi[8] και τα περίχωρά της – η δεύτερη μεγαλύτερη πόλη στη Γκάνα. Εξαιτίας της οικονομικής σημασίας του ταμιευτήρα, η λεκάνη Barekese έχει χαρακτηριστεί ως μια από τις περιοχές που χρειάζονται προστασία από την Κυβέρνηση της Γκάνα.
Ο κύριος στόχος της μελέτης αυτής είναι να εκτιμήσει τις επιπτώσεις των αλλαγών χρήσης και κάλυψης της γης στη λεκάνη απορροής Barekese. Οι επιμέρους στόχοι είναι (1) να αξιολογηθεί εάν έχουν υπάρξει αλλαγές στη χρήση και κάλυψη του εδάφους στη λεκάνη Barekese, και (2) να προσδιοριστεί το μέγεθος των αλλαγών στην κάλυψη και χρήση γης.
Περιοχή Μελέτης - Μέθοδοι
Η λεκάνη Barekese αποτελεί μέρος της λεκάνης απορροής του ποταμού Offin. Βρίσκεται στην περιφέρεια Atwima στην περιοχή Ashanti της Γκάνα. Περιορίζεται εντός των γεωγραφικών πλατών 6º50’ και 6º55’ και γεωγραφικών μηκών 1º43’ και 0º50’ και στη ζώνη 30Ν. Η περιοχή περικλείεται από τις ακόλουθες πόλεις και χωριά όπως φαίνονται στην εικόνα 1 Barekese, Nkwantakese, Nkwanta Penteng, Ahenkro, Offinso and Ayensua Kokoo.
Εικόνες Landsat TM της σκηνής 195055 των ετών 1973, 1986 και 2000 και θεματικοί χάρτες χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη. Τα λογισμικά τηλεπισκόπησης ERDAS Imagine v.9,1 και ArcGIS v.9,1 χρησιμοποιήθηκαν για την επεξεργασία των εικόνων. Η ακατέργαστη δορυφορική εικόνα μετατράπηκε από μορφή Tif σε μορφή img χρησιμοποιώντας το Erdas προκειμένου να είναι συμβατή με άλλα αρχεία ERDAS Imagine. Σε αυτή τη μελέτη οι εικόνες Landsat TM παρουσιάστηκαν σε ένα συνδυασμό καναλιών 1, 2 , 3 (red, green, blue) ο οποίος είναι τυπικός για την οπτική ερμηνεία της χαρτογράφησης βλάστησης στις τροπικές περιοχές.
Η μέθοδος της μη επιβλεπόμενης ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε για να ταξινομήσει τις εικόνες στις διάφορες κατηγορίες κάλυψης εδάφους. Η μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση είναι μια μέθοδος συσσώρευσης. Είναι αυτο-διοργάνωτη, δηλαδή τα δεδομένα εικόνας ταξινομούνται αρχικά με το να συγκεντρώνονται σε φυσικές φασματικές ομάδες ή συσσωρεύσεις που παρουσιάζονται στην σκηνή. Επιτρέπει την προδιαγραφή των παραμέτρων που χρησιμοποιεί ο υπολογιστής για να καθορίσει τα στατιστικά μοτίβα στα δεδομένα. Η διαδικασία αρχίζει με ένα καθορισμένο αριθμό μέσων συσσώρευσης και στη συνέχεια επεξεργάζεται τα δεδομένα εικόνας επαναληπτικά, αναθέτοντας κάθε ένα από τα pixels σε ένα από τα μέσα τάξης. Μετά από κάθε επανάληψη τα αρχικά μέσα συσσώρευσης αλλάζουν για να εκπροσωπήσουν τα νέα στατιστικά μέσα των συσσωρεύσεων στα δεδομένα. Αυτό συμβαίνει έως ότου δεν υπάρχει καμία σημαντική αλλαγή των μέσων συσσώρευσης. Μετά οι ταυτότητες της κάλυψης του εδάφους αυτών των φασματικών ομάδων προσδιορίζονται συγκρίνοντας την ταξινομημένη εικόνα με τα στοιχεία αναφοράς του εδάφους.
Τα στατιστικά των διαφόρων τάξεων παρήχθησαν χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα ERDAS Imagine. Τελικά οι χάρτες συντέθηκαν με τη χρήση του προγράμματος ArcGIS και οι επικυρώθηκαν στο πεδίο για να αξιολογηθεί η ακρίβειά τους. Αυτό πραγματοποιήθηκε μέσω της επίσκεψης στο πεδίο για να καθοριστεί κατά πόσο συμφωνεί η ταξινόμηση με την πραγματική κατάσταση του πεδίου. Κατά την εκτέλεση της επικύρωσης πεδίου συντεταγμένες GPS από 25 θέσεις μαζί με τις αντίστοιχες τάξεις κάλυψής τους, επιλέχτηκαν. Οι συντεταγμένες γεω-κωδικοποιήθηκαν στους ταξινομημένους χάρτες και στη συνέχεια ο ταξινομημένος χάρτης συγκρίθηκε με την πραγματική κατάσταση του πεδίου.
Αποτελέσματα
Συνολικά πέντε κατηγορίες κάλυψης εδάφους προσδιορίστηκαν και ταξινομήθηκαν στη μελέτη. Αυτές ήταν δάσος (κλειστό), ανοιχτό δάσος, συγκεντρώσεις νερού, λιβάδια και ανοιχτές εκτάσεις/πόλη όπως φαίνονται στην εικόνα 2.
Ο πίνακας 1 δείχνει ότι η πιο εκτενής κατηγορία κάλυψης εδάφους στη λεκάνη απορροής Barekese ως το 1973 ήταν το δάσος (κλειστό) που κάλυπτε περίπου το 56,37%. Η δεύτερη πιο εκτενής κατηγορία εδαφοκάλυψης ήταν το ανοιχτό δάσος με κάλυψη 35,59%. Τα λιβάδια κάλυπταν περίπου το 4,11%, οι συγκεντρώσεις νερού κάλυπταν το 1,72% και οι ανοιχτές εκτάσεις/πόλη κάλυπταν το 0,82%. Η κάλυψη από σύννεφα εμφανίστηκε στην εικόνα κατά τη διάρκεια της λήψης και κάλυπτε περίπου το 1,36%. Πρέπει να σημειωθεί ότι η κάλυψη από σύννεφα είναι μια παραμόρφωση και παραμελείται.
Επιπλέον, όπως φαίνεται στον πίνακα 1 η τάξη μεγέθους της χωρικής έκτασης των κατηγοριών εδαφοκάλυψης το 1986 είναι διαφορετική από αυτή το 1973. Το 1986, η πιο εκτενής τάξη εδαφοκάλυψης άλλαξε σε ανοιχτό δάσος που κάλυπτε το 54% και ακολουθούν το δάσος (κλειστό) με 32% κάλυψη, τα λιβάδια με 12%, η ανοιχτή έκταση/πόλη με κάλυψη 1,03% και οι συγκεντρώσεις νερού που κάλυπταν το 0,95% στην περιοχή της λεκάνης απορροής.
Η τάξη μεγέθους της έκτασης της κάλυψης της επιφάνειας του εδάφους της λεκάνης από τις διάφορες τάξεις εδαφοκάλυψης συνέχισε να αλλάζει το 2000, με την πιο εκτενή κάλυψη να έχουν τα λιβάδια 33% και ακολουθούν το δάσος (κλειστό) με 32% κάλυψη, το ανοιχτό δάσος με 24,41%, η ανοιχτή έκταση/πόλη με 9%, ενώ οι συγκεντρώσεις νερού κάλυπταν το 1,3% της περιοχής της λεκάνης απορροής.
Ο πίνακας 2 δείχνει τις αλλαγές στις διάφορες κατηγορίες κάλυψης και χρήσης γης (σε εκτάρια και ποσοστά) κατά τη διάρκεια των περιόδων μεταξύ 1973και 1986, 1986 και 2000, 1973 και 2000 .
Συμπεράσματα
Η ανάλυση των εικόνων Landsat TM του 1973, 1986 και 2000 αποκάλυψε ότι η κάλυψη και η χρήση γης στη λεκάνη απορροής Barekese έχει αλλάξει με την πάροδο των ετών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μεταξύ των ετών 1973 και 2000, το κλειστό και το ανοιχτό δάσος μειώθηκαν κατά 43% και 32% αντίστοιχα, ενώ τα λιβάδια και η ανοιχτή έκταση/πόλη αυξήθηκαν αισθητά κατά περίπου 700% και 1000%. Οι αλλαγές στην κάλυψη και χρήση γης στην λεκάνη Barekese βρέθηκε να σχετίζονται με την αύξηση του πληθυσμού, την υλοτομία και την έλλειψη κατάλληλης εκπαίδευσης. Συνεπώς, με βάση την τάση των αλλαγών της κάλυψης του εδάφους που διαπιστώθηκαν σε αυτή τη μελέτη και τα αποτελέσματα της έκθεσης αξιολόγησης υδάτων Barekese, η αύξηση των ιζημάτων στον ταμιευτήρα θα μπορούσε να έχει άμεση σχέση με την αλλαγή της κάλυψης και χρήσης γης.
