Εκτίμηση Μοντέλων Αστικής Ανάπτυξης και καθορισμός Δεικτών Αειφορίας με χρήση Δορυφορικών και Κοινωνικοοικονομικών δεδομένων.
Από RemoteSensing Wiki
Εκτίμηση Μοντέλων Αστικής Ανάπτυξης και καθορισμός Δεικτών Αειφορίας σε περιβάλλον ΓΣΠ με χρήση Δορυφορικών και Κοινωνικοοικονομικών δεδομένων.
Αντικείμενο Μελέτης: Τηλεπισκόπηση και βιώσιμη αστική ανάπτυξη
Συγγραφείς: Πραστάκος, Π. Χρυσουλάκης, Ν. Φαρσάρη, Γ. Διαμαντάκης, Μ. και Καμαριανάκης, Γ. (2004)
Πηγή: Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας, Ινστιτούτο Υπολογιστικών Μαθηματικών, Τομέας Περιφερειακής Ανάλυσης, Ηράκλειο Κρήτης, URL: http://www.gipsynoise.gr/HellasGI/papers3/Prastacos_etal.pdf
Εισαγωγή
Οι χρήσεις γης είναι βασική μεταβλητή των μοντέλων αστικής ανάπτυξης που έχουν εφαρμογή τόσο στις φυσικές και τις κοινωνικές επιστήμες όσο και στο χωροταξικό σχεδιασμό κάθε περιοχής. Τα μοντέλα αυτά χρησιμοποιούνται με σκοπό την κατανόηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των γεωγραφικών, οικονομικών, δημογραφικών και άλλων παραγόντων των αστικών συστημάτων. Κύριος στόχος τους είναι η προσομοίωση της δυναμικής της αστικής ανάπτυξης. Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε να αναδειχθεί η συμβολή των χωρικών δεδομένων στον καθορισμό δεικτών για την αειφόρο αστική ανάπτυξη, καθώς και την εκτίμηση εξισώσεων που περιγράφουν την σχέση ανάμεσα στις χρήσεις γης για την πόλη του Ηρακλείου Κρήτης. Εκτιμήθηκαν εξισώσεις που περιγράφουν την σχέση του ποσοστού δόμησης με μεταβλητές όπως ο πληθυσμός, η απόσταση από το κέντρο της πόλης, η μίξη χρήσεων γης και οι αντικειμενικές αξίες. Επίσης, δημιουργήθηκε δείκτης αειφόρου αστικής ανάπτυξης με στόχο να αναγνωριστεί το προφίλ της ευρύτερης περιοχής του Ηρακλείου όσον αφορά τη διάσπαση και τις ανισότητες ως προς το χώρο.
Επιστημονικά εργαλεία
Για την μελέτη αυτή έγινε χρήση νέων τεχνολογιών, όπως η Δορυφορική Τηλεπισκόπηση και τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (ΓΣΠ) που μπορούν να υποστηρίξουν τα μοντέλα αστικής ανάπτυξης, παρέχοντας δεδομένα και αναλυτικά εργαλεία για τη μελέτη του αστικού περιβάλλοντος.
Δεδομένα
Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία προέρχονται:
- Ι) Από επιτόπιες καταγραφές:α)πληθυσμός σε επίπεδο οικοδομικού τετραγώνου (απογραφή 2001),β)αντικειμενικές αξίες ακινήτων,γ)οδικό δίκτυο,
- ΙΙ) Από δορυφορικές καταγραφές του ραδιομέτρου ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) με ημερομηνία λήψης 10/8/2002. α)κάλυψη γης με ανάλυση πολυφασματικών δεδομένων ASTER, β)ψηφιακό μοντέλο εδάφους με ανάλυση στερεοσκοπικών δεδομένων ASTER.
- ΙΙΙ) Από συνδυασμό των παραπάνω:α)χρήσεις γης.
Μεθοδολογία
Τα μοντέλα αστικής ανάπτυξης που εκτιμώνται στην παρούσα εργασία είναι του τύπου Regional Models στα οποία οι χρήσεις γης έχουν το ρόλο εκτιμώμενης μεταβλητής (response variable). Οι υπολογισμοί γίνονται σε επίπεδο ψηφίδας 100 m, συνεπώς χρησιμοποιούνται οι χωρικές μέσες τιμές των επεξηγηματικών μεταβλητών για κάθε ψηφίδα. Σε ότι αφορά στις εκτιμώμενες μεταβλητές, υπολογίζεται το ποσοστό κάλυψης κάθε ψηφίδας από την αντίστοιχη εκτιμώμενη μεταβλητή (π.χ. ποσοστό οικιστικής δόμησης). Εκτιμήθηκαν οι εξισώσεις τριών μοντέλων, στα οποία οι χρήσεις γης έχουν το ρόλο εκτιμώμενης μεταβλητής ενώ και στα τρία οι επεξηγηματικές μεταβλητές είναι: α) η μίξη χρήσεων γης, μεταβλητή που θα αναλυθεί σε επόμενη ενότητα, β) ο πληθυσμός, γ) οι αντικειμενικές αξίες των ακινήτων και δ) η απόσταση από το κέντρο της πόλης. Η βασική διαφορά μεταξύ των τριών μοντέλων είναι στον καθορισμό του πεδίου τιμών της εκτιμώμενης μεταβλητής, στο πόσες κατηγορίες χρήσεων γης δηλαδή χρησιμοποιούνται.
Για τον προσδιορισμό των χρήσεων γης στην περιοχή μελέτης, αρχικά προσδιορίστηκαν οι τύποι κάλυψης του εδάφους με εφαρμογή μεθόδου επιβλεπόμενης ταξινόμησης δορυφορικών δεδομένων του ραδιομέτρου ASTER του δορυφόρου Terra. Στη συνέχεια έλαβε χώρα ημιαυτόματη εξαγωγή των χρήσεων γης με βάση τον τύπο κάλυψης του εδάφους και φωτοερμηνία της εικόνας ASTER με την υποστήριξη δεδομένων άλλων πηγών. Ο αισθητήρας του δορυφόρου ASTER παρέχει πολυφασματική κάλυψη σε 14 φασματικές περιοχές από την ορατή έως τη θερμική υπέρυθρη περιοχή του ηλεκρομαγνητικού φάσματος. Διαθέτει τρία ξεχωριστά οπτικά συστήματα το καθένα από τα οποία καταγράφει την εισερχόμενη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε διαφορετική φασματική περιοχή: Το VNIR (Visible and Near Infrared) με 4 κανάλια, το SWIR (Shrotwave Infrared) με 6 κανάλια και TIR (thermal Infrared) με 5 κανάλια. Η χωρική διακριτική του ικανότητα είναι 15 m, 30 m και 90 m για τα VNIR, SWIR και TIR, αντίστοιχα. Το σύστημα VNIR αποτελείται από δύο ανιχνευτές, ο πρώτος εκ των οποίων κατευθύνεται προς το ναδίρ (nadir) καταγράφοντας σε τρεις φασματικές περιοχές (κανάλια 1, 2 και 3Ν), ενώ ο δεύτερος κατευθύνεται προς τα πίσω (backward) με γωνία 27.7° καταγράφοντας σε μία φασματική περιοχή (κανάλι 3Β). Με τον τρόπο αυτό το ASTER παρέχει στερεοσκοπική κάλυψη στο εγγύς υπέρυθρο, δίνοντας τη δυνατότητα κάθε κατοπτευόμενη επιφάνεια να παρατηρείται από δύο διαφορετικές γωνίες λήψης. Συνεπώς, υπάρχει η δυνατότητα παραγωγής ψηφιακού μοντέλου εδάφους (DEM) για κάθε σκηνή ASTER
Στη συνέχεια, έγινε κατηγοριοποίηση των χρήσεων γης με βάση τον τύπο κάλυψης του εδάφους και φωτοερμηνία της εικόνας ASTER με την υποστήριξη αεροφωτογραφιών και άλλων δορυφορικών δεδομένων πολύ υψηλής χωρική διακριτικής ικανότητας, όπου ήταν διαθέσιμα, καθώς και επιτόπιων παρατηρήσεων. Στην αρχή εντοπίστηκαν συγκεκριμένες περιοχές ενδιαφέροντος όπως βιομηχανική δραστηριότητα, αεροδρόμια, λιμάνια κλπ., οι οποίες εξαιρέθηκαν από τη διαδικασία ταξινόμησης της εικόνας ASTER με την εφαρμογή κατάλληλης ψηφιακής μάσκας για τις περιοχές αυτές. Πρακτικά, με τον τρόπο αυτό, ψηφιοποιήθηκε αριθμός πολυγώνων που αντιστοιχεί στις εξής κατηγορίες δόμησης: α) κύριες εμπορικές ζώνες, β) βιομηχανικές περιοχές, γ) δημόσιοι χώροι, δ) αεροδρόμιο, ε) λιμάνι, στ) μεγάλα ξενοδοχεία, ζ) αθλητικές εγκαταστάσεις, η) αρχαιολογικοί χώροι, θ) παραλιακή ζώνη.
Τα εναπομείναντα εικονοστοιχεία αντιστοιχούν είτε σε περιοχές οικιστικής δόμησης είτε σε μη δομημένες (αγροτικές ή άλλες) περιοχές. Ακολούθως εφαρμόστηκε μέθοδος επιβλεπόμενης ταξινόμησης και εξήχθησαν οι παρακάτω κατηγορίες κάλυψης του εδάφους: α) αστικές περιοχές (οικιστική δόμηση), β) υδάτινες επιφάνειες, γ) περιοχές με αμπέλια, δ) περιοχές με ελαιόδενδρα, ε) περιοχές με άλλες καλλιέργειες, στ) περιοχές με φυσική βλάστηση, ζ) περιοχές με αραιή φυσική βλάστηση.
Συνδυάζοντας τα αποτελέσματα της ταξινόμησης της εικόνας ASTER, της με τα πολύγωνα που αντιπροσωπεύουν τις περιοχές με μη οικιστική δόμηση και το οδικό δίκτυο, προέκυψαν οι τέσσερις κατηγορίες χρήσεων γης που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση των εξισώσεων των μοντέλων αστικής ανάπτυξης στην παρούσα εργασία: α) περιοχές με οικιστική δόμηση, β) άλλες δομημένες περιοχές, γ) μη δομημένες αγροτικές περιοχές, δ) άλλες μη δομημένες περιοχές. Τέλος, υπολογίστηκε το ποσοστό που καταλαμβάνει η καθεμία από τις 4 παραπάνω κατηγορίες χρήσεων γης σε κάθε ψηφίδα 100 m του καννάβου.
Αποτελέσματα μελέτης
Tέλος, με την χρήση των ΓΣΠ εισάχθηκαν τα δημογραφικά δεδομένα που και αφορούν στον αριθμό των ατόμων ανά οικοδομικό τετράγωνο της πόλης. Στην Εικόνα 2 φαίνονται οι χρήσεις, όπως προέκυψαν από τη συνδυασμένη χρήση των τύπων κάλυψης του εδάφους που εξήχθηκαν μέσω συνδυασμένης ανάλυσης της εικόνας ASTER και δεδομένων άλλων πηγών. Προέκυψαν συνολικά 18 κατηγορίες χρήσεων γης από τις οποίες 8 αναφέρονται σε μη δομημένο περιβάλλον (καλλιέργειες, φυσική βλάστηση, θάλασσα και παραλιακή ζώνη), 1 σε περιοχές με οικιστική και 9 σε άλλου τύπου δόμηση (βιομηχανικές ζώνες, κύριες εμπορικές ζώνες, αεροδρόμιο, λιμάνι, οδικό δίκτυο, αρχαιολογικοί χώροι, αθλητικές εγκαταστάσεις, δημόσιοι χώροι και μεγάλες ξενοδοχειακές μονάδες).
Παρατηρείται ότι η πόλη του Ηρακλείου παρουσιάζει μία σχετική ομοιομορφία ως προς τα εξετασθέντα χαρακτηριστικά. Δηλαδή δεν υπάρχουν ευδιάκριτες κατατμήσεις του αστικού ιστού. Κάποιες διαφοροποιήσεις με υψηλότερες τιμές του δείκτη παρουσιάζονται σποραδικά και πρόκειται κυρίως για περιοχές οι οποίες διεκδικούν τον τίτλο των “καλών” περιοχών χωρίς ωστόσο να έχουν αμιγώς αυτό τον χαρακτήρα.
