Εκτίμηση του κατακερματισμού των δασικών οικοσυστημάτων με τη χρήση δορυφορικών εικόνων

Από RemoteSensing Wiki

Εκτίμηση του κατακερματισμού των δασικών οικοσυστημάτων στη χερσόνησο της Κασσάνδρας με τη χρήση διαχρονικών δορυφορικών εικόνων και δεικτών τοπίου

Συγγραφείς:Γιαννακόπουλος Β., Μαλλίνης Γ., Καρτέρης Μ.

Πηγή:Εργαστήριο Δασικής Διαχείρισης και Τηλεπισκόπησης, Σχολή Δασολογίας του Φυσικού Περιβάλλοντος, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

Σκοπός Εργασίας

Σκοπός της εργασία είναι η εκτίμηση των αλλαγών στον κατακερματισμό των δασικών εκτάσεων στη Χερσόνησο της Κασσάνδρας Χαλκιδικής μεταξύ των ετών 1977 και 1999 αι η σύνδεση του κατακερματισμού του με την αυξημένη οικιστική και τουριστική πίεση στην περιοχή. Σημειώνεται ότι ο κατακερματισμός του φυσικού περιβάλλοντος είναι η διαδικασία κατάτμησης μεγάλων και συνεχών περιοχών, που καλύπτονται από παρεμφερή ενδημική βλάστηση, σε μικρότερες μονάδες, οι οποίες διαχωρίζονται από διαφορετικούς τύπους βλάστησης και/ ή από περιοχές με έντονη ανθρωπογενή δραστηριότητα (Saunders et al. 1991). Ο αυξημένος κατακερματισμός οδηγεί σε υποβάθμιση του φυσικού περιβάλλοντος και κατά συνέπεια σε μείωση της αφθονίας των ειδών.

Η χρήση της τηλεπισκόπησης

Η τηλεπισκόπησης επιτρέπει τν παρατήρηση, μέτρηση και χαρτογράφηση των ιδιοτήτων της γήινης επιφάνειας σε βάθος χρόνου, λόγου της ύπαρξης διαφορετικών δορυφορικών εικόνων διαχρονικά. Επίσης, είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για το χαρακτηρισμό του τοπίου (Jensen 1986, Cambell 1996) και τη χαρτογράφηση και παρακολούθηση των αλλαγών στη μορφή , το πρότυπο και τον κατακερματισμό του.

Περιοχή μελέτης και δεδομένα

Μελετάται η Χερσόνησος της Κασσάνδρας (Εικόνα 1), η οποία ανήκει στη φυτοκοινωνιολογική Ένωση της Ευμεσογειακής ζώνης. Η περιοχή εκτείνεται στον άξονα των πλατών μεταξύ 39 54’ 30’’ και 40 18’ 20’’ και στον άξονα των μηκών μεταξύ των 23 45’ 10’’ και 23 20’ 15’’. Η δασική βλάστηση της περιοχής περιλαμβάνει ξηροθερμικά φρύγανα (θυμάρι, μέντα, ασφάκια) αριές, χαλεπίο πεύκη και δρυ.

Για τη διεξαγωγή της έρευνας, επιλέχθηκε μια δορυφορική εικόνα του Πολυφασματικού Σαρωτή MSS του Landsat +2 (έτος 1977) και μια δορυφορική εικόνα του Θεματικού Χαρτογράφου ΤΜ του Landsat 5 (έτος 1999). Το φασματικό εύρος των διαύλων των δύο δεκτών του Landsat, παρουσιάζεται στον Πίνακα 1. Επίσης, οι δύο δέκτες του Landsat διαφέρουν και στη χωρική διακριτική ικανότητα τους, καθώς η ονομαστική του MSS είναι 79 μέτρα, ενώ η χωρική διακριτική ικανότητα του θεματικού χαρτογράφου ΤΜ είναι 30 μέτρα πλην του 6ου διαύλου στον οποίο η διακριτική ικανότητα είναι 120 μέτρα.

Τέλος, χρησιμοποιήθηκαν ορθοχάρτες κλίμακας 1:20000 (έτος 1979) και 1:50000 (έτος 1996) από τον Οργανισμό Κτηματολογίου και Χαρτογραφήσεων Ελλάδος.

Μεθοδολογία

Η εργασία διεξήχθη σε τρία στάδια:

Στάδιο πρώτο, είναι η προεπεξεργασία των δορυφορικών εικόνων. Αρχικά επιλέχθηκε το τμήμα που αντιστοιχεί στην ευρύτερη περιοχή της Χερσονήσου και αφαιρέθηκε ο φασματικό δίαυλος ΤΜ6. Στη συνέχεια έγιναν οι γεωμετρικές διορθώσεις, δηλαδή προσαρμόστηκε η εικόνα του MSS ως προς την εικόνα του ΤΜ (η οποία ήταν ήδη ορθροδιορθωμένη στο σύστημα συντεταγμένων EGSA ’87). Τέλος, έγινε επαναδειγματοληψία (resampling) των εικονοστοιχείων με τη μέθοδο της πλησιέστερης γειτονιάς (Nearest Neighboor) και γενικεύτηκε η εικόνα TM σε μέγεθος εικονοστοιχείου όμοιο με της εικόνας MSS (Bresce et al 2009) χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του μέσου όρου.

Στάδιο δεύτερο, είναι η ταξινόμηση των δύο εικόνων χρησιμοποιώντας έναν έμπειρο ταξινομητή (expert classifier). Οι κατηγορίες της ταξινόμηση ήταν «δάσος» και «μη δάσος». Στην κατηγορία «δάσος» περιελήφθησαν και οι μεικτές περιοχής με σκληρόφυλλη βλάστηση. Από την ταξινόμηση δημιουργήθηκε ένα νέο επίπεδο δεδομένων με μια ζώνη πλάτους 2000 μέτρων εσωτερικά της ακτογραμμής.

Στάδιο τρίτο, είναι η εφαρμογή των δεικτών τοπίου του κατακερματισμόυ του τοπίου στις τέσσερις αυτές εικόνες. Υπολογίστηκε μια σειρά δεικτών τοπίου που είναι καάτλληλοι για τη διεύρυνση του βαθμού κατακερματισμού (Πίνακας 2). Οι δείκτες υπολογίστηκαν με το λογισμικό FRAGSTATS (McGarigal et al 2002).

Αποτελέσματα ταξινόμησης

Τα αποτελέσματα της ταξινόμηση είναι αρκετά ικανοποιητικά και συγκεκριμένα 80% για την εικόνα του θεματικού χαρτογράφου και 75% για την εικόνα του πολυφασματικού σαρωτή. Αναλυτικά από τη σύγκριση των πινάκων προκύπτουν τα εξής:

Α) άνω του 80% κάλυψης της γης καταλαμβάνουν οι «μη δασικές» εκτάσεις (τόσο οι ζώνη των 2km, όσο και στο σύνολο της χερσονήσου).

Β) το ποσοστό κάλυψης από δασικές εκτάσεις μεταξύ 1977 και 1999 είναι σταθερό.

Γ) στην εικόνα του 1999 υπάρχει αύξηση της πυκνότητας χωροψηφίδων (Πίνακας 3).

Δ) το μέσο μέγεθος χωροψηφίδας είναι σταθερό, με μεγάλες τιμές τυπικής απόκλισης καθώς αυξάνει σημαντικά το 1999 σε επίπεδο ζώνης ενώ μειώνεται στο σύνολο της έκτασης.

Ε) το σχήμα των χωροψηφίδων είναι σχετικά σταθερό και ομαλό.

Στ) οι δείκτες γειτνίασης έχουν σταθερές τιμές.

Ζ) οι χωροψηφίδες της κατηγορίας «δάσος» μειώνονται σε αριθμό, μέγεθος και συνδεσιμότητα γεγονός που οδηγεί στον κατακερματισμό τους.

Η) ο δείκτης της πλησιέστερης γειτονικής χωροψηφίδας διατηρείται σταθερός.

Θ) οι δείκτες διαίρεσης και διαχωρισμού δείχνουν μεγάλο κατακερματισμό των δασικών εκτάσεων με μικρή αύξηση της μέσης έκτασης τους το 1999 για τη ζώνη και μείωση στο σύνολο της περιοχής.

Συμπεράσματα

Οι δείκτες γενικά παρουσιάζουν μικρές διαφορές μεταξύ τους. Το 1999 φαίνεται ότι αρκετές «μη δασικές» χωροψηφίδες είχαν διεισδύσει στις «δασικές». Οι λόγοι για τους οποίους συμβαίνει αυτό είναι κυρίως η εγκατάλειψη της γεωργίας και η στροφή προς τον τουρισμό. Επίσης, οι φυσικές καταστροφές (πχ πυρκαγιές) που κατηγοριοποιούνται στις «μη δασικές» περιοχές επηρεάζουν τα αποτελέσματα στην ανάλυση του τοπίου. Τέλος, είναι αναγκαίο να συσχετιστούν οι δείκτες κατακερματισμού του τοπίου με κοινωνικοοικονομικά στοιχεία, ώστε να εντοπισθούν παράγοντες που συμβάλλουν περισσότερο στην αλλαγή του τοπίου.