Επικαιροποίηση χάρτη περιοχής Natura 2000 για έναν υγρότοπο στην Ελλάδα μέσω παρατήρησης της γης

Από RemoteSensing Wiki

Using Earth Observation to update a Natura 2000 habitat map for a wetland in Greece

Επικαιροποίηση χάρτη περιοχής Natura 2000 για έναν υγρότοπο στην Ελλάδα μέσω παρατήρησης της γης

Συγγραφείς: Thomas K. Alexandridis, Efthalia Lazaridou, Anastasia Tsirika, George C. Zalidis

Πηγή: Journal of Environmental Management, 2009

Στο οικολογικό δίκτυο Natura 2000, οι βιότοποι θα παρακολουθούνται για να εξασφαλιστεί η διατήρηση ή η αποκατάσταση της σύνθεσης, της δομής και της έκτασής τους. Το project GlobWetland του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος παρέχει τηλεσκοπικά δεδομένα για διάφορους υγροβιότοπους Ramsar παγκοσμίως, όπως λεπτομερή κάλυψη/χρήση γης, τον κύκλο του νερού και χάρτες βλάστησης. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει την ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για την επικαιροποίηση ενός χάρτη υγροβιότοπου χρησιμοποιώντας τα προϊόντα GlobWetland και αξιολογεί τη συνεισφορά τους για αυτό το σκοπό.

Δεδομένα και μέθοδοι

Το δέλτα των ποταμών Αξιού- Λουδία- Αλιάκμονα, βρίσκεται στη Βόρεια Ελλάδα (εικ.1). Είναι ένας σημαντικός υγροβιότοπος, καθώς πολλά σπάνια και προστατευόμενα είδη ζουν στην περιοχή. Έχει έκταση 118km2 και λόγω των διακλαδώσεων των ποταμών, αποτελείται από πολλά μικρά συνυφασμένα κομμάτια μεγάλης βιοποικιλότητας.

Τα προϊόντα GlobWetland που χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα είναι οι παρακάτω ψηφιακοί θεματικοί χάρτες:

• Χάρτης χρήσεων/ κάλυψης γης. Σύμφωνα με την ονοματολογία CRAMSAR, ο χάρτης χρήσεων/κάλυψης γης της περιοχής μελέτης αποτελείται από 12 κατηγορίες. Εφαρμόστηκε αυτοματοποιημένη αντικειμενοστρεφής ταξινόμηση για την κατάτμηση μιας πολυφασματικής εικόνας SPOT 5 (που αποκτήθηκε στις 19/08/2004). Το αποτέλεσμα βελτιώθηκε περαιτέρω με χειροκίνητη ταξινόμηση βάσει γνώσεων από το πεδίο.

• Χάρτης κύκλου νερού. Χρησιμοποιήθηκαν εικόνες RADARSAT (που αποκτήθηκαν στις 04/08/2004, 09/11/2004 και 02/04/2005) για την ανίχνευση κατοπτρικών ανακλάσεων, από υδάτινα σώματα π.χ. Στις εικόνες εφαρμόστηκε στη συνέχεια ο δείκτης NDRI (Normalized Difference Radar Index):

NDRI = (Rmin+Rmax)/(Rmin+Rmax),

όπου Rmin είναι η ελάχιστη και Rmax η μέγιστη ανακλαστικότητα των εικόνων για κάθε pixel (De Moraes Novo, 1998& Gimeno, 2004). Στη συνέχεια εφαρμόστηκαν αλγόριθμοι κατάτμησης (segmentation algorithms) στην εικόνα NDRI και τα αντικείμενα χαμηλής ανακλαστικότητας αντιστοιχήθηκαν στις κατηγορίες ενδιαφέροντος: χαμηλή εποχιακή έκταση νερού και υψηλή εποχιακή έκταση νερού.

• Χάρτης πλημμυρισμένης βλάστησης. Χρησιμοποιήθηκε το αποτέλεσμα της διπλής αντανάκλασης από τη βλάστηση που στέκεται στο νερό (double bounce). Με μια διαδικασία παρόμοια με αυτή που ακολουθήθηκε για τον χάρτη του κύκλου του νερού, η πλημμυρισμένη (inundated) βλάστηση χαρτογραφήθηκε ως περιοχή με υψηλή ανακλαστικότητα.

Αυτά τα προϊόντα GlobWetland χρησιμοποιήθηκαν σε κλίμακα 1:10.000. Επίσης συμπληρωματικά χρησιμοποιήθηκαν ο αρχικός χάρτης του βιότοπου του 2001, ένα Digital Elevation Model (DEM) και εκπονήθηκαν επίγειες έρευνες. Η ψηφιακή επεξεργασία των εικόνων έγινε στα προγράμματα ERDAS Imagine 8.7 και στο eCognition v.4. Η γεωγραφική ανάλυση, η ψηφιοποίηση και η χαρτογραφική παραγωγή έγινε στο ArcGIS 9.1.

Μεθοδολογία επικαιροποίησης του χάρτη του υγροβιότοπου

1. Βελτίωση και επεξεργασία εικόνας. Στην εικόνα RADARSAT εφαρμόστηκε ένα χωρικό φίλτρο Lee-sigma για την αφαίρεση του θορύβου και έγινε ανάλυση δομής στα κανάλια της εικόνας SPOT 5.

2. Επικαιροποίηση με τα προϊόντα GlobWetland. Τα δεδομένα εισήχθηκαν στο GIS (Geographic Information System) και έγινε χαρτογράφηση σε πρώτο στάδιο. Τα πολύγωνα των βιότοπων διορθώθηκαν στις περιπτώσεις που υπήρξαν αλλαγές στη χρήση/ κάλυψη γης.

3. Επικαιροποίηση με την ερμηνεία εικόνα με την υποστήριξη από υπολογιστή (Computer assisted photo-interpretation –CAPI. Τα πολύγωνα των βιότοπων διορθώθηκαν, διαιρέθηκαν ή συγχωνεύθηκαν όπου κρίθηκε απαραίτητο.

4. Αποσαφήνιση. Οι περιοχές όπου υπήρχε σύγχυση, αποσαφηνίστηκαν εξετάζοντας τρισδιάστατους υψηλής ευκρίνειας χάρτες –φωτογραφίες (photomaps).

5. Περαιτέρω βελτίωση με το χάρτη χρήσεων/κάλυψης γης. Έγινε σύγκριση μεταξύ των δύο χαρτών για την αποκάλυψη οποιωνδήποτε λαθών.

6. Επαλήθευση στο πεδίο και επιπρόσθετη δειγματοληψία.

7. Αξιολόγηση ακρίβειας. Η ακρίβεια του χάρτη αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας ένα δείγμα από τις παρατηρήσεις του πεδίου, το οποίο δεν είχε χρησιμοποιηθεί στη διαδικασία επικαιροποίησης. Οι κατηγορίες του πεδίου συγκρίθηκαν με τις κατηγορίες που προέκυψαν από την επικαιροποίηση του χάρτη.

Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν σε μορφή χάρτη (βλ. εικ.2) περιγράφοντας τη χωρική κατανομή των επικαιροποιημένων πολυγώνων των βιοτόπων και σε πίνακα που παρέχει στατιστικά στοιχεία σχετικά με τη συχνότητα εμφάνισης και την έκταση κάθε τύπου βιότοπου. Είναι φανερό ότι κάποιοι βιότοποι έχουν αλλάξει σε έκταση, ενώ άλλοι δεν άλλαξαν καθόλου. Η ακρίβεια των αποτελεσμάτων ήταν αρκετά υψηλή. Σε σύγκριση με την αρχική μεθοδολογία (Υπ. Περιβάλλοντος, 2001), η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε, απέδωσε μεγαλύτερη χαρτογραφική ακρίβεια, εξαιτίας της υψηλής χωρικής ανάλυσης των δεδομένων και της καλύτερης διακριτικότητας των αντικειμένων, χάρη στη μεγάλη ποικιλία καναλιών που χρησιμοποιήθηκαν. Τα προϊόντα GlobWetland επίσης, αποδείχτηκαν πολύ χρήσιμα στην εφαρμογή της μεθοδολογίας.

Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για πρωτογενή χαρτογράφηση βιοτόπων, με κάποιες τροποποιήσεις, ενώ αποτελεί ένα αποτελεσματικό εργαλείο για το σχεδιασμό, τη διαχείριση και την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των μέτρων που ορίζονται για τις προστατευόμενες περιοχές.