Η Εκτίμηση Της Μεταβολής Της Χωρητικότητας Του Ταμιευτήρα Της Υλίκης Με Χρήση Δορυφορικών Δεδομένων
Από RemoteSensing Wiki
Η Εκτίμηση Της Μεταβολής Της Χωρητικότητας Του Ταμιευτήρα Της Υλίκης Με Χρήση Δορυφορικών Δεδομένων. Πρωτότυπος τίτλος: Η Εκτίμηση Της Μεταβολής Της Χωρητικότητας Του Ταμιευτήρα Της Υλίκης Με Χρήση Δορυφορικών Δεδομένων. Συγγραφείς:Νικόλαος Γ. Γουργουλέτης Δημοσιεύθηκε: 2022 Σύνδεσμος πρότυπου κειμένου: https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56011
Εισαγωγή
Ο ταμιευτήρας της Υλίκης συνδυάζει δύο σημαντικά στοιχεία για τις ανάγκες της παρούσας ερευνητικής εργασίας. Αφενός, για πολλές δεκαετίες αποτελούσε σημαντική πηγή υδροδότησης της Αθήνας, όπου ακόμα λειτουργεί ως εφεδρικός ταμιευτήρας, αφετέρου, πρόκειται για έναν ταμιευτήρα, όπου κατά τις πρόσφατες δεκαετίες αποτελεί δείγμα των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής. Ταυτόχρονα, εντοπίζεται ένα σχετικό κενό στη βιβλιογραφία αναφορικά με την Ελλάδα, που η παρούσα ερευνητική εργασία καλείται να καλύψει όσον αφορά την ανίχνευση και εφαρμογή ενός συνδυασμού εφαρμοσμένων μεθοδολογιών για την εκτίμηση του όγκου ή της μεταβολής αυτού, σε λιμναία υδάτινα σώματα, με χρήση δορυφορικών δεδομένων.
Μεθοδολογία
Για την εκτίμηση της επιφάνειας νερού του ταμιευτήρα της Υλίκης, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα της αποστολής Sentinel-2. Χρησιμοποιήθηκε, επίσης, ο δείκτης NDWI, 𝑁𝐷𝑊𝐼𝑆𝑒𝑛𝑡𝑖𝑛𝑒𝑙−2 = (𝐵𝑎𝑛𝑑3 − 𝐵𝑎𝑛𝑑8) / (𝐵𝑎𝑛𝑑3 + 𝐵𝑎𝑛𝑑8) και η μέθοδος ελάχιστου κατωφλιού, για την ανάδειξη του νερού. Για την εξαγωγή της στάθμης του νερού του ταμιευτήρα σε μ.σ.θ. έγινε εισαγωγή των δεδομένων του Sentinel-3 σε περιβάλλον GIS. Η στάθμη του νερού του ταμιευτήρα υπολογίζεται ως η διαφορά των μετρήσεων δύο πεδίων, εκ των οποίων το πρώτο ενσωματώνει την υπολογιζόμενη διαφορά μεταξύ του υψομέτρου πτήσης του δορυφόρου καθώς και της απόστασης που υπολογίζει το ραντάρ μεταξύ δορυφόρου και αντανακλώμενης επιφάνειας και το δεύτερο πεδίο περιέχει τον υπολογισμό του υψομέτρου του γεωειδούς σε κάθε σημείο μέτρησης. Ενώ, παράλληλα, υπολογίστηκε και το χρονικό εύρος εντός του οποίου η επιφάνεια και η στάθμη νερού συνδυάζονται, απαιτείται, δηλαδή, η δημιουργία ζευγών των τιμών στάθμης – επιφάνειας για τις ανάγκες υπολογισμού της μεταβολής του όγκου νερού. Αφότου επιλεχθεί το κατάλληλο χρονικό εύρος τα παραπάνω αποτελέσματα συνδυάζονται για τον υπολογισμό του όγκου ή της μεταβολής αυτού του ταμιευτήρα Υλίκης. Για τον σκοπό αυτό, δημιουργήθηκαν τέσσερεις διαφορετικές χρονοσειρές μεταβολής του όγκου του ταμιευτήρα, οι οποίες συγκρίνονται με την πραγματική χρονοσειρά, βάση των καταγραφών του διαχειριστή. Προέκυψαν 69 εκτιμήσεις της επιφάνειας νερού με την εφαρμογή της παραπάνω μεθοδολογίας, ταυτόχρονα με τις παρατηρήσεις όγκου του διαχειριστή του ταμιευτήρα για την ίδια ημερομηνία και παρουσιάζονται παρακάτω.
Με το σύνολο των 69 ζευγών εκτιμημένης επιφάνειας – παρατηρημένου όγκου, καταρτίζεται η καμπύλη επιφάνειας – όγκου για το εύρος των μετρημένων τιμών όπως στην εικόνα2.
Προέκυψαν 37 εκτιμήσεις της στάθμης νερού με την εφαρμογή της παραπάνω μεθοδολογίας και παρουσιάζονται ταυτόχρονα με τις παρατηρήσεις όγκου του διαχειριστή του ταμιευτήρα για την ίδια ημερομηνία στην εικόνα 3.
Με το σύνολο των 37 ζευγών εκτιμημένης στάθμης – παρατηρημένου όγκου, καταρτίζεται η καμπύλη στάθμης – όγκου για το εύρος των μετρημένων τιμών όπως στην εικόνα 4. Τα 28 ζεύγη δεδομένων των δορυφορικών αποστολών Sentinel-2 και 3, τα οποία προέκυψαν τελικά από την επιλογή χρονικού εύρους, συγκρίθηκαν επιπλέον και με τις υφιστάμενες σχέσεις που παρουσιάζονται στη βιβλιογραφία
Συμπεράσματα
Η παρούσα ερευνητική εργασία επαλήθευσε, μέσω in-situ παρατηρήσεων, την εφαρμοσιμότητα της χρήσης δορυφορικών δεδομένων για την εκτίμηση της στάθμης, της επιφάνειας και του αποθηκευμένου όγκου νερού του ταμιευτήρα Υλίκης. Η εφαρμογή του δείκτη NDWI, με την αξιοποίηση της μεθόδου ελάχιστου κατωφλίου, παρουσιάζει εξαιρετικά αποτελέσματα για την εκτίμηση της επιφάνειας νερού του ταμιευτήρα. Με επιτυχία χαρακτηρίζεται και η προσέγγιση για την εκτίμηση της στάθμης νερού του ταμιευτήρα με τη χρήση των δεδομένων των δορυφόρων Sentinel-3. Τα στοιχεία των δορυφορικών αποστολών Sentinel-2 και Sentinel-3 που χρησιμοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, κατέστησαν δυνατή την εκτίμηση των μεταβολών του όγκου νερού και την παρακολούθηση των υδρολογικών στοιχείων του ταμιευτήρα Υλίκης για χρονικό διάστημα περίπου 3 ετών. Επιπλέον, οι τρεις από τις τέσσερεις μεθοδολογίες που εξετάστηκαν παρουσίασαν αποτελέσματα υψηλής ακρίβειας. Τέλος, αναφορικά με τη σύγκριση που έλαβε χώρα μεταξύ της σχέσης στάθμης – επιφάνειας – αποθηκευμένου όγκου νερού που υπολογίστηκε από τα δορυφορικά δεδομένα και της αντίστοιχης που εντοπίστηκε στη βιβλιογραφία, παρατηρούνται ορισμένες αποκλίσεις.
