Η περίπτωση των ποταμών Αξιού και Αλιάκμονα

Από RemoteSensing Wiki

Στοιχεία κειμένου: George P. Petropoulosa, Dionissios P. Kalivas, Hywel M. Griffiths, Paraskevi P. Dimou:‘Remote sensing and GIS analysis for mapping spatio-temporal changes of erosion and deposition of two Mediterranean river deltas: The case of the Axios and Aliakmonas rivers, Greece’,

[[1]]

Keywords: Remote sensing

Τηλεπισκόπηση και ανάλυση GIS για χαρτογράφηση χωροχρονικών μεταβολών διάβρωσης και εναπόθεσης δύο ποταμών της Μεσογείου: Η περίπτωση των ποταμών Αξιού και Αλιάκμονα, Ελλάδα

Περίληψη

Αυτή η μελέτη διερευνά τις μεταβολές για περίοδο 25 ετών (1984-2009) σε δύο υγρότοπους που σχηματίζονται στα Δέλτα των ποταμών: Αξιού και Αλιάκμονα. Ελήφθησαν εικόνες Landsat TM κατά τη διάρκεια της περιόδου μελέτης για φωτοερμηνεία και αναπτύχθηκε μια ημι-αυτόματη μέθοδος ταξινόμησης εικόνων βασιζόμενη σε μηχανές φορέα υποστήριξης (SVM) για τον εξορθολογισμό της διαδικασίας χαρτογράφησης. Σημαντικές εναποθέσεις και διαβρώσεις σε διαφορετικές χρονικές περιόδους κατά τη διάρκεια της μελέτης, προσδιορίστηκαν ποσοτικά. Η διάβρωση και στα δύο δέλτα του ποταμού να παρατηρείται κυρίως την περίοδο 1990-2003 και οι εναποθέσεις το 2003-2009. Η Ανάλυση έγινε σε περιβάλλον γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (GIS). Μία από τις κύριες συμβολές της δουλειάς μας έγκειται στη χρήση του ταξινομητή SVMs στην παράκτια χαρτογράφηση των μεταβολών και επιβεβαιώνει τη χρησιμότητα της τεχνολογίας EO και GIS ως αποτελεσματικό εργαλείο στην επιτυχή διαχείριση του τοπίου.

Εισαγωγή

Τα διάφορα στοιχεία των υγροτόπων είναι ιδιαίτερα περίπλοκα και εύθραυστα και επηρεάζονται από την ερημοποίηση, την υποβάθμιση της γης, την ανάπτυξη της γεωργίας, της κτηνοτροφίας και της αλιείας, τα εκτεταμένα έργα αποστράγγισης, την ερήμωση της υπαίθρου, την αστικοποίηση και την ρύπανση. Αυτές οι διεργασίες μπορούν να προκαλέσουν διάβρωση και εναπόθεση ιζημάτων, που έχουν ως αποτέλεσμα μορφολογικές αλλαγές οι οποίες επηρεάζουν άμεσα την πανίδα και χλωρίδα. Το πλεονεκτήμα της τηλεπισκόπησης είναι οι φθηνές, συνεχείς, συνοπτικές, ακόμη και σε απρόσιτες θέσεις λήψεις. Οι δορυφόροι παρέχουν ψηφιακές εικόνεες σε υπέρυθρες φασματικές ζώνες όπου ο διαχωρισμός εδάφους-νερού μπορεί να καθοριστεί καλά. Τα δεδομένα γεωσκόπησης μπορούν να συνδυαστούν με γεωγραφικές πληροφορίες (GIS) για να δώσουν ένα αποτελεσματικό σύνολο εργαλείων για την ανάλυση και την εξαγωγή χωρικών πληροφοριών οι οποίες είναι απαραίτητες για τις έρευνες μεταβολών των ακτών.

Περιοχή μελέτης

Τα Δέλτα των ποταμών Αξιού και Αλιάκμονα τα οποία βρίσκονται στη Μακεδονία, στον Θερμαϊκό κόλπο, αποτελούν μέρος ενός μεγαλύτερου συνόλου υγροτόπων στην περιοχή το οποίο προστατεύεται από τη Σύμβαση του Ramsar.

Προσδιορισμός ακτογραμμής και εκτίμηση διάβρωσης / εναπόθεσης

• Χρησιμοποιήθηκε μια προσέγγιση άμεσης ψηφιοποίησης βασισμένη στη φωτοερμηνεία της εικόνας για την εξαγωγή αλλαγών από τα δεδομένα γεωσκόπησης στις διαφορετικές ημερομηνίες για τους δύο ποταμούς δέλτα. Επιπλέον, μια εποπτευόμενη προσέγγιση ταξινόμησης εικόνας χρησιμοποιήθηκε για τον εξορθολογισμό της χαρτογράφησης.
• Όλες οι προ-επεξεργασίες και η γεωχωρική ανάλυση των χωρικών δεδομένων διεξήχθησαν με τη χρήση της ανάλυσης εικόνας ENVI (v. 5.0, ITTVisual Solutions).
• Έγινε χαρτογράφηση ακτών με βάση τη φωτοερμηνεία της εικόνας.
• Έγινε ημι-αυτόματη οριοθέτηση ακτογραμμής με χρήση SVM.
• Για τον υπολογισμό της μεταβολής των ακτών και την εκτίμηση της διάβρωσης και της εναπόθεσης χρησιμοποιήθηκε διανυσματικός τρόπος ανάλυσης στο ArcMap GIS.

Αποτελέσματα και συζήτηση

• η ακτογραμμή κατά μήκος των δύο δέλτα άλλαξε σημαντικά μεταξύ 1984 και 2009.
• η διάβρωση ήταν κυρίαρχη στο Δέλτα του Αξιού μεταξύ 1984 και 2009. Τόσο η διάβρωση όσο και η απόθεση πραγματοποιήθηκαν κατά μήκος του ποταμού και στα παράκτια τμήματα. Μεταξύ 1990 και το 2003, η διάβρωση ήταν κυρίαρχη με πολύ μικρές περιοχές απόθεσης που είναι εμφανείς κατά μήκος του κύριου ποταμού. Την τελευταία χρονική περίοδο (2003-2009), γίνεται εναπόθεση με μικρές περιοχές διάβρωσης που εμφανίζονται σε συγκεκριμένες τοποθεσίες.

• Μεταξύ του 1984 και του 2009, η διάβρωση στο δέλτα του ποταμού Αλιάκμονα φαίνεται να ήταν η κυρίαρχη, αν και η διάβρωση αυτή φαίνεται να έχει συγκεντρωθεί κατά μήκος των παράκτιων περιοχών παρά κατά μήκος του κύριου ποταμού. Μεταξύ 1984 και 1990 εκτεταμένες περιοχές εναπόθεσης είναι εμφανείς τόσο στις παράκτιες περιοχές όσο και κατά μήκος του κύριου ποταμού.Και πάλι, όπως και στον ποταμό Αξιό, η διάβρωση ήταν μακράν η κυρίαρχη διαδικασία μεταξύ 1990 και 2003. Κατά την τελευταία περίοδο (2003-2009), η εναπόθεση ήταν η κυρίαρχη διαδικασία με λίγες μικρές περιοχές. Η διάβρωση είναι εμφανής μόνο κατά μήκος της ανατολικής παραλιακής περιοχής της μελέτης.
• Σε όλο το χρονικό διάστημα της ανάλυσης (1984-2009) υπάρχει συμφωνία μεταξύ των SVM και της μεθόδου φωτοερμηνείας, ότι καθαρή διάβρωση έλαβε χώρα.

Συμπεράσματα

• Αυτή η μελέτη κατέδειξε την χρησιμότητα της τεχνολογίας γεωσκόπησης και Τεχνικές GIS για την ανάλυση της χωροχρονικής δυναμικής των ακτών στις όχθες του ποταμού που σχηματίζονται από τον Αξιό και τον Αλιάκμονα.
• Εκτεταμένη διάβρωση και υποχώρηση των ακτών σημειώθηκαν και στους δύο ποταμούς μεταξύ του 1984 και του 2009.
• Αυτή η υποβάθμιση που συνέβη κατά τα τελευταία 25 χρόνια φαίνεται ότι είναι κατά κύριο λόγο αποτέλεσμα μειωμένων απορρίψεων και διαταραχών στη δυναμική των ιζημάτων λόγω της εκτεταμένης ρύθμισης του ποταμού και της άρδευσης. Οι χαρτογραφίες μεταβολών των ακτών που βασίζονται σε SVMs έδειξαν παρόμοια αποτελέσματα, ωστόσο, παρουσιάζοντας διαφορά 5-20% σε σύγκριση σε την φωτοερμηνεία.
• Η διεθνής σημασία αυτής της μελέτης έγκειται στην εξερεύνηση της ικανότητας της τεχνικής SVMs να συνεργάζεται με δεδομένα ΕΟ προς μια οικονομικά αποδοτική, γρήγορη και σωστή λύση στην διαχείριση μεταβολών της ακτογραμμής, η οποία μπορεί να έχει ζωτική σημασία στη χάραξη πολιτικής και στην επιτυχή διαχείριση του τοπίου. Επιπλέον, η παρούσα μελέτη συμβάλλει σημαντικά στην κατανόηση της δυναμικής των Δέλτα της Μεσογείου, δεδομένου των αυξανόμενων πιέσεων σε σχέση με τα κλιματικά άκρα, ανθρωπογενών δραστηριοτήτων διαφόρων μορφών και συνεχιζόμενες συγκρούσεις μεταξύ οικονομικών και συντηρητικών αγροτικών πρακτικών.