Η χρήση της τηλεπισκόπησης στην έρευνα της αστικής βιώσιμης ανάπτυξης σχετικά με το φαινόμενο της αστικής διάχυσης
Από RemoteSensing Wiki
Using satellite remote sensing to survey transport-related urban sustainability Part 1 : Methodologies for indicator quantification
Η χρήση της τηλεπισκόπησης στην έρευνα της αστικής βιώσιμης ανάπτυξης σχετικά με το φαινόμενο της αστικής διάχυσης Μέρος πρώτο: Μεθοδολογίες για τον προσδιορισμό της ποσοτικοποίησης των δεικτών
Ying Zhang, Bert Guindon
Canada Centre for Remote Sensing, Earth Sciences Sector, Natural Resources Canada, 588 Booth Street, Ottawa, Ont., Canada K1A 0Y7
Ημερομηνία δημοσίευσης 5 Αυγούστου 2005
Αντικείμενο εφαρμογής
Αντικείμενο εφαρμογής αυτής της μελέτης αποτελεί η ποσοτικοποίηση των δεικτών της βιώσιμης ανάπτυξης σε σχέση με την κατανάλωση ενέργειας στο επίπεδο των αστικών μεταφορών ως αποτέλεσμα της αστικής διάχυσης.
Μελέτη για τη βιώσιμη ανάπτυξη
Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με τη χρήση πληροφοριών του αστικού μοντέλου ( πυκνότητα πληθυσμού στην πόλη, τη χρήση γης κατά κεφαλή και τις συνδυασμένες χρήσεις γης ) και την ανάλυση των επιπτώσεων στην αποδοτικότητα των χρήσεων γης, τις μεταφορές και το περιβάλλον. Στην εργασία περιγράφηκαν τέσσερις δείκτες ( πυκνότητα πληθυσμού, αστική χρήση γης κατά κεφαλή, τρόπος μεταφορών και πιθανότητα απόστασης μεταφοράς ) για την υπό μελέτη περιοχή της Ottawa – Gatineau και Calgary.
Στόχος της εφαρμογής αποτελεί η παραγωγή βάσης δεδομένων αστικών χρήσεων γης για τις υπό εξέταση περιοχές του Καναδά βασισμένη σε επεξεργασμένες από το Canada Centre of Remote Sensing εικόνες Landsat και στους δείκτες βιώσιμης ανάπτυξης για αστικό περιβάλλον. Η συγκεκριμένη βάση δεδομένων παράγεται με σκοπό την ποσοτικοποίηση των δεικτών βιώσιμης ανάπτυξης σε σχέση με την κατανάλωση ενέργειας στο επίπεδο των αστικών μεταφορών για τη βιώσιμη ανάπτυξη, οι οποίοι έχουν προταθεί από πολεοδόμους και συγκοινωνιολόγους με βάση τα ακόλουθα κριτήρια:
- Να εφαρμόζονται οι ανάγκες των άμεσα ενδιαφερόμενων, στην προκειμένη περίπτωση οι ανάγκες των σχεδιαστών της στρατηγικής της αστικής βιώσιμης ανάπτυξης
- Να είναι κατανοητά
- Να είναι αποδοτικά και ιδανικά να είναι σαφή τα μέτρα του στοιχειοθετημένου ζητήματος
- Να είναι εφικτά για λειτουργική χρήση ( το πόσο εφικτά είναι καθορίζονται από το τη διαθεσιμότητα των σχετικών απαιτούμενων βάσεων δεδομένων για ποσοτικοποίηση ).
Η βιώσιμη ανάπτυξη απαιτεί την ισορροπία μεταξύ των διάφορων κοινωνικών στόχων και της οικονομικής ανάπτυξης.
Στην έρευνα χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Landsat για τους ακόλουθους λόγους:
- Η σειρά δορυφόρων Landsat παρέχει πληροφορίες για πάνω από τριάντα χρόνια, με αποτέλεσμα να είναι εφικτή η διαχρονική ανάλυση της υπό εξέταση περιοχής.
- Η ανάλυση των εικόνων Landsat στα ( 15, 30 και 80 m ) είναι επαρκής για την καταγραφή των ανθρώπινων δραστηριοτήτων όπως οι αγροτικές εφαρμογές αλλά όχι για τη λεπτομερή παρακολούθηση της ανάπτυξης του οδικού δικτύου.
- Κάθε τμήμα της εικόνας Landsat καλύπτει επιφάνεια ( 180km x 180km ) άρα και μεγαλύτερης κλίμακας χαρακτηριστικά γνωρίσματα της αστικοποίησης.
- Η πολυφασματική απεικόνιση των αισθητήρων παρέχουν επαρκείς πληροφορίες για την διάκριση των σημαντικότερων κατηγοριών χρήσεων γης.
- Οι χάρτες χρήσεων γης και εκτάσεων παράγονται ικανοποιητικά από τα σχετικά λογισμικά.
Η παραγωγή χαρτών εκτάσεων και χρήσεων γης LCLU maps ( Land - Cover / Land - Use maps ) πραγματοποιήθηκε με δύο αρχικές στοιχειώδεις ταξινομήσεις κάθε εικόνας, μία εκ των οποίων με βάση το pixel και μία τμηματικά. Αεροφωτογραφίες και παγχρωματικές εικόνες των 5m από τους δορυφόρους του Indian Remote Sensing ( IRS ) χρησιμοποιήθηκαν ταυτόχρονα, κατά τη διάρκεια της κατηγοριοποίησης των συστάδων και των τμημάτων. Οι δύο αυτές ταξινομήσεις ακόλουθα συγχωνεύθηκαν. Η επόμενη επεξεργασία περιλάμβανε την αύξηση των κατηγοριών με τη χρήση άλλων πηγών όπως τη National Topographic Data Base ( NTDB ), τη βάση οδικών δικτύων από την GeoBase και εθνικά στοιχεία απογραφής από την Statistcs Canada. Ακόλουθα πραγματοποιήθηκαν επιτόπιες παρατηρήσεις για την επιβεβαίωση των στοιχείων και διόρθωση των σφαλμάτων, τα οποία είχαν περισσότερο σχέση με εσφαλμένες ταξινομήσεις δρόμων και συγχύσεις κατοικημένων και βιομηχανικών περιοχών.
Οι μεθοδολογίες που χρησιμοποιήθηκαν για την ποσοτικοποίηση των δεικτών σε αυτή την έρευνα ήταν η βασική στατιστική, η χωρική ανάλυση και οι διαδικασίες μοντελοποίησης. Όσο αφορά στη χωρική ανάλυση χρησιμοποιήθηκαν εκτεταμένα πληροφορίες από LCLU χάρτες από επεξεργασία δεδομένων δορυφόρων ειδικά για τον χαρακτηρισμό του τοπίου. Τα απαραίτητα στοιχεία για τη συγκεκριμένη διαδικασία ήταν η περιγραφή και η ανάλυση των χωρικών δομών και των ρυθμιστικών σχεδίων των χαρτών όπως για παράδειγμα οι καλλιεργούμενες εκτάσεις κ. ά. Η τεχνική είναι βασισμένη στην προϋπόθεση ότι τα χωρικά σχέδια των στοιχείων έχουν άμεση σχέση με τις διαδικασίες προέλευσής τους ( όπως για παράδειγμα η σχέση ανάμεσα στα χαρακτηριστικά των δασών με τις προηγούμενες πρακτικές αποψίλωσης που έχουν εφαρμοστεί στην περιοχή ) και με τις επιπτώσεις στο περιβάλλον, την οικολογία και την περιβάλλουσα κοινωνική και οικονομική ανάπτυξη.
Οι μεθοδολογίες χωρικής ανάλυσης χρησιμοποιούνται με σκοπό τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τη χωρική κατασκευή του αστικού μοντέλου βάσει των διόδων μεταφοράς, όπως για παράδειγμα η σχέση ανάμεσα στους χώρους κατοικίας και εργασίας.
Στη συνέχεια ακολούθησε η ποσοτικοποίηση των δεικτών. Όσο αφορά στο δείκτη πυκνότητας πληθυσμού στην αστική περιοχή πραγματοποιήθηκε σε εικόνες Landsat 7 και εικόνες των 5m Indian Remote Sensing ( IRS ) μία διαδικασία Urban Mask με όχι πολύ μεγάλη ακρίβεια. Οι εικόνες IRS είναι χρήσιμες για τον εντοπισμό κατοικημένων περιοχών πολύ μικρής πυκνότητας οι οποίες περιβάλλουν πόλεις όπως το Edmonton και Calgary. Αυτή η διαδικασία αποσκοπεί στην μείωση της επιρροής των σφαλμάτων του εντοπισμού των αστικών περιοχών στις αγροτικές εκτάσεις και στην αποκοπή των κτισμάτων που έχουν σχέση με τις αγροτικές ασχολίες και δεν είναι ευδιάκριτα από τα κτήρια των αστικών περιοχών στις εικόνες Landsat.
Μία αυτοματοποιημένη διαδικασία εφαρμόζεται για να κάνει πιο διακριτή την προηγούμενη όχι και τόσο ακριβή. Η καινούρια περιοχή περιλαμβάνει όλα τα pixels με τον χαρακτηρισμό « αστική περιοχή » ( όπως « κατοικίες », « βιομηχανίες », κ. ά. ), αλλά και όλα εκείνα τα « μη αστικά » pixels που βρίσκονται κάτω από τη ζώνη αποκλεισμού. Ακόλουθα πραγματοποιείται η λειτουργία ανάλυσης buffer για τον απολογισμό των μεγάλων « πράσινων » τμημάτων των κτηρίων σε σχέση με τις χαμηλής πυκνότητας διάχυσης περιοχών. Στο επόμενο βήμα πραγματοποιείται σύνδεση του πληθυσμού με τα παραπάνω στοιχεία.
Αντίστοιχες διαδικασίες ποσοτικοποίησης ακολουθήθηκαν για του δείκτες των χρήσεων γης κατά κεφαλή, για τον τρόπο μεταφορών και την πιθανότητα απόστασης μεταφοράς.
Αποτελέσματα μελέτης και συμπεράσματα
Συμπεράσματα σχετικά με τη βιώσιμη ανάπτυξη και τη χρήση δορυφορικών συστημάτων στην έρευνα είναι τα ακόλουθα:
- Αρχικά επειδή πολλοί από τους δείκτες που είχαν χρησιμοποιηθεί δεν είχαν προταθεί από πολεοδόμους και επειδή ήταν περιγραφικοί δεν είχαν άμεση εφαρμογή. Ο ρόλος της επιστήμης ήταν από το σημείο αυτό να δημιουργηθούν μαθηματικές φόρμες οι οποίες θα είχαν ποσοτικά αποτελέσματα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε σχέδια βιώσιμης ανάπτυξης.
- Η βιωσιμότητα των πόλεων, όπως προκύπτει από την έρευνα, είναι επιθυμητό να περιλαμβάνει δείκτες βασισμένους σε απλά και γνώριμα κριτήρια. Η απλότητα ωστόσο είναι δυνατό να οδηγήσει σε ασάφεια λόγω της αδύναμης σχέσης του απλού δείκτη και του σκοπού της βιωσιμότητας. Ένα από τα πιο πετυχημένα παραδείγματα είναι αυτό της αστικής πυκνότητας πληθυσμού που έχει προταθεί για τη μέτρηση ενός διαφορετικού φάσματος αστικής βιωσιμότητας το οποίο περιλαμβάνει την κατανάλωση ενέργειας και την ποιότητα του νερού.
- Εξίσου σημαντικό με τα προηγούμενα είναι το γεγονός ότι οι δείκτες θα πρέπει να περιλαμβάνουν ένα ευρύτερο φάσμα παραγόντων όπως και εκείνους των οποίων η ποσοτικοποίηση είναι στενά συνδεδεμένη με το σκοπό της σχεδίασης βάσει της βιώσιμης ανάπτυξης.
- Από τους μελετητές έγινε αντιληπτό ότι αυτή η μέθοδος έχει κάποιους περιορισμούς γιατί οι στοιχειοθετημένοι δείκτες τείνουν να μην συνυπολογίζουν πιθανές σχέσεις τους με δείκτες σχετικούς με την κοινωνία και την βιωσιμότητα. Αυτή η παρατήρησή τους έφερε στην επιφάνεια την ανάγκη για την εξισορρόπηση των διάφορων πολεοδομικών στόχων πιθανά μέσω της προδιαγραφής των αποδεκτών ορίων για τις τιμές των δεικτών.
