Μέθοδοι Αξιολόγησης και Καταγραφής της Φωτορύπανσης γύρω από Οικολογικά Ευαίσθητες Περιοχές
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: Μέθοδοι Αξιολόγησης και Καταγραφής της Φωτορύπανσης γύρω από Οικολογικά Ευαίσθητες Περιοχές
Συγγραφείς: John C. Barentine
Δημοσιεύθηκε: Journal of Imaging 2019, 5, 54; doi:10.3390/jimaging5050054
Πηγή: https://www.mdpi.com/2313-433X/5/5/54
Εισαγωγή
Η χρήση τεχνητού φωτός έχει αυξηθεί δραματικά τις τελευταίες δεκαετίες, κάτι που συνδέεται άμεσα με την αύξηση του ΑΕΠ, αλλά και με τη διάθεση νέων τεχνολογιών χαμηλού κόστους. Παρόλα αυτά, η αύξηση αυτή έχει φέρει και μια σειρά περιβαλλοντικών προβλημάτων ειδικά όσον αφορά τους βιορυθμούς της πανίδας. Μέχρι και σήμερα, η προστασία των ειδών από την φωτορύπανση βασίζεται κυρίως στην ζήτηση που υπάρχει στα πλαίσια του αστρο-τουρισμού ή του οικο-τουρισμού και γενικότερα δεν έχει αναπτυχθεί ιδιαίτερα ως πεδίο μελέτης και εφαρμογής.
Σύγχρονες μέθοδοι χαρακτηρισμού του νυχτερινού φωτισμού
Οι μέθοδοι χαρακτηρισμού περιλαμβάνουν τόσο την μελέτη του φωτός στην επιφάνεια της γης, όσο και τη μελέτη του φωτός που διαχέεται στον νυχτερινό ουρανό. Ειδικά για την μελέτη των περιβαλλοντικών επιπτώσεων κρίνεται απαραίτητη η μελέτη και των δύο. Για την μελέτη του φωτός που διαχέεται στον ουρανό χρειάζεται αρχικά να εντοπιστούν οι πηγές φωτός στην επιφάνεια της γης και με την χρήση του κατάλληλου αλγορίθμου να υπολογιστεί το ποσοστό φωτός που διαχέεται στην ατμόσφαιρα. Ο πρώτος αισθητήρας που χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη του νυχτερινού τεχνητού φωτός ήταν ο DMSP-OLS, ο οποίος όμως παρουσιάζει προβλήματα κυρίως σχετικά με τη βαθμονόμηση και την συνοχή των δεδομένων. Ο VIIRS είναι ένας πιο πρόσφατος αισθητήρας που φέρει το ειδικό κανάλι Day/Night Band (DNB), το οποίο είναι κατάλληλο για τη μέτρηση του τεχνητού φωτός. Βέβαια, ένα μεγάλο μειονέκτημα του αισθητήρα αυτού είναι ότι δεν μπορεί να καταγράψει το LED φως, του οποίου η χρήση γίνεται όλο και πιο δημοφιλής. Μια ακόμα πηγή δεδομένων προέρχεται από της φωτογραφίες των αστροναυτών του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, οι οποίες όμως δεν έχουν χρονική συνέχεια, ούτε καλύπτουν όλη τη γη.
Εκτός από τις τηλεπισκοπικές απεικονίσεις, είναι δυνατή και η in situ μέτρηση της ένταση της φωτεινότητας με την χρήση του φωτόμετρου Sky Quality Meter (SQM). Φέρει μόνο ένα κανάλι, μπορεί να καταγράψει ένα μεγάλο εύρος μηκών κύματος, παραμένει φωτομετρικά σταθερό με την αλλαγή της θερμοκρασίας και είναι εύχρηστο καθώς είναι φορητό και ελαφρύ. Βέβαια, η μετατροπή των δεδομένων από ακτινοβολία σε ένταση φωτεινότητας παρουσιάζει κάποια περιπλοκότητα, η χωρική ανάλυση είναι περιορισμένη, ενώ προβληματικό είναι και το γεγονός ότι μετρήσεις μπορούν να γίνουν μόνο στο ζενίθ και όχι υπό κάποια άλλη γωνία. Μια πιο αποτελεσματική μέθοδος είναι η χρήση 2D εικόνων, οι οποίες επιτρέπουν την συλλογή διανυσματικών και μη μετρήσεων, οι οποίες δεν μπορούν να αποκτηθούν με άλλο τρόπο.
Πρόσφατες εξελίξεις
Μια σχετικά πρόσφατη καινοτομία όσον αφορά την καταγραφή του τεχνητού φωτισμού είναι η χρήση drone, τα οποία επιτρέπουν την άμεση απόκτηση μιας γεωαναφερμένης εικόνας, καθώς φέρουν GPS, ενώ η καταγραφή έγχρωμων εικόνων επιτρέπει μια αρχική εκτίμηση σχετικά με το είδος του φωτός (LED κτλ), αλλά και με την φασματική υπογραφή. Εκτός από την καταγραφή του τεχνητού φωτός συχνά απαιτείται και η μέτρηση της σκοτεινότητας του ουρανού, ειδικά όταν πρόκειται για προστατευόμενες περιοχές, δημοφιλείς για την παρατήρηση του νυχτερινού ουρανού. Αυτή η μέτρηση μπορεί να γίνει με την χρήση μονοκάναλου ανιχνευτή που κάνει τη μέτρηση στο ζενίθ και ο οποίος όμως φέρει κάποια μειονεκτήματα με βασικότερο να είναι η δυσκολία συλλογής πληροφοριών σχετικά με την χωρική κατανομή του φωτός. Παρόμοια προβλήματα παρουσιάζουν και τα δεδομένα που συλλέγονται από μη επιβλεπόμενους σταθμούς παρατήρησης του νυχτερινού ουρανού, οι οποίοι χρησιμοποιούν και αυτοί μονοκάναλο ανιχνευτή. Βέβαια το πλεονέκτημα των σταθμών αυτών είναι ότι μπορούν να παράσχουν χρονοσειρές παρατηρήσεων.
Μελλοντικές Τεχνολογικές Προσδοκίες
Αρχικά, αναμένεται ότι στο μέλλον οι τηλεπισκοπικές μέθοδοι μελέτης του τεχνητού φωτός θα μπορούν να λειτουργούν ως μετρητές του βαθμού έκθεσης σε αυτό, καθώς θεωρείται δεδομένο ότι η υπερέκθεση στο τεχνητό φως κατά τις νυχτερινές ώρες είναι επιβλαβής τόσο για τον άνθρωπο όσο για την βιοποικιλότητα. Επίσης, όσον αφορά τα πιο τεχνικά ζητήματα, φαίνεται πως η μέτρηση των μονοκάναλων αισθητήρων που γίνεται μόνο στο ζενίθ δεν θα είναι αρκετή στο μέλλον, έτσι αναμένεται ότι το συγκεκριμένο πεδίο θα δει πολλές εξελίξεις όσον αφορά τον τεχνικό εξοπλισμό, τα λογισμικά και τις τεχνικές απεικόνισης.
