Μια σύγκριση των μεθόδων δορυφορικής τηλεπισκόπησης...

Από RemoteSensing Wiki

Μια σύγκριση των μεθόδων δορυφορικής τηλεπισκόπησης δεδομένων σύντηξης για τη χαρτογράφηση τύρφης βλάστηση δασών στη Σουμάτρα, Ινδονησία.

Αρχικός Τίτλος: A comparison of satellite remote sensing data fusion methods to map peat swamp forest loss in Sumatra, Indonesia

Συγγραφείς: Merry Crowson, Eleanor Warren-Thomas, Jane K. Hill, Bambang Hariyadi, Fahmuddin Agus, Asmadi Saad, Keith C. Hamer, Jenny A. Hodgson, Winda D. Kartika, Jennifer Lucey, Colin McClean, Neneng Laela Nurida, Etty Pratiwi, Lindsay C. Stringer, Caroline Ward & Nathalie Pettorelli

Ηλεκτρονική διέυθυνση: https://doi.org/10.1002/rse2.102

Αντικείμενο

Οι τυρφώνες είναι έλη-βάλτοι, καλύπτουν το 3% του εδάφους της γης και περιέχουν το 25% του παγκόσμιου κοιτάσματος σε άνθρακα. Αποτελούν ένα μείγμα φυτών, οργανικής ύλης αναμειγμένο με χώμα. Η μεγαλύτερη έκταση των τροπικών τύρφης εντοπίζεται στη Νοτιοανατολική Ασία (247.778 km2 ), εκ των οποίων 206.950 km2 βρέθηκαν στην Ινδονησία (Page et al., 2011). Η απώλεια των τεράστιων περιοχών τύρφης στη Νοτιοανατολική Ασία έχει αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, τόσο σε τοπικό όσο και σε παγκόσμιο επίπεδο, οδηγώντας στην αύξηση του ενδιαφέροντος για την αποκατάσταση της τύρφης στην περιοχή. Πιο συγκεκριμένα, έχει αρνητικές επιδράσεις στην ανθρώπινη υγεία, εξαιτίας της μεγάλης ποσότητας άνθρακα που περιέχει και κατά την καύση προκαλεί αναπνευστικά προβλήματα. Ακόμη, συμβάλλει αρνητικά στη διατήρηση της βιοποικιλότητας και στην οικονομία(Παγκόσμια Τράπεζα,2016). Η περιοχή μελέτης καλύπτει 2874 km2 και βρίσκεται στη Jambi Επαρχία, Σουμάτρα, Ινδονησία (Σχήμα 1). Η τύρφη καλύπτει ένα μεγάλο μέρος της(Wetlands International, 2003), αλλά η αρχική κάλυψη των δασικών τύρφης έχει μειωθεί καθώς έχουν αφαιρεθεί και αντικατασταθεί από φυτείες ή έχουν χαθεί σε δασικές πυρκαγιές (Miettinen et al., 2016). Η δορυφορική τηλεπισκόπηση, αποτελεί ένα σημαντικό εργαλείο καθώς προσφέρει τη δυνατότητα να παράσχει ενημερωμένες πληροφορίες σχετικά με την απώλεια δασικής έκτασης της τύρφης συμβάλλοντας παράλληλα στη δημιουργία ενός χωροταξικού σχεδιασμού διατήρησης και αποκατάστασης.

Μεθοδολογία

Σχήμα 1: Επισκόπηση χάρτη επαρχίας Jambi, Σουμάτρα, Ινδονησία. Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο κόκκινο πλαίσιο.

Πίνακας 1: Εικόνες Sentinel-1 και Sentinel-2 που χρησιμοποιήθηκαν στη μελέτη.

Σχήμα 2: Διαδικασία προεπεξεργασίας και ροής της εργασίας.

Σχήμα 3: Η σύνθετη εικόνα 2017 Sentinel-2 που χρησιμοποιείται καθόλη τη διάρκεια της μελέτης, εμφανιζόμενη ως εικόνα φυσικού χρώματος (RGB).

Σχήμα 4: Χάρτης κάλυψης γης και υποσύνολα, βασισμένα στη σύντηξη δεδομένων και στην ταξινόμηση.

Για τη χαρτογράφηση των δασών μπορούν να αξιοποιηθούν δύο τύποι δεδομένων δορυφορικής τηλεανίχνευσης, οπτικά και ραντάρ. Αυτοί οι δύο τύποι αισθητήρων προσφέρουν συμπληρωματικές πληροφορίες για την επιφάνεια της γης. Με τους οπτικούς αισθητήρες η χαρτογράφηση της κάλυψης της γης γίνεται με βάση τη φασματική ανακλαστικότητα, γεγονός που τους καθιστά ιδιαίτερα ευαίσθητους σε περιπτώσεις κάλυψης νέφους. Από την άλλη πλευρά, οι αισθητήρες ραντάρ για τη χαρτογράφηση εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε μήκη κύματος που διεισδύουν στο σύννεφο, χωρίς να επηρεάζονται από συνθήκες κάλυψης νέφους. Οι τεχνικές σύντηξης δεδομένων εμφανίζονται ως ένας ισχυρός τρόπος για την ενσωμάτωση πληροφοριών από τους δυο τύπους αισθητήρων (Joshi et al., 2016). Η μελέτη αυτή χρησιμοποιεί ένα προϊόν ραντάρ Sentinel-1 της ζώνης C και οπτικά προϊόντα Sentinel-2 από το 2017 (Πίνακας 1). Όλες οι εικόνες Sentinel-1 είναι από τον σχετικό αριθμό τροχιάς 18 και το Sentinel-2 από τον 118. Στο σχήμα 2 περιγράφεται η διαδικασία προεπεξεργασίας και η ροή της εργασίας. Η προκύπτουσα σύνθετη εικόνα παρουσιάζεται στο σχήμα 3. Οι εικόνες του Google Earth που χρησιμοποιήθηκαν ήταν SPOT εικόνες, με χωρική ανάλυση 1,5μ. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές ταξινομήσεις για τη χαρτογράφηση της γης. Στο τέλος πραγματοποιήθηκε μια αξιολόγηση ακριβείας για κάθε ταξινόμηση με σκοπό τη σύγκριση επιδόσεων.

Αποτελέσματα

Και στις τρεις μεθόδους ταξινόμησης η σύντηξη δεδομένων είχε θετική επίδραση σε ορισμένες κατηγορίες. Αποτελέσματα που προέκυπταν από τη χρήση μόνο δεδομένων ραντάρ παρουσίασαν συγκριτικά χαμηλές επιδόσεις ακριβείας. Η αντικειμενοστρεφής ταξινόμηση με τη χρήση σύντηξης δεδομένων είχε συκριτικά με τις άλλες δύο ταξινομήσεις μεγαλύτερη ακρίβεια. Στο σχήμα 4 αναδεικνύονται οι χάρτες κάλυψης εδάφους που παράγονται με τη σύντηξη δεδομένων χρησιμοποιώντας τις τρεις ταξινομήσεις. Όλες οι προσεγγίσεις ανίχνευσαν τους κύριους ποταμούς, τα αστικά κέντρα, φυτείες ακακίας στα νοτιοδυτικά της προστατευόμενης περιοχής.

Συμπεράσματα

Όπως προκύπτει από τα αποτελέσματα η σύντηξη δεδομένων αποτέλεσε έναν αρωγό διότι συνέβαλλε σημαντικά στη χαρτογράφηση της απώλειας τύρφης στη Νοτιοανατολική Ασία με μία ταξινόμηση βασισμένη σε εικονοστοιχεία χρησιμοποιώντας OPV, με απόρροια την αύξηση της συνολικής ακρίβειας κατά 1%. Αξίζει να σημειωθεί, πως η φυσιογνωμία του τοπίου, συγκεκριμένα οι φυτείες ακακίας και οι δασικές εκτάσεις τύρφης έχουν μεγάλα και καθορισμένα γεωμετρικά σχήματα ευνόησαν τη διαδικασία της ταξινόμησης βάσει των αντικειμένων.