Μοντελοποίηση της επίδρασης της αστικής ανάπτυξης στην επιφανειακή απορροή
Από RemoteSensing Wiki
Μοντελοποίηση της επίδρασης της αστικής ανάπτυξης στην επιφανειακή απορροή με την ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών
1. Αντικείμενο Εφαρμογής
Αναπτύσσεται μια μεθοδολογία η οποία συσχετίζει την αστική ανάπτυξη με υδρολογικά μοντέλα χρησιμοποιώντας μια ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (GIS).
2. Στόχος της Εφαρμογής
Στόχος της εφαρμογής είναι η αυτοματοποίηση της εκτίμησης της επιφανειακής απορροής βασισμένης στο μοντέλο Soil Conservation Service (SCS). Η μέθοδος εφαρμόζεται στο δέλτα του ποταμού Zhujiang της Νότιας Κίνας, όπου έχει παρατηρηθεί μεγάλη αστική ανάπτυξη τις τελευταίες δύο δεκαετίες, η οποία έχει προκαλέσει προβλήματα στην διαχείριση των υδατικών πόρων.
3. Χρησιμότητα των δεκτών/καναλιών
Χρησιμοποιείται ο Landsat Thematic Mapper για την ανίχνευση αλλαγών στην κάλυψη αστικής γης.
4. Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS
Επί των δεδομένων του Landsat Thematic Mapper πραγματοποιείται ανάλυση GIS για την εξέταση των αλλαγών στα χωρικά σχήματα κάλυψης της αστικής ανάπτυξης.
5. Αιτιολόγηση αναγκαιότητάς τους
Η ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS εφαρμόζεται ευρέως και αναγνωρίζεται ως ένα ισχυρό και αποτελεσματικό εργαλείο για την ανίχνευση της αστικής ανάπτυξης. Στην υδρολογική μοντελοποίηση τα δεδομένα τηλεπισκόπησης είναι πολύτιμα για την εκτίμηση των παραμέτρων του μοντέλου. Η εισαγωγή του GIS καθιστά εφικτό για τους υπολογιστές να χειρίζονται την χωρική φύση των υδρολογικών παραμέτρων.
6. Προεπεξεργασίες
Τα σχήματα χρήσης και κάλυψης γης απεικονίστηκαν με την χρήση δεδομένων του Landsat Thematic Mapper. Μια τροποποιημένη έκδοση του σχήματος του Anderson για την χρήση γης/ταξινόμηση κάλυψης η οποία λαμβάνει υπόψη τις τοπικές συνθήκες υιοθετήθηκε. Η προεπεξεργασία των δεδομένων του Landsat Thematic Mapper περιλαμβάνει την λήψη της εικόνας, την βελτίωσή της με γραμμική έκταση και ισοστάθμιση του ιστογράμματος, την γεωμετρική και ραδιομετρική διόρθωσή της σε ένα κοινό σύστημα συντεταγμένων (Universal Transverse Mercator, UTM) βασισμένο σε τοπογραφικούς χάρτες κλίμακας 1:50000 της επαρχίας Guangdong. Κάθε εικόνα στην συνέχεια διορθώθηκε ραδιομετρικά χρησιμοποιώντας μια μέθοδο σχετικής ραδιομετρικής διόρθωσης.
7. Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα
Μια ταξινόμηση για τις εικόνες χρησιμοποιώντας τις συχνότητες 2, 3 και 4 με τον αλγόριθμο μέγιστης πιθανοφάνειας διενεργήθηκε. Η ακρίβεια της ταξινόμησης επαληθεύθηκε με επί τόπου έλεγχο ή συγκρίνοντας τα αποτελέσματα με υπάρχουσες χρήσεις ή καλύψεις γης.
8. Προχωρημένες επεξεργασίες τηλεπισκοπικών εικόνων
Για την ανίχνευση της αλλαγής στην χρήση γης χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος διασταύρωσης με χρήση πινάκων. Ποσοτικά τοπικά δεδομένα των συνολικών αλλαγών χρήσεων γης και καλύψεων όπως και κέρδη και απώλειες σε κάθε κατηγορία μπορούν να εξαχθούν. Με σκοπό την ανάλυση της φύσης, ρυθμού και θέσης της αλλαγής στην κάλυψη της αστικής γης, μια εικόνα αστικής και κτισμένης γης εξάχθηκε από κάθε γνήσιο σχήμα κάλυψης γης. Οι δύο εξαχθείσες εικόνες στην συνέχεια τοποθετήθηκαν η μια πάνω στην άλλη και κωδικοποιήθηκαν για να πάρουμε την εικόνα της αύξησης στην κάλυψη αστικής γης.
9. Ειδικές επεξεργασίες GIS και αποτελέσματα
Για να ξεκινήσει η μοντελοποίηση μια εικόνα κάλυψης γης και το στρώμα του εδάφους συνδυάστηκαν για την βαθμονόμηση του υδρολογικού μοντέλου. Χρησιμοποιώντας την συνάρτηση max algebra του GIS το μέγιστο δυνατό δυναμικό αποθήκευσης για κάθε πίξελ υπολογίζεται και στην συνέχεια ανιχνεύονται αλλαγές στην διάρκεια του χρόνου. Τα αποτελέσματα της τελικής ανάλυσης δίνονται στο Σχήμα 1.
10. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων
Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν ένα αξιοσημείωτο άνισο χωρικό σχήμα αστικής ανάπτυξης και μια αύξηση 8.10 mm στην ετήσια απορροή κατά την διάρκεια της περιόδου 1989-1997. Η περιοχή με την μεγαλύτερη αστική ανάπτυξη είχε μεγαλύτερο δυναμικό για αυξημένη επιφανειακή απορροή. Οι αστικές περιοχές ήταν περισσότερο ευαίσθητες σε πλημμύρες. Η αστικοποίηση μείωσε το μέγιστο δυναμικό αποθήκευσης αυξάνοντας τους συντελεστές απορροής. Η μέθοδος είναι ικανή να αυτοματοποιήσει την υδρολογική μοντελοποίηση, και μπορεί να λειτουργήσει ως εναλλακτική λύση έναντι των παραδοσιακών μεθόδων, μειώνοντας την ανάγκη για αρκετές επί τόπου επισκέψεις.
11. Αναφορές
Weng Q (2001) Modeling Urban Growth Effects on Surface Runoff with the Integration of Remote Sensing and GIS. Environmental Management 28(6):737-748. doi:10.1007/s002670010258
