Μοντελοποίηση της οπτικής μεταβολής του τοπίου μέσω τηλεπισκόπησης και GIS: μελέτη περίπτωσης βορειοδυτικής άνυδρης ακτής Αιγύπτου

Από RemoteSensing Wiki

Αντικείμενο Εφαρμογής: Τηλεπισκόπηση και τοπίο

Πρωτότυπος Τίτλος: « Remote sensing and GIS in modeling visual landscape change: a case study of the northwestern arid coast of Egypt »

Συγγραφείς: Yasser M. Ayad

Δημοσιεύθηκε: Landscape and Urban Planning, Volume 73, Issue 4, 15 December 2005, Pages 307-325.

Πηγή: [16]

Λέξεις Κλειδιά: GIS, οπτική αξιολόγηση, μεταβολή τοπίου, αναπτυσσόμενες χώρες, άνυδρο τοπίο.

Περίληψη

Σημαντικές προσπάθειες έχουν γίνει πάνω στην εύρεση αξιόπιστων τρόπων ποσοτικοποίησης των αισθητικών αξιών και της αξιολόγησης των χαρακτηριστικών του τοπίου μέσω των συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών (GIS), αναγνωρίζοντας την σημασία του στη διαδικασία λήψης των αποφάσεων. Η παρούσα μελέτη επιδιώκει να υπολογίσει τις οπτικές αλλαγές που έλαβαν χώρα σε μία αναπτυσσόμενη παράκτια περιοχή της Αιγύπτου, κατά τη διάρκεια των δεκαετιών 1950-1990, με τη βοήθεια τηλεπισκοπικών δεδομένων. Σύμφωνα με τις χρήσεις γης που εντοπίστηκαν έγινε μια κατηγοριοποίηση της περιοχής ανάλογα με τις οπτικές της ιδιότητες, και με βάση αυτές δημιουργήθηκε ένας σύνθετος δείκτης, ο οποίος επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει έναν μη-μετρήσιμο πόρο όπως η αξία του τοπίου, και να τονίσει τις επιπτώσεις των αυθαίρετα ανεπτυγμένων δραστηριοτήτων σε αυτόν.

Εισαγωγή

Η αξία του τοπίου ως αντικείμενο απόλαυσης και δημόσιας δραστηριοποίησης μπορεί να προσδιοριστεί από τα διάφορα χαρακτηριστικά της εκάστοτε κοινωνίας. Τα τοπία, σύμφωνα με τους Altman, Chemers, Smardon και Naveh, περιλαμβάνουν ανθρωπολογική διάσταση οι οποίες προβάλλονται μέσα από τα οπτικά τους στοιχεία (Altman and Chemers, 1980, Smardon, 1983, Naveh, 1995). Πλήθος τεχνολογιών και μεθοδολογιών επιχειρούν την ποσοτικοποίηση των χαρακτηριστικών του τοπίου για να καλύψουν τις ανάγκες του χωρικού σχεδιασμού. Τέλος, αξιόλογες μελέτες έχουν γίνει πάνω στους διαφορετικούς τρόπους εφαρμογής του εργαλείου GIS και της τηλεπισκόπησης για την αξιολόγηση των οπτικών χαρακτηριστικών, τη διαχείριση του τοπίου και την απεικόνιση χωρικών φαινομένων μεγάλης κλίμακας.

Εικ. 1. Η θέση της κύριας περιοχής μελέτης και τα κύρια φυσιογραφικά χαρακτηριστικά. Πηγή: [1]

Οπτικά χαρακτηριστικά των άνυδρων ακτών

Η συγκεκριμένη μελέτη επικεντρώνεται στην αξιολόγηση των οπτικών αλλαγών μιας άγονης παράκτιας περιοχής της Αιγύπτου (εικ. 1) κατά τι διάρκεια των δεκαετιών 1950-1990. Ο προσδιορισμός των οπτικών χαρακτηριστικών της περιοχής βασίστηκε στα κριτήρια της καταλληλόλητας ως προς την γεωγραφική κλίμακα και την έκταση, το πολιτιστικό υπόβαθρο των χρηστών και της σημασίας τους με βάση τα προϋπάρχοντα δεδομένα. Γίνεται υπόθεση ότι το δομημένο περιβάλλον επηρεάζει ευνοϊκά την οπτική των χρηστών συνδυαζόμενος με τους φυσικούς οπτικούς πόρους. Τα υπάρχοντα θέρετρα παρόλο που προσφέρουν ανοιχτούς πράσινους χώρους, το αντίκτυπο τους στο ευαίσθητο τοπίο της περιοχής πρέπει να απασχολήσει τον περιφερειακό σχεδιασμό διότι είναι δύσκολα αναστρέψιμο.

Επιλογή οπτικών χαρακτηριστικών

Από τα οπτικά χαρακτηριστικά μιας περιοχής επιλέχθηκαν να αξιολογηθούν η ποικιλομορφία των καλύψεων γης και των δραστηριοτήτων της περιοχής, με τη βοήθεια τηλεπισκοπικών δεδομένων και έπειτα η εγγύτητα στο νερό και η ποικιλομορφία του τοπίο, με τη βοήθεια ψηφιακών μοντέλων εδάφους (DEM).

Ειδικότητες της περιοχής μελέτης

Με βάση τα κριτήρια που τέθηκαν δημιουργήθηκε ένας δείκτης ποικιλομορφίας με βάση όλες τις χρήσεις γης, ένας δείκτης δραστηριοτήτων ο οποίος αξιολογεί την συμβατότητα χρήσης γης και περιβάλλοντος και τέλος, ένας σύνθετος δείκτης που συνδυάζει τους δύο προηγούμενους με τα σταθερά στοιχεία της εγγύτητας στο νερό και της τοπογραφίας της περιοχής.

Μελέτη περίπτωσης

Στην κοιλάδα του Νείλου υπάρχει μεγάλη συγκέντρωση πληθυσμού και υποδομών και για το λόγο αυτό οι στρατηγικές σχεδιασμού στην περιοχή επικεντρώνονται στην οικονομική ανάπτυξη των ερήμων που θα οδηγήσει στην αναδιανομή του πληθυσμού χωρίς να λάβουν υπόψη τις συνέπειες στους φυσικούς πόρους και ειδικά στο τοπίο.

Εικ. 2. Η επιλεγμένη παράκτια ζώνη. Πηγή: [2]

Περιοχή μελέτης

Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο βορειοδυτικό παράκτιο μέτωπο της Αιγύπτου (εικ. 2) και το τοπίο διακρίνεται από μια παράκτια πεδιάδα στα βόρεια και ένα οροπέδιο στα νότια (Salem, 1989) με ποικίλα γεωλογικά χαρακτηριστικά. Επίσης, έχει διαφοροποιημένα φυσιογραφικά χαρακτηριστικά, είναι ταχέως αναπτυσσόμενη και συγκεντρώσει οικονομικές δραστηριότητες όπως ο τουρισμός, η βιομηχανία, η γεωργία και η εξόρυξη.

Πίν. 1. Οι αναγνωρισμένες τάξεις χρήσεων γης στις ημερομηνίες (1955, 1977, 1987 και 1992) και η αντίστοιχη ταυτότητά τους. Πηγή: [3]

Εικ. 3. Μέθοδος απόσπασης των κλάσεων της χρήσης/κάλυψης γης (βαθμός φυσικότητας). Πηγή: [4]

Εικ. 4. Μέθοδος απόσπασης των κατηγοριών ποικιλομορφίας χρήσης/κάλυψης γης. Πηγή: [5]

Πίν. 2. Η επιλεγμένη ομάδα δραστηριοτήτων των τάξεων. Πηγή: [6]

Πίν. 3. Οι προτεινόμενοι συνδυασμοί των κατηγοριών δραστηριότητας. Πηγή: [7]

Πίν. 4. Διαφορετικές κατηγορίες ποικιλομορφίας εξάγονται για την περιοχή μελέτης. Πηγή: [8]

Πίν. 5. Τοπογραφικές τάξεις μεταβολών. Πηγή: [9]

Πίν. 6. Τάξεις των διαφορετικών αποστάσεων προσέγγισης στην ακτογραμμή. Πηγή: [10]

Πίν. 7. Σχέδιο επιλογής του προτεινόμενου σύνθετου οπτικού δείκτη. Πηγή: [11]

Μέθοδοι

Για την δημιουργία των δεικτών και την εξαγωγή των συμπερασμάτων χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες, ένας τοπογραφικός χάρτης και δορυφορικές εικόνες SPOT XS, οι οποίες ταξινομήθηκαν μέσω του έσω του ERDAS IMAGINE 8.2 (πίν. 1). Με την χρήση Arc/INFO GRID και Arc Makro γλώσσα υπολογίστηκαν δύο οπτικά χαρακτηριστικά, η χρήση/κάλυψη γης και η ποικιλία/κάλυψη γης (εικ. 3, 4). Καταληκτικά, εντοπίστηκαν οι κατηγορίες δραστηριοτήτων (πίν. 2), οι υπάρχουσες χρήσεις γης (πίν. 3), οι ταξινόμηση ποικιλομορφίας τοπίου (πίν. 4), οι τοπογραφικές αλλαγές (πίν. 5), η εγγύτητα στην ακτογραμμή (πίν. 6) και ο σύνθετος δείκτης με βάση τα κριτήρια του πίνακα 7.

Εικ. 5. Οι κατηγορίες εξορυκτικής χρήσης/κάλυψης γης (βαθμός φυσικότητας) για τις δεδομένες ημερομηνίες. Πηγή: [12]

Εικ. 6. α) Μεταβολές των τάξεων χρήσης/κάλυψης γης (βαθμός φυσικότητας) μεταξύ 1955 και 1992. Οι περιοχές που ταξινομήθηκαν ως «φυσικές» ήταν 86% το 1955, 82% το 1977, 74% το 1987 και 68% το 1992 β) Μεταβολές των τάξεων διαφοροποίησης χρήσης/κάλυψης γης μεταξύ του 1955 και του 1992. γ) Αλλαγές στον υπολογισμένο σύνθετο οπτικό δείκτη μεταξύ 1955 και 1992 για τις τρεις κύριες ομάδες. Πηγή: [13]

Εικ. 7. Οι εξαγόμενες κατηγορίες χρήσης/κάλυψης γης για τις συγκεκριμένες ημερομηνίες. Πηγή: [14]

Εικ. 8. Η κατανομή του υπολογιζόμενου σύνθετου οπτικού δείκτη για τις δεδομένες ημερομηνίες. Πηγή: [15]

Αποτελέσματα και συζήτηση

Κατά την περίοδο μελέτης υπήρξε σημαντική αλλαγή του βαθμού φυσικότητας στην περιοχή καθώς τα τεχνητά στοιχεία αυξήθηκα, τα ημι-φυσικά είχαν μια μικρή αύξηση τα πρώτα 20 χρόνια και έπειτα σταδιακά μειώθηκαν ενώ τα φυσικά στοιχεία μειώθηκαν κατά 18% (εικ. 5, 6). Αυτό οδήγησε σε μια απότομη αλλαγή τοπίου με κυρίαρχα τα τεχνητά στοιχεία και μια ομοιογένεια στην σύνθεση της περιοχής (εικ. 7, 8). Ο σύνθετος οπτικός δείκτης που προτείνεται διακρίνει ομάδες οπτικών πόρων ανάλογα με τον βαθμό φυσικότητας (πίν. 7) ενώ εντοπίστηκαν μεταβολές στην περιοχή που δεν σχετίζονται με το βαθμό φυσικότητας.

Συμπεράσματα

Η συγκεκριμένη μελέτη επιχειρεί να δημιουργήσει ένα μοντέλο μεταβολής οπτικών ιδιοτήτων μέσω της τηλεπισκόπησης και του GIS χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα οπτικά κριτήρια και δημιουργώντας έναν δείκτη αξιολόγησης της μεταβολής. Επίσης, τονίζει την ανάγκη εκπόνησης μελετών με επίκεντρο την αισθητική του τοπίου, που έχει αλλοιωθεί από την αυθαίρετη και εκτεταμένη ανάπτυξη των δραστηριοτήτων, και το πως αλληλοσυνδέεται με τα οικολογικά και κοινωνικό-οικονομικά χαρακτηριστικά της περιοχής.