Ο ρόλος της τηλεπισκόπησης στη βιώσιμη ανάπτυξη της περιοχής, της αυτόχθονος φυλής Kayapo, Para, στην Βραζιλία
Από RemoteSensing Wiki
Πηγή: Use of remote sensing in the design and implementation of sustainable development in the Kayapo indigenous area, Para, Brazil
Συγγραφείς: J. R. Malcolm, B. L. Zimmerman, R. B. Cavalcanti, F. J. Ahern, R. W. Pietsch
Εισαγωγή
Η τηλεπισκόπηση παρέχει μια πληθώρα πληροφοριών για τα τροπικά δάση και αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος μελέτης τους, καθώς οι επίγειες πληροφορίες αναφοράς είναι σχεδόν ανύπαρκτες. Στο παρόν άρθρο εξετάζεται η συμβολή της τηλεπισκόπισης στην οικονομικά βιώσιμη διαχείριση της δασικής ιδιοκτησίας των Ινδιάνων Kayapo στο νοτιανατολικό Αμαζόνιο. Επικεντρώνεται στη βιώσιμη εκμετάλλευση των δασικών προϊόντων και κυρίως του ξύλου μαόνι. Στα εδάφη των Kayapo περιέχεται το μεγαλύτερο εμπορικό απόθεμα μαονιού στον κόσμο αλλά και άλλων τροπικών ειδών ξυλείας και η εκμετάλλευσή τους αποτελεί μια ιδιαίτερα υποσχόμενη βιώσιμη δραστηριότητα που δημιουργεί σημαντικά έσοδα και ταυτόχρονα έχει χαμηλή οικολογικές επιπτώσεις. Για την ανάπτυξη ενός βιώσιμου μοντέλου απόδοσης απαιτούνται πληροφορίες σχετικά με τα πληθυσμιακά μεγέθη, τη διανομή, την ηλικία και την αναπαραγωγική ικανότητα των δασών.
Προεπεξεργασία
Το κέντρο τηλεπισκόπισης του Καναδά παρείχε μία εικόνα SAR δέσμης 7 , καταγραμμένη στις 19 Φεβρουαρίου του 1997, ώρα 8:57, η οποία χρησιμοποιήθηκε μετά από γραμμική κλιμάκωση από τα 16 στα 8 bits και πέρασε από φίλτρο 3x3 για να εξαλειφθούν οι μικροκηλίδες και η γραμμική αντίθεση. Επίσης χρησιμοποιήθηκε μία δορυφορική εικόνα LANDSAT, η οποία καταγράφηκε στις 7 Ιουλίου του 1992 και αποκτήθηκε από τη NASA στα πλαίσια ενός προγράμματος για την καταγραφή των τροπικών δασών. Στη συνέχεια, η εικόνα RADARSAT καταχωρήθηκε πάνω στην εικόνα LANDSAT , τσεκάροντας κοινά σημεία εδάφος. Μια κοινή υποπεριοχή των δύο εικόνων επιλέχθηκε για περαιτέρω ανάλυση. Τα RADARSAT δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν λόγω της δυνατότητάς τους να παρέχουν στοιχεία, παρά την νεφοκάλυψη των τροπικών δασών.
Μέθοδος
Η τηλεανίχνευση δεδομένων προσφέρει δυνατότητες για τη χαρτογράφηση των ενδιαιτημάτων από μαόνι και για την παρακολούθηση της εκμετάλλευσής του. Η τηλεπισκόπιση εφαρμόστηκε σε τρία πεδία της έρευνας σχετικά με την αειφόρο διαχείριση των μαόνι, και συγκεκριμένα:
- Στην εξεύρεση παλαιότερων θέσεων δραστηριοτήτων υλοτομίας. Στην περιοχή μελέτης (7 φυτείες μαόνι στο χωριό Aukre) που φαίνεται στην εικόνα 1 συνολικά κόπηκαν 147 δένδρα μαόνι. Η διάνοιξη δρόμων μαρτυρά την κοπή των δέντρων. Για να ελεγχθεί αν το RADARSAT δεδομένα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό μικρής κλίμακας διαταραχών στο δάσος δάσους, πρώτον τέθηκαν τα οδικά δίκτυα 0,5 – 4,5 ετών πάνω στην εικόνα RADARSAT και δεύτερον συγκρίθηκαν στις εικόνες RADARSAT και LANDSAT, δύο μικροί διάδρομοι αεροπλάνων.
- Στον προσδιορισμό των περιβαλλοντικών κλίσεων που συσχετίζονται με κέντρα της βιοποικιλότητας.
- Στον προσδιορισμό των συσχετίσεων μεταξύ χαρακτηριστικών του τοπίου, της τοποθεσίας και της βιολογίας των μαόνι.
Για να εξεταστούν οι δυνατότητες των RADARSAT δεδομένων στον προσδιορισμό των οικολογικών παρεκκλίσεων στην περιοχή, τόσο μεμονωμένα όσο και σε συνδυασμό με τα δεδομένα LANDSAT, χρειάστηκαν σε πολλές αναλύσεις. Τα RADARSAT και τα LANDSAT δεδομένα με ενσωματώθηκαν με δύο τρόπους. Πρώτον, πραγματοποιήθηκε μία βασική ανάλυση στοιχείων των LANDSAT δεδομένων (TM κατηγορίες/μπάντες 1 έως 7) και δημιουργήθηκε μια έγχρωμη εικόνα, όπου τα τρία κανάλια χρώματος (RGB), αντιστοιχούν στις πρώτες τρεις κύριες συνιστώσες. Η PCA εικόνα μετατράπηκε σε έντονη, απόχρωσης και καθαρότητας (IHS) εικόνα και το κανάλι της έντασης αντικαταστάθηκε από τη RADARSAT σκηνή. Τέλος, οι συχνότητες IHS μετατράπηκαν ξανά σε RGB. Δεύτερον, χρησιμοποιήθηκαν τα RADARSAT δεδομένα ως συμμεταβλητή στην ανάλυση PCA. Κατάλοιπα από τη βέλτιστη διωνυμική ή τριώνυμική παλινδρόμηση μεταξύ των RADARSAT δεδομένων και κάθε TM μπάντα χρησίμευσαν ως πρωτογενή δεδομένα. Όροι παλινδρόμησης περιλήφθηκαν στο μοντέλο μόνο αν ήταν σημαντικοί με p <0,05. Η διαδικασία αυτή οδήγησε σε διωνυμικά μοντέλα για δύο TM συχνότητες (ένα και έξι) και τριώνυμικά μοντέλα για τις άλλες πέντε. Η RADARSAT, η PCA, οι ολοκληρωμένες/ενωποιημένες PCA / RADARSAT και οι επιμέρους σκηνές PCA συγκρίθηκαν με οπτικό έλεγχο.
Αποτελέσματα
- Δεν υπάρχουν αποδεικτικά στοιχεία για δρόμους υλοτομίας ή περιοχές υλοτομίας εντός των αλσών μαόνι από την ανάλυση της εικόνας από το RADARSAT (παραδείγματος χάριν Εικόνα 2). Ο διάδρομος για μικρά αεροπλάνα (που είναι γνωστό ότι πρέπει να είχε διατηρηθεί έως τη στιγμή της RADARSAT εικόνας) ήταν ελάχιστα ορατός παρά το σχετικά μεγάλο μέγεθος του, περίπου 110 (1150 m, όπως μετράται από το LANDSAT σκηνή) (Εικόνα 3). Ο άλλος διάδρομος δεν ήταν εμφανές στη RADARSAT εικόνα, πιθανώς λόγω της ανάπτυξης της βλάστησης κατά την περίοδο 4,5 χρόνων που μεσολάβησε μεταξύ των LANDSAT εικόνων και των RADARSAT. Η σχετική αδυναμία του RADARSAT να προσδιορίσει τα αναγεννημένα μικρής κλίμακας κενά στο δάσος ήταν επίσης εμφανής, κοντά στο χωριό . Παρά την ποικιλία των οικοπέδων με κήπο κοντά στο χωριό, το μόνο σαφώς εμφανές χαρακτηριστικό στην RADARSAT σκηνή ήταν το κέντρο του χωριού το ίδιο, μία σχετικά μεγάλη πλατεία γυμνής γης (μεγέθους ποδοσφαιρικού γηπέδου) που περιβάλλεται από κατοικίες των Kayapο. Μερικά από τα μεγαλύτερα ξέφωτα χαρακτηρίζονται από αχνές λιγότερο έντονες περιοχές στην εικόνα. Ενώ κάποια βελτίωση στην διακριτική ικανότητα μπορεί να αναμένεται στην υψηλής ανάλυσης εικόνα (fine mode analysis) από τους δορυφόρους (σε σύγκριση με τη Standard mode ανάλυση που παρουσιάζεται εδώ), παρόλα αυτά φαίνεται απίθανο να είναι επαρκής για τον εντοπισμό δρόμων υλοτομίας ή ακόμη και μεγαλύτερων μεγέθους ανοιγμάτων σαν αεροδιαδρόμους, ειδικά μετά από λίγους μήνες της δεύτερης αύξησης της βλάστησης.
- Η ανάλυση των LANDSAT δεδομένων αποκαλύπτει την τεράστια οικολογική ετερογένεια αυτού του ψηφιοποιημένου χώρου μεταξύ Cerrado και των οικοσυστημάτων των τροπικών δασών. Αρκετές γεωλογικές μορφές που οφείλονται σε στοιχεία της Βραζιλιάνικης περιοχής ήταν εύκολο να προσδιοριστούν, συμπεριλαμβανόμενης της σχεδόν άδενδρης Cerrado και της αποσυντιθέμενης σε μεγάλο βαθμό δασικής έκτασης. Στην κεντρική περιοχή της σκηνής/εικόνας, θα μπορούσε επίσης να διακριθεί περίπου 1,5-χιλιομέτρο φυσικό περιβάλλον πλημμυρών που συνορεύουν με το κανάλι Riozinho. Οι μεγάλες περιοχές του "κοκκινωπού» δάσους, όπως για παράδειγμα κοντά στο αποσυντιθέμενο έδαφος στη κεντρική περιοχή του Ρίο Σάο Fransisco, είναι ακόμη άγνωστα και δεν έχουν ανακαλυφθεί.
- Τα περισσότερα από αυτά τα χαρακτηριστικά δεν ήταν εμφανή στην RADARSAT εικόνα. .Μεταξύ των διαφόρων γεωμορφών και τύπων οικοσυστημάτων της ανάλυσης PCA, στην RADARSAT εικόνα ήταν εμφανής καθαρά μόνο η τοπογραφία. Ακόμη και σημαντικές διαφορές στην καλλιεργούμενη βιομάζα ήταν ανεπαρκώς ευδιάκριτες στην RADARSAT εικόνα. Η υψηλή Cerrado του οροπεδίου ανατολικά της Aukre ήταν σκοτεινότερη από το τροπικό δάσος στην RADARSAT σκηνή, ωστόσο μικρότερες Cerrado «νησίδες» απουσιάζουν από τη εικόνα, όπως μία πού ήταν νότια από τη λίμνη λίγο πάνω από την Aukre. Ίσως, η σκιά λόγω της τοπογραφίας και η πιο σκούρα απόχρωση/σκιά του υψηλού Cerrado να συγχέονται. Παραδόξως, το φυσικό περιβάλλον πλημμυρών που αναγνωρίστηκαν στην LANDSAT εικόνα δεν ήταν εμφανές στην RADARSAT εικόνα ( Σχήμα. 3), παρά το γεγονός ότι το ποτάμι θα ήταν σε έντονη πλημμύρα, όταν η εικόνα καταγράφηκε το Φεβρουάριο, στη κορυφή της υγρής περιόδου.
- Η ολοκληρωμένη/ενσωματωμένη PCA και RADARSAT εικόνα αποκάλυψε πολλά κοινά χαρακτηριστικά με τη PCA εικόνα. Ωστόσο, δεν ήταν σαφές ότι θα αποτελούσε μία βελτίωση σε σχέση με τη εικόνα PCA. Πολλές από τις διαφορές στα χρώματα του μοτίβου μπορεί προφανώς να μεταβληθούν με αλλαγές της απόχρωσης και του κορεσμού. Για παράδειγμα, αν και φαίνεται ότι η ολοκληρωμένη/ενσωματωμένη εικόνα παρέχει περισσότερες λεπτομέρειες στην περιοχή της Aukre (Εικόνα 3), ισόποση πληροφορία θα μπορούσαμε να έχουμε με τη χρήση διαφόρων αποχρώσεων και κορεσμού στη εικόνα PCA (τα χρώματα στη PCA που φαίνεται στην εικόνα είναι από εξισορρόπηση εντός της υποζώνης). Μερικές από τις λεπτομέρειες που είναι εμφανής στη σκηνή PCA φαίνονται να χάνονται στη ολοκληρωμένη/ενσωματωμένη σκηνή, συμπεριλαμβανομένου του «κοκκινωπού" δάσους που προαναφέρθηκαν και η διαφορά μεταξύ της Cerrado, όπως και του φυσικό περιβάλλον πλημμυρών στην περιοχή όπου ο Riozinho και Rio Vermelho συγκλίνουν.
- Η χρήση των RADARSAT δεδομένων ως συμμεταβλητή στη "μερική" ανάλυση βασικών συστατικών των δεδομένων LANDSAT ήταν ανεπιτυχής. Τα RADARSAT στοιχεία εξήγησαν πολύ λίγο τη μεταβλητότητα των LANDSAT ζωνών : το ποσοστό της διακύμανσης που εξηγήθηκε από τα μοντέλα παλινδρόμησης ήταν πάντοτε λιγότερο από 5%. Ιδιοτιμές και ιδιοδιανύσματα από τις μερικές και τις μη μερικές PCA αναλύσεις ήταν σχεδόν πανομοιότυπα.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Η χρήση των δεδομένων Standard Mode RADARSAT στον προσδιορισμό των ανοιγμάτων κουβουκλίων στα τροπικά δάση φαίνεται να περιορίζεται σε πρόσφατα δημιουργημένα κενά που είναι τουλάχιστον κάποιες δεκάδες μέτρα φαρδιά. Μεγάλο μέρος της διάκρισης των τροπικών οικοσυστημάτων, που είναι δυνατή με πληροφορίες τύπου LANDSAT δεν φαίνεται να είναι δυνατόν να γίνεται με τα δεδομένα τύπου Standard Mode RADARSAT. Οι προοπτικές για τη διάκριση της διακύμανσης της βιομάζας από τοποθεσία σε τοποθεσία είναι χαμηλές, ιδίως σε τοπογραφικά ετερογενή εδάφη. Η ταυτόχρονη ανίχνευση της βιομάζας και της τοπογραφικής διακύμανσης θα είναι μια σημαντική πρόκληση για τη συνέχεια. Η αναγνώριση και προσδιορισμός του φυσικού περιβάλλοντος των πεδιάδων των πλημμυρών και η ποσοτικοποίηση των εποχικών και ετήσιων διακυμάνσεων των επιπέδων των πλημμυρών μπορεί να είναι δυνατή μόνον σε φυσικό περιβάλλον όπου η βλάστηση είναι αραιά διεσπαρμένη. Τα RADARSAT δεδομένα λειτουργίας θα πρέπει να αξιολογούνται για να εκτιμηθεί εάν παρέχουν μεγαλύτερη ικανότητα για ανίχνευση ανθρωπόμορφων διαταραχών στις περιοχές εκμετάλλευσης του μαόνι.
