Παρακολούθηση και μοντελοποίηση αστικής εξάπλωσης με τη χρήση τεχνικών τηλεπισκόπισης και GIS
Από RemoteSensing Wiki
Monitoring and modelling of urban sprawl using remote sensing and GIS techniques
ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ: Mahesh Kumar Jat, P.K. Garg
Πηγή: [1]
1. Παρουσίαση του προβλήματος
Η επιταχυνόμενη αστική ανάπτυξη συχνά σχετίζεται και κατευθύνεται από τη συγκέντρωση του πληθυσμού στην περιοχή. Η έκταση της αστικοποίησης ή της μεγέθυνσής της, οδηγεί σε αλλαγές στις χρήσεις και καλύψεις γης και αυτές με την σειρά τους επηρεάζουν την οικολογία της περιοχής, ειδικά την υδρογεωμορφολογία και τη βλάστηση. Οι ακριβείς πληροφορίες όσον αφορά στην έκταση της αστικής ανάπτυξης, είναι εξαιρετικά χρήσιμες για τους δήμους αναπτυσσόμενων περιοχών για διάφορους σκοπούς, όπως ο αστικός σχεδιασμός, η διαχείριση εδαφικών και υδατικών πόρων, η ανάλυση μάρκετινγκ, η κατανομή των υπηρεσιών κλπ.
2. Σκοπός της εφαρμογής
Σε αυτή την έρευνα, έγινε μία προσπάθεια διερεύνησης της χρησιμότητας χωρικών τεχνικών, όπως η τηλεπισκόπηση και το GIS, για την ανίχνευση της αστικής εξάπλωσης, καθώς και για το χειρισμό της χωρικής και χρονικής μεταβλητότητάς της. Αυτή η μεταβλητότητα μελετάται με σκοπό να προσδιορίσει μια σχέση μεταξύ της αστικής εξάπλωσης και των παραγόντων που την προκαλούν, όπως είναι ο πληθυσμός, η πυκνότητα πληθυσμού, η πυκνότητα δόμησης κλπ. Η περιοχή μελέτης είναι η πόλη Ajmer στην Ινδία. Αποτελεί ένα από τα μεγάλα αστικά κέντρα της χώρας με δυνατότητες εκμάθησης και εξειδικευμένη μόρφωση σε πολλούς τομείς, εκτός του ότι έχει και ιστορική σημασία.
3. Μεθοδολογία
Τα δεδομένα συλλέχθηκαν από πληθώρα πηγών (πρωτεύουσες και δευτερεύουσες) όπως φαίνεται και στον πίνακα 1. Η κατανόηση ενός δυναμικού φαινομένου, όπως είναι η αστική επέκταση, προϋποθέτει αναλύσεις αλλαγής χρήσεων γης, αναγνώριση μοτίβου αστικής επέκτασης, και υπολογισμών των χωρικών δεδομένων τοπίου. Χρησιμοποιήθηκαν ArcGIS [2] και ERDAS [3] για τη δημιουργία πολλαπλών επιπέδων, όπως πχ. οι δρόμοι, τα όρια δήμων κλπ. Η συνήθης τεχνικές επεξεργασίας εικόνων, όπως η αποκοπή, η διόρθωση, η αποκατάσταση και η ταξινόμηση χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση τεσσάρων δορυφορικών εικόνων από διαφορετικές χρονολογίες. Το λογισμικό ERDAS χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση των εικόνων. Οι δορυφορικές εικόνες μελετήθηκαν εκτενώς, με σκοπό την εξακρίβωση των χρήσεων γης και του αντίστοιχου εύρους τιμών ανακλαστικότητας. Δημιουργήθηκαν 10 διαφορετικές τάξεις χρήσεων γης, όπως οι οικισμοί, το γυμνό έδαφος, η μικρή βλάστηση κλπ. Έγινε ταξινόμηση με τη μέθοδο της μέγιστης πιθανότητας. Για να ενισχυθεί η ακρίβεια της ταξινόμησης, ένα ειδικό σύστημα βασισμένο στη γνώση ειδικών χρησιμοποιήθηκε για τελειοποιήσεις στην αρχική ταξινόμηση. Η αύξηση του πληθυσμού στην περιοχή μελέτης υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τα δημογραφικά δεδομένα των τεσσάρων τελευταίων δεκαετιών. Η εντροπία του Shannon (δείκτης, [4]) και οι μετρήσεις του τοπίου (ανομοιογένεια και πυκνότητα χάρτη) έχουν υπολογιστεί σε όρους χωρικού φαινομένου, με σκοπό να ποσοτικοποιήσουν τη αστική μορφή. Για να ληφθεί υπόψη το αθροιστικό αποτέλεσμα των παραγόντων που προκαλούν την αστική επέκταση, χρησιμοποιήθηκε σταδιακή πολυμεταβλητή παλινδρόμηση. Σε αυτήν, υποτέθηκε πως η σχέση μεταξύ των μεταβλητών είναι γραμμική, κάτι το οποίο υποστηρίζεται από υψηλότερο συντελεστή συσχέτισης για όλους τους αιτιολογικούς παράγοντες. Η πολυμεταβλητή παλινδρόμηση προσδιορίζει την αθροιστική σχέση μεταξύ των μεταβλητών. Στο διάγραμμα 1 φαίνεται αναλυτικότερα η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε.
4. Αποτελέσματα - συμπεράσματα
Μεγάλες τιμές εντροπίας αποκαλύπτουν την εμφάνιση και τη χωρική κατανομή της αστικής επέκτασης. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης ποικιλομορφίας συμφωνούν με αυτά της εντροπίας. Η αστική επέκταση λαμβάνει χώρα συνεχώς με ταχύτερο ρυθμό στα προάστια, φέρνοντας όλο και περισσότερες περιοχές σε φάση κατασκευής κτιρίων. Τα αποτελέσματα της μελέτης της πυκνότητας δόμησης αποκαλύπτουν επίσης αστική επέκταση στα προάστια. Προέκυψε πως η αλλαγή στις κατασκευές κτιρίων (160,8%) στην περιοχή μελέτης είναι πάνω από τρεις φορές μεγαλύτερη από την αύξηση του πληθυσμού (50,1%) τα τελευταία 25 χρόνια. Η χτισμένη περιοχή στο μέλλον αναμένεται να αυξηθεί ραγδαία. Περαιτέρω αιτιολογικοί παράγοντες όπως κοινωνικοοικονομικές συνθήκες, κρατικές επενδύσεις για δημόσιους φορείς, τουριστικές δραστηριότητες κλπ. μπορούν να ληφθούν υπόψη στη μοντελοποίηση της αστικής επέκτασης στο μέλλον. Αυτές οι μετρήσεις και οι σχέσεις μεταξύ της αστικής επέκτασης και διαφόρων παραγόντων που την προκαλούν είναι χρήσιμες για τις τοπικές Αρχές ανάπτυξης και για τους δήμου, ώστε να προσδιορίσουν τη χωρική κατανομή της επέκτασης. Επίσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ιδανικό σχεδιασμό εδαφικών και φυσικών πόρων, για τον περιφερειακό σχεδιασμό αστικών υποδομών αποχέτευσης κλπ. Η τηλεπισκόπηση είναι αναπόσπαστο κομμάτι ενός δυναμικού φαινομένου, όπως η αστική επέκταση. Χωρίς τα τηλεπισκοπικά δεδομένα, είναι πιθανό να μην υπάρχει η δυνατότητα παρακολούθησης και εκτίμησης της αστικής επέκτασης με αποτελεσματικό τρόπο για κάποια χρονική περίοδο και ειδικά για μία χρονική περίοδο που έχει ήδη παρέλθει.
