Παρακολούθηση της Αστικής Ανάπτυξης της πόλης της Ερήμου με Τηλεπισκόπηση: Al-Ain, Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα, μεταξύ του 1976 και του 2000
Από RemoteSensing Wiki
Παρακολούθηση της Αστικής Ανάπτυξης της πόλης της Ερήμου με Τηλεπισκόπηση: Al-Ain, Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα, μεταξύ του 1976 και του 2000
M. M. YAGOUB
Τμήμα Γεωγραφίας, Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα, Al Ain, Τ.Κ.17771, Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα, e-mail: myagoub@uaeu.ac.ae
Πηγή:International Journal of Remote Sensing , 20 MARCH, 2004, VOL. 25, NO. 6, 1063–1076, ISSN 0143-1161 print/ISSN 1366-5901 online # 2004 Taylor & Francis Ltd http://www.tandf.co.uk/journals DOI: 10.1080/0143116031000156792
Αντικείμενο Εφαρμογής: Αστικές Περιβαλλοντικές Συνέπειες
Σκοπός Εφαρμογής: Ο στόχος αυτού του άρθρου είναι να διερευνήσει την ανάπτυξη της πόλης του Al Ain, στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα (ΗΑΕ), μεταξύ του 1976 και του 2000, με ιδιαίτερη αναφορά στη σχέση χώρου-χρόνου. Οι βασικοί σκοποί είναι του άρθρου είναι:
- να ανιχνεύσει την κατεύθυνση της επέκτασης της πόλης Al Ain και τους παράγοντες που την επηρεάζουν
- να διερευνήσει τη μεταβολή της χρήσης γης στην πόλη Al Ain μεταξύ 1976 και του 2000.
Εισαγωγή
Η πόλη του Al Ain γεωγραφικά τοποθετείται σε γεωγραφικά πλάτη και μήκη ως εξής: 24ο 03’ N–24ο 22’N και 55ο28’ E–55ο 53’ E. Οι κύριοι παράγοντες που ενδέχεται να έχουν προσελκύσει ανθρώπους στην πόλη Αλ Άιν περιλαμβάνει την διαθεσιμότητα του εδάφους σε νερό, τις οάσεις, την χαμηλή υγρασία, καθώς και το γεγονός ότι η πόλη αποτελεί σημείο διαμετακόμισης μεταξύ των περιοχών της ενδοχώρας και του Περσικού Κόλπου. Μια ένδειξη της ανάπτυξης της πόλης του Al Ain μπορεί να διαπιστωθεί από τη γενική αύξηση του πληθυσμού, των ανθρωπίνων απαιτήσεων και τις υποδομές. Για παράδειγμα, ο πληθυσμός της αυξήθηκε από 51.000 το 1975 σε 318.525 το 1995, και αναμένεται ότι ο πληθυσμός θα φθάσει το μισό εκατομμύριο έως το έτος 2010. Η ημερήσια κατανάλωση νερού αυξήθηκε από 1,17 σε 48,7 εκατομμύρια γαλόνια από το 1975 έως το 1999. Κήποι, πάρκα και αυτοκινητόδρομοι έχουν δει επίσης συνεχή αύξηση. Η πόλη έχει επιτύχει δύο διεθνή βραβεία για την ανάπτυξη και την αρχιτεκτονική τοπίου, το πρώτο στην Ισπανία (1996) και το δεύτερο στις ΗΠΑ (2000).
Δεδομένα
Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή την έρευνα είναι τα εξής:
1. αεροφωτογραφίες που ελήφθησαν το 1976, 1984 και 1998. Οι κλίμακες των φωτογραφιών είναι 1:5000, 1:3000 και 1:4500, αντίστοιχα.
2. εικόνες από τον θεματικά χαρτογράφο (TM) που ελήφθησαν τον Αύγουστο του 1990 (Landsat 5) και τον Οκτώβριο 2000 (Landsat 7).
3. SPOT HRV δεδομένα που ελήφθησαν τον Οκτώβριο του 1994.
4. IKONOS δορυφορική εικόνα που ελήφθη τον Μάιο του 2000.
5. χάρτης της πόλης του Al Ain του 1978.
Ανάλυση
Ένας χάρτης του Al Ain του 1978, μια δορυφορική εικόνα TM του 2000 (φασματικά κανάλια 2, 3 και 4), και μία εικόνα του IKONOS του 2000 είχαν χρησιμοποιηθεί για να ανιχνεύσουν την κατεύθυνση της επέκτασης στην πόλη Al Ain. Τα κανάλια 2, 3 και 4 επιλέχθηκαν επειδή παρέχουν μια καλή αντίθεση μεταξύ της βλάστησης (εμφανίζεται ως κόκκινη) και του εδάφους με καθόλου ή αραιή βλάστηση (εμφανίζεται ως λευκό σε πράσινο ή καφέ).Στη συνέχεια το λογισμικό ArcGIS χρησιμοποιήθηκε για να οριοθετηθούν οι αστικές περιοχές και το δίκτυο μεταφοράς από τη δορυφορική εικόνα (στην οθόνη ψηφιοποίησης). Η πόλη βρέθηκε να έχει μια τάση για επέκταση σε διαφορετικές κατευθύνσεις με διαφορετικούς ρυθμούς. Αυτές οι κατευθύνσεις περιλαμβάνουν:
- Βόρεια: Η πόλη έχει ένα χαμηλό ποσοστό επέκτασης προς αυτή την κατεύθυνση. Η επέκταση αυτή αντιστοιχεί σε απόσταση 4 χλμ. από τα όρια του 1978.
- Νότια και νοτιοανατολικά: Η έρημος του Al Ain, το βουνό Hafeet και οι υψηλοί αμμόλοφοι και οι ζώνες προστασίας (ζώνη άμυνας και ζωολογικός κήπος) αποτελούν φυσικούς και νομικούς περιορισμούς για την επέκταση της πόλης προς τα νότια και νοτιοανατολικά.
- Δυικά και νοτιοδυτικά: Η πόλη έχει τεράστια επέκταση προς τα δυτικά και τις νοτιοδυτικές κατευθύνσεις. Η επέκταση αυτή ισοδυναμεί με απόσταση 11 χιλιόμετρα από τα όρια του 1978.
- Ανατολικά: Η πόλη δεν έχει επεκταθεί προς την ανατολή λόγω των πολιτικών ορίων με το Σουλτανάτο του Ομάν.
Αστική Μεταβολή Πληθυσμού
Έχουν επιλεγεί δύο περιοχές για να ποσοτικοποιηθεί η αλλαγή της χρήσης γης στην πόλη Al Ain από αεροφωτογραφίες και δορυφορικές εικόνες. Η μία τοποθεσία είναι το κέντρο της πόλης και η άλλη είναι μία από τις τέσσερις πανεπιστημιουπόλεις των Ηνωμένων Αραβικών Εμιράτων το Πανεπιστήμιο Almaqam. Στην πρώτη θέση στη σύγκριση των οάσεων από τις αεροφωτογραφίες του 1976, 1984 και 1998, και τον ιστορικό χάρτη του 1978, τα δεδομένα από τον Landsat του 1990 και του 2000, και τα δεδομένα του δορυφόρου SPOT του 1994, και την εικόνα του IKONOS του 2000, διαπιστώθηκε ότι δεν υπήρχε απώλεια της συνολικής έκτασης που καλυπτόταν από φοίνικες (1.761.896m2). Η περιοχή είναι ισοδύναμη με το 3,1% της συνολικής έκτασης της πόλης το 1978 και το 1,2% της συνολικής έκτασης της πόλης το 2000. Στο πλαίσιο μιας ισχυρής κίνησης για την προώθηση του τουρισμού στην πόλη, οι οάσεις είχαν διακοσμηθεί ως τουριστικά θέρετρα. Ωστόσο, στον εντοπισμό της ίδιας περιοχής από φωτογραφίες του 1998 και του 2000 από εικόνες του IKONOS, οι οικισμοί δείχνουν να έχουν εξαφανιστεί και να έχουν αντικατασταθεί με μια αγορά, δηλαδή τη μετατόπιση από τη γεωργική στην εμπορική κοινωνία. Αυτή η κοινωνικοοικονομική ανάπτυξη οφείλεται στην υψηλή είσπραξη κεφαλαίων που προέρχονται από το πετρέλαιο. Στη δεύτερη περιοχή-μελέτης τα δεδομένα δεν προέρχονται από τις φωτογραφικές αποστολές του 1976 και του 1998, επομένως, χρησιμοποιήθηκαν άλλα διαθέσιμα δεδομένα (μία αεροφωτογραφία του 1984 και μια εικόνα IKONOS του 2000). Η αλλαγή της χρήση γης της περιοχής είναι αρκετά σαφής κατά τη σύγκριση του 1984 με τις φωτογραφίες του 2000 της εικόνας του IKONOS. Ο ρυθμός μεταβολής σε όρους των δομημένων περιοχές ήταν 189%, που είναι περίπου τριπλάσιος του αριθμού των κτιρίων το 1984. Τα νέα κτίρια περιλαμβάνουν ακαδημαϊκά κτίρια για τις σχολές Μηχανικής, Ανθρωπιστικών Επιστημών, και Γεωργίας, καθώς και ξενώνες νέων σπουδαστών. Η κύρια αλλαγή της χρήσης γης αυτής της περιοχής είναι η μετατόπιση της ερήμου σε χρήσεις κατοικίας και ακαδημαϊκές εγκαταστάσεις. Μια τέτοια αλλαγή, δηλαδή την ποιοτική αποκατάσταση της ερήμου, θεωρείται παγκοσμίως ασυνήθιστο φαινόμενο.
Ταξινόμηση Δορυφορικών Εικόνων
Οι φωτογραφίες από τον θεματικό χαρτογράφο (TM) που ελήφθησαν το 1990 (Landsat 5) και το 2000 (Landsat 7) χρησιμοποιήθηκαν για τον εντοπισμό των αστικών αλλαγών στο επίπεδο της πόλης. Χρησιμοποιώντας μια μέθοδος ταξινόμησης σύμφωνα με το λογισμικό ERDAS Imagine 8.5, συνολικά 25 τοποθεσίες επιλέχθηκαν για να αντιπροσωπεύουν τους τύπους κάλυψης γης όπως, η υψηλή γη, την έρημο, τα κτίρια και χώρους πρασίνου σε κάθε εικόνα. Μεταβολή των υψηλών περιοχών είναι σπάνια, αλλά η κάλυψη γης πρέπει να περιλαμβάνεται στην ταξινόμηση των δορυφορικών εικόνων, εάν η περιοχή την περιλαμβάνει αυτή την ταξινόμηση. Αλλαγή στην έρημο είναι επίσης σπάνια, το γεγονός ότι στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα, μεγάλες περιοχές της ερήμου είχαν ποιοτική αποκατάσταση. Η ανίχνευση της μεταβολής χρησιμοποιώντας την μέθοδο Write Function Memory Insertion χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση της αλλαγής οπτικά στην κάλυψη της γης μεταξύ του 1990 και του 2000. Το φασματικό κανάλι 1 της εικόνας του 1990 τοποθετήθηκε στο πράσινο επίπεδο εικόνας, το φασματικό κανάλι 1 της εικόνας του 2000 στο κόκκινο επίπεδο και καμία εικόνα δεν τοποθετήθηκε στο μπλε επίπεδο εικόνας. Όλες οι περιοχές που δεν άλλαξαν μεταξύ των δύο ημερομηνιών απεικονίζονται σε αποχρώσεις του κίτρινου. Η χρήση της λειτουργίας ERDAS Imagine 8.5 βρέθηκε χρήσιμη για την μελέτη των αστικών αλλαγών μεταξύ των δύο εποχών. Τόσο η μέθοδος Write Function Memory Insertion και οι λειτουργίες ανάμιξης όσο και η μέθοδος ERDAS βρέθηκαν κατάλληλες για απλό οπτικό έλεγχο (όχι για την ποσοτικοποίηση της αλλαγής).
Συμπεράσματα
Η κατεύθυνση της επέκτασης της πόλης του Al Ain διέπεται από φυσικούς, νομικούς και πολιτικούς περιορισμούς που ανάγκασαν τη φυσική μορφή της πόλης να εκτείνεται σε μια μεγάλη απόσταση στη δυτική και νοτιοδυτική κατεύθυνση κατά μήκος του δρόμου Al Ain-Abu Ντάμπι. Αυτή η μελέτη έδειξε ότι ο συνδυασμός των αεροφωτογραφιών με τις δορυφορικές εικόνες του IKONOS μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση των αστικών αλλαγών σε μεγάλη κλίμακα.Επίσης από την μελέτη αυτή οι αρχιτέκτονες μπόρεσαν να κατανοήσουν τον τρόπο δόμησης των κτιρίων στην πόλη (Εικόνα 1.). Αυτός ο συνδυασμός είναι χρήσιμος όσον αφορά στην αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων των δύο πηγών, με πλεονεκτήματα όπως την υψηλή ανάλυση των αεροφωτογραφιών, και το χαμηλό κόστος κάλυψης και των συχνών λήψεων του δορυφόρου. Για τις αστικές αλλαγές σε μικρή κλίμακα (σε επίπεδο περιφερειακής ανάπτυξης), βρέθηκαν να είναι χρήσιμες οι μικρές διακριτικές ικανότητες των δορυφόρων Landsat TM (Δ.Ι. 30 μ.) και SPOT (Δ.Ι. 20 μ.). Το πλεονέκτημα αυτών των εικόνων είναι η παροχή κάλυψης ευρείας ζώνης και τα φασματικά χαρακτηριστικά (φασματικά κανάλια). Επί του παρόντος, ο σχεδιασμός στην πόλη του Al Ain εξαρτάται από την έρευνα πεδίου και τις αεροφωτογραφίες. Συνιστάται η πολυφασματική και η υψηλής ανάλυσης δορυφορικές εικόνες να χρησιμοποιηθούν ως εργαλείο προγραμματισμού (για τη μελέτη της αστικής εξάπλωσης, τον έλεγχο της εφαρμογής των ρυθμιστικών σχεδίων και την επικαιροποίηση του δικτύου μεταφοράς). Με κόστος που κυμαίνεται από περίπου 150-250 δολάρια ανά τετραγωνικό μίλι, οι σχεδιαστές μπορούν τώρα να αποκτήσουν υψηλής ανάλυσης διαστημικές απεικονίσεις σε κόστους ενός πολύ μικρού ποσοστού των διαθέσιμων άλλων πηγών εικόνων.
Βιβλιογραφία
AL AIN ANNUAL STATISTICAL REPORT 2000, (Al Ain, UAE: Al Ain Municipality).
AL AIN MASTER PLAN 1986, Master plan for the region of Al Ain (London: Shankland Cox and SC Consultants Publications).
AL SALMANI, T. M., 2001, Back to Al Ain Oasis, back to the town center. Proceedings of the 4th Sharjah Urban Planning Symposium, 8–10 April 2001, Sharjah, UAE, pp. 1–10.
ANDERSON, J. R., HARDY, E. E., ROACH, J. T., and WITMER, W. E., 1976, A land use and land cover classification system for use with remote sensor data. Washington, Professional Paper 964, Reston, VA, USGS.
BATTY, M., and LONGLEY, P. A., 1994, Fractal Cities: A geometry of form and function (London: Academic Press).
BAUDOT, Y., 2001, Geographical analysis of the population of fast-growing cities in the Third World. In Remote Sensing and Urban Analysis, edited by J.-P. Donnay, M. J.
Barnsley, and P. A. Longley (London: Taylor & Francis), pp. 225–241.
BLACK, G., 2001, Review of ‘Our town on the plains: J. J. Pennell’s photographs of junction city, Kansas, 1893–1922’. The Professional Geographer, 53, 561–562.
BRUGIONI, D. A., 1983, The census: it can be done more accurately with space-age technology. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 49, 1337–1339.
DARKE, D., 1998, Discovery Guide to the United Arab Emirates (London: Immel Publishing).
DEANE, G. C., BRADBURY, P. A., and BAR, M. W., 1989, The choice of imagery and interpretation techniques for operational remote sensing. Proceedings of the 15th Annual Conference of the Remote Sensing Society, 13–15 September 1989, Bristol, UK, pp. 79–85.
DONNAY, J.-P., BARNSLEY, M. J., and LONGLEY, P. A., 2001, Remote sensing and urban analysis. In Remote Sensing and Urban Analysis, edited by J.-P. Donnay, M. J. Barnsley and P. A. Longley (London: Taylor & Francis), pp. 3–18.
JENSEN, J. R., 1996, Introductory Digital Image Processing: A remote sensing perspective, 2nd edn (Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall).
LACY, R., 1992, South Carolina finds economical way to update digital road data. GIS World, 5, 58–60.
MASEK, J. G., LINDSAY, F. E., and GOWARD, S. N., 2000, Dynamics of urban growth in the Washington DC metropolitan area, 1973–1996, from Landsat observations. International Journal of Remote Sensing, 21, 3473–3486.
QANIM, A. H., 1986, Al Ain City: Urban development and water resources (in Arabic) (Kuwait: Al Falah Publisher).
QANIM, A. H., and AL-QAYDI, S., 2001, Urban Development in Al Ain (in Arabic) (Abu Dhabi: Cultural Foundation Publications).
SLATER, J., and BROWN, R., 2000, Changing landscapes: monitoring environmentally sensitive areas using satellite imagery. International Journal of Remote Sensing, 21, 2753–2767.
STEWART, J. D., 2000, Book Review: Population, Poverty, and Politics in Middle East Cities. Micael E. Bonine, ed. Gainesville: University Press of Florida, 1997. Annals of the Association of American Geographers, 90(2), 411–413.
STEWART, J. D., 2001, New tricks with old maps: urban landscape change, GIS, and historic preservation in the less developed world. The Professional Geographer, 53, 361–373.
THAPA, K., and BURTCH, R., 1991, Primary and secondary methods of data collection in GIS/LIS. Surveying and Land Information Systems, 51, 162–170.
WANG, J., TREITZ, P. M., and HOWARTH, P. J., 1992, Road network detection from SPOT imagery for updating geographical information systems in rural-urban fringe. International Journal of Geographic Information Systems, 6, 141–157.
WANG, Y., 1999, Land cover change of metropolitan Chicago from 1972 to 1997 and the impact to natural communities in the region. Proceedings of the International Symposium of Geoinformatics and Socioinformatics and Geoinformatics 99’, 19–21 June 1999, Ann Arbor, MI, pp. 432–439.
