Παρακολούθηση της Μεταβολής της Ακτογραμμής του Paradip, στην Ανατολική Ακτή της Ινδίας Μέσω της Τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Παρακολούθηση της Μεταβολής της Ακτογραμμής του Paradip, στην Ανατολική Ακτή της Ινδίας Μέσω της Τηλεπισκόπησης
R. Mani Murali1, Deepak Shrivastava2 and P. Vethamony1 1Εθνικό Ινστιτούτο Ωκεανογραφίας, Dona Paula, Goa 403 004, India 2Barkatullah University, Bhopal 462 026, India e-mail: dr.venkatbh@rediffmail.com
Πηγή: CURRENT SCIENCE, VOL. 97, NO. 1, 10 JULY 2009
Αντικείμενο Εφαρμογής: Διαχείριση Παράκτιας Ζώνης
Σκοπός Εφαρμογής: Στην παρούσα μελέτη, χρησιμοποιούνται πολλές δορυφορικές εικόνες των Ινδικών Δορυφόρων (IRS1D και IRS P6-Resourcesat) από το1998 έως το 2005 για την παρακολούθηση του παράκτιου περιβάλλοντος της ανατολικής ακτής της Ινδίας στο Paradip. Οι παραγόμενοι διανυσματικοί χάρτες των παράκτιων περιοχών χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση των γεωμορφολογικών αλλαγών και την μετατόπιση της θέσης της ακτογραμμής.
Εισαγωγή
Η ακτογραμμή είναι μία από τις ταχέως μεταβαλλόμενες γεωγραφικές περιοχές της παράκτιας ζώνης. Οι παράκτιες ζώνες είναι σημαντικές όχι μόνο από οικονομική άποψη, αλλά και βιολογικά και οικολογικά. Οι γεωλογικές και φυσικές διαδικασίες όπως η διάβρωση, η απόθεση, οι πλημμύρες και το επίπεδο των διακυμάνσεων της θάλασσας μεταβάλλουν την ακτογραμμή συνεχώς. Οι αλλαγές της ακτογραμμής επηρεάζουν άμεσα την οικονομική ανάπτυξη και τη χρήση της γης. Συνεπώς, οι αλλαγές στην ακτογραμμή απαιτούν μεγάλη προσοχή σε όλο τον κόσμο. Η μεταβολή της ακτογραμμής κατά μήκος της ακτής της Ινδίας λόγω της διάβρωσης και της απόθεσης έχει καταστεί μείζον μέλημα για τους επιστήμονες του περιβάλλοντος. Οι πρόσφατες εξελίξεις των βιομηχανιών και της αστικοποίησης ασκούν αυξημένη πίεση στο παράκτιο περιβάλλον της Ινδίας. Επιστημονικά δεδομένα σχετικά με ακτές απαιτούνται για να διασφαλιστούν ότι είναι αποτελεσματικές οι πρακτικές διαχείρισης που χρησιμοποιούνται στις παράκτιες ζώνες. Λόγω των παραπάνω, είναι απαραίτητο να γίνει επανεξέταση των αποφάσεων και των εξελίξεων που συντελούνται σχετικά με την ακτή, κατά περιόδους. Οι ιστορικές και λειτουργικές προσεγγίσεις για τη μελέτη των αλλαγών της ακτογραμμής μαζί με διάφορες γεωμορφές βοηθούν στην αποκρυπτογράφηση των παράκτιων διεργασιών που γίνονται σε μία περιοχή. Η τηλεπισκόπηση είναι το καλύτερο και πιο δημοφιλές μέσο για την ανίχνευση των αλλαγών που οφείλονται στην ακτογραμμή λόγω των συνοπτικών και επαναλαμβανόμενων δεδομένων κάλυψης, της υψηλής ανάλυσης, της πολυφασματικής βάσης δεδομένων, της σχεδόν ορθής προβολής και της σχέση κόστους/απόδοσης σε σύγκριση με τις συμβατικές τεχνικές. Οι El-Ρaey et al. χρησιμοποίησαν την τηλεπισκόπηση για την ανίχνευση της διάβρωσης της παραλίας και την επικάθηση κατά μήκος του λιμανιού Νταμιέττα, στην Αίγυπτο. Οι Narayana και Priju μελέτησαν τις αλλαγές της ακτογραμμής κατά μήκος της κεντρικής ακτής της Κεράλα χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες. Η χαρτογράφηση της αλλαγής της ακτογραμμής πραγματοποιήθηκε για το σύνολο της ακτής της Ινδίας για τις περιόδους 1967-68, 1985-89 και 1990-92 με δορυφορικά δεδομένα από LANDSAT MSS/TM και IRS LISS ΙΙ δεδομένα για κλίμακες 1:250.000 και 1:50.000. Αυτοί έχουν παράσχει εικόνες σε μεγάλες περιοχές μελέτης μεταφοράς ιζημάτων και βοηθώντας στον εντοπισμό των μακροπρόθεσμων αλλαγών στην ακτή. Η ακριβής οριοθέτηση και ο έλεγχος της ακτογραμμής (μακροπρόθεσμα, εποχιακά και βραχυπρόθεσμα) είναι απαραίτητη για την κατανόηση των παράκτιων διεργασιών. Οι παράκτιες διεργασίες κατά μήκος της ινδικής ακτής μελετήθηκαν με μέτρηση των ρευμάτων και των κυμάτων. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 30 ετών, η διαθεσιμότητα δεδομένων τηλεπισκόπησης εξασφάλισε συνοπτικές και επαναλαμβανόμενες καλύψεις των παράκτιων περιοχών και είναι δυνατόν να προκύψουν σημαντικές χωρικές πληροφορίες σε διάφορες κλίμακες με ταξινόμηση και έλεγχο της παραγόμενης ακρίβειας. Στόχος της παρούσας μελέτης είναι η αξιολόγηση και η παρακολούθηση των αλλαγών της ακτογραμμής κατά μήκος της ακτής Paradip που οφείλεται σε εξωτερικές διαδικασίες χρησιμοποιώντας δορυφορικά δεδομένα LISS ΙΙΙ των δορυφόρων IRS 1D και IRS P6.
Περιοχή Μελέτης
Η περιοχή μελέτης περικλείεται μεταξύ του γεωγραφικού πλάτους 20° 30'Β και 20° 45'Β και του γεωγραφικού μήκους 86° 15'Α και 86° 45'Α, καλύπτοντας έκταση 3115,4 km2 (Εικόνα 1). Το λιμάνι του Paradip βρίσκεται στις εκβολές του ποταμού Mahanadi, και κυρίως εξάγει σιδηρομεταλλεύματα. Το ανατολικό τμήμα της περιοχής μελέτης καλύπτεται με χαμηλό δάσος με άγρια ανάπτυξη του ζαχαροκάλαμου και του ξύλου, και διασχίζεται από αμέτρητους κολπίσκους. Το δυτικό τμήμα της περιοχής μελέτης είναι γόνιμο, αν και επηρεάζεται από συχνές πλημμύρες λόγω των ποταμών Mahanadi και Devi. Το κλίμα είναι γενικά τροπικό με αρκετά καλές ποσότητες βροχοπτώσεων κατά τη διάρκεια της εποχής των μουσώνων. Η ημερήσια μέση ελάχιστη θερμοκρασία κυμαίνεται από 11,0° C τον Ιανουάριο σε 26,7° C τον Μάιο. Κατά τη διάρκεια του Μαΐου και του Ιουνίου, η μέγιστη θερμοκρασία κυμαίνεται από 26,6° C έως 36,6° C. Ο ετήσιος ρυθμός εξάτμισης είναι σχεδόν 787,5 εκατοστά στις παράκτιες περιοχές. Η περιοχή αυτή λαμβάνει βροχή κατά τη διάρκεια τόσο των ΝΔ και ΝΕ μουσώνων και η μέση βροχόπτωση είναι 1445,5 χιλιοστά. Ωστόσο, μεγάλες βροχοπτώσεις ελήφθησαν κατά τη διάρκεια των νοτιοδυτικών μουσώνων. Οι μουσσώνες στον Κόλπο της Βεγγάλης επίσης προκαλούν υψηλές βροχοπτώσεις.
Μεθοδολογία
Στην παρούσα μελέτη, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικά δεδομένα LISS-III (Πίνακας 1) των δορυφόρων IRS-1D και IRS-P6 (Resourcesat) που έχουν την ίδια χωρική διακριτική ικανότητα (23,5 m) για την παρακολούθηση των αλλαγών της ακτογραμμής κατά μήκος της ακτής Paradip. Οι εικόνες αποκτήθηκαν στην πορεία 107 και στην γραμμή 058 που διατίθενται για διάφορα χρόνια (Πίνακας 2). Η εικόνα που ελήφθη ήταν FCC στην 1:50.000 κλίμακα, έχοντας συνδυασμό καναλιών 3:2:1 (Υπέρυθρο:Κόκκινο:Πράσινο). Το υπέρυθρο IR κανάλι βρέθηκε κατάλληλο για την οριοθέτηση της ακτογραμμής, καθώς η αντίθεση μεταξύ της γης και του νερού είναι εμφανής. Οι τοπογραφικοί χάρτες της Ινδίας (SOI) (map nos 73L / 8, 73L/11, 73L/12 και 74I / 5) σε κλίμακα 1:50.000 χρησιμοποιήθηκαν ως βάση της περιοχής μελέτης για την οριοθέτηση της ακτογραμμής. Τα ψηφιακά δορυφορικά δεδομένα και τα SOI σαρωμένα τοπογραφικά φύλλα διορθώθηκαν γεωμετρικά και με γεωαναφορά στο παγκόσμιο σύστημα συντεταγμένων με τη χρήση λογισμικού ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας. Το μέσο τετραγωνικό σφάλμα που επιτεύχθηκε ήταν λιγότερο από 0,3 εικονοστοιχεία. Η ακτογραμμή και ο τύπος της παραλίας του 1973 από τα τοπογραφικά φύλλα και τα δεδομένα LISS-III κατά τη διάρκεια 1998-2005 έχουν ψηφιοποιηθεί ως πολυγραμμές (polylines) και ως πολύγωνα αντίστοιχα, με τη χρήση λογισμικού GIS. Η προηγούμενη γνώση της περιοχής μελέτης και των τεχνικών ερμηνείας της εικόνας χρησιμοποιήθηκε για τη χαρτογράφηση της ακτογραμμής και της παραλίες. Η ακτογραμμή και τα θεματικά επίπεδα της παραλίας του 1973, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, Φεβρουάριος 2005 και Δεκεμβρίου 2005 συνδυάστηκαν για να δώσουν μια νέα εικόνα εξόδου. Οι τιμές κατά μήκος της ακτογραμμής και των περιοχών της παραλίες χρησιμοποιήθηκαν για την λεπτομερή ετήσια ανάλυση της ακτής. Ο πίνακας 3 παρουσιάζει περιληπτικά τις ταχείς μεταβολές στην περιοχή μελέτης. Η διαφορά των 7 χιλιομέτρων στο μήκος της ακτογραμμής και η καθαρή απώλεια 15,62 km2 περιοχής (Πίνακας 4) διαπιστώθηκαν από τα SOI τοπογραφικά φύλλα που παρασκευάστηκαν το 1972 και από τη δορυφορική εικόνα του Δεκεμβρίου 2005. Τα τοπογραφικό φύλλα δείχνουν την ύπαρξη πολλών μικρών νησιών στις εκβολές του ποταμού Ντέβι και στα βόρεια. Ωστόσο, πρόσφατες δορυφορικές εικόνες δεν δείχνουν την παρουσία τους. Αμμώδη σώματα έχουν επεκταθεί προς την βορειοανατολική κατεύθυνση. Το ρυάκι Jatadharmohan κυλούσε στη βόρεια έκταση του ποταμού Devi, στη συνέχεια, με μία μικρή εκβολή που εκτίθεται στον κόλπο της Βεγγάλης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι φυσικοί και ανθρωπογενείς παράγοντες είναι υπεύθυνοι για την τροποποίηση των γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών και το μήκος των αλλαγών της ακτογραμμής. Τα κυματικά δεδομένα της περιοχής υποστηρίζουν επίσης την ύπαρξη των κυμάτων, λόγω των κυκλώνων και από τους ανέμους των μουσώνων. Η ανάλυση των διανυσματικών χαρτών της ακτογραμμής με βάση γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών GIS φανερώνει αύξηση στο μήκος της ακτογραμμής κατά την περίοδο 1998-99, 2000-01 και 2004-05 ως 2,37, 3,78 και 1,81 χιλιόμετρα αντίστοιχα. Ωστόσο, το μήκος μειώνεται σε 5,45, 2,46, 0,13 και 0,05 χιλιόμετρα κατά τη διάρκεια του 1999-2000, 2001-02, 2002-03 και 2003-04, αντίστοιχα. Αυτή η διαδοχική μεταβολή στο μήκος της ακτογραμμής αντανακλά τη φυσική και την ανθρώπινη δραστηριότητα στην περιοχή. Η διάβρωση και οι επικαθίσεις επιβεβαιώνουν την ανακατανομή των ιζημάτων. Η περιοχή της παραλίας, επίσης διέφερε σημαντικά στην περιοχή. Κατά τα έτη 1998-99, 1999-2000 και 2003-04, είχε αυξηθεί σε 4,06, 5,04 και 1,04 km2 αντίστοιχα. Η αύξηση του μήκους σε 7,26 χλμ. και η καθαρή απώλεια 15,6 km2 της περιοχής παρατηρήθηκε μεταξύ 1973 και του 2005 (Εικόνα 2).
Αύξηση της τάξης των 7,72 χιλιομέτρων στο μήκος της ακτογραμμής και 18,73 km2 στην επιφάνεια της περιοχής της παραλίας παρατηρήθηκε μεταξύ του 1973 και του 1998. Το αποτέλεσμα των διανυσματικών χαρτών της ακτογραμμής αποκαλύπτουν τις θέσεις των αλλαγών στην ακτή. Η καθαρή απώλεια της επιφάνειας 0,42, 4,11, 4,10 και 0,47 km2 (Εικόνα 3) διαπιστώθηκε κατά τη διάρκεια των ετών 2000-01, 2001-02, 2002-03 και 2004-05, αντίστοιχα. Κατά τη διάρκεια του έτους 2001-02 και 2002-03, υπήρχε μια απώλεια στην επιφάνεια της παραλία της περιοχής, καθώς και μείωση της ακτογραμμής. Αυτό πιθανόν να οφείλεται σε διάφορες δραστηριότητες κατά μήκος της ακτής Paradip, με αποτέλεσμα τη μείωση κατά 0,46 χιλιόμετρα σε μήκος της ακτογραμμής και την αύξηση της επιφάνειας σε 3,11 km2 στην περιοχή της παραλίας μεταξύ του 1998 και 2005. Τα κυματικά δεδομένα είναι σε συμφωνία με τις γεωμορφολογικές αλλαγές της περιοχής μελέτης. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης αποκαλύπτουν τις θέσεις ακτογραμμής και τις διαδοχικές μεταβολές που παρατηρήθηκαν σε μια περίοδο 32 ετών. Αυτό θα βοηθήσει τους φορείς χάραξης-λήψης αποφάσεων να εκπονήσουν ένα στρατηγικό σχέδιο λόγω των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων, καθώς και των φυσικών διαδικασιών. Οι διανυσματικοί χάρτες της ακτής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό των ποσοστιαίων μεταβολών σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Η λεπτομερής μοντελοποίηση των κυμάτων για αυτή την περιοχή θα αποκαλύψει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την εξέλιξη της ακτής λόγω των φυσικών διεργασιών. Η ενίσχυση στην χωρική και χρονική ανάλυση των εικόνων θα βελτιώσει την ποιότητα και τη συχνότητα της παρακολούθησης στο μέλλον.
Βιβλιογραφία
1. Jayappa, K. S., Mitra, D. and Mishra, A. K., Coastal geomorphological and land-use and land-cover study of Sagar Island, Bay of Bengal (India) using remotely sensed data. Int. J. Remote Sensing, 2006, 27, 3671–3682.
2. Chen, L. C. and Rau, J. Y., Detection of shoreline changes for tideland areas using multi-temporal satellite images. Int. J. Remote Sensing, 1998, 19, 3383–3397.
3. Shaikh, M. G., Shailesh Nayak, Shah, P. N. and Jambusaria, B. B., Coastal landform mapping around the Gulf of Khambhat using Landsat TM data. J. Indian Soc. Remote Sensing, 1989, 17, 41–48.
4. Nayak, S., Critical issues in coastal zone management and role of remote sensing. In Subtle Issues in Coastal Management, Indian Institute of Remote Sensing, Dehradun, 2000, pp. 77–98.
5. Siddiqui, M. N. and Majid, S., Monitoring of geomorphological changes for planning reclamation work in coastal area of Karachi, Pakistan. Adv. Space Res., 2004, 33, 1200–1205. RESEARCH COMMUNICATIONS CURRENT 84 SCIENCE, VOL. 97, NO. 1, 10 JULY 2009 For correspondence. (e-mail: dr.venkatbh@rediffmail.com)
6. White Kevin, Hesham M. El Asmar, Monitoring changing position of coastlines using thematic mapper imagery, an example from the Nile data. Geomorphology, 1999, 29, 93–105.
7. Shaghude, Y. W., Wannas, K. O. and Lunden, B., Assessment of shoreline in the western side of Zanzibar channel using satellite remote sensing. Int. J. Remote Sensing, 24, 4953–4967.
8. El-raey, M., Sharaf el-din, S. H., Khafagy, A. A. and Abo Zed, A. I., Remote sensing of beach erosion/accretion patterns along Damietta Port Said shoreline, Egypt. Int. J. Remote Sensing, 1999, 20, 1087–1106.
9. Narayana, A. C. and Priju, C. P., Landform and shoreline changes inferred from satellite images along the central Kerala Coast. J. Geol. Soc. India, 2006, 68, 35–49.
10. Shailesh Nayak, Use of satellite data in coastal mapping. Indian Cartogr. CMMC-01, 2002, 147–156.
11. Meijerink, A. M. J., Dynamic geomorphology of the Mahanadi delta. ITC J., 1983, 243–250.
12. Rao, P. M. and Harikrishna, M., Shoreline changes around Paradip port after construction. In Third National Conference on Dock and Harbour Engineering, Suratkal, 6–9 December 1989.
13. Rupali, S., Patgaonkar, D., Ilangovan, P., Vethamony, M. T., Babu, S., Jayakumar, M. D. and Rajagopal, Stability of a sand spit due to dredging in an adjacent creek. Ocean Eng., 2007, 34, 638– 643.
14. Ananth, P. N. and Sundar, V., Sediment budget for Paradip Port, India. Ocean Shoreline Manage., 1990, 13, 69–81.
15. Sarma, K. G. S. and Sundar, V., Analysis of nearshore profiles off Paradip Port, east coast of India. Indian J. Marine Sci., 1988, 17, 94–98.
16. Nayak, S. et al., Coastal environment. Scientific note. Space Applications Centre, Ahmedabad, RSAM/SAC/COM/SN/11/92, 1992, p. 114.
17. Nayak, S., Bahuguna, A., Chauhan, P., Chauhan, H. B. and Rao, R. S., Remote sensing applications for coastal environmental management in India. Env. Manage. (Spl. Issue), 1997, 4, 113–125.
18. Chauhan, P., Nayak, S., Ramesh, R., Krishnamoorthy, R. and Ramachandran, S., Remote sensing of suspended sediments along the Tamil Nadu Coastal waters. J. Indian Soc. Remote Sensing, 1996, 24, 105–114.
19. Sanil Kumar, V., Pathak, K. C., Pednekar, P., Raju, N. S. N. and Gowthaman, R., Coastal processes along the Indian coastline. Curr. Sci., 2006, 91, 530–536.
20. NIO Report, Comprehensive environmental impact assessment for the proposed marine facilities for the Eastern India Refinery, Paradip, Orissa. Technical Report No. NIO/SP-7/1998, 1998.
