Παρακολούθηση της μεταβολής των χρήσεων/κάλυψης γης στο δέλτα του αιγυπτιακού Νείλου χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση
Από RemoteSensing Wiki
Παρακολούθηση της μεταβολής των χρήσεων/κάλυψης γης στο δέλτα του αιγυπτιακού Νείλου χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση
Πρωτότυπος τίτλος: Detection of land use/cover change in Egyptian Nile Delta using remote sensing
Συγγραφείς: M.H. Elagouza, S.M. Abou-Shleel(a), A.A. Belal(b), M.A.O. El-Mohandesa
(a) Environment and Bio-Agric. Dept., Fac. of Agric., Al-Azhar Univ., Nasr City, Cairo, Egypt
(b) National Authority for Remote Sensing and Space Sciences (NARSS), Cairo, Egypt
Δημοσιεύθηκε: The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 6 Ιανουαρίου 2019
Σύνδεσμος πρότυπου κειμένου: [1]
Λέξεις-Κλειδιά: Χρήση/κάλυψη γης, Ανίχνευση μεταβολών, Δέλτα του Νείλου
Αντικείμενο Εφαρμογής
Η παρούσα μελέτη χρησιμοποιώντας μεθόδους τηλεπισκόπησης και GIS στοχεύει στην αξιολόγηση της μεταβολής των χρήσεων/κάλυψης γης που πραγματοποιήθηκαν στο δέλτα του Αιγυπτιακού Νείλου από το 1987 έως το 2015. Ο απώτερος σκοπό είναι να εκτιμηθούν οι επιπτώσεις που προκάλεσε η αιγυπτιακή επανάσταση του 2011 και κατά συνέπεια η απρογραμμάτιστη αστική εξάπλωση στις χρήσεις/καλύψεις γης.
Εισαγωγή
Το Δέλτα του Αιγυπτιακού Νείλου είναι μία από τις παλαιότερες γεωργικές περιοχές του κόσμου και αντιπροσωπεύει το 63% της ολικής αιγυπτιακής καλλιεργούμενης έκτασης. Στόχος της κυβέρνησης τα τελευταία χρόνια είναι η αύξηση της γεωργικής παραγωγής και ποιότητας μέσω της αύξησης των γεωργικών εκτάσεων. Παρ’όλα αυτά το πρόβλημα της εδαφικής υποβάθμισης προκαλεί μείωση των φυσικών πόρων και της προσφοράς των τροφίμων με σοβαρές κοινωνικοπολιτικές συνέπειες. Συνεπώς, υπάρχει ανάγκη για ακριβή και επικαιροποιημένα δεδομένα για την χρήση/κάλυψη γης που θα βοηθήσει στον απολογισμό των καλλιεργούμενων εκτάσεων. Η τηλεπισκόπηση είναι ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για αυτό τον σκοπό καθώς παρέχει ψηφιακά δεδομένα απεικονίσεων μεγάλων εκτάσεων γης. Επιπλέον οι τεχνολογίες GIS δίνουν την δυνατότητα της αποθήκευσης, της ανάλυσης και της εμφάνισης αυτών των ψηφιακών δεδομένων που απαιτούνται για την ανίχνευση των τυχόν μεταβολών στις χρήσεις γης και στην δημιουργία μίας βάσης δεδομένων. Στόχος αυτής της έρευνας είναι χρησιμοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης να προσδιοριστεί ο τύπος καθώς και ο ρυθμός μεταβολής των χρήσεων/καλύψεων γης της εξεταζόμενης περιοχής.
Μεθοδολογία-Ανάλυση
- Περιοχή μελέτης
Το Δέλτα του Νείλου βρίσκεται στη βόρεια Αίγυπτο μεταξύ των γεωγραφικών σημείων 29 ° 37 '52 "Ε και 32 ° 55' 49" E και 29 ° 37 '49 "Ν και 31 ° 41' 2" Ν. Επεκτείνεται σε μια έκταση 240km2 και αποτελεί την οικονομική καρδιά της Αιγύπτου καθώς εμπεριέχει την γονιμότερη γεωργική γη τα χώρας και γύρω από αυτό ζει το 50% του πληθυσμού.
- Συλλογή δεδομένων
Από της ιστοσελίδα USGS Earth Explorer ελήφθησαν τρεις διαφορετικοί τύποι εικόνων Landsat (Landsat 5 ΤΜ, Landsat 7 ETM + και Landsat 8 OLI TIRS). Για την επίτευξη των στόχων της μελέτης χρησιμοποιήθηκαν εικόνες από τρεις διαφορετικές ημερομηνίες 14/7/1987, 11/7/2000 και 5/7/2015.
- Προεπεξεργασία εικόνων
Στις εικόνες πραγματοποιήθηκε γεωμετρική διόρθωση χρησιμοποιώντας το λογισμικό EVNVI 5.1. Μετά από αυτό πραγματοποιήθηκε ατμοσφαιρική διόρθωση στο ορατό, εγγύς υπέρυθρο, μικροκυματικό υπέρυθρο σε όλες τις εικόνες του δορυφόρου Landsat. Τέλος, χρησιμοποιώντας το λογισμικό EVNVI 5.1 πραγματοποιήθηκε ατμοσφαιρική ανάλυση με βάση την αφαιρετική μέθοδο (dark-object) με σκοπό να διορθωθούν οι ατμοσφαιρικές επιδράσεις στα ανακλώμενα στοιχεία.
- Επεξεργασία εικόνων
Η επεξεργασία εικόνων έγινε με το λογισμικό ENVI 5.1. Πραγματοποιήθηκε μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας αλγορίθμους ανάλυσης δεδομένων (ISODATA) προκειμένου να προσδιοριστούν οι κλάσεις που υπάρχουν στην περιοχή μελέτης. Η μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση βασίστηκε σε τεχνικές του σιγμοειδούς μοντέλου του ENVI 5.1. Οι Landsat εικόνες της περιοχής μελέτης ταξινομήθηκαν σε εννέα διαφορετικές κατηγορίες ανάλογα με τη χρήση/κάλυψη γης (γεωργικές, αστικές, νερό, υδατο-καλλιέργειες, φυσική βλάστηση, sabkha, αλάτι, γυμνό έδαφος και άμμος).
- Ανίχνευση αλλαγών μετά την ταξινόμηση
Μετά την ταξινόμηση έγινε η σύγκριση των διορθωμένων εικόνων μεταξύ των περιόδων 1987, 2000 και 2015. Οι ταξινομημένες εικόνες εισήχθησαν στο λογισμικό ArcGIS 10.2 για διανυσματικοποίηση, υπολογισμούς και σύγκριση ίδιων περιοχών μεταξύ διαφορετικών ημερομηνιών, με σκοπό τον εντοπισμό των αλλαγών που προέκυψαν από την αύξηση ή μείωση της χρήσης/κάλυψης γης. H στατιστική συσχέτιση υπολογίστηκε με βάση το F-test και το Duncan-test με όριο πιθανότητας 5%.
Αποτελέσματα
- Αλλαγές στις χρήσεις/καλύψεις γης στο Δέλτα του Νείλου
Οι ταξινομημένες εικόνες, μετά την προεπεξεργασία και την επιβλεπόμενη ταξινόμηση υπέδειξαν τα διαφορετικά μοτίβα χρήσης/κάλυψης γης στην περιοχή μελέτης (Εικόνα 1).Οι μεταβολές των χρήσεων γης κατά την περίοδο από το 1987 έως το 2015 αυξομειώθηκαν ανάλογα με την αστική εξάπλωση και την αποκατάσταση των εδαφών (Πίνακας 1). Οι καλλιεργούμενες εκτάσεις αυξήθηκαν με ρυθμό 25,8% λόγω της γεωργικής επέκτασης στην έρημο καθώς και της αξιοποίησης των βόρειων λιμνών ενώ το συνολικό ποσοστό μεταβολής των αστικών περιοχών από το 1987 έως το 2015 έφτασε το 99%. Αντίθετη τάση ακολούθησαν οι υδάτινοι πόροι με ρυθμό μείωσης 27,4% ενώ οι ιχθυοτροφικές καλλιέργειες αυξήθηκαν με ποσοστό 266,8%. Η φυσική βλάστηση αυξήθηκε κατά 25,8% ενώ το sabkha μειώθηκε 60,3% για ολόκληρη την περίοδο μελέτης πιθανός λόγω της αύξησης των ιχθυοκαλλιεργειών.
- Μεταβολές στις κυβερνήσεις του Δέλτα του Νείλου κατά την περίοδο1987 έως το 2015
Όσον αφορά τις αλλαγές στη γεωργική έκταση, οι έντεκα κυβερνήσεις του Δέλτα του Νείλου έδειξαν τρία διαφορετικά πρότυπα. Το πρώτο μοντέλο περιλάμβανε έξι κυβερνήσεις (Sharkia, Monofiya, Ismailia, Kafr El-Sheikh, El-Behera και Αλεξάνδρεια), όπου η καλλιεργούμενη περιοχή παρουσίαζε συνεχή αύξηση από το 1987 έως το 2015. Στις περιοχές αυτές το 2015 η καλλιεργούμενη έκταση αντιπροσώπευε το 74,0% της συνολικής καλλιεργήσιμης έκτασης του δέλτα του Νείλου. Τέσσερις άλλες κυβερνήσεις αντιπροσώπευαν το δεύτερο πρότυπο (Qalyubia, Gharbia, Damietta και Dakahliea), όπου η γεωργική περιοχή μειώθηκε συνεχώς καθ 'όλη τη διάρκεια της μελέτης. Η έκταση που καλλιεργείται στις περιοχές αυτές, το 2015, αντιπροσώπευε το 26,0% της συνολικής καλλιεργούμενης έκτασης στο Δέλτα του Νείλου. Το τρίτο μοντέλο εκπροσωπήθηκε από τις κυβερνήσεις του Port Said, όπου η καλλιεργούμενη έκταση μειώθηκε κατά 71,1% κατά την περίοδο 1987-2000 και αυξήθηκε στη συνέχεια κατά 3029,8% από το 2000 έως το 2015. Τέλος, η αστική περιοχή αυξήθηκε σε όλες τις κυβερνήσεις του Δέλτα κατά τη διάρκεια της περιόδου μελέτης με ρυθμό αύξησης 105,6% (Πίνακας 2).
Συμπεράσματα
Τα δορυφορικά δεδομένα είναι καλή και γρήγορη τεχνική παρακολούθησης των αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης με χαμηλό κόστος σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους ανίχνευσης. Επίσης, είναι αξιοσημείωτο πως οι περισσότερες αιγυπτιακές κυβερνήσεις έχουν επηρεαστεί σημαντικά από τις διαφορετικές κατηγορίες της κάλυψης γης, όπως η γεωργικές, οι αστικές, οι αμμώδεις και οι υδατικές περιοχές. Επιπροσθέτως, η μελέτη αυτή έδειξε ότι η περιοχή μελέτης έχει υποστεί μια πολύ σοβαρή αλλαγή χρήσης γης ως αποτέλεσμα της αστικής εξάπλωσης, πρόβλημα που πρέπει να μελετηθεί σοβαρά, από πολλές πλευρές, συμπεριλαμβανομένης και της κοινωνικοοικονομικής, προκειμένου να διατηρηθεί αυτή η πολύτιμη και περιορισμένη γεωργική γη και να αυξηθεί η παραγωγή της στο τομέα των τροφίμων. Τέλος, συνίσταται η συνεχής τηλεσκοπική συλλογή εικόνων, ανάλυση και ενημέρωση τους σχετικά με την αστικοποίηση στο Δέλτα του Νείλου για την ταχεία λήψη αποφάσεων από τις αρμόδιες αρχές.
