Πρόβλεψη αστικής επέκτασης με την χρήση προσέγγισης ανίχνευσης αλλαγής κάλυψης γης
Από RemoteSensing Wiki
Prediction of urban expansion by using land cover change detection approach
Md Sohel Rana, Subrota Sarkar
πηγή: [[1]]
Μετάφραση και περίληψη:
Εισαγωγή:
Η αστικοποίηση είναι μια κοινή τάση παγκοσμίως που συνέβη λόγω της συγκέντρωσης του πληθυσμού στις αστικές περιοχές. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μεταμόρφωση της γης με αυτό να αναφέρεται σε περισσότερο από το 50% του παγκόσμιου πληθυσμού που κατοικεί σε αστικές περιοχές με αυτό το ποσοστό να προβλέπεται να φτάσει το 65% το 2050. Αυτή η τεράστια αύξηση πληθυσμού θα προσθέσει 2,5 δισεκατομμύρια περισσότερους κατοίκους στις παγκόσμιες αστικές περιοχές, όπου το 90% της αστικής επέκτασης θα γίνει σε λιγότερο αναπτυγμένες περιοχές. Η αστικοποίηση θεωρείται σημαντικός παράγοντας αλλαγής κάλυψης γης. Πληθώρα ερευνών έχει αποδείξει ότι η αστική ανάπτυξη που προκύπτει από τη χρήση και την αλλαγή της κάλυψης γης έχει δυσμενείς επιπτώσεις στη βιοποικιλότητα, το αστική θερμική νησίδα, τον κατακερματισμό των οικοτόπων και την απειλή της βιώσιμης ανάπτυξης. Επομένως, η παρακολούθηση της κάλυψης της αστικής γης συμβάλλει στην αξιολόγηση των αστικών περιβαλλοντικών συνθηκών και στη διαχείριση των φυσικών και τεχνητών πόρων. Αυτή η μελέτη επικεντρώνεται στην αξιολόγηση μια αστικής περιοχής ενός δήμου Pabna λόγω των μικτών χαρακτηριστικών χρήσης γης εντός των ορίων της πόλης και της συνεχούς μεταβαλλόμενης τάσης των τάξεων κάλυψης γης σε μια προαστιακή περιοχή. Η τηλεπισκόπηση και το Gis έχουν γίνει δύο κοινώς χρησιμοποιούμενα γεωχωρικά εργαλεία για την ανίχνευση της αλλαγής της κάλυψης γης. Αυτή η μελέτη χρησιμοποίησε μια εποπτευόμενη μέθοδο ταξινόμησης κάτω από πέντε τάξεις αστικής κάλυψης για την ανάλυση της προηγούμενης έρευνας. Στο πλαίσιο αυτό, οι ειδικοί στόχοι της έρευνας περιλαμβάνουν (α) την παρακολούθηση του ρυθμού της αστικής επέκτασης μεταξύ των ετών 1998-2018, (β) την ανάλυση των κατηγοριών κάλυψης γης για το έτος 1998-2018 (γ) την πρόβλεψη μελλοντικών αλλαγών στην κάλυψη του εδάφους για την προβλεπόμενη έτη 2023 και 2028.
Μεθοδολογία:
Η περιοχή μελέτης είναι ο δήμος του Pabna του Μπαγκλαντές. Στην περιοχή αυτή οι πολίτες έχουν απασχολήσει το νότιο τμήμα κυρίως για κατοικίες και εμπορικούς σκοπούς και υπάρχουν δύο βιομηχανικές ζώνες στα νοτιοδυτικά και βορειοανατολικά προάστια της τοποθεσίας. Για την μελέτη αυτή χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές εικόνες Landsat. Πήραμε 3 εικόνες με χάρτη της περιοχής από το 1998, το 2008 και το 2018 για να εξετάσουμε την ανίχνευση αλλαγής και για μελλοντικές προβλέψεις. Και στις 3 εικόνες το μέγεθος του pixel είναι τα 30m. Αρχικά, εφαρμόστηκε ραδιομετρική βαθμονόμηση για να ληφθεί η τιμή ανάκλασης. Έπειτα διορθώθηκαν τα μήκη κύματος. Με την εφαρμογή ENVI 5.3 δημιουργήθηκαν αυτόματα διορθωμένες πολυφασματικές εικόνες. Έγιναν πολλές συνθέσεις χρωμάτων για να ανιχνευτούν κοινές περιοχές της ταξινομημένης εικόνας και στους 3 χάρτες 1998, 2008, 2018. Στον εικόνα 2 απεικονίζονται οι επιλεγμένες κατηγορίες κάλυψης γης που πήραμε με βάση συγκεκριμένα χαρακτηριστικά. Η ταξινόμηση στην μελέτη έγινε με την μέγιστη πιθανότητα. Το τελικό στάδιο της ταξινόμησης είναι η αξιολόγηση της ακριβείας. Τα δεδομένα βασικής αλήθειας αξιολογούν και συγκρίνουν τα ταξινομημένα δεδομένα μέσω αξιολόγησης ακρίβειας. Ωστόσο δεν είναι λογικό αυτό να γίνει σε όλα τα pixel και στις 3 εικόνες. Για αυτό έγιναν συγκεκριμένα σημεία αναφοράς (250) για να γίνει αξιολόγιση ακρίβειας σε κάθε ταξινομημένη εικόνα. Στην παρούσα μελέτη γίνετε η μέθοδος μέτα-ταξινόμησης. Η ανάλυση καταλληλότητας βοηθά στην τόνωση της κάλυψης της γης με βάση τα υπάρχοντα αναπτυξιακά μοτίβα και τους κινητήριους παράγοντες. Αυτή η μελέτη στοχεύει να προβλέψει την μελλοντική αστική επέκταση με βάση τα τρέχοντα πρότυπα ανάπτυξης. Η μελέτη εξέτασε τις τάσεις της αστικής ανάπτυξης του παρελθόντος και του παρόντος για την αξιολόγηση της καταλλολότητας. Τέλος στην μελέτη αυτή επιλέχθηκαν μοντέλα που βασίζονται σε μοτίβα.
Ανάλυση δεδομένων και αποτελέσματα:
Στους χάρτες παρατηρούνται αρκετές μεταβολές στις καλύψεις γης. Οι ταξινομημένες εικόνες των χαρτών καλύψεων γης για τα διαφορετικά έτη υποδηλώνουν ότι η αστική περιοχή με τον καιρό έχει αυξηθεί από 12,3% το 1998 σε 20,72% το 2008 σε 31,93% το 2018. Η ακρίβεια της ταξινόμησης των εικόνων είναι τουλάχιστον 85% που είναι αποδεκτή. Στο σχήμα 1 απεικονίζεται η τάση αστική ανάπτυξης αυτά τα χρόνια. Η ανάλυση καταλληλότητας καθορίζει όλους τους παράγοντες και τους περιορισμούς. Η μελέτη εξέτασε τους παράγοντες με βάση το προφίλ της περιοχής. Έτσι έκανε κάποιους χάρτες καταλληλότητας: Χάρτης καταλληλότητας αστικής περιοχής, γεωργικής γης, υψομέτρου, υδάτινων σωμάτων και γυμνού εδάφους με τον χάρτη του 2008. Στην συνέχεια αυτοί οι χάρτες καταλληλότητας συγχωνεύτηκαν για να τονωθεί μια εικόνα κάλυψης γης. Έτσι έγιναν και οι προβλέψεις για τις καλύψεις γης στο μέλλον.
Συζήτηση:
Η ταχεία αστικοποίηση είναι μια σημαντική αιτία αλλαγής των χαρακτηριστικών κάλυψης της γης. Η τάση της αστικοποίησης ενισχύει την αστική ανάπτυξη μετατρέποντας τη φυτική και γεωργική γη σε αστικές δομημένες περιοχές. Σε πολλές μελέτες έχει παρατηρηθεί αυτή η τάση αστικοποίησης και μείωσης όλων των άλλων καλύψεων γης. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει ανάγκη για διαρθρωτική ανάπτυξη για την αντιμετώπιση της αυξανόμενης ζήτησης του πληθυσμού μετατρέποντας διάφορα χαρακτηριστικά χρήσης γης σε αστικές περιοχές. Η προσέγγιση παρακολούθησης της αστικής ανάπτυξης βοηθά στην παρακολούθηση των επιπτώσεων των αλλαγών της κάλυψης γης στα αστικά περιβαλλοντικά στοιχεία μετατρέποντας τα φυτικά, γεωργικά και υδάτινα σώματα σε οικοδομή. Έτσι, η παρακολούθηση των περιβαλλοντικών συνιστωσών που σχετίζονται με τις αλλαγές κάλυψης γης είναι απαραίτητη για την αστική βιωσιμότητα, η οποία είναι το αντικείμενο αυτής της έρευνας. Ο ερευνητής στην μελέτη προσπάθησε να δείξει τις συνδέσεις μεταξύ αστικοποίησης και αλλαγών κάλυψης γης του δήμου Pabna. Υπάρχει μια αρνητική συσχέτιση μεταξύ της αστικής ανάπτυξης και των αλλαγών κάλυψης γης, όπου οι αστικές περιοχές αυξάνονται σε μέγεθος και άλλες καλύψεις γης μειώνονται συνεχώς σε μέγεθος. Εάν ο τρέχων ρυθμός αστικοποίησης συνεχιστεί, περίπου το 45% της γης θα μετατραπεί σε αστική περιοχή μέχρι το 2028. Αυτή η έρευνα προτείνει να εξεταστεί η κατακόρυφη επέκταση παρά η οριζόντια ανάπτυξη λόγω της συμπαγούς αστικής φύσης του δήμου Pabna. Ως αποτέλεσμα, οι κατάλληλες κατευθυντήριες γραμμές για τη χρήση της γης και τη χωροταξία είναι απαραίτητες για την αστική βιωσιμότητα, τόσο για τον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης όσο και για τη διατήρηση άλλων κατηγοριών χρήσεων γης.
Συμπεράσματα:
Σε αυτήν την μελέτη αξιολογείται ποσοτικά η αστική επέκταση του δήμου Pabna στο Μπαγκλαντές. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι αυτός ο δήμος γνώρισε ταχεία αστική ανάπτυξη από το 1998 μέχρι το 2018 λόγω της ταχείας αστικοποίησης και της πρακτικής ανάπτυξης. Η αστική κατοικημένη περιοχή αυξήθηκε κατά 19,63%, από 3,39 km2 το 1998 σε 31,93 km2 το 2018. Αντίθετα, όλες οι άλλες κατηγορίες κάλυψης γης μειώνονται σε μέγεθος, συμβάλλοντας στην αστική επέκταση. Η αστική ανάπτυξη εμφανίζεται κυρίως στη βορειοανατολική περιφέρεια της πόλης λόγω της διαθεσιμότητας φυτικής και γεωργικής γης. Ο προβλεπόμενος χάρτης κάλυψης της γης του 2023 και του 2028 υποδηλώνει ότι η τρέχουσα τάση αστικής επέκτασης θα συνεχιστεί και στο μέλλον. Η έκταση της αστικής δομημένης γης θα καλύπτει 11,01 km2 το 2023 και 12,44 km2 το 2028, που ήταν 3,39 km2 το 1998. Σε αυτήν την μελέτη αποτυπώνονται τα δεδομένα τηλεπισκόπησης που βοηθούν στην ανίχνευση αλλαγών κάλυψης γης και χωρικών προτύπων αστικής ανάπτυξης. Ωστόσο, οι εικόνες ήταν τριών ιστορικών περιόδων το οποίο επηρέασε τα αποτελέσματα της ερμηνείας. Τα ευρήματα από τα αποτελέσματα τόνισαν ότι οι αλλαγές στην κάλυψη γης επηρεάζουν την αστική περιβαλλοντική κατάσταση. Ως εκ τούτου, ο πολεοδόμος και η πολεοδομική αρχή θα πρέπει να παρακολουθούν το ρυθμό και τη διάσταση της αστικής επέκτασης για να διασφαλίσουν τη βιώσιμη ανάπτυξη.
