Συνδυασμός τηλεπισκόπησης και επιτόπιων μεθόδων παρακολούθησης
Από RemoteSensing Wiki
Συνδυασμός τηλεπισκόπησης και επιτόπιων μεθόδων παρακολούθησης για τη διερεύνηση της διάβρωσης των μονοπατιών μέσα σε ένα δημοφιλές περιβάλλον αναψυχής
Sue Rodway-Dyer a, b, *, Nicola Ellis c
a Κολλέγιο Ζωής και Περιβαλλοντικών Επιστημών, Πανεπιστημιούπολη Penryn, Πανεπιστήμιο του Exeter, Penryn, TR10 9FE, Ηνωμένο Βασίλειο
b Πανεπιστημιακό Κέντρο Νότου Ντέβον, Long Road, Paignton, TQ4 7EJ, Ηνωμένο Βασίλειο
c Τμήμα Γεωγραφίας, Κτίριο Amory, Πανεπιστήμιο του Exeter, Rennes Drive, Exeter, EX4 4RJ, Ηνωμένο Βασίλειο
Περίληψη
Τα μονοπάτια είναι μια σημαντική συνέπεια του οικοτουρισμού και οι επιπτώσεις που προκαλούνται έχουν ως αποτέλεσμα την υποβάθμισης της βλάστησης, της άγριας φύσης, απώλειες εδάφους και δημιουργία επιπρόσθετων ανεπίσημων μονοπατιών εκτός δρόμου. Οι επιπτώσεις πρέπει να μετρηθούν και να παρακολουθούνται σε μεγάλη χρονική και χωρική κλίμακα για να βοηθηθούν στη διαχείριση της γης για να διατηρηθεί η πρόσβαση και να διατηρηθούν τα φυσικά περιβάλλοντα. Αυτή η μελέτη συνέβαλε στη συνδυασμένη τηλεπισκόπηση με επιτόπιες μετρήσεις μονοπατιών στον ευαίσθητο οικότοπο (Land's End, Cornwall, Ηνωμένο Βασίλειο). Η απώλεια του εδάφους, η αλλαγή της γωνίας κλίσης, η βλάστηση και το υδρολογικό μοντέλο συνδυάστηκαν για να μελετήσουν διεξοδικά το χώρο. Τα αποτελέσματα έδειξαν απώλεια εδάφους 0,09 m κατά τη διάρκεια των πέντε ετών, διεύρυνση του μονοπατιού, αύξηση της κάλυψης του χλοοτάπητα σε υδάτινες εκτάσεις και διοχέτευση νερού στα πεζοδρόμια που επιδεινώνουν τη διάβρωση. Τα περιβάλλοντα γύρω από τα μονοπάτια επηρεάστηκαν από τους επισκέπτες με τα πόδια από το μονοπάτι, απαιτώντας περαιτέρω διαχείριση και παρακολούθηση. Οι πολλαπλές τεχνικές τηλεπισκόπησης είχαν μεγάλη επιτυχία στην πλήρη εκτίμηση της περιοχής, ιδιαίτερα του υδρολογικού μοντέλου, αποδεικνύοντας τη δυνατότητα παροχής ενός πολύτιμου αντικειμενικού και ποσοτικού εργαλείου παρακολούθησης και διαχείρισης.
Εισαγωγή
Ένα μονοπάτι μπορεί γενικά να περιγραφεί ως ανθρώπινο ίχνος στο φυσικό περιβάλλον το οποίο είναι προϊόν της αλληλεπίδρασης μεταξύ της χρήσης από τους περιπατητές και του εδάφους στο οποίο περπατούν. Ως εκ τούτου, τα μονοπάτια ενσωματώνουν τον τουρισμό και την περιβαλλοντική αλληλεπίδραση, ελαχιστοποιώντας τις ευρύτερες διαταραχές. Ωστόσο, με τον οικοτορισμό να αναπτύσσεται εκθετικά παγκοσμίως, τα μονοπάτια και το φυσικό περιβάλλον βρίσκονται υπό απειλή. Η διάβρωση των μονοπατιών θεωρείται ως προϊόν της χρήσης των μονοπατιών και ιδιαίτερα του αριθμού των επισκεπτών σε μια περιοχή αγνοώντας άλλους παράγοντες, όπως τα άγρια ζώα και η βόσκηση. Στόχος της εργασίας είναι η διερεύνηση της χρήσης πολλαπλών τεχνικών τηλεανίχνευσης σε συνδυασμό με επιτόπιες μετρήσεις για την αξιολόγηση των ανθρωπολογικών και υδρολογικών επιπτώσεων σε ένα ευαίσθητο χερσαίο περιβάλλον. Η παρουσία άγριων ζώων ή βόσκησης μπορεί επιπρόσθετα να επηρεάσει τους ρυθμούς διάβρωσης.Τα ανεπίσημα μονοπάτια που είναι γνωστά ως «γραμμές επιθυμίας» προκύπτουν από το γεγονός ότι οι επισκέπτες χρησιμοποιούν την ταχύτερη διαδρομή, ή αποφεύγοντας λασπώδεις διαδρομές σε ευάλωτα περιβάλλοντα . Υπάρχει ανάγκη για μεγαλύτερη επιστημονική έρευνα σχετικά με τις ευρύτερες επιπτώσεις των επιθυμητών γραμμών για τη στήριξη της διαχείρισης των βασικών μονοπατιών. Ο στόχος της διαχείρισης είναι ο περιορισμός των επιπτώσεων στο περιβάλλον για τη διατήρηση των φυσικών πόρων και την ενίσχυση της εμπειρίας των επισκεπτών. Συνεπώς, είναι ζωτικής σημασίας οι επιπτώσεις να παρακολουθούνται και να ποσοτικοποιούνται για την προστασία του περιβάλλοντος. Η χρήση τηλεπισκόπησης βελτιώθηκε σε αυτό, με οικονομικά βιώσιμα δεδομένα υψηλής ανάλυσης διαθέσιμα σε μακρύτερη χρονική σειρά από την παρακολούθηση της περιοχής. Αυτό παρέχει τη χωρική και χρονική κάλυψη που απαιτείται για ευρύτερη περιβαλλοντική ανάλυση, καθώς και ποσοτικά δεδομένα που είναι ενιαία μεταξύ των μελετών. Η μελέτη αυτή αξιοποίησε την τηλεπισκόπηση και την επικύρωση των επιτόπιων μετρήσεων για να αξιολογήσει τα χαρακτηριστικά των μονοπατιών και να διαπιστώσει την ευρύτερη επίδραση της ψυχαγωγικής πίεσης σε ένα δημοφιλές φυσικό περιβάλλον, συγκρίσιμο με άλλα παγκόσμια δημοφιλή και εύκολα προσβάσιμα φυσικά αξιοθέατα. Οι περισσότερες μελέτες περιορίζονται κατά κύριο λόγο σε αλλαγές διάβρωσης ή βλάστησης κατά μήκος των μονοπατιών. Αν και μόνο μια τοπική μελέτη μικρής κλίμακας, η έρευνα έχει επιπτώσεις για μελλοντικές στρατηγικές διαχείρισης σε όλο τον κόσμο.
Μεθοδολογία
Περιοχή Μελέτης
Το South Coast Coast Path (SWCP), ένα από τα εθνικά μονοπάτια του Ηνωμένου Βασιλείου, εκτείνεται 630 μίλια (1014 χλμ.) Γύρω από τη νοτιοδυτική ακτή και προσελκύει 8,7 εκατομμύρια επισκέπτες ετησίως . Κατά μήκος του SWCP βρίσκεται το Land's End, ένας δημοφιλής τουριστικός προορισμός για κατά μέσο όρο 400.000 επισκέπτες ετησίως . Κατά συνέπεια, η διαδρομή 1,5 χλμ. Μεταξύ του Land's End και του Sennen Cove είναι ένα από τα πιο έντονα χρησιμοποιούμενα τμήματα του SWCP , επιδεικνύοντας ετήσια πίεση. Μια τέλεια τοποθεσία για μια μεθοδολογική μελέτη που συνδυάζει επιτόπιες μετρήσεις με μεθόδους τηλεανίχνευσης για την πλήρη καταγραφή των επιπτώσεων της αναψυχής και για τον προσδιορισμό της επίδρασης της τοπογραφίας και των φυσικών υδρολογικών διεργασιών στη διάβρωση. Αυτός ο τόπος είναι ένας καθορισμένος τόπος προτεραιότητας στο πλαίσιο του σχεδίου δράσης του Ηνωμένου Βασιλείου για τη βιοποικιλότητα.
Τηλεπισκόπηση
Το μοντέλο ψηφιακής ανύψωσης LiDAR του 2013 επέτρεψε τη δημιουργία ενός υδρολογικού μοντέλου για την εκτίμηση της επίδρασης των μονοπατιών στην επιφάνεια του εδάφους. Το μοντέλο εμφάνισε την προβλεπόμενη ροή των επιφανειακών υδάτων σε όλο το έδαφος, επισημαίνοντας περιοχές διάβρωσης και μοντελοποίησε το αποτέλεσμα των μονοπατιών κατά τη διάρκεια της ροής του νερού. Για την ταξινόμηση του ρυθμού ροής του νερού χρησιμοποιήθηκε η τάξη του Strahler. Σε αυτή τη μελέτη, η κάλυψη της βλάστησης αξιολογήθηκε με αεροφωτογραφία υψηλής ανάλυσης (25 cm) από τους Bluesky Maps (2015). Οι εικόνες ζώνης κόκκινου και υπέρυθρης ζώνης χρησιμοποιήθηκαν για να δημιουργήσουν έναν δείκτη βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς (NDVI). Οι αεροφωτογραφίες επιβεβαίωσαν τις τιμές NDVI για την περιοχή και σχημάτισαν βασικούς χάρτες για το λογισμικό χαρτογράφησης GIS που απεικόνιζε δεδομένα επί τόπου. Οι γραμμές επιθυμίας χαρτογραφήθηκαν χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό χαρτογράφησης επί τόπου και αεροφωτογραφίας για ακριβή κάλυψη της περιοχής.
Επιτόπιες Μετρήσεις
Μια συστηματική μέθοδος δειγματοληψίας χρησιμοποίησε τακτικές μετατοπίσεις ζώνης, για να καθορίσουν τις διαδρομές και τις οριακές συνθήκες κάθε 100 μέτρα κατά μήκος του τμήματος διαχείρισης του National Trust (όπου χορηγήθηκε άδεια) της απόστασης 1,5 χλμ. Μεταξύ Land's End και Sennen Cove. συνολικά 10 τομές . Κάθε διατομή ζώνης τοποθετήθηκε σε απόσταση 100 μ. Κατά μήκος του μονοπατιού, μετρούμενη με τα πόδια και επιβεβαιωμένη με χειροκίνητη κίνηση παρατηρήθηκε έντονη διάβρωση μεγαλύτερη από 0,1 m η οποία σχετίζεται με την αύξηση της γωνίας κλίσης. Ο NDVI ήταν κατάλληλος για χαρτογράφηση κάλυψης γυμνού εδάφους και γρασιδιού (χαμηλές τιμές NDVI 0.2e0.4) και αντικατοπτρίζει την εκτεταμένη ποσότητα γρασιδιού σε καταπατημένες περιοχές ή σε περιοχές που καλύπτονται από γραμμές επιθυμίας. Αυτό συνδέθηκε με σημαντικούς τόπους ενδιαφέροντος κατά μήκος του μονοπατιού, όπως το Cairn και το First and Last House, καθώς και τα γύρω μονοπάτια σε περιοχές με πυκνή κάλυψη επιθυμίας γραμμών. Το γυμνό έδαφος ήταν εμφανές κατά μήκος των γραμμών επιθυμίας, όπου η χλόη ήταν η κυρίαρχη βλάστηση (τιμή NDVI 0.2e0.4). Οι δέκα διατομές έδειξαν μια διαφοροποιημένη πορεία, με ποικίλα επίπεδα επιπτώσεων υποβάθμισης.
Συζήτηση
Η χρήση των δεδομένων LiDAR, DEM και υδρολογικού μοντέλου με επιτυχία μοντελοποίησαν το έδαφος, τις ροές των επιφανειακών υδάτων, τη διάβρωση και τις επιπτώσεις των μονοπατιών στην περιοχή της περιπτωσιολογικής μελέτης. Οι τιμές NDVI υποδεικνύουν την υγεία και την έκταση της βλάστησης, οι οποίες επιβεβαιώθηκαν μέσω αεροφωτογραφιών και επιτόπιων δεδομένων. Ο συνδυασμός των τεχνικών επέτρεψε τη δημιουργία χαρτών για την ακριβή κάλυψη του χώρου της μελέτης.Υπήρξε μετρήσιμος ψυχαγωγικός αντίκτυπος στον εντατικά επισκέπτοντα βιότοπο του Lowland Heath της περιοχής End Land, ωστόσο, αυτή η μελέτη τόνισε επίσης τη σημασία των φυσικών διεργασιών διάβρωσης. Η μέση απώλεια εδάφους (0,09 μ. Μέσα σε πέντε έτη) καθιστά το Land's End μία από τις λιγότερο διαβρωμένες περιοχές κατά μήκος του SWCP, αντανακλώντας την τοπική γεωλογία. Ωστόσο,με δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον, όπως η απώλεια θρεπτικών ουσιών, η ανακατανομή του εδάφους και τα μονοπάτια για τους επισκέπτες είχαν ως αποτέλεσμα τα ποσοστά διαβρώσεως να εξελίσσονται με την αύξηση της γωνίας κλίσης, η οποία επίσης αλλάζει την πίεση των ποδιών των επισκεπτών καθώς περπατούν, ενισχύοντας περαιτέρω την τοπική διάβρωση. Η διάβρωση έχει επεκταθεί στις ορεινές περιοχές από τα μονοπάτια, γεγονός που υποδηλώνει διεύρυνση της διαδρομής. Η μελέτη αυτή δείχνει ότι απαιτείται μεγαλύτερη έμφαση στη διαχείριση των περιφερειακών περιοχών αντί των ίδιων των μονοπατιών, προκειμένου να αποφευχθεί η περαιτέρω απώλεια εδάφους. Οι καταιγίδες και τα κύματα θα έχουν συμβάλει στη διάβρωση με κύματα που συχνά υπερβαίνουν το ύψος των καταιγίδων. Η διαχείριση των γραμμών επιθυμίας είναι απαραίτητη σε κάθε πολύτιμο βιότοπο για τη μείωση της υποβάθμισης (διάβρωση και αύξηση της κλίσης) και περιορίζει τη διαταραχή της άγριας πανίδας Μια μελέτη μεγάλης κλίμακας θα επιτρέψει τη σύγκριση μεταξύ διαφορετικών τοποθεσιών με διαφορετικές τοπογραφίες και υδρολογικές επιπτώσεις και τις ψυχαγωγικές πιέσεις τους.
Συμπέρασμα
Αυτή η μελέτη κατέδειξε την αποτελεσματικότητα της χρήσης πολλαπλών τεχνικών ανάλυσης μέσω τηλεπισκόπησης και ανάλυσης GIS μέσα σε ένα, αν και μικρό, εντατικά χρησιμοποιούμενο ευαίσθητο χώρο αναψυχής. Οι μέθοδοι επέτρεψαν τη διεξοδική ανάλυση της περιοχής χωρικά και χρονικά, δείχνοντας σαφώς δυνατότητες αναβάθμισης σε μεγαλύτερες περιοχές, κατάλληλες για χρήση από ερευνητές του οικοτουρισμού οπουδήποτε σε παγκόσμιο επίπεδο. Η τηλεπισκόπηση παρέχει τυποποιημένες μετρήσεις για ποσοστά διάβρωσης, οι οποίες θα καθιστούσαν πιο εφικτή την αναπαραγωγικότητα και τη σύγκριση μεταξύ των χώρων μελέτης, αντιμετωπίζοντας αυτό το παγκόσμιο ζήτημα. Η χρήση της υδρολογικής μοντελοποίησης για τη ροή των επιφανειακών υδάτων παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεπαρκώς αξιοποιημένη και υπάρχει δυνατότητα επέκτασης σε αυτή στη διαχείριση μονοπατιών, καθώς τα δεδομένα τηλεπισκόπησης είναι ευρύτερα διαθέσιμα και προσβάσιμα. Το NDVI ήταν επωφελές για τον εντοπισμό γυμνού εδάφους και γρασιδιού. Η μελέτη περίπτωσης αξιολόγησε τον αντίκτυπο των επισκεπτών στο ευπαθές τοπίο του Heathland του Landland End, Cornwall. Τα επιστημονικά δεδομένα έδειξαν ότι οι επισκέπτες έχουν μετρήσιμο αντίκτυπο στο τοπίο, αλλά σε αντίθεση με τις προηγούμενες μελέτες, οι μεγαλύτερες ζημιές έχουν σημειωθεί στο μονοπάτι ή στις γραμμές επιθυμίας. Υπάρχουν επίσης ενδείξεις ότι η ροή των επιφανειακών υδάτων έχει επηρεαστεί από τα καθιερωμένα μονοπάτια, το σχηματισμό της επιθυμητής γραμμής και την απώλεια της βλάστησης, όλα τα οποία οδηγούν σε περαιτέρω διάβρωση.Αυτή η μελέτη έχει δείξει τις επιπτώσεις των επισκεπτών, παραμένουν όμως παθητικές στη διαδικασία παρακολούθησης του περιβάλλοντος και απαιτούν μεγαλύτερη μελέτη όσον αφορά τις απόψεις και τη συμπεριφορά. Οι ολοκληρωμένες διεπιστημονικές προσεγγίσεις που καλύπτουν τη συμπεριφορά διαχείρισης και επισκεπτών, συμπεριλαμβανομένων λεπτομερών παρατηρήσεων των αριθμών επισκεπτών, απαιτούνται για μεγαλύτερη κατανόηση για τη διατήρηση της πρόσβασης και τη διατήρηση του φυσικού περιβάλλοντος.
