Τηλεανίχνευση καρστικών βυθισμάτων για τη μελέτη της οικολογίας άγριων αιλουροειδών.
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος : Dolines and Cats: Remote Detection of Karst Depressions and their application to Study Wild Felid Ecology.
Συγγραφείς : Spela Conc, Teresa Oliveira, Ruben Portas, Rok Cerne, Mateja Breg Valjavec, Miha Krofel
Δημοσιεύθηκε : Remote Sensing, 29 January 2022
Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου : [[1]]
Λέξεις-κλειδιά : LiDAR, καρστικά βυθίσματα, γεωμορφολογία, οικολογία άγριων αιλουροειδών
Εισαγωγή
Το LiDAR (Light Detection and Ranging) είναι μια μέθοδος τηλεπισκόπησης που χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητική ενέργεια για να ανιχνεύσει ένα αντικείμενο και να καθορίσει την απόστασή του από το όργανο, καθώς και να αποδώσει τις φυσικές του ιδιότητες με βάση την ακτινοβολία. Εκτός των άλλων του χρήσεων, μπορεί να εφαρμοστεί στην οικολογική έρευνα, καθώς παρέχει πληροφορίες για την τρισδιάστατη φυσική δομή των οικοσυστημάτων, δηλαδή τα χαρακτηριστικά του αναγλύφου ακόμα και κάτω από τη βλάστηση. Η σημασία των πληροφοριών που παράγονται αυξάνεται σε περιπτώσεις μεγάλων, απομακρυσμένων ή δύσκολα προσβάσιμων περιοχών.
Η καρστική τοπογραφία αποτελεί ένα από τα πιο τραχιά ανάγλυφα της επιφάνειας του πλανήτη και συχνά παρουσιάζει υψηλή πυκνότητα διαφορετικών γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών. Ένα από τα κυριότερα είναι τα καρστικά βυθίσματα, με πιο χαρακτηριστικό και σύνηθες τις δολίνες. Οι δολίνες αποτελούν κυκλικές ή ελλειπτικές κοιλότητες, διαμέτρου και βάθους που ποικίλει από μερικά μέτρα έως μερικές εκατοντάδες. Αποτελούν πεδίο έρευνας διάφορων επιστημών και για το λόγω αυτό έχουν προταθεί διάφορες μέθοδοι για την απομακρυσμένη ανίχνευσή τους, οι οποίες χωρίζονται σε 3 διαφορετικές προσεγγίσεις : την οριοθέτηση με βάση την κλειστή γραμμή περιγράμματος, με βάση τη λεκάνη απορροής και με βάση το ψηφιακό μοντέλο εδάφους.
Κύριος στόχος της παρούσας έρευνας υπήρξε η εξ αποστάσεως ανίχνευση καρστικών βυθισμάτων με χρήση δεδομένων LiDAR και η πιθανή οικολογική σημασία της μεθόδου για δύο αυτόχθονα σαρκοφάγα, τον ευρασιατικό λύγκα (Lynx lynx) και την ευρωπαϊκή αγριόγατα (Felis Silvestris) στα Διναρικά βουνά της Σλοβενίας. Χρησιμοποιήθηκαν τηλεμετρικά δεδομένα GPS και για τα δύο αιλουροειδή για να διαπιστωθεί εάν αυτά επιλέγουν τα καρστικά βυθίσματα για τη διαβίωσή τους και στην περίπτωση του λύγκα και για τη θήρευση.
Υλικά και Μεθοδολογία
Ανίχνευση καρστικών βυθισμάτων
Για την ανίχνευση των καρστικών βυθισμάτων επιλέχθηκε η μέθοδος LiDAR με βάση το ψηφιακό μοντέλο εδάφους. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα σημείων εδάφους από εναέρια σάρωση λέιζερ για να δημιουργηθεί ένα raster DEM με ανάλυση 1x1. Για την ανίχνευση και μέτρηση των μορφομετρικών χαρακτηριστικών των βυθισμάτων χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ESRI ArcGIS Pro 2.8.2. Αυτά που δεν είχαν καρστική προέλευση ή δεν ήταν μεγαλύτερα από 2m βάθος και 10m διάμετρο, απορρίφθηκαν. Στο διάγραμμα ροής (Εικόνα 1) περιγράφονται τα στάδια της παραπάνω μεθόδου.
Σχέση των καρστικών βυθισμάτων σε σχέση με τα ενδιαιτήματα των 2 αιλουροειδών
Χρησιμοποιήθηκαν τηλεμετρικά δεδομένα GPS από 2 λύγκες και 2 αγριόγατες που κατοικούν στην περιοχή μελέτης για να αξιολογηθεί η επίδραση των καρστικών βυθισμάτων στη χρήση του χώρου τους. Τα πρωτόκολλα για τη σύλληψη, την εφαρμογή του κολλάρου και την παρακολούθηση των αιλουροειδών ήταν τα τυπικά. Εξετάστηκε η σχέση των μορφομετρικών χαρακτηριστικών των βυθισμάτων με την επιλογή τους από τα αιλουροειδή. Επίσης εξετάστηκε η σχέση των δολινών και των άλλων καρστικών βυθισμάτων με το χώρο θήρευσης του λύγκα.
Αποτελέσματα
Εύρεση των καρστικών βυθισμάτων (Εικόνα 2, 2.1) και των μορφομετρικών τους χαρακτηριστικών (Πίνακας 1)
Μέσα από 37 πολύγωνο που επιλέχθηκαν τυχαία για να συγκριθεί το μοντέλο αυτόματης αναγνώρισης με τα οπτικά αναγνωρισμένα καρστικά βυθίσματα, σημειώθηκαν χειροκίνητα 2186 καρστικά βυθίσματα με βάση το σκιασμένο ανάγλυφο, ενώ η αυτόματη μέθοδος εντόπισε 1988. Συνολικά 1826 (83,5%) χειροκίνητα σημειωμένα καρστικά βυθίσματα ταίριαζαν με αυτά που ανιχνεύθηκαν αυτόματα. Το μοντέλο εντόπισε 162 (8,2%) καρστικά βυθίσματα που δεν είχαν εντοπιστεί χειροκίνητα (ψευδώς θετικές), ενώ 360 (16,5%) από τα καρστικά βυθίμστα που σημειώθηκαν χειροκίνητα δεν είχαν εντοπιστεί αυτόματα (ψευδώς αρνητικές).
Συζήτηση
Τηλεανίχνευση μεγάλης κλίμακας γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών αναγλύφου
Από την παρούσα έρευνα προέκυψε ότι η εφαρμογή του LiDAR για την υψηλή ανάλυση αναγλύφου σε μεγάλη κλίμακα έδωσε πολλά και ικανοποιητικά δεδομένα για τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης και τα μορφομετρικά τους χαρακτηριστικά, τα οποία δεν θα μπορούσαν ή θα ήταν πάρα πολύ ενεργοβόρο να έχουν εξαχθεί με συμβατικές μεθόδους χρήσης τοπογραφικών χαρτών πολύ περιορισμένης ανάλυσης.
Επιλογή καρστικών βυθισμάτων από άγρια αιλουροειδή
Η παρούσα μελέτη κατέδειξε τις δυνατότητες του συνδυασμού τηλεμετρικών δεδομένων GPS με τοπογραφικά δεδομένα LiDAR στην μελέτη 2 άγριων αιλουροειδών. Δύο αδύναμα σημεία της μελέτης είναι ότι τα τηλεμετρικά δεδομένα GPS προέρχονται από 4 μόνο άτομα και ότι η περιοχή μελέτης έχει πολύ μεγάλη πυκνότητα καρστικών βυθισμάτων και έτσι δεν καταδεικνύεται έντονα η επιλογή τους από τα αιλουροειδή. Επίσης, η μελέτη επιβεβαίωση την επιλογή των καρστικών βυθισμάτων για κυνήγι από τον λύγκα, αλλά θα χρειαζόντουσαν παραπάνω δείγματα πεδίου για να κατανοηθεί ο ρόλος τους καλύτερα.
Συμπεράσματα
Τελικά, συμπεραίνεται ότι η τηλεανίχνευση των καρστικών βυθισμάτων του τοπογραφικού αναγλύφου μεγάλης κλίμακας, η γενική χωρική τους ανάλυση και ο υπολογισμός των μορφομετρικών και μορφολογικών τους χαρακτηριστικών επιτυγχάνεται πολύ πιο οικονομικά, γρήγορα και με πολύ πιο υψηλή ανάλυση χρησιμοποιώντας δεδομένα LiDAR σε σχέση με συμβατικές μεθόδους. Επίσης, προκύπτει ότι η μέθοδος έχει εφαρμογές σε επιστήμες πέραν της γεωμορφολογίας, όπως γεωλογία, ζωολογία, βοτανική, τουρισμό, χωροταξικό σχεδιασμό, περιβαλλοντική προστασία, διατήρηση της γεωποικιλότητας, δημιουργία νέων γεωπάρκων κ.α.
