Τηλεπισκόπηση και γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών για την βιώσιμη ανάπτυξη των αρδευτικών συστημάτων στην Ινδία.
Από RemoteSensing Wiki
Τηλεπισκόπηση και γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών για την βιώσιμη ανάπτυξη των αρδευτικών συστημάτων στην Ινδία.
Αντικείμενο Μελέτης: Τηλεπισκόπηση και βιώσιμη ανάπτυξη – άρδευση
Συγγραφείς: Chintapalli, S. M. Raju, P. V. Abdul Hakeem K. and Jonna K.(2000)
Πηγή:International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. XXXIII, Part B7. Amsterdam 2000, URL: http://www.isprs.org/proceedings/XXXIII/congress/part7/264_XXXIII-part7.pdf
Σκοπός της Εφαρμογής:Η μελέτη και καταγραφή των αρδευτικών συστημάτων στην Ινδία μέσω της τηλεπισκόπησης.
Εισαγωγή
Η συνεχώς αυξανόμενη ανάπτυξη του τομέα της άρδευσης στην Ινδία πραγματοποιείται βασιζόμενη στην επιτακτική ανάγκη της χώρας για παροχή δημητριακών λόγω της τεράστιας αύξησης του πληθυσμού της. Οι μαζικές οικονομικές επενδύσεις που έγιναν στον τομέα της άρδευσης κατά τις τελευταίες πέντε δεκαετίες είχαν ως αποτέλεσμα το δυναμικό του τομέα της άρδευσης να αυξηθεί σε 91,8 εκατομμύρια εκτάρια το 1997 από 22,6 εκατομμύρια εκτάρια που βρίσκονταν το 1951. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η παραγωγή σιτηρών τροφίμων έχει αυξηθεί σε 198 εκατομμύρια τόνους από 51 εκατ. τόνους οδηγώντας στο να διασφαλίσει η χώρα την απαραίτητη ασφάλεια στον τομέα της σίτισης. Οι μεγάλες επενδύσεις κεφαλαίων κλίμακας για την ανάπτυξη των αρδευτικών έργων σε συνεργασία με την «πράσινη επανάσταση» στη γεωργία οδήγησαν σε σχεδόν τετραπλασιασμό της παραγωγής γεωργικών τροφίμων στην περίοδο των τελευταίων πέντε δεκαετιών στην Ινδία.
Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αξιοποίησης των πόρων έχουν συμβεί ορισμένες ανισορροπίες και κατά συνέπεια η βιωσιμότητα της σημερινής αρδευόμενης γεωργίας έχει καταστεί αμφίβολη. Θα ήταν σχεδόν αδύνατο να αυξηθεί το σημερινό επίπεδο των τροφίμων για παραγωγή σιτηρών προκειμένου να αντιμετωπιστεί η μελλοντική απαίτηση των 450 εκατομμυρίων τόνων που εκτιμάται ότι θα υπάρχει ως το έτος 2050, χωρίς σημαντική αύξηση των αρδευόμενων εκτάσεων και της διαχείρισης τους μέσω της βιώσιμης ανάπτυξης της βέλτιστης παραγωγικότητας. Η επίτευξη της βιώσιμης ανάπτυξης και διαχείρισης των αρδευτικών συστημάτων ενισχύει και επεκτείνει τις βασικές αρχές της διαχείρισης του εδάφους και των υδάτων και η ουσία του προβλήματος προς την κατεύθυνση αυτή αφορά το πώς μπορούν καλύτερα να εφαρμοστούν οι αρχές της βιώσιμης ανάπτυξης στην πράξη. Η επίτευξη της βιώσιμης διαχείρισης του συστήματος άρδευσης στην υφιστάμενη μορφή του, σε διάφορες χωρικές και χρονικές κλίμακες και υπό διαφορετικές υδρολογικές / γεωργικές συνθήκες είναι ζωτικής σημασίας και μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω της ύπαρξης των απαραίτητων δεδομένων όσο αφορά τις χρήσεις και καλύψεις γης σε αρδευόμενες εκτάσεις στο κατάλληλο κάθε φορά χωρικό επίπεδο.
Η αειφόρος ανάπτυξη είναι η ανάπτυξη που ικανοποιεί τις ανάγκες του παρόντος χωρίς να διακυβεύεται η ικανότητα των μελλοντικών γενεών να ικανοποιήσουν τις δικές τους ανάγκες. Η βιωσιμότητα όσο αφορά την απόδοση του συστήματος άρδευσης είναι ένα πολύ σύνθετο θέμα και εξαρτάται από διάφορους δείκτες που προτείνονται κατά καιρούς από διάφορους ερευνητές. Ως δείκτες βιωσιμότητας έχουν οριστεί κατά καιρούς η σχετική διαπνοή των καλλιεργειών, ο βαθμός κορεσμού της υγρασίας, η ετήσια μεταβολή της συγκράτησης του νερού απ’ το έδαφος, η υγρασία του εδάφους, η συγκέντρωση αλάτων και οι διακυμάνσεις τους ακολουθούμενες από την αποδεκτή παραγωγικότητα των καλλιεργειών. Οι δείκτες της γεωργικής απόδοσης περιλαμβάνουν την ένταση της καλλιέργειας, το είδος και την παραγωγικότητα των καλλιεργειών. Ο Rao, (1993), κατηγοριοποιήσε τις επιδόσεις του συστήματος άρδευσης σε τέσσερις υποκατηγορίες και συγκεκριμένα (1) υδάτινο υπο-συστήμα, (2) ανθρώπινο υποσύστημα, (3) οικονομικό υπο-συστήμα και (4) περιβαλλοντικό σύστημα. Το υδάτινο υπο-σύστημα, αντίστοιχα αξιολογείται βάση τριών δεικτών απόδοσης: την παραγωγικότητα, την ισότητα και την αποτελεσματικότητα και το ίδιο συμβαίνει και για τους υπόλοιπους δείκτες αλλά και τους υπο-δείκτες στους οποίους χωρίζονται. Βάση των αποδόσεων αυτών και με την βοήθεια της τηλεπισκόπησης μελετάτε η γεωργική απόδοση βάση των αρδευτικών συστημάτων στην Bhakra. Τα πολύ- φασματικά και πολύ-χρονικά δεδομένα προέρχονται από Landsat και IRS δορυφόρους και αναλύθηκαν για τις εποχές Rabi (Οκτώβριος - Απρίλιος) πέντε ετών και συγκεκριμένα: 1986-87, 1989-90, 1992-93, 1995-96 και 1996-97. Ένα σύνολο δεικτών των επιδόσεων της γεωργίας στην κύρια περιοχή των υδατορευμάτων προήλθαν από την ανάλυση δορυφορικών δεδομένων και εφαρμόστηκαν προκειμένου να αξιολογηθούν οι χωρο-χρονικές αλλαγές καθώς και η βιωσιμότητα της γεωργικής απόδοσης.
Μεθοδολογία
Η γεωαναφερμένη βάση δεδομένων που χρησιμοποιήθηκε δημιουργήθηκε για πρώτη φορά σε πολύ-εικονική προβολή ανάλυσης pixel 30 μέτρων αξιοποιώντας τοπογραφικούς χάρτες κλίμακας 1:50000 του Ινδικού κέντρου Ερευνών. Οι χάρτες που δείχνουν την «πορεία του νερού» είναι κλίμακας 1:6000, ταξινομήθηκαν για πρώτη φορά σε παγχρωματικές δορυφορικές εικόνες του δορυφόρου IRS-1C με ανάλυση 6 μέτρων, και, στη συνέχεια, η ταξινόμηση επαληθεύθηκε και βάση δορυφορικών εικόνων της κεντρικής βάσης δεδομένων του κέντρου ερευνών ανάλυσης 30 μέτρων. Η παραπάνω διαδικασία βοήθησε στην ακριβέστερη καταγραφή των χαρτών υδατορευμάτων με την ελαχιστοποίηση του λάθους μεταξύ των πριν και μετά την ταξινόμηση χονδρικών περιοχών. Η ταξινόμηση μέγιστης πιθανοφάνειας πραγματοποιήθηκε με τα στοιχεία του Δεκεμβρίου και του Φεβρουαρίου / Μαρτίου για την επίτευξη ταξινόμησης των καλλιεργειών σιταριού και μη σιταριού. Ο συντελεστής Kappa υπολογίστηκε για το σύνολο των τάξεων, καθώς και για τις επιμέρους τάξεις. Η αξιολόγηση έγινε σε δύο επίπεδα, σε συνολικό επίπεδο και σε επίπεδο υδατορεύματος. Λόγω του χρόνου και των υλικοτεχνικών περιορισμών, δεν ήταν δυνατόν να προκύψει αξιολόγηση σε κάθε υδατόρευμα. Ως εκ τούτου, δύο υδατορεύματα επιλέγονται τυχαία. Στην περίπτωση της αξιολόγησης συνολικού επιπέδου επιλέχθηκαν τυχαία 20 μονάδες για το σιτάρι και 10 μονάδες για το μη σιτάρι. Στην ταξινόμηση σε επίπεδο υδατορέυματος επιλέχθηκαν επίσης τυχαία 15-20 μονάδες για το σιτάρι και περίπου 10 μονάδες για τις περιοχές χωρίς σιτηρά. Ο συντελεστής ακρίβειας Kappa για την συνολική ακρίβεια, καθώς και για τις επιμέρους κατηγορίες διαπιστώθηκε ότι ήταν πάνω από 90%. Η γεωργική απόδοση των περιοχών με υδατορευμάτα είναι συνάρτηση της πυκνότητας των σπαρτών και της ποιότητας και της κατάστασης τους όσο αφορά τον χώρο και τον χρόνο. Η διαφορετική απόδοση των υδατορευμάτων σε μια περιοχή μπορεί να αποδίδεται σε διάφορους παράγοντες όπως η σχετική άρδευση.
Στην παρούσα μελέτη αναπτύχθηκαν 5 δείκτες απόδοσης που προήλθαν από τα δεδομένα που λήφθηκαν από την διαδικασία της τηλεπισκόπησης. Αυτοί είναι: η ένταση των σπαρτών, η ισοδύναμη ένταση των σπαρτών, η βιωσιμότητα της έντασης των σπάρτων, η αναλογία THR του NVDI και ο συντελεστής ποικιλότητας του CVNDVI.
Χωρικά Δεδομένα
Το σύστημα άρδευσης της Bhadra έχει έκταση εντολή περίπου 100.000 εκτάρια από την κάτω δεξιά όχθη του ποταμού, που εξυπηρετούνται από 128 παραποτάμους στα τρία τμήματα του καναλιού Bhadravathi, Malebennur και Davangere. Κατά τη διάρκεια της εποχή Rabi (μετά το μουσώνα), το ρύζι αποτελεί την δεσπόζουσα καλλιέργεια ακολουθούμενο από καλλιέργειες ζαχαροκάλαμου, ξηρές καλλιέργειες και κηπευτικές καλλιέργειες. Η τηλεσκοπική ανάλυση περιλάμβανε δορυφορικά δεδομένα από τις χρονιές 1986-87, 1988-89, 1989-90, 1992-93, 1993-94 και 1994-95 κατά την διάρκεια της εποχής Rabi για την παραγωγή πρωτογενών στοιχείων που αφορούσαν την γεωργική κατάσταση καθώς και την αξιολόγηση της βελτίωσης του συστήματος επιδόσεων μέσω των ετών. Δορυφορικά δεδομένα πολλών χρόνων κατά την εποχή Rabi χρησιμοποιήθηκαν για την ταξινόμηση του ρυζιού, των ξηρών καλλιεργειών και των κηπευτικών καλλιεργειών. Οι περιοχές ρυζιού ταξινομήθηκαν με ακρίβεια άνω του 92 τοις εκατό, ενώ η συνολική ακρίβεια της ταξινόμησης είναι 90 τοις εκατό. Η πραγματική κάλυψη γης που προέκυψε βάση των δορυφορικών δεδομένων διέφερε πολύ από την σχεδιασμένη – προγραμματιζόμενη χρήση γης που ορίζονταν για την περιοχή. Η περιοχή των καλλιεργειών έχει αυξηθεί κατά 21.724 εκτάρια και επιπλέον, κυριαρχείται από υδρόφιλες καλλιέργειες, όπως το αναποφλοίωτο ρύζι. Ως αποτέλεσμα, το ποσοστό ύδρευσης που συνιστούνταν στο σχέδιο δεν ήταν επαρκές. Ελλείψει συμπληρωματικής πηγής άρδευσης, υπάρχει άνιση παροχή νερού που αντικατοπτρίζεται στην παραγωγικότητα. Η δορυφορική απογραφή περιλάμβανε επίσης πολλές μεθοδολογικές βελτιώσεις όσον αφορά την χωρική χαρτογράφηση τμηματικών μεταφυτεύσεων του ρυζιού, τη φασματική μοντελοποίηση της απόδοσης του ρυζιού και τη βελτίωση των στατιστικών του σχεδιασμού για τη δειγματοληψία εδάφους της απόδοσης του ρυζιού, τη χρήση του GIS και την ραδιομετρική ομαλοποίηση των πολλών δορυφορικών δεδομένων .
Συμπεράσματα
Οι νέες αναδυόμενες τεχνολογίες, όπως η δορυφορική τηλεπισκόπηση μπορεί να χρησιμοποιηθούν επιτυχώς για την εξαγωγή των χωρικών και χρονικών γεωργικών πληροφοριών σε αρδευόμενες εκτάσεις. Οι πληροφορίες αυτές που κατά κανόνα δεν συλλέγονται και διατηρούνται με οργανωμένο τρόπο με τον συμβατικό μηχανισμό είναι πολύ χρήσιμες για την ανάπτυξη δεικτών απόδοσης του αρδευτικού συστήματος. Οι δείκτες αποκαλύπτουν την χωρική και χρονική εξέλιξη της γεωργικής κατάστασης του συστήματος άρδευσης και μπορεί να προέρχονται αποκλειστικά μέσω της τηλεπισκόπησης. Η οργάνωση των δορυφορικών δεδομένων, σε περιβάλλον GIS, θα ήταν άκρως επιθυμητό προκειμένου να διευκολυνθεί η ανάλυση των επιδόσεων άρδευσης καθώς επίσης και για την αποτελεσματική χρήση των μοντέλων διαχείρισης άρδευσης για την επίτευξη της βιώσιμης διαχείρισης των αρδευτικών συστημάτων.
Πηγή Αναφοράς: Chintapalli, S. M. Raju, P. V. Abdul Hakeem K. and Jonna K. (2000), "Satellite remote sensing and GIS technologies to aid sustainable management of Indian irrigation systems"
