Τηλεπισκόπηση στο ορεινό περιβάλλον: Εφαρμογές σε ορεινές προστατευόμενες περιοχές βιόσφαιρας
Από RemoteSensing Wiki
Remote sensing of Mountain Environments
Andreas Kääb, Department of Geography, University of Zurich, Switzerland
Unesco Publications: Proceedings Second and Third GLOCHAMORE Workshop, pp. 92-99
Πίνακας περιεχομένων |
Ψηφιακά Μοντέλα Εδάφους
Τοπογραφικά, το έντονο ανάγλυφο καθορίζει τον ορεινό όγκο. Έτσι, το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (ΨΜΕ) αποτελεί συνηθως την βασική πληροφορία για τα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών ή τα χωρικά μοντέλα που εφαρμόζονται στις ορεινές περιοχές. Τα ΨΜΕ που προέρχονται από δορυφορικά δεδομένα υπολογίζονται από οπτικούς στερεοσκοπικούς δορυφόρους και interferometric SAR (InSAR). Οι στερεοσκοπικοί δορυφόροι χρησιμοποιώντας αισθητήρες ASTER ή SPOT5 παρέχουν ΨΜΕ με χωρική διακριτική ικανότητα της τάξης των δεκάδων μέτρων και κατακόρυφη ακρίβεια της τάξης μερικών μέτρων έως μερικών δεκάδων μέτρων. Tα ΨΜΕ που προέρχονται από InSAR έχουν παρόμοιες χωρικές διακριτικές ικανότητες και ακρίβεια αλλά δεν περιορίζονται από την νεφοκάλυψη την στιγμή απόκτησης των δεδομένων. Έδω παρουσιάζεται, ενδεικτικά, το ΨΜΕ προερχόμενο από δεδομένα της αποστολής STRM, με χωρική διακριτική ικανοτητα 90 m και κατακόρυφη ακρίβεια της τάξης των μέτρων με δεκάδων μέτρων. Δεδομένα ΨΜΕ με καλύτερη χωρική διακριτική ικανότητα και κατακόρυφη ακρίβεια προερχονται από την αεροφωτογραμμετρία, InSAR επί αεροσκάφους και σάρωση laser. Η στερεοφωτογραμμετρία είναι μια από τις πιο καθιερωμένες μεθόδους δημιουργία ΨΜΕ. ΨΜΕ που προέρχονται από εφαρμογές στερεοφωτογραμμετρίας ή εναέρια InSAR έχουν χωρική διακριτική ικανότητα της ταξης των μέτρων έως δεκάδων μέτρων και κατακόρυφη ακρίβεια στο εύρος των εκατοστών έως μέτρων. Η εφαρμογές σάρωσης με laser έχουν την μεγαλύτερη κατακόρυφη ακρίβεια και πυκνότητα δεδομένων της τάξης των μέτρων, με πολλές προοπτικές ανάπτυξης. Εφαρμογές InSAR και σάρωσης με laser χρησιμοποιούνται επίσης στην δασική τομογραφία, για την διαχείριση των δασών και των δασικών πυρκαγιών. Η κατακόρυφη δομή του δάσους μπορεί να αναλυθεί όταν οι ανακλάσεις σε διαφορετικα ύψη της φυτικής στήλης καταγραφούν και το πλάτος του σήματος (που μεταβάλλεται με το μέγεθος και την πυκνότητα του φυλλώματος) αναλυθούν. Ομοίως, διαφορετικά μήκη κύματος radar δυεισδύουν διαφορετικά στην συγκόμωση. Συστήματα SAR πολλαπλών συχνοτήτων μπορούν επίσης να αποσαφηνίσουν την κατακόρυφη δομή του δάσους. Για λεπτομερείς τοπικές έρευνες, εδαφικές μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ΨΜΕ. Τα παγκόσμια δορυφορικά συστήμα πλοηγησης (π.χ. GPS) κι optical levelling απαιτούν απευθείας πρόσβαση στα σημεία του ΨΜΕ, αλλά παρέχουν ακρίβεια εκατοστού έως χιλιοστού. Κοντινού εύρους τεχνικές είναι διαθέσιμες για πολικά συστήματα με laser. Η εδαφική σάρωση με laser είναι μια ανερχόμενη τεχνολογία που παρέχει μια σχεδόν συνεχόμενη περιγραφή των αντικειμένων της επιφανειακής γεωμετρίας.
Εδαφική Μετακίνηση
Τα συστήματα μετακίνησης μαζών είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά στα βουνά. Κινητοποιούν την εξέλιξη του ορεινού τοπίου και σχετικές διεργασίες. Κατακόρυφες μεταβολές, π.χ. μεταβολές στο πάχος των παγετώνων ή διαφορετικών τύπων συσσωρεύσεις / διαβρώσεις, μπορούν να προκύψουν ως διαφορές μεταξύ επαναλαμβανόμενων ΨΜΕ. Η οριζόντια μετακίνηση παγετώνων μπορεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετρηθεί με αντιστοίχιση μεταξύ επαναλαμβανόμενων δορυφορικών εικόνων, με οριζόντια ακρίβεια της τάξης των δεκάδων μετρων. Παρόμοιες τεχνικές εφαρμόζονται σε εναέριες και εδαφικές φωτογραφίες, επισημαίνοντας οριζόντιες εδαφικές μετατοπίσεις σε εδαφικές πλάκες, παγετώνες και βραχώδεις παγετώνες, με ακρίβεια της τάξης των εκατοστών έως δεκάτων του μέτρου. Η επιφανειακή κίνηση του ξηρού εδάφους μπορεί να προσδιορισθεί με ακρίβεια χιλιοστού με δορυφορικές επαναλαμβανόμενες εφαρμογές InSAR. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται κυρίως για τη παρακολούθηση της μετακίνησης εδαφικών πλακών. Τυπικές εδαφικές μέθοδοι για την παρατήρηση της κίνησης μεμονωμένων εδαφικών σημείων είναι το παγκόσμια δορυφορικά συστήματα πλοήγησης και polar survey.
Επιφανειακή κάλυψη
Μια από τις πιο συνήθεις εφαρμογές της τηλεπισκόπησης είναι η χαρτογράφηση και ο χαρακτηρισμός της εδαφικής επιφάνειας. Η χειροκίνητη και η ημι-αυτόματη κατάτμηση των οπτικών εικόνων για τον προσδιορισμό της βλάστησης, των επιφανειακών υδάτων, του χιονιού, του πάγου, των βράχων, ανθρώπινων αντικειμένων, μπορεί να βασιστεί σε πανχρωματικές ή έγχρωμες εικόνες. Η πολυφασματική τηλεπισκοπική απεικόνιση προσφερει την δυνατότητα αυτόματης κατηγοριοποίησης της εδαφικής κάλυψης, αξιοποιώντας την μεταβολή της ανακλαστικότητας με το μήκος κύματος, που διαφερει για τους περισσότερους τύπους επιφανείας. Εκτός από τις καθαρά φασματικές μεθόδους, οι φασματικές – χωρικές μέθοδοι είναι ιδιαίτερα υποσχόμενοι περιλαμβάνοντας π.χ. σχέσεις ΨΜΕ ή γειτνίασης. Η αξιοποίηση του φασματος στο υπέρυθρο και το θερμικό δίνει αποτελέσματα που δεν μπορούν να επιτευχθούν από το ανθρώπινο μάτι. Οι πολυφασματικές τεχνικές ανάλυσης είναι ιδιαίτερα ισχυρές για τον εντοπισμό αλλαγών σε επαναλαμβανόμενες εικόνες, μάλιστα αλλαγών στην κάλυψη/χρήση γης. Μια άλλη δέσμη επιφανειακών χαρακτηρισμών, που είναι πολύ διαφορετική σε σύγκριση με τις παραπάνω οπτικές μεθόδους, προκύπτει από την ανάλυση της οπισθοσκέδασης SAR. Οι τεχνικές αυτές βρίσκονται ακόμα σε πειραματικό στάδιο. Παρομοίως, η χρήση εκατοντάδων φασματικών καναλιών πολύ μικρού εύρους (υπερφασματική τηλεπισκόπηση) αντί για κανάλια μεγάλου εύρους σε πολυφασματικές απεικονίσεις επιτρέπει ένα πιο λεπτομερή αλλά πιο πολυπλοκο επιφανειακό χαρακτηρισμό (π.χ. βλάστηση, λιθολογία, σύσταση επιφανειακών υδάτων). Γενικά, η ακρίβεια ταξινομήσεων κι χαρτογραφήσεων προερχόμενων από δεδομένα πολυφασματικά ή SAR είναι της τάξης μεγέθους του εικονοστοιχείου (pixel) της εφαρμοζόμενης απεικόνισης, κυμαινόμενη από μέτρα έως δεκάδες ή εκατοντάδες μέτρα για δορυφορικούς αισθητήρες και εκατοστά έως μέτρα για εναέριους αισθητήρες.
Τηλεπισκόπηση στις ορεινές προστατευόμενες περιοχές βιόσφαιρας – μια πρόταση
Οι πιθανές εφαρμογές της τηλεπισκόπησης στα ορεινά περιβάλλοντα, ειδικότερα στις προστατευόμενες περιοχές βιόσφαιρας της UNESCO, είναι πολύ πολύπλευρες για να παρατεθούν εδώ και εξαρτώνται ευρέως από τους ανθρώπινους, τους τεχνικούς και τους οικονομικούς πόρους, και το επίπεδο γνώσης που είναι διαθέσιμο στην συγκεκριμένη περιοχή προστασίας. Πρέπει επομένως η προσπάθεια να εστιάσει στον καθορισμό ενός ελάχιστου αλλά παγκοσμίου πακέτου δεδομένων, μεθόδων και τεχνογνωσίας με βάση στις τηλεπισκοπικές εφαρμογές σις ορεινές περιοχές προστασίας βιόσφαιρας. Το μελλοντικό αποτέλεσμα μιας τέτοιας στρατηγικής θα είναι ένα, σε κάποιο βαθμό, τυποποιημένο και άρα συμβατό σετ δεδομένων, μεθόδων και αποτελεσμάτων, που θα διευκολύνει την ανταλλαγή γνώσης και την υποστήριξη μεταξύ των περιοχών προστασίας. Θα διευκολυνεται, έτσι, η βιώσιμη αξιοποίηση της τηλεπισκόπησης στην χαρτογράφηση, την παρακολούθηση και την μοντελοποίηση των περιοχών προστασίας. Στην στρατηγική αυτή κατεύθυνση προτείνονται (1) η διεξαγωγή ενός αντιπροσωπευτικού πακέτου πιλοτικων ερευνών, (2) η διερεύνηση των αναγκών και των διαθέσιμων πόρων ΓΣΠ και τηλεπισκόπισης, (3) επιλογή των επιπέδων πολυπλοκότητας και (4) επιλογή των σχετικών πακέτων δεδομένων και μεθόδων.
