Τηλεπισκόπηση των περιβαλλοντικών αλλαγών στο δέλτα του ΑντίΡιο

Από RemoteSensing Wiki

Συγγραφείς: Emmanuel Vassilakis

Πηγή: http://www.mdpi.com/2072-4292/2/11/2547

Εικόνα 1: Ως εικόνα αναφοράς απεικονίζεται η περιοχή μελέτης, με φυσικό χρώμα (3,2,1 – RGB), η λήψη της οποίας έγινε από το δορυφόρο Landsat (05/09/1992). Η εικόνα Quickbird σε αυτή την μελέτη, απεικονίζεται ως ένα layer, το οποίο καλύπτει ένα τμήμα της περιοχής μελέτης.

Εικόνα 2: Πολυχρονική, ψευδόχρωμη, δορυφορική εικόνα Landsat με τρεις διαφορετικές ημερομηνίες απόκτησης. Τα μπλε γραμμικά χαρακτηριστικά απεικονίζουν τις διαχρονικές μεταβολές στην περιοχή. Οι δύο ασπρόμαυρες εικόνες απεικονίζουν την περιοχή μελέτης το 1992 και το 2005 αντίστοιχα, καταγράφοντας έτσι τις αλλαγές που προκαλούνται στην περιοχή λόγω της κατασκευής της γέφυρας.

Εικόνα 3: Πολυχρονική, ψευδοχρωματική, δορυφορική εικόνα Landsat. Οι χρωματικές αντιθέσεις αποκαλύπτουν τις αλλαγές που έχουν σημειωθεί στην περιοχή μελέτης, εξαιτίας της ανθρώπινης δραστηριότητας ή των δασικών πυρκαγιών.

Εικόνα 4: Πολυχρονική, ψευδοχρωματική, δορυφορική εικόνα Landsat. Η υψηλή απορρόφηση του νερού δημιουργεί έναν υψηλό συντελεστή ανάκλασης αντίθεσης, κατά μήκος της ακτής, έτσι ώστε η ακτογραμμή να γίνεται εύκολα αντιληπτή.

Εικόνα 5: Πολυχονική, ψευδοχρωματική, δορυφορική εικόνα Landsat. Η ανάκλαση στη ζώνη αυτή τονίζει τη διαφορά μεταξύ γυμνού εδάφους και καλλιεργήσιμης γης, απεικονίζοντας έτσι τις περιοχές που έχουν απογυμνωθεί. Τα διάφορα χρώματα δείχνουν τις μεταβολές στην επιφάνεια τους εδάφους, μεταξύ των περιοχών δορυφορικής απόκτησης.

Αντικείμενο εφαρμογής

Η εκτεταμένη ανάπτυξη, που σημειώθηκε στη δυτική Ελλάδα τα τελευταία είκοσι χρόνια, μέσω της κατασκευής δρόμων, γεφυρών και άλλων υποδομών, έχει προκαλέσει τεράστιες περιβαλλοντικές αλλαγές. Πιο συγκεκριμένα, μέχρι πρόσφατα δεν υπήρχε εθνική οδός που να συνέδεε την ηπειρωτική Ελλάδα με τη βόρεια Πελοπόννησο και η απόσταση αυτή καλυπτόταν με ένα πλοίο, το οποίο χρειαζόταν 15 λεπτά περίπου για τη μεταφορά των επιβατών. Σήμερα όμως η απόσταση αυτή καλύπτεται με την κατασκευή της γέφυρας Ρίου – Αντιρρίου, η οποία εκλήθη να λάβει υπόψη τους μεγάλους και καταστροφικούς σεισμούς, που σημειώνονται εδώ και χρόνια στην περιοχή του Κορινθιακού Κόλπου. Η κατασκευή αυτή και κατά συνέπεια η προσέλκυση όλο και περισσότερου κόσμου οδήγησε στην περαιτέρω ανάπτυξη της χώρας μας, η οποία αφορούσε τόσο την επέκταση και διεύρυνση του υφιστάμενου οδικού δικτύου στο βορειοανατολικό και δυτικό τμήμα της, όσο και την κατασκευή ενός νέου φράγματος του ποταμού Εύηνου στα ανατολικά του ηπειρωτικού τμήματος της. Όλες αυτές οι αναπτυξιακές παρεμβάσεις λοιπόν, επέφεραν σημαντικές αλλαγές στο φυσικό περιβάλλον και στην επιφάνεια μιας τεκτονικά και γεωμορφολογικά ενεργής περιοχής, οι οποίες αποτελούν αντικείμενο μελέτης και έρευνας της παρούσας μελέτης, μέσω της χρήσης της τηλεπισκόπισης.

Στόχος εφαρμογής

Η χρήση συστημάτων γεωεπισκόπησης, όπως είναι οι δορυφόροι Landsat TM και ETM, που παρέχουν δορυφορικές εικόνες μεσαίας ανάλυσης, καθώς επίσης και ο δορυφόρος Quickbird, που παρέχει εικόνες υψηλής ανάλυσης, έχουν ως στόχο την καταγραφή, την τεκμηρίωση, τη συστηματική ταξινόμηση και την περαιτέρω ανάλυση των περιβαλλοντικών αλλαγών και επιπτώσεων της περιοχής για τις περιόδους 1992, 2000, 2002 και 2005. Πιο συγκεκριμένα, η δημιουργία έξι ψευδοχρωμάτων πολλαπλών χρονικών εικόνων σε διαφορετικές φασματικές περιοχές, αποσκοπεί στην ανίχνευση αλλαγών στο χερσαίο και παράκτιο περιβάλλον της περιοχής κυρίως λόγω των άμεσων ή έμμεσων επιπτώσεων της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Επεξεργασία δεδομένων και ανάλυση

Για την ανίχνευση των περιβαλλοντικών αλλαγών και των επιπτώσεων κατά μήκος του Αντίρριου και των γύρω περιοχών, δημιουργήθηκαν αρκετά σύνολα δεδομένων παρατήρησης της Γης. Η επεξεργασία των δορυφορικών εικόνων, που χρησιμοποιήθηκαν γι’ αυτόν τον σκοπό, περιλαμβάνει ατμοσφαιρικές διορθώσεις, συνκαταγραφή των εικόνων και δημιουργία πολλαπλών χρονικών δεδομένων, τα οποία κατασκευάστηκαν με τη δημιουργία νέων συνόλων δεδομένων για κάθε φασματικό κανάλι. Το ψευδές χρώμα που προκύπτει συνθέτει περιβαλλοντικές αλλαγές όχι μόνο στις περιοχές όπου βρίσκονται τα εργοτάξια, αλλά και στις παράκτιες περιοχές όπου επικρατούν φαινόμενα διάβρωσης και απόθεσης. Η πρώτη εικόνα αποκτήθηκε από τον αισθητήρα TM, ο οποίος ήταν τοποθετημένος στο δορυφόρο Landsat 5, στις 2 Σεπτεμβρίου του 1992, ενώ δύο άλλες εικόνες αποκτήθηκαν από το δορυφόρο Landsat 7, στις 28 Ιουνίου του 2000 και στις 13 Αυγούστου του 2005 αντίστοιχα. Ακόμη, για παρατηρήσεις μεγαλύτερης κλίμακας, χρησιμοποιήθηκε μια εικόνα υψηλής ανάλυσης, η οποία αποκτήθηκε στις 12 Ιουνίου του 2002, από το δορυφόρο Quickbird 2, καλύπτοντας το κεντρικό τμήμα της περιοχής μελέτης. Αξίζει να σημειωθεί ότι όταν οι εικόνες περιλαμβάνουν περιοχές χαμηλής ανάκλασης, όπως είναι τα καθαρά υδάτινα σώματα και οι βαθιές σκιές, τα αντίστοιχα pixel έχουν τιμές οι οποίες είναι πολύ κοντά στο μηδέν, κυρίως στη μέση υπέρυθρη ζώνη 7 των αισθητήρων TM και ΕΤΜ του δορυφόρου Landsat. Σε γενικές γραμμές η ύπαρξη μεγάλων υδάτινων σωμάτων στον Πατραϊκό Κόλπο, δυτικά της περιοχής μελέτης, και στον Κορινθιακό Κόλπο, ανατολικά της περιοχής μελέτης, είναι αρκετά σημαντική και χρήσιμη για τον υπολογισμό των ατμοσφαιρικών διορθώσεων.

Πολυχρονική ερμηνεία Οι ημερομηνίες που αποκτήθηκαν οι εικόνες Landsat και χρησιμοποιήθηκαν για την πολυχρονική ερμηνεία, ήταν σχεδόν ιδανικές για τους σκοπούς της παρούσας μελέτης, καθώς όλες σχεδόν είχαν καταγραφεί κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, όπου οι τοπικές καιρικές συνθήκες ήταν παρόμοιες. Η διαδικασία της πολυχρονικής ανάλυσης αρχίζει με την κατάρτιση έξι βάσεων δεδομένων, κάθε ένα από τα οποία περιέχει ένα μόνο φασματικό κανάλι από τρεις δορυφορικές εικόνες Landsat. Κάθε μια από αυτές τις βάσεις δεδομένων περιέχει τρεις ζώνες με το ίδιο δορυφορικό φασματικό κανάλι Landsat για κάθε ημερομηνία καταγραφής. Έτσι, η ερμηνεία γίνεται ξεχωριστά για κάθε φασματικό κανάλι προκειμένου να ανιχνευθούν αλλαγές στην απορρόφηση και ανάκλαση των φασμάτων για τις συγκεκριμένες ζώνες. Στη συνέχεια, παράγονται έξι ψευδοχρωματικές εικόνες μέσω της χρήσης των πρώτων δεδομένων στο κόκκινο κανάλι, των τελευταίων στο μπλε κανάλι και των ενδιάμεσων στο πράσινο κανάλι. Τα χρώματα που προκύπτουν στις σύνθετες εικόνες, μπορεί να είναι ή καθαρό κόκκινο, αποκαλύπτοντας έτσι τις περιοχές που υπέστησαν σημαντική αλλαγή μετά τις 2 Σεπτεμβρίου του 1992 και παρέμεινε αμετάβλητη μέχρι τις 13 Αυγούστου του 2005, ή καθαρό πράσινο δηλώνοντας τις μεταβολές στην επιφάνεια της γης το χρονικό διάστημα 3 Νοεμβρίου 1992 έως 28 Ιουνίου 2000, ή τέλος καθαρό μπλε χρώμα παρουσιάζοντας τις περιοχές που υπέστησαν αλλαγή μετά τις 28 Ιουνίου 2000 και πριν τι 13 Αυγούστου 2005.

Αλλαγή, Ανίχνευση, Αποτελέσματα Σε μια εικόνα της ζώνης 1 παρουσιάζεται η πιο θεαματική αλλαγή στην περιοχή μελέτης, η οποία αντιπροσωπεύεται με ένα μπλε γραμμικό χαρακτηριστικό και υποδηλώνει τη γέφυρα που συνδέει την ηπειρωτική Ελλάδα με την Πελοπόννησο. Το μπλε χρώμα τόσο της γέφυρας όσο και άλλων στοιχείων της εικόνας υποδεικνύει ότι δεν υπήρχαν όταν αποκτήθηκαν οι δύο πρώτες δορυφορικές εικόνες, αλλά αποτυπώθηκαν το 2005 με τη δορυφορική εικόνα του Landsat. Μια άλλη θεαματική αλλαγή που έχει προκύψει και υποδεικνύεται με κόκκινο χρώμα, είναι η αποκατάσταση μιας μεγάλης καμένης έκτασης στο βόρειο και κεντρικό τμήμα της περιοχής μελέτης πριν από το 2000 και μια μικρότερη αλλά εξίσου σημαντική αλλαγή, η οποία υποδηλώνεται με πράσινο χρώμα, είναι η ανάπτυξη αμπελώνα σε μικρότερες εκτάσεις της ίδιας περιοχής μεταξύ του 2000 και του 2003. Άλλες σημαντικές περιβαλλοντικές μεταβολές είναι η δημιουργία λατομείου λίγο μετά το 1992 αλλά πριν το 1999, η διάβρωση των ακτών του Κορινθιακού Κόλπου και η υποχώρηση της ακτογραμμής, κυρίως στο δυτικό τμήμα της παράκτιας ζώνης του Αντιρρίου.

Συμπεράσματα Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις όλων των δραστηριοτήτων, που έχουν σημειωθεί στη δυτική και ηπειρωτική Ελλάδα, κυρίως την τελευταία δεκαετία, δε θα ήταν διακριτές χωρίς τη χρήση της τηλεπισκόπισης. Η δυτική Ελλάδα μάλιστα είναι σχεδόν ιδανική για την εφαρμογή των τεχνικών που περιλαμβάνουν πολυχρονικά δεδομένα τηλεπισκόπισης, διότι σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα έχουν πραγματοποιηθεί πολλές περιβαλλοντικές μεταβολές, οι οποίες οφείλονται τόσο σε φυσικές όσο και σε ανθρώπινες δραστηριότητες. Η τεχνική ερμηνείας εικόνων σε διάφορες χρονικές περιόδους επιτρέπει την ταυτοποίηση και σε πολλές περιπτώσεις την ποσοτικοποίηση αυτών των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Η διαθεσιμότητα μιας σειράς πολυφασματικών δεδομένων τηλεπισκόπισης σε πολλές χρονικές περιόδους, παρέχει την ευκαιρία να προσδιοριστούν οι αλλαγές στην επιφάνεια της γης. Σε ορισμένες περιπτώσεις μάλιστα, οι αλλαγές αυτές μπορούν να σηματοδοτούν σοβαρές περιβαλλοντικές μεταβολές και να υποδεικνύουν την ανάγκη για προληπτικά μέτρα, ώστε να αποφευχθεί μια περιβαλλοντική καταστροφή.