Τηλεπισκόπιση και ανάλυση του αστικού και περιαστικού χώρου: Παραδείγματα και εφαρμογές
Από RemoteSensing Wiki
Συγγραφείς : ΒΑΣΙΛΙΚΗ ΜΑΣΤΟΡΙΔΟΥ, Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ. Περιβαλλοντολόγος Α.Π.Θ., ΑΓΓΕΛΙΝΑ ΑΠΟΣΤΟΛΟΥ, Αρχιτέκτων Μηχανικός Π.Θ. Πολεοδόμος - Χωροτάκτης Ε.Μ.Π., ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΣΤΑΜΟΥΛΙΔΗΣ, Αρχιτέκτων Μηχανικός Π.Θ
Πηγή: Link
Λέξεις κλειδιά: Αστικός, Μανίλα, Μόναχο, Δρέσδη, Παντάνγκ, Γιούτα
Πίνακας περιεχομένων |
Περίληψη
Στην παρούσα εργασία, θα παρουσιασθούν η έννοια της τηλεπισκόπισης και η σύγχρονη μεθοδολογία επεξεργασίας και ανάλυσης τηλεπισκοπικών δεδομένων μέσα από τα οποία καταδεικνύονται οι δυνατότητες και οι περιορισμοί της τηλεπισκόπισης για τη μελέτη, παρακολούθηση και διαχείριση του αστικού και περιαστικού χώρου. Επίσης, θα συζητηθεί η σύνδεση της τηλεπισκόπισης με τον αστικό, πολεοδομικό και χωροταξικό σχεδιασμό μέσα από συγκριτικά παραδείγματα και εφαρμογές πόλεων της Ευρώπης, της Ασίας και της Αμερικής.
Τηλεπισκόπιση: εφαρμογές, τεχνικές και μέθοδοι επεξεργασίας
Με τον όρο τηλεπισκόπιση νοείται η επιστήμη και η τεχνολογία παρατήρησης και μελέτης των χαρακτηριστικών της γήινης επιφάνειας από απόσταση, βάσει της αλληλεπίδρασης των υλικών που βρίσκονται επάνω σε αυτή με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.. Η τηλεπισκόπιση χρησιμοποιεί καταγραφείς διαφόρων τεχνολογιών (δέκτες) μέσω των οποίων συλλέγεται και στη συνέχεια αναλύεται πληροφορία που αφορά αντικείμενα ή περιοχές. Τα τηλεπισκοπικά συστήματα διακρίνονται, βάσει της πηγής της ενέργειας, σε παθητικά και ενεργητικά συστήματα. Οι ανιχνευτές μπορούν να διακριθούν ανάλογα με τον αριθμό και το φασματικό εύρος των καναλιών που ανιχνεύουν. Οι μονοφασματικοί ανιχνευτές καταγράφουν σε μία φασματική ζώνη και μπορούν να ανιχνεύουν τη φασματική αντανάκλαση σε ένα μικρό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος ή σε μια ευρύτερη περιοχή. Οι παγχρωματικοί ανιχνευτές είναι μονοφασματικοί ανιχνευτές που καταγράφουν σε ολόκληρο το ορατό και στο εγγύς υπέρυθρο τμήμα του φάσματος και δίνουν δεδομένα (εικόνες)
Τηλεπισκόπιση και αστικός - περιαστικός χώρος
Οι μητροπολιτικές περιοχές, τα αστικά κέντρα, καθώς και οι περιαστικές περιοχές αντιμετωπίζουν σήμερα σοβαρά προβλήματα όπως ο υπερπληθυσμός, η ατμοσφαιρική ρύπανση, ο κατακερματισμός της γης, η έλλειψη πρασίνου και ελεύθερων χώρων, η ασυμβατότητα στις χρήσεις γης, η υποβάθμιση του περιβάλλοντος κ.α. Επίσης, παρουσιάζουν τις περισσότερες και γρηγορότερες αλλαγές σε επίπεδο κάλυψης της γης από οποιαδήποτε άλλη κατηγορία χωρικού συστήματος αν και αποτελούν ένα πολύ χαμηλό ποσοστό της συνολικής φυσικής επιφάνειας της γης.
Η ανάλυση τηλεπισκοπικών δεδομένων αστικών περιοχών είναι πολύπλοκη για διάφορους λόγους:
α) κάποιες κατηγορίες αστικών επιφανειών δεν είναι φασματικά διακριτές μεταξύ τους.
β) η φυσική δομή πολλών ειδών χρήσεων γης διαφέρει από περιοχή σε περιοχή, λόγω διαφορετικών υλικών στην κατασκευή ταρατσών και πεζοδρομίων, όπως επίσης και των διαφορετικών τύπων κτιρίων.
γ) οι αστικές περιοχές είναι κατά βάση ετερογενείς, και τα περισσότερα εικονοστοιχεία από απεικονίσεις αισθητήρων με χωρική ανάλυση περί τα 30m/pixel φαίνονται να περιλαμβάνουν αρκετές κατηγορίες αντικειμένων.
δ) οι σκιασμένες περιοχές μέσα σε μια αστική σκηνή είναι συχνό φαινόμενο, γεγονός που αποτελεί κάποιες φορές περιοριστικό παράγοντα για τη διάκριση πολλών κατηγοριών.
Το παράδειγμα της Μανίλα
Η Μανίλα αποτελεί πόλη της Ασίας και πρωτεύουσα των Φιλιππίνων με πληθυσμό που ξεπερνά τα 10.000.000 κατοίκους. Η αστική της ανάπτυξη έχει μελετηθεί με τη χρήση τηλεπισκοπικών μεθόδων. Αρχικά, τα δεδομένα από το δορυφόρο Landsat MSS του 1975 και Landsat TM το 1990 ταξινομήθηκαν χρησιμοποιώντας αντικειμενοστραφή προσέγγιση. Ταξινόμηση βασισμένη σε ένα εικονοστοιχείο εφαρμόστηκε προκειμένου να εντοπιστεί το αστικό αποτύπωμα από δεδομένα του TerraSAR-X για το 2010 (Abelen et al., 2011). Το αποτέλεσμα της χωρικής ανάλυσης αφορά την ανάπτυξη του πληθυσμού από το 1975 μέχρι το 2010 (Esch et al., 2010).
Το παράδειγμα του Μονάχου και της Δρέσδης
Το Μόναχο και η Δρέσδη αποτελούν δύο μεγάλα αστικά κέντρα της Γερμανίας, πρωτεύουσες πόλεις ομόσπονδων κρατών. Το Μόναχο έχει πληθυσμό 1.500.000 κατοίκους περίπου, ενώ η Δρέσδη έχει πληθυσμό 500.000 κατοίκους περίπου. Με τη χρήση εικόνων από τον δορυφόρο Landsat από το 1972, έγινε μελέτη της αστικής ανάπτυξης και των αλλαγών στο αστικό περιβάλλον του Μονάχου και της Δρέσδης των τελευταίων 40 ετών. Επίσης, παράχθηκε και χρησιμοποιήθηκε ένα τρισδιάστατο μοντέλο πόλης για τη χωρική ανάλυση των εικόνων και ποσοτικοποιήθηκαν οι αστικές δομές. Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν η μελέτη της πυκνότητας δόμησης, ο τύπος των κατοικιών και ο διαχωρισμός σε μονοκατοικίες ή ψηλά κτήρια (Taubenbock and Dech, 2010).
Το παράδειγμα του Παντάνγκ
Το Πατάνγκ είναι πόλη του νησιού Σουμάτρα που ανήκει στο νησιωτικό σύμπλεγμα του κράτους της Ινδονησίας και έχει πληθυσμό περίπου 1.000.000 κατοίκους. Η δημιουργία ενός τρισδιάστατου μοντέλου της πόλης από πολυαισθητηριακά τηλεπισκοπικά δεδομένα αποτέλεσε το στόχο της μελέτης. Με αντικειμενοστραφή ανάλυση δημιουργήθηκαν οι θεματικές και γεωμετρικές δυνατότητες της πόλης. Με βάση ένα τέτοιο τρισδιάστατο μοντέλο πόλης, μπορούν να παραχθούν υψηλότερης ποιότητας προϊόντα, δείχνοντας τις δυνατότητες για την αστική παρακολούθηση σε κλίμακα.
Το παράδειγμα της Γιούτα
Η Γιούτα είναι μια πολιτεία στη δυτικό πλευρά των Η.Π.Α. με πληθυσμό περίπου 2.000.000 κατοίκους. Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται ταχύτατη αστικοποίηση λόγω του περιορισμένου κατοικήσιμου χώρου σε αντίθεση με τις μεγάλες ορεινές ακατοίκητες εκτάσεις της πολιτείας. Οι πόλεις με τη μεγαλύτερη αύξηση πληθυσμού είναι οι West Jordan και South Jordan με αύξηση 34,2% και 92,5% αντίστοιχα.
Οι αλλαγές στις χρήσεις προκαλούν ήδη προβλήματα όσον αφορά τη διαχείριση των υδάτινων πόρων και των αγροτικών καλλιεργειών. Εικόνες από δορυφορικές λήψεις χρησιμοποιήθηκαν προκειμένου να μελετηθεί η αστική ανάπτυξη της περιοχής και να διατυπωθούν προτάσεις βιώσιμης στρατηγικής διαχείρισης.
Συμπεράσματα
Η επισκόπηση παραδειγμάτων, μεθοδολογιών και εφαρμογών της τηλεπισκόπισης χρησιμοποιώντας διαφορετικά τηλεπισκοπικά δεδομένα καταδεικνύει τις δυνατότητες της τηλεπισκόπισης για την παρακολούθηση των αστικών περιοχών.
Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν κάποιοι περιορισμοί. Ένα σημαντικό εμπόδιο είναι το οικονομικό κόστος των δεδομένων, το οποίο είναι συχνά πολύ υψηλό για τους ενδιαφερόμενους. Παρόλο που τα δορυφορικά δεδομένα είναι σε σχετικά χαμηλές τιμές, κάποιες εφαρμογές απαιτούν υψηλά ποσοστά χρονικής επανάληψης με χρήση εναέριας ή επίγειας λήψης και έτσι το τελικό οικονομικό κόστος των τηλεπισκοπικών δεδομένων μπορεί να είναι μεγάλο.
Παρόλα αυτά, η συνεχώς αυξανόμενη διαθεσιμότητα και προσβασιμότητα των σύγχρονων τεχνολογιών της εξ αποστάσεως ανίχνευσης ανοίγει ένα πεδίο νέων ευκαιριών και δυνατοτήτων στο πλαίσιο της αστικής ανάλυσης και παρακολούθησης. Έτσι, παρέχεται η δυνατότητα για την υποστήριξη λήψης αποφάσεων βιώσιμης διαχείρισης και σχεδιασμού του αστικού και περιαστικού χώρου. Στο πλαίσιο μιας αποτελεσματικής παρακολούθησης και ανάλυσης των αστικών περιοχών που υπόκεινται σε δυναμικούς μετασχηματισμούς, η τηλεπισκόπιση με αισθητήρες από τον αέρα ή από το διάστημα μπορεί να αποτελεί μόνο ένα είδος πηγής πληροφοριών.
