Τηλεπισκόπιση παράκτιων οικοσυστημάτων

Από RemoteSensing Wiki

Πηγή: http://spie.org/newsroom/technical-articles/5060-remote-sensing-of-coastal-habitats?highlight=x2420&ArticleID=x102807 (πρόσβαση 27/12/2015)

Αρχικό άρθρο: Heidi Dierssen. (2013). Remote sensing of coastal habitats. DOI: 10.1117/2.1201308.005060.

Οι μελέτες για τα παράκτια οικοσυστήματα που διενεργούνται με αεροφωτογραφίες, συνήθως χρησιμοποιούν απλές κάμερες που μετρούν το ανακλώμενο φως από το νερό σε 3 διαφορετικά κανάλια για να δώσουν το κόκκινο, πράσινο και μπλε (RGB) στην εικόνα. Αυτό αντιπροσωπεύει το ανθρώπινο μάτι το οποίο αποκαλείται και φωτοϋποδοχέας RGB που δίνει τη δυνατότητα τριχρωματικής όρασης στον άνθρωπο. Η ψηφιοποίηση χαρακτηριστικών από τις φωτογραφίες μπορεί να είναι επίπονη και υποκειμενική και πρέπει να υπάρχει εκ των προτέρων γνώση. Προηγμένοι υπερφασματικοί εναέριοι αισθητήρες οι οποίοι μπορούν να εντοπίσουν όλο το φάσμα φωτός, χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για τον χαρακτηρισμό βενθικών ενδιαιτημάτων. Αυτά τα φασματόμετρα παρέχουν ένα φασματικό αποτύπωμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση των ιδιοτήτων των υδάτινων στηλών. Το βάθος και το χρώμα του πυθμένα μπορεί να αναλυθεί όταν το νερό είναι οπτικά ρηχό και τα φωτόνια που ανακλώνται από τον πυθμένα, ανιχνεύονται στην επιφάνεια της θάλασσας. Πρόσφατα, η τεχνολογία των δεκτών έχει βελτιωθεί ώστε νέα φασματόμετρα να είναι ικανά να διαχωρίσουν σκοτεινά παράκτια ύδατα. Η πλειονότητα των σημάτων προκύπτουν από φως που είναι διασκορπισμένο μέσα στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια της θάλασσας ως λάμψη. Αυτό το σήμα πρέπει να εξαλειφθεί μέσα από μια πολύπλοκη διαδικασία που αποκαλείται ατμοσφαιρική διόρθωση. Η ομάδα εργασίας έχει χρησιμοποιήσει δεδομένα από το PRISM (Portable Remote Imaging Spectrometer) της NASA, το οποίο δημιουργήθηκε στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, ώστε να έχει πρόσβαση στις φασματικές ιδιότητες στο σκούρο και μεταβλητό παράκτιο καθεστώς. Η συσκευή είναι ειδικά προσαρμοσμένη για τη μελέτη του παράκτιου περιβάλλοντος χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό χαρακτηριστικών. Ο δέκτης έχει ευρύ δυναμικό πεδίο το οποίο είναι ενεργό λόγω της γρήγορης ανάγνωσης και της οπτικής απόδοσης, της ευρείας φασματικής κάλυψης, της υψηλής φασματικής ταχύτητας και το στιγμιαίο οπτικό πεδίο (>90%) και υψηλή ακρίβεια ραδιομετρικής βαθμονόμησης. Έχει διεξαχθεί μια καμπάνια επικύρωσης για το PRISM στο Elkhorn Slough της Καλιφόρνια. Οι εκβολές, που εντοπίζονται εκεί, παρέχουν ένα κρίσιμο οικοσύστημα για πολλά απειλούμενα και υπό εξαφάνιση είδη, συμπεριλαμβάνοντας θαλάσσια θηλαστικά, καρχαρίες και πουλιά τα οποία αντιμετωπίζουν πρωτοφανείς ρυθμούς απώλειας για παραπάνω από 70 χρόνια. Αυτή η καμπάνια έλαβε χώρα 18-27 Ιουλίου το 2012. Μετρήθηκε η φασματική ανακλαστικότητα της θάλασσας από μια μικρή βάρκα ταυτόχρονα με την λειτουργία επί του πεδίου του PRISM, που έλαβε χώρα στο εργαστήριο έρευνας Naval. Η διαδικασία της ατμοσφαιρικής διόρθωσης δε χρησιμοποίησε φάσματα του πεδίου και τα αποτελέσματα που προέκυψαν ταιριάζουν πολύ με τις παρατηρήσεις του πεδίου, χωρίς την ανάγκη περαιτέρω φιλτραρίσματος, όπως φαίνεται στην εικόνα.

Υπερφασματικά δεδομένα από το δυτικό τμήμα του Elkhorn Slough στην Καλιφόρνια, προερχόμενα από το PRISM και από μετρήσεις επί του πεδίου. Βαθιά νερά καναλιού και θαλάσσια βλάστηση καταγράφονται σε χωρική ανάλυση των 60 εκατ.

Τα οικοσυστήματα θαλάσσιας βλάστησης είναι οι πιο παραγωγικοί παράκτιοι οικότοποι στον κόσμο και τα θαλάσσια αγγειοσπέρματα μεγαλώνουν σε πυκνά τμήματα μέχρι το βάθος λίγων μέτρων στα θολά νερά της περιοχής. Το φασματικό αποτύπωμα του νερού που καλύπτει τα λιβάδια βλάστησης είναι διακριτό από το νερό στο βαθύτερο κανάλι. Το ομαλό και στρογγυλεμένο σχήμα στο πράσινο τμήμα του φάσματος χρησιμοποιήθηκε για να χαρτογραφηθούν οι περιοχές βλάστησης στο κανάλι με χωρική ανάλυση 60 εκατ. Οι χάρτες οικοσυστημάτων υψηλής χωρικής ανάλυσης παρέχουν ένα εργαλείο για την παρακολούθηση της απώλειας οικοτόπων διαχρονικά, όπως και για την επαναφορά αξιόλογων παράκτιων υγροτόπων. Οι υπερφασματικές εικόνες, συνοδευόμενες με την απαραίτητη ατμοσφαιρική διόρθωση, μπορούν να αποτελέσουν ένα νέο εργαλείο για τους διαχειριστές του περιβάλλοντος για την ολοκληρωμένη και ποσοτική αξιολόγηση της ανάπτυξης και της μείωσης των παράκτιων οικοτόπων. Η ομάδα εργασίας συνεχίζει να επικυρώνει την χαρτογραφημένη κατανομή των θαλάσσιων αγγειοσπερμάτων συγκρίνοντας τα αποτελέσματα του PRISM με τομές που μετρούνται από τους δύτες.

Συμβολή της τηλεπισκόπισης

Στο συγκεκριμένο θέμα εργασίας η τηλεπισκόπιση δύναται να αποτελέσει βασικό εργαλείο για την ανάγνωση της διαχρονικής κατάστασης της θαλάσσιας βλάστησης. Η υψηλή ανάλυση των εικόνων μπορεί να λειτουργήσει ως υπόβαθρο για την λήψη αποφάσεων για την ορθή διαχείριση των θαλάσσιων οικοσυστημάτων της περιοχής, ώστε να υπάρξει υγιής ανάπτυξη των οικοτόπων και να μειωθούν οι ρυθμοί απώλειας.