Υπολογισμός της Ψυκτικής Χωρικής Επίδρασης των πράσινων Πάρκων με την χρήση Τηλεπισκόπησης: Μέθοδος και Έλεγχος

Από RemoteSensing Wiki

Εικόνα 1: Διάγρμμα διαφοράς θερμοκρασίας πάρκου και γειτονικής περιοχής σε συνάρτηση με την απόσταση από τα όρια του πάρκου

Εικόνα 2: Τα εξεταζόμενα πάρκα της περιοχής μελέτης

Εικόνα 3: Μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας με γειτονικές περιοχές σε σχέση με το εμβαδόν του πάρκου

Εικόνα 3: Τα πάρκα μαζί με την περιοχή επίδρασης τους, όσον αφορά στην θερμοκρασία

Calculating cooling extents of green parks using remote sensing: Method and test

Wenqi Lina,b,∗, Ting Yuc, Xiangqi Changa, Weijia Wua, Yue Zhanga

School of Architecture, Tsinghua University, Beijing 100084, China Key Laboratory of Eco Planning & Green Building, Ministry of Education (Tsinghua University), China Beijing Tsinghua Tongheng Urban Planning & Design Institute, Haidian District, Beijing 100085, China

πηγή: [[1]]

Μετάφραση και περίληψη:

Ευρύτερο Θέμα:

Η δημοσίευση προσπαθεί να συμβάλει στον μετριασμό του φαινομένου της Θερμικής Νησίδας και εστιάζει στην δυνατότητα των Πράσινων Πάρκων να διατηρούν χαμηλά την θερμοκρασία τους και να επηρεάζουν τις γειτονικές τους περιοχές. Έτσι, μπορεί να συνδράμει στο Σχεδιασμό των Αστικών Χώρων Πρασίνου.

Συγκεκριμένος Στόχος:

Μέχρι τώρα (2014) η επίδραση των πάρκων, στην μείωση της θερμοκρασίας των γύρω περιοχών, εξεταζόταν με επίγειες σποραδικές μετρήσεις και τα αποτελέσματα δεν μπορούσαν να δώσουν μία συνολική εκτίμηση της δυναμικής των πάρκων σε διάφορες κλιματικές ζώνες. Η ανάπτυξη μίας μεθόδου με την χρήση Τηλεπισκόπησης θα διευρύνει την ικανότητα μελέτης και διατύπωσης μοντέλων, γιατί θα μπορούν να εξεταστούν μεγαλύτερες περιοχές.

Μεθοδολογία:

Αρχές:

Τα πάρκα λόγω σκίασης του εδάφους, απορρόφησης ακτινοβολίας από τα φυλλώματα και εξατμισοδιαπνοής έχουν μικρότερη θερμοκρασία στους αστικούς χώρους και μειώνουν την θερμοκρασία της περιβάλλουσας περιοχής. Η καμπύλη διαφοράς θερμοκρασία όπως απεικονίζεται στην εικόνα 1 εκφράζει σε μία διάσταση μία γενική σχέση. Όπως φαίνεται η επίδραση του πάρκου εξασθενεί και εξαφανίζεται μετά από ένα σημείο. Ο υπολογισμός της παραπάνω καμπύλης σε όλες τις κατευθύνσεις και η χρήση του basin calculation method της υδρολογικής ανάλυσης αντιμετωπίζοντας το πάρκο σαν “λίμνη” ή “ποτάμι”, μας δίνει την Ψυκτική του Επίδραση. Η Ψυκτική Επίδραση καθορίζεται από την δομή του πάρκου και της γύρω τοποθεσίας. Οι παράγοντες της γύρω τοποθεσίας που διαμορφώνουν την επίδραση είναι η απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας, τα δομικά υλικά, η ύπαρξη και η θερμοχωρητικότητα του νερού, η γεωμετρία.

Υπολογισμοί:

Για την μέτρηση της Επιφανειακής Θερμοκρασίας (LST) χρησιμοποιείται ο Mono-window Algorithm. Για το προσδιορισμό των χώρων πρασίνου και των δομημένων εκτάσεων χρησιμοποιείται ο NDVI. Για την εύρεση των τμημάτων νερού χρησιμοποιείται ο MNDWI Διαχωριμσός Πράσινων Περιοχών:

Οι περιοχές πρασίνου εντοπίστηκαν από δορυφορικές εικόνες και σε συνδυασμό με το“Present Green-Area Map of the Central City” στο Master Plan for Beijing. Επειδή, δεν πρόκειται για αμιγή βλάστηση εφαρμόστηκαν τα εργαλεία- μέθοδοι που αναφέρονται στους υπολογισμούς

Υπολογισμός της Ροής:

Η εκτίμηση των ροών θερμότητας υπολογίστηκε με χρήση του D8 algorithm

Υπολογισμός Ψυκτικής Χωρικής Επίδρασης των Πάρκων:

1. Αντιμετωπίζοντας τα πάρκα σαν λίμνες εφαρμόσθηκε στο ArcGIS η εντολή “watershed” από τα hydrological tools.
2. Στην συνέχεια από τις κλίσεις του LST map, με την εντολή “slope” του ArcGIS και με overlay στα δεδομένα της διαδικασίας 1 για εξαλειφθούν οι “εξωτερικές επίπεδεδες περιοχές” (outer flat regions), προσδιορίστηκαν οι σφαίρες επιρροής (influence spheres) των πάρκων

Επιβεβαίωση Αποτελεσμάτων:

Έγινε σύγκριση των LST με τις παρατηρούμενες θερμοκρασίες αέρα σε κάποιες από τις εξεταζόμενες περιοχές. Για αυτό χρησιμοποιήθηκαν 24 επίγειες παρατηρήσεις στα εξεταζόμενα σημεία, που πάρθηκαν 17 λεπτά μετά τις TM/ETM+ images. Πραγματοποιήθηκε οπτική ερμηνεία των Ψυκτικών Ορίων των πάρκων από τον LST map και αυτά ελέγχθηκαν με μετρήσεις σε 8 κατευθύνσεις από το κέντρο του κάθε πάρκου (Β, Ν, Α, Δ, ΒΑ, ΒΔ, ΝΑ, ΝΔ) Με στατιστική ανάλυση και υπολογίστηκε το σφάλμα σε κάθε κατεύθυνση.

Πεδίο Μελέτης:

Ήταν η πόλη του Πεκίνο (39ο 54' N, 116ο 23' E) και μία συγκεκριμένη τοποθεσία όπου η σκίαση από ψηλά κτίρια δεν επηρεάζει το πείραμα.

Συλλογή Δεδομένων:

Οι δορυφορικές εικόνες λήφθηκαν από τον LANDSAT-5 Satellite TM στις 22/09/2009(Track No.135949, 10:43 am). Επιπλέον, χρειάστηκαν μετεωρολογικά στοιχεία και επίγειες παρατηρήσεις.

Αποτελέσματα-Προβληματισμοί:

• Η μέγιστη Ψυκτική Επίδραση βρέθηκε στα 840m και η ελάχιστη στα 35m. Οι ενδιάμεσες τιμές είναι μεταξύ 85m και 284m.
• Οι μέσες τιμές είναι κάτω από 200m και οι ελάχιστε κάτω από 100m
• Η διαφορά στην επίδραση, του ίδιου πάρκου, σε διαφορετικές κατευθύνσεις είναι μεγάλη
• Με κριτήριο την κατεύθυνση και πάλι οι επιδράσεις διαφορετικών πάρκων αποκλίνουν πολύ
• Όσο μεγαλύτερα είναι τα πάρκα τόσο μεγαλύτερη είναι η Ψυκτική Επίδρασή τους.
• Η έρευνα αυτή συμβαδίζει με προηγούμενες μελέτες.
• Η μέθοδος που αναπτύχθηκε φαίνεται αξιόπιστη και εύκολα υλοποιήσιμη, χωρίς ανάγκη για επίγειες μετρήσεις
• Η μέθοδος είναι πιο έγκυρη για την μελέτη της Ψυκτικής Επίδρασης απομονωμένων πάρκων
• Για την εκτίμηση της συνδυαστικής επίδρασης γειτονικών πάρκων χρειάζεται περισσότερη έρευνα
• Από την μέθοδο εξαιρούνται περιοχές με πολύ ψηλά κτήρια τα οποία προκαλούν μεγάλες επιφάνειες σκίασης.
• Η ανάλυση των TM/ETM+ images είναι περιοριστική και μεγαλύτερη ανάλυση θα οδηγούσε καλύτερη ακρίβεια της μεθόδου