Χωρο-χρονική ανάλυση τάσεων χρήσης/αλλαγή κάλυψης γης σε σχέση με τη θερμοκρασία με χρήση τηλεπισκοπικών δεδομένων
Από RemoteSensing Wiki
Spatio Temporal Analysis Trend of Land Use and Land Cover Change Against Temperature Based on Remote Sensing Data in Malang City
Purwanto, Dwiyono Hari Utomo, Bharadhian Rizki Kurniawan
πηγή: [[1]]
Μετάφραση και Περίληψη
Περίληψη
Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι να εκτιμηθεί η μεταβολή της χρήσης/κάλυψης γης (LULC) σε σχέση με τη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας τηλεπισκοπικά δεδομένα της περιόδου 2003-2013. Η μελέτη αυτή χρησιμοποιεί μία χωρο – χρονική προσέγγιση με τη χρήση ψηφιακών δεδομένων τηλεπισκόπησης (Landsat 7 ETM + και Landsat 8). Τα αποτελέσματα έδειξαν την χωρική επίδραση της LULC με την αύξηση της θερμοκρασίας στην πόλη Malang. Η αλλαγή αποδεικνύεται από τη μείωση των ακάλυπτων χώρων γης και της βλάστησης.
Εισαγωγή
Η τάση αύξησης της θερμοκρασίας συμβαίνει από φυσικές και ανθρωπογενείς παράγοντες. Ιδιαίτερα το CO2 που παράγεται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες προκαλεί υψηλές συγκεντρώσεις αερίων του θερμοκηπίου. Η χρήση γης διαδραματίζει έναν πολύ σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της αλλαγής της θερμοκρασίας κυρίως στις αστικές περιοχές. Η θερμοκρασία δείχνει επίσης την ποιότητα του αέρα σε μία περιοχή. Υψηλές θερμοκρασίες περιέχουν αέρια του θερμοκηπίου όπως CO και CO2 με υψηλές συγκεντρώσεις που είναι επιβλαβείς για την ανθρώπινη υγεία. Η δόμηση μπορεί να επηρεάσει τη θερμοκρασία μιας περιοχής. Αυτό συμβαίνει επειδή κάθε υλικού κάλυψης της γης έχει διαφορετική ικανότητα να απορροφά και να απελευθερώνει θερμότητα. Εξισορρόπηση της θερμοκρασίας μπορεί να γίνει με την αύξηση της περιοχής ανοιχτού πρασίνου και να αυξήσει τον αριθμό των φυτών στην περιοχή. Η πόλη Malang στην Ανατολική Ιάβα ορίζεται ως περιοχή μελέτης. Τα τελευταία χρόνια παρατηρήθηκε τάση αύξησης της θερμοκρασίας στην περιοχή. Η αξιοποίηση των τηλεπισκοπικών δεδομένων επιτρέπει τη συλλογή χωρικών δεδομένων σε σύντομο χρονικό διάστημα και για μεγάλες εκτάσεις, με πολύ υψηλή ακρίβεια και χαμηλό κόστος σε σύγκριση με το συμβατικό τρόπο.
Μεθοδολογία
Η παρούσα μελέτη στοχεύει να ανακαλύψει την επίδραση της αλλαγής κάλυψης/χρήσης γης έναντι της θερμοκρασίας της επιφάνειας. Τα δεδομένα θερμοκρασίας λαμβάνονται από την Digital Number (DN) χρησιμοποιώντας το κανάλι 6 για εικόνες Landsat ETM + και τα κανάλια 10 και 11 για εικόνες Landsat 8. Η μετατροπή των δεδομένων εικόνας σε δεδομένα θερμοκρασίας γίνεται σε δύο στάδια:
α. Μετατροπή του DN σε φασματική ακτινοβόληση (Lλ)
Radiance (L_λ )=(gain*DN)+offset
Όπου:
Lλ= φασματική ακτινοβολία σε Watt
gain= σταθερά με τιμή 0,05518
DN (Digital Number)= από την τιμή των εικονοστοιχείων της εικόνας
offset= σταθερά με τιμή 1,2378
β. Μετατροπή της ψηφιακής ακτινοβολίας σε θερμοκρασία
T=K_2/ln〖((K_1/L_λ )+1)〗
Όπου:
Τ= θερμοκρασία Κ1= τιμή της σταθεράς σε Watt 666,09 για ΕΤΜ+ και 607,76 για ΤΜ
Κ2= τιμή της σταθεράς σε Kelvin 1282,71 για ΕΤΜ+ και 1260,56 για ΤΜ
Lλ= φασματική ακτινοβολία σε Watt
Η ταξινόμηση των θερμοκρασιών γίνεται σύμφωνα με Πίνακα 1:
Αποτελέσματα
α. Αλλαγή Κάλυψης/Χρήσης Γης
Στον Πίνακα 2 παρουσιάζεται η μεταβολή κάλυψης/χρήσης γης κατά τα έτη 2003 – 2013. Οι περιοχές οικισμών παρουσιάζουν θετική μεταβολή ενώ οι εκτάσεις ανοιχτού πράσινου και η βλάστηση αρνητική. Η μεταβολή της LULC απεικονίζεται σε ένα χάρτη (Εικόνα 1). Με βάση την εικόνα 1, η τάση ανάπτυξης της Malang τα έτη 2003-2013 εμφανίζεται προς τα δυτικά και νοτιοανατολικά. Από αυτά τα δεδομένα, είναι σαφές ότι πολλές αλλαγές γης οφείλονται σε ανάπτυξη οικισμών σε περιοχές βλάστησης.
β. Αλλαγή Θερμοκρασίας
Η μεταβολή του LULC επηρεάζει επίσης την αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα. Από την ανάλυση των δορυφορικών εικόνων Landsat ETM+ και Landsat 8 παρουσιάζεται μεταβολή θερμοκρασίας όπως παρουσιάζεται στον Πίνακα 3. Σύμφωνα με τον παραπάνω πίνακα, το 2003 στην περιοχή κυριαρχούσε η “χαμηλή θερμοκρασία” σε έκταση 39%. Αντίθετα το 2013, η κυρίαρχη τάξη θερμοκρασίας είναι η “ζεστή θερμοκρασία” με κάλυψη 28%. Η χωρική μεταβολή της θερμοκρασίας μπορεί να φανεί στην εικόνα 2 κατωτέρω. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι υπάρχει σημαντική επίδραση μεταξύ χρήσης γης και επιπέδων θερμοκρασίας.
