Ψηφιακή τηλεπισκόπηση ζωνών βλάστησης, για την αποκατάσταση ορεινών περιοχών
Από RemoteSensing Wiki
Συγγραφέας: Guijun Yang,Ruiliang Pu, Jixian Zhang, Chunjiang Zhao, Haikuan Feng, Jihua Wanga
Πηγή: science direct, Μάρτιος 2014
Εκδότης: ELSEVIER
Τίτλος επιστημονικής μελέτης: « Ψηφιακή τηλεπισκόπηση της εποχιακής ποικιλομορφίας των ζωνών βλάστησης και του χωρικού τους αποτυπώματος στις ορεινές περιοχές».
Εισαγωγή: Μια μελέτη για τις εποχιακές αλλαγές της φυτοκάλυψης μπορεί να είναι χρήσιμη τόσο στην περιφερειακή οικο-περιβαλλοντική ασφάλεια όσο και στην αποκατάσταση του φυσικού οικοσυστήματος του βουνού. Η τηλεπισκόπηση έχει αποδειχθεί ότι είναι ένα από τα πιο ισχυρά εργαλεία για τη διερεύνηση της ορεινής βλάστησης. Ωστόσο , τοπογραφικές και ατμοσφαιρικές επιδράσεις μπορούν να προκαλέσουν τεράστια λάθη στην ποσοτική ανάκτηση δεδομένων φυτοκάλυψης από δορυφορικές εικόνες. Επιπλέον, η προσέγγιση που χρησιμοποιείται πιο συχνά για την αξιολόγηση της ανάλυσης του δείκτη εποχικών διακυμάνσεων φυτοκάλυψης (FVC) βασίζεται στην ανά -pixel ανάλυση ανεξάρτητα από το χωρικό πλαίσιο. Για την επίλυση αυτών των προβλημάτων , προτείνεται μια νέα μέθοδος που ενσωματώνει τη χρήση ενός αναθεωρημένου φυσικού μοντέλου ( RPB ) για να διορθώσει τόσο ατμοσφαιρικά όσο και εδαφικά χαρακτηριστικά που προκαλούν φωτο-αλλοιώσεις σε εικόνες Landsat, μια βελτιωμένη τεχνική, βασισμένη στον δείκτη βλάστησης (VI) για τον προσδιορισμό του FVC , και την προσέγγιση του FVC με βάση τον κατακερματισμό. Έτσι δημιουργήθηκε μια σειρά από μετρήσεις για το τμηματοποιημένο FVC που περιελάμβανε μετρήσεις εμβαδού, σχήματος, πυκνότητας και εκτάσης. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι (α) η μέση τιμή του RPB-NDVI σε όλες τις εποχές αυξήθηκε κατά περίπου 10% σε σύγκριση με εκείνη της ατμοσφαιρικής διόρθωσης-NDVI. (β) μια ισχυρή συνάφεια αποδεικνύεται μεταξύ των επίγειων μετρήσεων του FVC και της εκτίμησης του μέσω της τηλεπισκόπησης (γ) υπήρχαν εποχιακές αλλαγές στα χαρακτηριστικά του τοπίου και η ποικιλότητα του τοπίου έφτασε στο μέγιστο τον Μάιο και τον Ιούνιο στην περιοχή μελέτης.
Περιοχή μελέτης και δεδομένα: Η τηλεπισκόπηση των εποχιακών διακυμάνσεων των FVC διεξήχθη σε ορεινή περιοχή του Πεκίνου, βάσει των επιμέρους τμηματικών τιμών FVC και μετρήσεων τοπίου από πολλαπλές εικόνες διαφορετικών ημερομηνιών. Η περιοχή μελέτης ( Εικ. 1) καλύπτει περίπου 8978 εκτάρια , βρίσκεται στην ορεινή περιοχή στο βορειοδυτικό Πεκίνο σε υψόμετρο 150-1265 m . το κλίμα της είναι ημιυγρό-ηπειρωτικό με μουσώνες στη θερμή εύκρατη ζώνη . Η ορεινή περιοχή του Πεκίνου έχει μέση ετήσια βροχόπτωση περίπου 700 mm , χαρακτηρίζεται από πλατύφυλλα και μικτά δάση, ενώ θάμνοι και λιβάδια κατανέμονται εκτεταμένα στην περιοχή μελέτης σε σχετικά ομοιογενή χωρικά πρότυπα . Πλατύφυλλα και κωνοφόρα δάση συναντώνται κυρίως σε μικρά τμήματα.Τα δεδομένα συλλέχθηκαν μέσω δορυφορικών εικόνων LandsatTM και και επιτόπιων μετρήσεων.
Μεθοδολογία: Αρχικά έγινε τοπογραφική διόρθωση του μοντέλου με βάση τον αισθητήρα (SCS) (Gu και Gillespie, 1998) η οποία είναι προτιμότερη από την διόρθωση που βασίζεται σε εδαφικές μετρήσεις, διότι συμπεριλαμβάνει την κατακόρυφη διάσταση των δέντρων, ανεξάρτητα από το έδαφος, την εικονική εποπτεία και τις γωνίες φωτισμού. Είναι καταλληλότερη από άλλες προσεγγίσεις, διότι δεν πραγματοποιείται υπερεκτίμηση για μεγάλες προσπίπτουσες γωνίες, εξαιτίας του φαινομένου της διάχυσης. Ακολούθησε αναμόρφωση του μοντέλου για την διόρθωση τοπογραφικών και ατμοσφαιρικών επιδράσεων. Υπολογίστηκε το FVC από τον δείκτη βλάστησης. Τέλος εφαρμόστηκε η τεχνική της μέσης μετατόπισης αλγορίθμου (MSA) η οποία βασίζεται στην αντιμετώπιση των σημείων σε ένα διδιάστατο χώρο ως μια εμπειρική συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας, όπου πυκνές περιοχές στο χώρο αντιστοιχούν στα τοπικά μέγιστα.
Συμπεράσματα: Ο προσδιορισμός των ζωνών βλάστησης επιτεύχθηκε με την χρήση της μεθόδου MAS. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν ότι με τις εποχιακές μεταβολές οι περιοχές με μεγάλες τιμές FVC αναπτύσσονταν από μικρής σκέδασης στο κέντρο της εικόνας σε μεγάλης με χωρική συνέχεια. Στην εικόνα του Αυγούστου, τα μεγαλύτερα τεμάχια γης κάλυπταν περισσότερο από το 90% ολόκληρης της περιοχής. Αντιθέτως, τον Μάρτιο παρατηρούνταν μεγαλύτερος κατακερματισμός των εκτάσεων και μεγαλύτερη χωρική ασυνέχεια. Όσον αφορά στην ποικιλία της μορφής του τοπίου, δεν φτάνει στο μέγιστο της κατά τους μήνες Αύγουστο – Σεπτέμβριο όπου η τιμή του δείκτη FVC είναι υψηλή, ούτε κατά τους μήνες Μάρτιο, Απρίλιο, Οκτώβρη, όπου ο FVC παίρνει χαμηλές τιμές, αλλά κατά την περίοδο Μάιο-Ιούνιο, όπου οι χαμηλές, μεσαίες και υψηλές τιμές του δείκτη FVC υπολογίζονται για συγκεκριμένα ποσοστά της συνολικης περιοχής μελέτης. Η ποιοτική ανάλυση του FVC σε εκτάσεις σε διαφορετικές εποχές συνέβαλλε στην εκτίμηση των μεθόδων αποκατάστασης του οικοσυστήματος των βουνών και στο σχεδιασμό του δασικού σχεδιασμού της πόλης του Πεκίνου.
