Coastline carrying capacity monitoring and assessment based on GF-1 satellite remote sensing images
Από RemoteSensing Wiki
Παρακολούθηση και αξιολόγηση φέρουσας ικανότητας ακτογραμμής με βάση δορυφορικές εικόνες τηλεπισκόπησης GF-1
Συγγραφείς: Anning Suo, Hongwei Ma, Fang Li, Baoquan Wei, Yong Lin & Jianhua Zhao
Πηγή: [1]
Εισαγωγή
Η ακτογραμμή αναδεικνύεται ως περιοχή με ζωτική σημασία, όχι μόνο ως όριο μεταξύ ξηράς και θάλασσας, αλλά και ως ζώνη μετάβασης μεταξύ χερσαίου και θαλάσσιου οικοσυστήματος. Αναλαμβάνει πολλαπλούς ρόλους, συμπεριλαμβανομένης της προστασίας της βιοποικιλότητας, της προστασίας από θαλάσσιες καταστροφές, τουριστικής αναψυχής και άλλων υπηρεσιών οικοσυστήματος. Ωστόσο, η αυξημένη βιομηχανική δραστηριότητα στην ακτογραμμή, έχει οδηγήσει σε εκτεταμένη χρήση του περιβάλλοντος, αποκαθιστώντας τη θαλάσσια περιοχή και κατασκευάζοντας λιμάνια. Η έρευνα επικεντρώνεται στη φέρουσα ικανότητα, έννοια που προέρχεται από την πληθυσμιακή οικολογία, με εφαρμογή στην ανθρώπινη οικολογία. Οι ερευνητές αναλύουν την ικανότητα μεταφοράς πόρων και περιβάλλοντος, εστιάζοντας στην ακτογραμμή του Zhejiang. Χρησιμοποιώντας υψηλής ανάλυσης δορυφορικές εικόνες, αναπτύσσουν δείκτες φέρουσας ικανότητας και εφαρμόζουν αντικειμενοστραφείς μεθόδους παρακολούθησης. Οι εικόνες τηλεπισκόπησης υψηλής χωρικής ανάλυσης αναφέρονται συνήθως σε εικόνες με χωρική ανάλυση μικρότερη των 5m. Οι πιο αντιπροσωπευτικοί δορυφόροι είναι οι IKONOS και QuickBird (ΗΠΑ), SPOT (Γαλλία) και ALOS (Ιαπωνία). Η μελέτη αποκαλύπτει περιφερειακές διαφορές στη φέρουσα ικανότητα της ακτογραμμής, παρέχοντας πολύτιμες πληροφορίες για τη διαχείριση του περιβάλλοντος και των πόρων της περιοχής.
Περιοχή μελέτης
Η ακτογραμμή Zhejiang, μήκους 2021,47 km, βρίσκεται στην ανατολική ακτή της Κίνας, νότια των εκβολών του ποταμού Yangtze. Χωρίζεται σε βραχώδη και αμμώδη ακτή, ακτή λάσπης και τις εκβολές ποταμών ενώ παρατηρείται η αύξηση της εκμετάλλευσης της ακτογραμμής.
Μέθοδοι
Η μελέτη περιγράφει τη συλλογή 10 εικόνων τηλεπισκόπησης από τον δορυφόρο GF-1, που καλύπτουν ολόκληρη την ακτογραμμή του Zhejiang. Οι παράμετροι των εικόνων παρέχονται με τις εικόνες να περιλαμβάνουν πολυφασματικές ζώνες B, G, R, NIR και πανχρωματική ζώνη. Η ανάλυση της πανχρωματικής ζώνης είναι 2,0 m. Έχει γίνει ατμοδφαιρική διόρθωση και ακτινοβολίας και η γεωμετρική συνόρθωση περιλαμβάνει τη χρήση 25 σημείων ελέγχου εδάφους, με τη χρήση GPS για τον προσδιορισμό της ακρίβειας των γεωγραφικών συντεταγμένων. Η διόρθωση εικόνων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του ERDAS IMAGE 10.2. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν και άλλο δεδομένα όπως: χάρτες ζωνών θαλάσσιων λειτουργιών και χάρτης διοικητικής διαίρεσης.
Η μελέτη περιγράφει τη διάκριση της ακτογραμμής σε φυσική και τεχνητή, βάσει της παλιρροιακής ζώνης. Η φυσική ακτογραμμή χωρίζεται σε βραχώδη, αμμώδη, λασπώδη, και εκβολική, ενώ η τεχνητή περιλαμβάνει λιμάνια, βιομηχανικές περιοχές, ακτογραμμή πόλεων, φράγματα και λίμνες. Η μέθοδος ταξινόμησης εικόνων βασισμένη σε εικονοστοιχεία δεν είναι κατάλληλη για υψηλής χωρικής ανάλυσης εικόνες, ενώ η αντικειμενοστραφής μέθοδος παρουσιάζεται ως πιο κατάλληλη, εξετάζοντας χαρακτηριστικά όπως υφή, φάσμα και γεωμετρία. Έρευνες έχουν δείξει ότι η αντικειμενοστραφής μέθοδος είναι προτιμητέα για εικόνες υψηλής ανάλυσης. Η εφαρμογή αυτής της μεθόδου σε εικόνες δορυφορικής τηλεπισκόπησης χρησιμοποιείται για την εξαγωγή λεπτομερών πληροφοριών σχετικά με τη χρήση της γης, το σχήμα και την υφή της επιφάνειας της γης. Η διαδικασία περιλάμβανε την κατάτμηση των εικόνων σε κατάλληλη κλίμακα, δημιουργία ιεραρχικής δομής στόχου ταξινόμησης, δημιουργία βιβλιοθήκης χαρακτηριστικών για την ακτογραμμή, ορισμό δείγματος σύμφωνα με τη βιβλιοθήκη, και ταξινόμηση της εικόνας. Επιπλέον, τα σημεία που είχαν προσδιοριστεί με GPS χρησιμοποιήθηκαν ως σημεία επαλήθευσης για τον έλεγχο της ακρίβειας της ταξινόμησης, καθώς η ακρίβεια θα έπρεπε να είναι σε ποσοστό άνω του 90%. Ο τεχνητός δείκτης της ακτογραμμής υπολογίζεται από την παρακάτω εικόνα όπου Pα- δείκτης ακτών, l o είναι το συνολικό μήκος της ακτογραμμής, lmB είναι το μήκος της ακτής της λίμνης, lmT είναι το μήκος των φραγμάτων ακτογραμμή, lmG είναι το μήκος της βιομηχανίας και της ακτογραμμής της πόλης, lmH είναι το μήκος της ακτογραμμής του λιμανιού και q είναι τα βάρη.
Αξιολόγηση
Η θαλάσσια λειτουργική ζώνη αναδεικνύεται ως κρίσιμος παράγοντας για τη διατήρηση και τη διαχείριση του θαλάσσιου πεδίου στην Κίνα. Αυτή η ζώνη διαμερίζει το θαλάσσιο πεδίο σε οκτώ πρωτοβάθμιες λειτουργικές ζώνες και 22 δευτερεύουσες. Οι πρώτες περιλαμβάνουν τη ζώνη γεωργίας και αλιείας, λιμενική και ναυτιλιακή, βιομηχανική και αστική, ορυκτή και ενεργειακή, τουριστική, θαλάσσιας προστασίας και ειδικής χρήσης. Η θαλάσσια λειτουργική ζώνη καθορίζει με σαφήνεια τη θέση, τον στόχο, την περιοχή και τον βαθμό κάθε ζώνης, με τους συντελεστές έντασης εκμετάλλευσης να υπολογίζονται βάσει βαρών. Το κριτήριο αξιολόγησης για την ακτογραμμή υπολογίστηκε όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα όπου PCO είναι το κριτήριο αξιολόγησης για την ακτογραμμή, li είναι το μήκος της ακτογραμμής που συνδέει τη θαλάσσια λειτουργική ζώνη i, και wi είναι ο συντελεστής έντασης εκμετάλλευσης άδειας της θαλάσσιας λειτουργικής ζώνης i.
Για τον υπολογισμό της φέρουσας ικανότητα ακτογραμμής χρησιμοποιήθηκε ο παρακάτω τύπος όπου CCI είναι ο δείκτης φέρουσας ικανότητας της ακτογραμμής, PC0 είναι το κριτήριο αξιολόγησης για την ακτογραμμή , και PΑ είναι ο τεχνητός δείκτης της ακτογραμμής. H CCI χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες για να εκφραστεί η κατάσταση της φέρουσας ικανότητας, πιεσμένη (S ≥ 0,20), κρίσιμα πιεσμένη (0 ≤ S < 0,20) και πολύ πιεσμένη (S < 0).
Αποτελέσματα ανάλυσης
Η χρήση της ακτογραμμής διαφέρει περιφερειακά, με την ακτογραμμή της λίμνης να έχει το μεγαλύτερο μήκος (821,81 χιλιόμετρα) και να καταλαμβάνει το 40,655% του συνολικού μήκους. Ακολουθούν η βιομηχανία και η ακτογραμμή της πόλης (188,44 χιλιόμετρα) με 9,32% του συνολικού μήκους, η ακτογραμμή του φράγματος (117,68 χιλιόμετρα) και η ακτογραμμή του λιμανιού (59,88 χιλιόμετρα). Ο υπολογισμός του τεχνητού δείκτη ακτών με βάση τον τύπο στην εικόνα1 σε 25 τμήματα της ακτογραμμής δείχνει περιφερειακές διαφορές, με συνολικό τεχνητό δείκτη ακτών 0,30. Ορισμένα τμήματα έχουν δείκτη άνω του 0,50, ενώ άλλα έχουν δείκτη κάτω από 0,30. Ο τύπος της εικόνας2 εφαρμόστηκε για τον υπολογισμό του δείκτη κριτηρίου αξιολόγησης της ακτογραμμής για το Zhejiang και τα αποτελέσματα κυμαίνονται από 0,35 έως 0,80 . Τα αποτελέσματα του τύπου της εικόνας3 φαίνονται παρακάτω.
Συμπεράσματα
Η παράκτια ζώνη του Zhejiang στην Κίνα αντιμετωπίζει έντονη αστικοποιήση λόγω ανθρώπινων δραστηριοτήτων, ιδίως για περιπτώσεις όπως η υδατοκαλλιέργεια, η αποκατάσταση για βιομηχανικούς σκοπούς, και η κατασκευή λιμανιών. Οι εκβολές ποταμών, όπως το Qiantangjiang, το Oujiang και το Jiaojiang, προσφέρουν μεγάλα ιζήματα και λάσπη στην ακτογραμμή, κυρίως στη μορφή λάσπης ακτογραμμής, κατάλληλες για υδατοκαλλιέργεια και γεωργία. Η ανάκτηση γης για βιομηχανική χρήση και πόλεις έχει αλλάξει το φυσικό τοπίο και καταστρέψει την οικολογική λειτουργία της ακτογραμμής. Επιπλέον, η κατασκευή μεγάλων λιμανιών, ιδιαίτερα του λιμανιού Ningbo-Zhoushan, έχει αλλάξει ριζικά το φυσικό τοπίο, δημιουργώντας τεχνητές ακτογραμμές. Αυτή η ανατροπή όχι μόνο έχει επηρεάσει την οικολογική λειτουργία των παράκτιων περιοχών, αλλά έχει και διακόψει την εξυπηρέτηση του οικοσυστήματος γύρω από την ακτογραμμή. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως το ψάρεμα, η αποκατάσταση και η ανάπτυξη πόλεων, συνεχίζουν να επηρεάζουν τη φέρουσα ικανότητα της ακτογραμμής, με τον δείκτη φέρουσας ικανότητας να εμφανίζει περιφερειακή διαφοροποίηση. Η διαχείριση της ακτογραμμής στο μέλλον προτείνεται να βασίζεται στην παρακολούθηση της φέρουσας ικανότητας και την αξιολόγηση της πίεσης που ασκείται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Συνολικά, η εφαρμογή αυτού του μοντέλου μπορεί να συμβάλει στην αποτροπή υπέρβασης της φέρουσας ικανότητας της ακτογραμμής, ενισχύοντας τη βιώσιμη χρήση και διατήρηση των παράκτιων περιοχών.
