H Τηλεπισκόπηση ως εργαλείο για την Ολοκληρωμένη Διαχείριση των κοραλλιογενών υφάλων στην Ερυθρά Θάλασσα
Από RemoteSensing Wiki
Εισαγωγή-Αντικείμενο εφαρμογής
Η τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με GIS είναι χρήσιμα ως εργαλεία για την ολοκληρωμένη διαχείριση των παράκτιων ζωνών. Το GIS, κατά πρώτο λόγο, είναι κατάλληλο για την ενσωμάτωση των διαφόρων τηλεπισκόπικών δεδομένων. Χρησιμοποιείται επίσης για να αναλύσει τα διαφορετικά στρώματα των δεδομένων. Αυτό είναι σημαντικό γιατί μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση των χωρικών χαρακτηριστικών των κοραλλιογενών υφάλων, στην μοντελοποίηση διαφορετικών χρονικών και χωρικών διεργασιών για την αξιολόγηση των διαφόρων προτεινόμενων σεναρίων διαχείρισης ή για τη χαρτογράφηση συγκεκριμένων ζωνών κινδύνου. Το παράδειγμα δίνεται από ένα χάρτη αξιολόγηση του κινδύνου που υποδεικνύει τις παράκτιες περιοχές οι οποίες δυνητικά απειλούνται από την ανθρώπινη δραστηριότητα.
Σκοπός Εργασίας
Στην παρούσα εργασία επιχειρείται μια επισκόπηση της εφαρμογής της τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με GIS για την ολοκληρωμένη διαχείριση των κοραλλιογενών υφάλων στην Ερυθρά Θάλασσα.
Περιγραφή
Τηλεπισκόπηση
Με Landsat 7 ETM παίρνουμε δεδομένα από τα οποία μπορούμε να λάβουμε πληροφορίες σχετικά με την διακύμανση του βάθους. Συγκεκριμένα έως 21μ. βάθος. Κατά κύριο λόγο, τα βάθη είχαν ελαφρώς υπερεκτιμηθεί (μέσο υπολειπόμενο σφάλμα-1.13μ με απόκλιση 1.85μ). Παρ 'όλα αυτά, το αποτέλεσμα δίνει μια καλή επισκόπηση της βαθυμετρικής δομής των κοραλλιογενών υφάλων στη περιοχής μελέτης. Με το συνδυασμό του βαθυμετρικού χάρτη με ένα πραγματικό χρωματικό σύνθετο των δεδομένων του LANDSAT 7 ETM, έχουμε την ιδανική βάση για να σχηματίσουμε την οπτική ψηφιοποίηση της γεωμορφολογικής δομής των κοραλλιογενών υφάλων. Εκτελείται μια επιβλέπουσα ταξινόμηση στο τύπο του βυθού με αυτό το σύνολο δεδομένων προκειμένου να εντοπιστούν τα κυρίαρχα είδη (μακροφύκη, κοράλλια, θαλάσσια βλάστηση και άμμος) που συναντούνται σε αυτά τα συστήματα. Στη συνέχεια, της ταξινόμισης στο τύπο του βυθού, εκδόθηκαν κανόνες. Οι κανόνες αυτοί βασίζονται, στη σύνδεση μεταξύ ορισμένων ειδών του βυθού και τη γεωμορφολογική δομή του υφάλου. Ο χάρτης κατάταξης ήταν περιορισμένος σε βάθος 21μ, καθώς αυτό ήταν το μέγιστο βάθος στο οποίο η αντανάκλαση του βυθού δεν μπορούσε πλέον να καταγραφεί από τον αισθητήρα. Επιτεύχθηκε μια συνολική ακρίβεια του 60%. Πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με την παρακολούθηση κοραλλιογενών υφάλων οι οποίες προέρχονται από δεδομένα τηλεπισκόπησης μπορούν να είναι ο εντοπισμός των τοπικών παραγόντων κινδύνου, όπως αεροδρόμια, λιμάνια,βιομηχανίες, αστικοί χώροι ανάπτυξης ή σημαντικές περιοχές κατάδυσης, καθώς και πληροφορίες σχετικά με την αλλαγή βιοφυσικών παραμέτρων όπως η θερμοκρασία της επιφάνειας της θάλασσας, την αλατότητα και την ποιότητα των υδάτων, που μπορούν να επηρεάσουν την υγεία των κοραλλιογενών συστημάτων.
Ανάλυση Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών: Αξιολόγηση Κίνδυνου Χαρτογράφησης
Στη συνέχεια, όλες οι διαθέσιμες πληροφορίες ενσωματώνονται σε ένα GIS, το οποίο είχε επίσης χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση των δεδομένων. Ένα από τα αποτελέσματα μιας τέτοιας ανάλυσης είναι ένας χάρτης που κάνει εκτίμηση κινδύνου. Ακόμα προστέθηκαν μερικοί άλλοι παράγοντες που μπορούν να αποτελέσουν απειλή, όπως, για παράδειγμα, το επίπεδο των υλικών ζημιών που προκαλούνται από δύτες που σχετίζονται με την απόσταση από το χώρο του λιμανιού. Για κάθε παράγοντα απειλής, οριοθετήθηκαν τρεις ζώνες κινδύνου, «υψηλού κινδύνου», «μεσαίου κινδύνου» και «χαμηλού κινδύνου». Στη συνέχεια, αυτά τα διαφορετικά στρώματα δεδομένων συνδυάζονται για να σχηματίσουν μια συνολική εκτίμηση στο χάρτη επικινδυνότητας. Παρατήρηση της κατηγορίας «κανένας κίνδυνος» δεν διακρίθηκε καθώς η Ερυθρά Θάλασσα είναι μια σημαντική θαλάσσια οδός για την εκμετάλλευση πετρελαίου. Ολόκληρη η ακτογραμμή θεωρείται χαμηλού κινδύνου για ρύπανση από πετρέλαιο ή από ένα ναυτικό ατύχημα.
Όπως φαίνεται στην Εικόνα 1, ο συνολικός χάρτης αξιολόγηση κινδύνου σε συνδυασμό με την ταξινόμηση, καθορίζουν το επίπεδο κινδύνου του κάθε κοραλλιογενούς συστήματος.
Οι μελέτες με την χρήση της τηλεπισκόπησης σε κοραλλιογενή ύφαλο έχουν σαφώς κάποια πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τις συμβατικές, επιτόπιες μεθόδους. Οι χωρικές έρευνες καλύπτουν μόνο ένα μικρό μέρος των συστημάτων αυτών. Αντίθετα η τηλεπισκόπηση είναι πιο αποδοτική, ακόμη και αν υπάρχει το πρόσθετο κόστος του υλικού, του λογισμικού και του εκπαιδευμένου προσωπικού. Εκτός αυτού η τηλεπισκόπησης προσφέρει τη δυνατότητα να μελετηθούν οι κοραλλιογενείς ύφαλοι που είναι πολύ μακριά για να τους επισκεφθεί κανείς ή είναι σχεδόν απρόσιτοι. Ακόμα τα τηλεπισκοπηκά δεδομένα συγκεντρώνονται σε τακτά χρονικά διαστήματα και υπάρχουν διαθέσιμα δεδομένα για τις τελευταίες δύο έως τρις δεκαετίες, που τα καθιστά ιδανικά για την ανίχνευση των αλλαγών στη δομή της κοινότητας ή / και την κατάσταση της υγείας των κοραλλιογενών υφάλων. Με βάση την υψηλή ανάλυση του Landsat, λαμβάνεται μια γενική, ευρείας κλίμακας επισκόπηση. Όλο το φάσμα των διαθέσιμων αισθητήρων μπορεί να ενσωματωθεί σε ένα σύστημα παρακολούθησης κοραλλιογενών υφάλων. Από τους χαμηλούς στους μέσους αισθητήρες ανάλυση, όπως SeaWiFS ή MODIS, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση των αλλαγών στο φυσικό περιβάλλον των υφάλων οι οποίες μπορεί να συνδέονται με παγκόσμιες κλιματικές αλλαγές. Από το υψηλό επίπεδο ανάλυσης, π.χ. Landsat και SPOT, μπορεί να γίνει χαρτογράφηση και επισκόπηση των βασικών χαρακτηριστικών του ύφαλου. Εάν απαιτούν περισσότερες λεπτομέρειες για μια συγκεκριμένη, μικρής κλίμακας, περιοχή μελέτης, π.χ. το μέγεθος ενός MPA(Marine Protected Areas), θα μπορούσαν να εφαρμοστούν οι υψηλής ανάλυσης αισθητήρες όπως IKONOS, ή οι εναέριοι υπερφασματικοί αισθητήρες όπως CASI. Αυτά στην συνέχεια συλλέγονται και αναλύονται σε GIS. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων του GIS μπορούν να χρησιμοποιούνται από διαχειριστές για την υποστήριξη του οικοσυστήματος. Για παράδειγμα στον εντοπισμό πολλαπλών χρήσεων MPA, στην παρακολούθηση της ανάπτυξης των παράκτιων περιοχών, την εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, των φυσικών κινδύνων κτλ. Ο χάρτης αξιολόγησης των κινδύνων που παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία είναι ένα παράδειγμα μιας τέτοιας απόφασης, ο οποίος είναι προϊόν GIS. Αυτός ο χάρτης δίνει βασικές πληροφορίες για την οριοθέτηση ενός MPA. Με την βοήθεια της τηλεπισκόπισης και του GIS γίνεται σαφές ότι είναι άσκοπο να δημιουργήσουμε μια ιδιαίτερα προστατευόμενη περιοχή στο βόρειο τμήμα της περιοχής μελέτης, όπως εδώ οι ύφαλοι είναι σε υψηλό κίνδυνο πετρελαϊκής ρύπανσης. Στην περιοχή Χουργκάντα σχεδόν ολόκληρη η ακτογραμμή έχει χτιστεί δίπλα σε παρθένα συστήματα. Από την άλλη πλευρά, η ζώνη μεταξύ των Νήσων είναι σε μεγάλο βαθμό προστατευμένες από τις αρνητικές επιπτώσεις των παράκτιων δραστηριοτήτων, και θα ήταν ιδανικό για την πλήρη προστασία. Αυτή η ζώνη θα μπορούσε να αποτελέσει και τον πυρήνα των πολλαπλών χρήσεων MPA κατά την οποία αυτή τη ζώνη είναι ιδιαίτερα προστατευόμενη και προσβάσιμη μόνο για επιστημονική έρευνα. Η περιοχή κοντά στις ακτές θα μπορούσε να οριστεί για καταδύσεις, λαμβάνοντας υπόψη τις τοπικές αλλά δυνητικά σοβαρές βλάβες και τη φέρουσα ικανότητα του συστήματος του υφάλου.
Συμπεράσματα
Η τηλεπισκόπηση, σε συνδυασμό με GIS, είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την ολοκληρωμένη διαχείριση της παράκτιας ζώνης των κοραλλιογενών υφάλων. Η συλλογή και η ανάλυση αυτών των τηλεσκοπικών δεδομένων σε ένα GIS, σε συνδυασμό, ενδεχομένως με πρόσθετα στοιχεία που αφορούν την υγεία και την κατάσταση των συστημάτων των υφάλων, μπορεί να αποτελέσει μια βάση για την λήψη αποφάσεων που θα βοηθήσουν στην διαχείριση αυτών των οικοσυστημάτων. Ένας χάρτης αξιολόγησης των κινδύνων που δείχνει τις παράκτιες περιοχές οι οποίες απειλούνται δυνητικά από την ανθρώπινη δραστηριότητα δίνεται ως παράδειγμα μιας τέτοιας απόφασης. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να στηρίξουν το βιώσιμο σχεδιασμό και τη διαχείριση πολλαπλών χρήσεων MPA στην περιοχή.
Πηγή: Remote Sensing as a Tool for Integrated Management of Coral Reefs in the Red Sea, T. Vanderstraete , R. Goossens, T.K. Ghabour
