Xαρτογράφηση ζωνών κινδύνου δασικής πυρκαγιάς με τη βοήθεια δορυφορικών εικόνων και ΣΓΠ...

Από RemoteSensing Wiki

Xαρτογράφηση ζωνών κινδύνου δασικής πυρκαγιάς με τη βοήθεια δορυφορικών εικόνων και ΣΓΠ (FOREST FIRE RISK ZONE MAPPING FROM SATELLITE IMAGERY AND GIS A CASE STUDY)

Αντικείμενο: Το αντικείμενο μελέτης της συγκεκριμένης εφαρμογής αφορά στις δασικές πυρκαγιές και συγκεκριμένα στη χαρτογράφηση ζωνών κινδύνου δασικής πυρκαγιάς. Πρόκειται για μια μελέτη περιπτώσεων που πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια δορυφορικών εικόνων και GIS. Οι ζώνες κινδύνου δασικής πυρκαγιάς αφορούν τοποθεσίες από όπου μια πυρκαγιά μπορεί να ξεκινήσει και είναι εύκολο να εξαπλωθεί σε γύρω περιοχές.

Στόχος: Κύριος στόχος της παρούσας μελέτης αποτελεί η έγκαιρη ανίχνευση δασικών πυρκαγιών και ο έλεγχος της διάδοσής τους στη χερσόνησο Gallipoli της Τουρκίας (στη πιο ευαίσθητη σε πυρκαγιές περιοχή της Τουρκίας), για τη μείωση των ζημιών που αυτές προκαλούν συχνά στην τοποθεσία και για την ελαχιστοποίηση της συχνότητάς τους. Αυτό επιτυγχάνεται γενικά με υπερεθνική ανάλυση των ευρέων σεναρίων των σχετικών παραγόντων και των σφαιρικών αποτελεσμάτων μιας πυρκαγιάς. Στην προκειμένη περίπτωση πραγματοποιείται χαρτογράφηση ζωνών κινδύνου δασικών πυρκαγιών στην περιοχή μελέτης.

Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων / δέκτες-κανάλια: Στην εφαρμογή αυτή χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές εικόνες Landsat TM της περιοχής μελέτης, προκειμένου να προσδιοριστεί η καμένη από πυρκαγιά της 25ης Ιουλίου 1994 περιοχή και να εκτιμηθεί η απώλεια της βλάστησης. Έτσι, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές εικόνες του 1992 (πριν από την πυρκαγιά) και του 1998 (μετά από την πυρκαγιά). Για την ταξινόμηση χρησιμοποιήθηκαν τα κανάλια 4, 5 και 7 των εικόνων Landsat TM, για την επιλογή των οποίων εξετάστηκε η φασματική ανάλυση σχεδιαγράμματος της περιοχής.

Προεπεξεργασίες: Οι δορυφορικές εικόνες ήταν διορθωμένες από την επιρροή της ατμόσφαιρας και τοπογραφικά ενισχυμένες. Με τη βοήθεια διορθωμένων δορυφορικών δεδομένων (δορυφόρου SPOT), σύμφωνα με το Ενιαίο Ευρωπαϊκό Σύστημα Αναφοράς (ED50) και μια προβολή UTM, έγινε η ανάλυση και ο συνδυασμός των δεδομένων. Στο τελικό στάδιο, παρήχθησαν οι ατμοσφαιρικά, ραδιομετρικά και γεωμετρικά διορθωμένες εικόνες με τη βοήθεια λογισμικού ERDAS.

Ψηφιακές επεξεργασίες / αλγόριθμοι και αποτελέσματα: Όσον αφορά στις ψηφιακές επεξεργασίες των εικόνων, εφαρμόστηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση και χρησιμοποιήθηκε ο αλγόριθμος της μέγιστης πιθανοφάνειας. Ο καλύτερος τρόπος για τη σύγκριση των εικόνων των δύο διαφορετικών ημερομηνιών, δηλαδή για καθορισμό των αλλαγών στις χρήσεις γης πριν και μετά την πυρκαγιά, ήταν να ταξινομηθούν ξεχωριστά, ώστε η σύγκριση να γίνει μεταξύ των στατιστικών τους αποτελεσμάτων. Οι παράγοντες που επεξεργάστηκαν για την ταξινόμηση των εδαφών με βάση την ευαισθησία τους στις δασικές πυρκαγιές, είναι με σειρά σπουδαιότητας: ο τύπος βλάστησης (ταξινόμηση σύμφωνα με την υγρασία- πιο εύφλεκτος ο ξηρός τύπος εδάφους), η κλίση (η φωτιά ταξιδεύει πιο γρήγορα στην ανηφόρα), η τοπογραφία (η πυρκαγιά ξεσπά και διαδίδεται πιο γρήγορα στις νότιες πλευρές καθώς εκτίθενται περισσότερο στον ήλιο), η απόσταση από τους δρόμους και τους συνοικισμούς (ο παράγοντας κινδύνου αυξάνεται κοντά τους). Τα αποτελέσματα της ανάλυσης παρουσιάστηκαν σε αναφορές και γραφικές παραστάσεις. Προκειμένου να ληφθούν αποτελεσματικότερα και ακριβέστερα συμπεράσματα, διαμορφώθηκαν απαραίτητες μαθηματικές διαδικασίες σε GIS και, τέλος, παρήχθη ένας χάρτης ζωνών κινδύνου πυρκαγιάς.

Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS / αναγκαιότητά τους: Τα αποτελέσματα της ταξινόμησης συνδέθηκαν γεωγραφικά με το Σύστημα διαχείρισης της Γεωγραφικής Πληροφορίας (GIS). Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση είναι το ArcGIS. Επιπλέον, εκτός από τα προαναφερθέντα δορυφορικά στοιχεία, χρησιμοποιήθηκαν και τοπογραφικοί χάρτες. Τα στοιχεία που συλλέχθηκαν για την περιοχή μελέτης είναι τα εξής: χάρτης τύπου δάσους, χάρτης βλάστησης, υψόμετρο, κλίση, τοπογραφία, τυποποιημένος τοπογραφικός χάρτης και στοιχεία κλίματος (μέσος όρος αέρα, στοιχεία βροχοπτώσεων και θερμοκρασία).

Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων: Τα αποτελέσματα της ταξινόμησης παρουσιάζονται στις παρακάτω εικόνες (Εικόνα 1):

Εικόνα 1: Αριστερά: Αποτέλεσμα ταξινόμησης της εικόνας Landsat του 1992, ενσωματωμένο με το Ψηφιακό Μοντέλο Αναγλύφου (DEM), Δεξιά: Αποτέλεσμα ταξινόμησης της εικόνας Landsat του 1998, ενσωματωμένο με το Ψηφιακό Μοντέλο Αναγλύφου (DEM).

Ταξινόμηση εικόνων σε 8 κατηγορίες: δάσος 1, δάσος 2, δάσος 3, μη δασικές περιοχές, ακροθαλασσιά, λίμνη, θάλασσα και ομίχλη.

Παρατηρείται επιτάχυνση στις δασικές περιοχές και τις περιοχές λιμνών. Παρά το γεγονός ότι η ακρίβεια ταξινόμησης ήταν πολύ καλή, τα σύννεφα στην εικόνα του 1992 ήταν παραπλανητικά στον προσδιορισμό των αλλαγών των δασικών κατηγοριών.

Για την παραγωγή του χάρτη κινδύνου δασικής πυρκαγιάς με τη βοήθεια GIS, χρησιμοποιήθηκαν οι 5 προαναφερθείσες κατηγορίες εκτίμησης πυρκαγιάς. Η τοπογραφία και η κλίση διαδραματίζουν ζωτικής σημασίας ρόλο στη διάδοση μιας πυρκαγιάς. Αυτές εξετάστηκαν στο λογισμικό του Er-Mapper.

Εικόνα 2: Αριστερά: Αποτελέσματα έρευνας με βάση την κλίση, Δεξιά: Αποτελέσματα έρευνας με βάση την τοπογραφία

Τέλος, παρήχθη ο χάρτης του περιβάλλοντος καλλιεργειών με βάση τον χάρτη τύπων βλάστησης (Εικόνα 3). Οι χάρτες βλάστησης, δρόμων και συνοικισμών της δοκιμαστικής περιοχής ψηφιοποιήθηκαν σε μία βάση δεδομένων GIS. Ουδέτερες ζώνες (buffers) δημιουργήθηκαν γύρω από τους δρόμους και τους συνοικισμούς (Εικόνες 4-αριστερά και δεξιά). Όσο πιο κοντά στα δάση είναι οι δρόμοι και οι συνοικισμοί, τόσο πιθανότερο είναι να ξεσπάσει μια πυρκαγιά.

Εικόνα 3: Χάρτης περιβάλλοντος καλλιεργειών

Εικόνα 4: Αριστερά: Χάρτης ουδέτερων ζωνών, Δεξιά: Χάρτης ουδέτερων ζωνών δρόμων συνοικισμών

Συμπερασματικά, τα δορυφορικά δεδομένα αποτελούν κατάλληλα όργανα για την ανάλυση και ταξινόμηση δασικών θέσεων και με την ένταξή τους στο GIS χρησιμεύουν στον καθορισμό επικίνδυνων για έναρξη και διάδοση πυρκαγιάς θέσεων και στον προγραμματισμό διαχείρισης δασονομίας κατόπιν πυρκαγιάς.

Πηγή: Erten E., Kurgun V., Musaoglu N. . FOREST FIRE RISK ZONE MAPPING FROM SATELLITE IMAGERY AND GIS A CASE STUDY. Turkey