Μια μεθοδολογία GIS / Τηλεπισκόπησης που βασίζεται στην αξιολόγηση των δυνατοτήτων υπογείων υδάτων στην περιοχή του Τυρνάβου, Ελλάδα.

'''Μια μεθοδολογία GIS / Τηλεπισκόπησης που βασίζεται στην αξιολόγηση των δυνατοτήτων υπογείων υδάτων στην περιοχή του Τυρνάβου, Ελλάδα.'''

'''Συγγραφείς : D. Oikonomidis, S. Dimogianni , N. Kazakis , K. Voudouris'''

'''Πρωτότυπος τίτλος: Sensing-based methodology for groundwater potentiality assessment in Tirnavos area, Greece '''

[https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425714002302  Πηγή]

'''Εισαγωγή'''

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η αξιολόγηση της δυναμικότητας υπογείων υδάτων που συνδυάζει γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών,  Τηλεπισκόπησης και δεδομένων που λαμβάνονται από το πεδίο, ως ένα πρόσθετο εργαλείο για την υδρογεωλογική έρευνα. Η παρούσα μελέτη εκπονήθηκε στην ευρύτερη περιοχή του Τυρνάβου. Η μελετώμενη περιοχή καλύπτει 419,4 km2 και βρίσκεται στη Θεσσαλία (κεντρική Ελλάδα). Διασχίζεται από δύο ποτάμια, τον Πηνειό και τον Τιταρίσιο. Η γεωργία είναι ένα από τα βασικά στοιχεία της οικονομίας της Θεσσαλίας. Η οικονομική αυτή πτυχή της περιοχής οδηγεί σε έντονη γεωργική δραστηριότητα και συνεπώς σε αυξημένη εκμετάλλευση των υπογείων υδάτων. Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) και η τηλεπισκόπηση (RS) χρησιμοποιήθηκαν για να δημιουργηθεί ένας χάρτης που απεικονίζει την πιθανότητα ύπαρξης των υπογείων υδάτων. Ο χάρτης αποτελείται από πέντε τάξεις, που δείχνουν την πιθανότητα ύπαρξης υπογείων υδάτων. Η κλίμακα των τάξεων κυμαίνεται από πολύ υψηλή έως πολύ χαμηλή πιθανότητα ύπαρξης.  Η εξαγωγή αυτού του χάρτη βασίστηκε στη μελέτη δεδομένων όπως: βροχόπτωση, δυναμικό επαναφόρτιση, λιθολογία, πυκνότητα γραμμής, κλίση, πυκνότητα αποστράγγισης και βάθος στα υπόγεια ύδατα. Τα βάρη που κατανέμονται βάση αυτών των παράγοντων ανάλογα με τη συνάφειά τους με το δυναμικό υπογείων. Επιπλέον, ο χάρτης της ποιότητας των υπόγειων υδάτων απεικονίστηκε μαζί με το χάρτη δυναμικότητας υπογείων υδάτων και τον χάρτη που δείχνει δυναμικές ζώνες πόσιμων υπόγειων υδάτων στην περιοχή μελέτης. Τα αποτελέσματα παρέχουν σημαντικές πληροφορίες και το οι χάρτες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν από τις τοπικές αρχές για την εκμετάλλευση και τη διαχείριση των υπόγειων υδάτων.

'''Μεθοδολογία'''

Για την υλοποίηση αυτού του έργου χρησιμοποιήθηκαν τα ακόλουθα δεδομένα και λογισμικά:
Γεωλογικοί χάρτες που καλύπτουν την περιοχή μελέτης (Φύλλα: Λάρισα,
Γόννοι, Ελασσόνα ,Φαρκαντονα , κλίμακα 1: 50.000, πηγή:
Ινστιτούτο Γεωλογίας και Ορυκτών Ερευνών / IGME).

Landsat-7 / ETM + δορυφορική εικόνα, ημερομηνία απόκτησης: 28/01 /2000 (URL1).

Ψηφιακό μοντέλο ανύψωσης / DEM από δορυφόρο ASTER (ASTER /GDEM) με οριζόντια χωρική ανάλυση 30 m (URL2).
Μετεωρολογικές, κλιματολογικές, μετρήσεις στάθμης υπόγειων υδάτων και χημικές αναλύσεις δειγμάτων υπογείων υδάτων.

Λογισμικό επεξεργασίας εικόνας: ENVI 4.8

Λογισμικό GIS: ArcGIS 10.1

Η μεθοδολογία φαίνεται στην εικόνα 1 :


[[Αρχείο:Drois_ar8ro5_tmm.jpg| center | Εικόνα 1: Διάγραμμα ροής υλοποίησης χαρτών υπόγειων υδάτων. ]]

Οι γεωλογικοί χάρτες του IGME σαρώθηκαν, εισήχθησαν στο ArcGIS 10.1 και έγινε  γεωαναφορά στο σύστημα προβολής UTM / WGS84. Με το λογισμικό ENVI 4.8, οι ζώνες της δορυφορικής εικόνας ήταν αρχικά '' Layer stacked '', γεωαναφορά . Τότε το αρχείο αναπροσαρμόστηκε έτσι ώστε να περιλαμβάνεται μόνο η ευρύτερη περιοχή μελέτης και να είναι ραδιομετρικά διορθωμένη (επιλογή log-residuals).

[[Αρχείο:Geology_ar8ro5_tmm.jpg| Εικόνα 2: Γεωλογία της μελετώμενης περιοχής. ]]

Στη συνέχεια, η δημιουργία θεματικών χαρτών έγινε χρησιμοποιώντας βροχοπτώσεις, επαναφόρτιση, λιθολογία, γραμμή πυκνότητα, κλίση, δίκτυο αποχέτευσης και το βάθος των υπόγεια νερών. Εφαρμόστηκε μια μοντελοποίηση με σταθμισμένη χωρική πιθανότητα προσδιορίζοντας τις πιθανές περιοχές υπογείων υδάτων, ανάλογα με τη σημασία τους στην ύπαρξη υπογείων υδάτων. Τελικά, δημιουργήθηκε ένας χάρτης υπόγειων νερών αποτελούμενος από πέντε βαθμίδες δυναμικής τάξεις, που κυμαίνονται από πολύ χαμηλή έως πολύ υψηλή.

[[Αρχείο: Data_ar8ro5_tmm.jpg| Εικόνα 3: Δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν. ]]

'''Αποτελέσματα και συμπεράσματα'''


Οι θεματικοί χάρτες απεικονίζουν τους οκτώ παράγοντες (βροχοπτώσεις, πιθανή επαναφόρτιση, λιθολογία, πυκνότητα γραμμής, κλίση, αποστράγγισης, η πυκνότητα και το βάθος στα υπόγεια ύδατα) που εξάγονται για τον υπολογισμό του τελικού χάρτη. Το εύρος των τιμών αναταξινομήθηκε σε πέντε κατηγορίες, με βάση τη σταθμισμένη μοντελοποίηση της χωρικής πιθανότητας, με ίσα διαστήματα. Η αναταξινόμηση πραγματοποιήθηκε με βάση την πιθανότητα της ύπαρξης υπογείων υδάτων. Τα βάρη των παραγόντων που χρησιμοποιούνται είναι σχετικά με τη συμμετοχή κάθε παράγοντα παγίδευσης στα υπόγεια ύδατα. Όλοι οι χάρτες χρησιμοποιούν την ίδια ταξινόμηση, ωστόσο δεν συμβάλλουν στον ίδιο βαθμό. Τα βάρη επιλέχθηκαν ύστερα από ανασκόπηση βιβλιογραφηκών αναφορών και βελτιστοποιήθηκαν ύστερα από τα πρώτα αποτελέσματα. Η αποτελεσματικότητα κάθε παραμέτρου-παράγοντα υπολογίζεται με την κλίμακα του. Παράγοντες ίσης αξίας έχουν την ίδια επίδραση στην ικανότητα υπογείων υδάτων. Σε προηγούμενες εφαρμογές της παραπάνω μεθόδου, το ολικό διαλυμένο στερεό (TDS), χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση των δυνατοτήτων υπογείων υδάτων. Το TDS αντιπροσωπεύει την άθροιση των ιόντων στα υπόγεια ύδατα και θεωρείται αντιπροσωπευτικός παράγοντας ένδειξης της ποιότητας των υπόγειων υδάτων. Οι τιμές TDS κυμαίνεται από 205 έως 1100 mg / L στην περιοχή μελέτης. Οι χαμηλότερες τιμές παρατηρούνται  στο δυτικό τμήμα της περιοχής μελέτης, σε μάρμαρα, ενώ αντίθετα οι υψηλότερες τιμές, παρατηρούνται στον ιζηματογενή σχηματισμό στο νότιο και σε μικρό τμήμα στο κέντρο της περιοχής. 

[[Αρχείο: Xarths1_ar8ro5_tmm.jpg| Εικόνα 4: Χάρτης πιθανότητας εμφάνισης υπόγειων υδάτων ]]

Τα προσχωσιγενή κοιτάσματα και ένα μέρος των μαρμάρων είναι οι γεωλογικοί σχηματισμοί με την υψηλότερη δυναμικότητα σε υπόγεια ύδατα. Ελέγθηκε η εγκυρότητα του χάρτη που διεξάχθηκε χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα δεδομένα γεώτρησης. 
Επιπλέον, ο συνδυασμός μεταξύ των δυνατοτήτων των υπογείων υδάτων και των συγκεντρώσεων νιτρικών πραγματοποιήθηκε προκειμένου να αποκλειστούν οι μολυσμένες ζώνες. Έτσι, η νέα τροποποιημένη μέθοδος, προσδιορίζει τις περιοχές καλής ποιότητας υπόγειων υδάτων. Οι χάρτες που λαμβάνονται με αυτή τη μέθοδο μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις τοπικές αρχές για την επιλογή κατάλληλων τοποθεσιών, για τη διάνοιξη νέων γεωτρήσεων. 
Ως εκ τούτου, η ταυτοποίηση των περιοχών όπου αναπτύσσονται υδροφορείς μπορεί να συμβάλει στην ορθολογική εκμετάλλευση και βιώσιμη ανάπτυξη των υδάτινων πόροι. Η ευελιξία της μεθόδου επιτρέπει την αναθεώρηση της μεθόδου βάση των παραμέτρων που περιλαμβάνονται, έτσι ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί η μέθοδος και σε άλλες περιφέρειες.



[[Αρχείο: Xarths2_ar8ro5_tmm.jpg| Εικόνα 4: Κατανομή νιτρικών αλάτων (αριστερά) και τελικός χάρτης που δείχνει πιθανές ζώνες για πόσιμο υπόγεια ύδατα στην περιοχή μελέτης (δεξιά). ]]