Χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης και δεδομένα επιστήμης των πολιτών για αξιολόγηση της αστικής βιοποικιλότητας για βιώσιμα αστικά τοπία

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 13:48, 5 Ιανουαρίου 2026

Χρήση τεχνικών τηλεπισκόπησης και δεδομένα επιστήμης των πολιτών για αξιολόγηση της αστικής βιοποικιλότητας για βιώσιμα αστικά τοπία: περιοχή μελέτης Αθήνα, Ελλάδα

Πρωτότυπος τίτλος: Using remote-sensing and citizen-science data to assess urban biodiversity for sustainable cityscapes: the case study of Athens, Greece

Συγγραφείς: Konstantinos Ziliaskopoulos & Chrysi Laspidou

Δημοσιεύθηκε: 29/01/2024, στο Landscape Ecology Volume 39, article number 9

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]

1. Εισαγωγή

Σε μία εποχή χαρακτηρισμένη από έντονη αστικοποίηση, η ανάγκη για αξιόπιστες μεθοδολογίες αξιολόγησης της αστικής βιοποικιλότητας έχει καταστεί αρκετά σημαντική. Σε συνασπισμό με τους στόχους των Ηνωμένων Εθνών για βιώσιμη ανάπτυξη (SDG,(United Nations 2015)), η μελέτη και αξιολόγηση της αστικής βιοποικιλότητας δεν αποτελεί μόνο οικολογικό προβληματισμό αλλά ένα καθοριστικό παράγοντα για το μέλλον των πόλεων και των πολιτών. Παρότι αναγνωρίζεται η σημασία της μελέτης της βιοποικιλότητας και στις πόλεις, η διαδικασία συλλογής δεδομένων σ’ αυτές καθίσταται δύσκολη, κυρίως λόγω της ετερογένειας και της πολυπλοκότητας της χρήσης γης. Η αστική ανάπτυξη αναμένεται να αυξηθεί, με τον αστικό ιστό να φτάνει κοντά σε προστατευόμενες περιοχές αυξάνοντας τις πιέσεις που ασκούνται σε κινδυνεύοντα είδη. Μία δυναμική λύση στο πρόβλημα των δεδομένων, είναι η επιστήμη των πολιτών. Τηλεπισκοπικά δεδομένα σε συνδυασμό με δεδομένα που λαμβάνονται από επιστήμη των πολιτών, μπορούν να δώσουν πολύ καλά αποτελέσματα. Στην συγκεκριμένη εργασία με τη χρήση δωρεά και ελεύθερα διαθέσιμων τηλεπισκοπικών δεδομένων η χρήση γης ταξινομείται σε ενδιαιτήματα εντός του αστικού τοπίου, σε επίπεδο ταχυδρομικού κώδικα, και με τη χρήση δεδομένων από επιστήμη των πολιτών, από τη βάση δεδομένων GBIF κατανέμονται σ’ αυτά τα ενδιαιτήματα παρατηρητέα είδη. Εμπνέεται από αντίστοιχη έρευνα που έγινε για την περιοχή του Los Angeles (Liñán et al. 2022), και αποσκοπεί να εμπνεύσει στην χρήση και στον εμπλουτισμό αυτών των δεδομένων για αστικές μελέτες, στην ευαισθητοποίηση και ενεργό συμμετοχή των πολιτών στην έρευνα καθώς και να συμβάλλει σε στρατηγικές διατήρησης και διαχείρισης του αστικού τοπίου σε συνάρτηση με την βιοποικιλότητα.

2. ΥΛΙΚΑ ΜΕΘΟΔΟΙ

2.1 ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ

Ο δήμος Αθηνών ορίζεται ως περιοχή μελέτης, με πληθυσμό 643,452 κατοίκους και έκταση 38.96 km2 (ΕΛΣΤΑΤ, 2023), μέρος της ευρύτερης περιοχής της Μητροπολιτικής Αθήνας, στο δήμο έχουν επιδράσει έντονα δομικά έργα περιορίζοντας τις περιοχές πρασίνου και τα υδάτινα δίκτυα της, ως αποτέλεσμα περίπου 80% της έκτασης της έχει υποστεί έντονη τσιμεντοποίηση. Ο δήμος ως συμμετέχον στη Συμφωνία του Παρισιού για τους δήμους έχει θέσει σε εφαρμογή το σχέδιο «Στρατηγική Ανθεκτικότητας της Αθήνας», που έχει ως στόχο την αύξηση πράσινων υποδομών και την υποστήριξη της βιοποικιλότητας.

2.2 ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΚΑΙ ΟΜΑΔΟΠΟΙΗΣΗ

Η ομαδοποίηση των αστικών ενδιαιτημάτων γίνεται μη επιβλεπόμενα μέσω του αλγορίθμου k-means, 17 μεταβλητές αξιοποιήθηκαν για να καθοριστούν ποια χαρακτηριστικά φέρουν σημαντικές ιδιότητες που έχουν επιρροή στην αστική βιοποικιλότητα. Τα δεδομένα κανονικοποιήθηκαν μέσω:

Όπου x η τιμή του χαρακτηριστικού, μ η μέση τιμή του χαρακτηριστικού και σ η σταθερή απόκλιση του. Τα δεδομένα τοποθετούνται πάνω σε γεωχωρικό χάρτη των γειτονιών της Αθήνας και απ’ αυτά εξάγονται κεντροειδή τα οποία αθροίζονται για κάθε γειτονιά. Για την επιλογή αριθμού ομάδων χρησιμοποιείται το κριτήριο του αγκώνα. Η επιλογή καθορίζεται μεταξύ 4, 5 και 6 ομάδων με βάση το silhouette score (s) καθενός. Το silhouette score αντίστοιχα υπολογίστηκε σε 0.4, 0.406 και 0.407. Έτσι κρίθηκε ότι 4 ομάδες αστικών ενδιαιτημάτων είναι επαρκείς.

2.3 ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΠΟΛΙΤΩΝ

Δεδομένα που βασίζονται σε παρατηρήσεις πολιτών αποκτούν θέση στην έρευνα το τελευταίο διάστημα, με εφαρμογές που εξυπηρετούν στην καταγραφή όπως το iNaturalist και το eBird. Τέτοιες πλατφόρμες μεταφέρουν τα δεδομένα τους στο Παγκόσμιο Κέντρο Πληροφοριών για τη Βιοποικιλότητα (Global Biodiversity Information Facility, GBIF, https://www.gbif.org/en/). Για την Αθήνα στην βάση αυτή και μεταξύ 2010 και 2023 υπάρχουν 10.184 παρατηρήσεις για 1.803 είδη, οι παρατηρήσεις αυτές αντιστοιχίστηκαν στον ταξινομημένο χάρτη με τα 4 αστικά ενδιαιτήματα.

3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ

3.1 ΤΥΠΟΛΟΓΙΑ ΑΣΤΙΚΟΥ ΕΝΔΙΑΙΤΗΜΑΤΟΣ

Η ταξινόμηση των αστικών ενδιαιτημάτων βασίζεται κυρίως σε τηλεπισκοπικά δεδομένα σχετικά με το δομημένο περιβάλλον και βιο-φυσικά χαρακτηριστικά της περιοχής κι όχι με βάσει τα είδη που βρίσκονται στην πόλη. Για κάθε ομάδα (cluster) αναλύθηκαν οι μέσες τιμές των μεταβλητών, ώστε να επισημανθούν οι διαφορές μεταξύ των ομάδων και να γίνει σαφής ο χαρακτήρας τους.

ΑΡΑΙΟ-ΚΑΤΟΙΚΗΜΕΝΗ ΟΜΑΔΑ : Η ομάδα χαρακτηρίζεται από υψηλή πυκνότητα μη κατοικήσιμων κτηρίων, κτήρια με χαμηλό ύψος, χαμηλή πληθυσμιακή πυκνότητα και περιορισμένες περιοχές πρασίνου. Αυτά υπονοούν συγκέντρωση εμπορικών ή βιομηχανικών δραστηριοτήτων στην περιοχή και ελάχιστη κατοίκιση.

ΟΜΑΔΑ ΑΣΤΙΚΟΥ ΠΡΑΣΙΝΟΥ: Στην επόμενη ομάδα έχουμε υψηλό NDVI και ποσοστό πρασίνου, χαρακτηριστικά είναι επίσης η χαμηλή πυκνότητα μη κατοικήσιμων κτηρίων, το χαμηλό ύψος κτηρίων και μειωμένη στεγανότητα. Αυτά δείχνουν περιοχές ισορροπίας αστικής ανάπτυξης και πράσινων περιοχών και περιοχές με χαμηλά κτήρια και αποδοτικές τεχνικές διαχείρισης νερού.

ΟΜΑΔΕΣ ΠΥΚΝΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΙΣΤΟΥ ΚΑΙ ΑΣΤΙΚΩΝ ΑΡΤΗΡΙΩΝ Οι ομάδες μοιράζονται από κοινού υψηλή πυκνότητα κατοίκησης, υψηλά κτήρια και χαμηλή πυκνότητα μη κατοικήσιμων κτηρίων, επομένως εξάγεται ότι απαντούν περιοχές πυκνοκατοικημένες. Η διαφορά έγκειται στην πυκνότητα των δρόμων με τη μία ομάδα να έχει υψηλότερο ποσοστό δρόμων, αυτό ταυτίζεται με περιοχές με γειτονιές και στενά δρομάκια κι έτσι κατατάσσεται ως ομάδα «πυκνού αστικού ιστού», ενώ το χαμηλότερο ποσοστό δρόμων στη άλλη ομάδα οφείλεται στις μεγάλες αρτηριακές οδούς που την χαρακτηρίζουν κι έτσι ονομάζεται ομάδα «αστικών αρτηριών»

Παράλληλα διεκπεραιώθηκε ανάλυση συσχέτισης μεταξύ των χαρακτηριστικών/μεταβλητών, με τα παρακάτω αποτελέσματα:

Στους παρακάτω χάρτες απεικονίζεται η ταξινόμηση με βάση τις 4 ομάδες στην εικόνα a) και στην εικόνα b) φαίνονται επιπρόσθετα οι παρατηρήσεις των ειδών με κόκκινους κύκλους

Περαιτέρω οι μεταβλητές υποβλήθηκαν σε ANOVA test για τον έλεγχο της στατιστικής τους σημαντικότητας στην ταξινόμηση και για την απόρριψη της μηδενικής υπόθεσης ότι οι μέσες τιμές δεν έχουν στατιστικά σημαντική διαφορά.Σε συνδυασμό με το p-value σημαντικότερες μεταβλητές αποτελούν το ύψος μη κατοικίσημων κτηρίων (non-residential height), μέγιστη και μέση θερμοκρασία (maximum and mean temperature) και στεγανότητα, ποσοστό περιοχών πρασίνου και βλάστηση ( imperviousness, green area percentage, vegetation αντίστοιχα). Ενώ χαμηλής στατιστικής σημασίας είναι δέντρα πεζοδρομίων ανά τετραγωνικό μέτρο(street trees per square metre).

3.2 ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗΣ ΕΙΔΩΝ

Ο μέσος όρος καταγραφής ειδών για κάθε μία από τις ομάδες παρατίθεται:

Οι τιμές και οι παρατηρήσεις δεν υποστηρίζεται ότι αποτελούν πλήρη καταγραφή των ειδών ή των περιοχών ύπαρξης τους, αλλά παρουσιάζει τις παρατηρήσεις των πολιτών. Στο παρακάτω διάγραμμα τύπου Sankey αποτυπώνονται οι παρατηρήσεις αναλογικά με το πλήθος τους, αναφορικά με τα Βασίλεια, τα Φύλα και τις Κλάσεις προς τις 4 ομάδες αστικών ενδιαιτημάτων. Οι παρατηρήσεις ζώων και φυτών είναι σχεδόν ισόποσα μοιρασμένες με πολύ λίγες παρατηρήσεις μυκήτων. Στα φυτά κυριαρχούν τα τραχεόφυτα, στους μύκητες οι βασιδιομύκητες ενώ στα ζώα έχουμε σημαντική αντιπροσώπευση αρθρόποδων, χορδωτών και μαλακίων. Γενικά στις 3 κατηγορίες πέρα των περιοχών πρασίνου η βιοποικιλότητα είναι σημαντικά υπο-αντιπροσωπούμενη.

Στην καμπύλη πυκνότητας αναφορικά με τον αριθμό παρατηρήσεων είναι εμφανές ότι τα περισσότερα είδη έχουν παρατηρηθεί μία ή δύο φορές.

Αναφορικά με την σύγκριση παρατηρήσεων και ομάδων, παρατηρείται μία ομαλότητα, αφού οι περισσότερες παρατηρήσεις εντοπίζονται στην ομάδα αστικού πρασίνου, η οποία φέρει περιοχές που αναμένεται να παρατηρηθούν διάφορα είδη, όπως είναι ο Εθνικός κήπος. Χαμηλός αριθμό παρατηρήσεων φαίνεται στις ομάδες πυκνού αστικού ιστού και αστικών αρτηριών όπως αναμενόταν λόγω της έντονης κτίσης, ενώ μερικές παρατηρήσεις εντοπίζονται στην αραιο-κατοικημένη ομάδα, το οποίο αποδίδεται στην ύπαρξη κάποιων ανοιχτών εκτάσεων πρασίνου στην περιοχή του Ελαιώνα (που υπάγεται σ’ αυτό το cluster) και στο Γεωπονικό Πανεπιστήμιο που κι αυτό εντάσσεται σε περιοχές της αραιο-κατοικημένης ομάδας. Συγκρίνοντας τα δεδομένα της έρευνας αυτής με δεδομένα αντίστοιχης έρευνας για το Los Angeles (Liñán et al. 2022), φαίνεται πως οι διαφορές παρατηρήσεων μεταξύ περιοχών πρασίνου και των υπόλοιπων ομάδων στην Αθήνα είναι πολύ μεγαλύτερες από ότι στο Los Angeles. Γεγονός που μπορεί να αποδοθεί στις διαφορές των δύο πόλεων τόσο στη διασπορά του πρασίνου και των εσωτερικών υδάτων, όσο και τη διαχείριση των αρχών και την ενημέρωση των πολιτών σε σχέση με θέματα βιοποικιλότητας και βιωσιμότητας.

4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η έρευνα βασίζεται στον συνδυασμό μέσων τηλεπισκόπησης με δεδομένα επιστήμης των πολιτών για την μελέτη της αστικής βιοποικιλότητας. Η έρευνα είναι χρήσιμη για τις τοπικές αρχές προσφέροντας σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το αστικό οικοσύστημα. Συναφείς δράσεις με το περιεχόμενο της έρευνας είναι η ενημέρωση πολιτών, η καλύτερη διαχείριση και η προσαρμογή μελλοντικών σχεδίων για να συμπεριλάβουν την προώθηση περιοχών πρασίνου και συνδεσιμότητα αυτών, μειώνοντας τον κατακερματισμό ενδιαιτημάτων και αυξάνοντας την βιοποικιλότητα.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ “Elstat-Outsourcers.Statistics.Gr/Census_results_2022_en.Pdf.” n.d. Accessed December 24, 2025. https://elstat-outsourcers.statistics.gr/census_results_2022_en.pdf. Liñán, Sonia, Xavier Salvador, Ana Álvarez, et al. 2022. “A New Theoretical Engagement Framework for Citizen Science Projects: Using a Multi-Temporal Approach to Address Long-Term Public Engagement Challenges.” Environmental Research Letters 17 (10): 105006. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac939d. “THE 17 GOALS | Sustainable Development.” n.d. Accessed December 24, 2025. https://sdgs.un.org/goals.