Έρευνα μέσω της τηλεπισκόπησης για τα πλαστικά σε θαλάσσια και εσωτερικά ύδατα: Εξέλιξη, ευκαιρίες και προκλήσεις

Από RemoteSensing Wiki

(Διαφορές μεταξύ αναθεωρήσεων)
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
(Νέα σελίδα με ''''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Remote sensing research on plastics in marine and inland water: Development, opportunities and challenges'' '''Μεταφρασ...')
Γραμμή 7: Γραμμή 7:
'''Δημοσιεύθηκε:''' Journal of Environmental Management 373 (2025) 123815
'''Δημοσιεύθηκε:''' Journal of Environmental Management 373 (2025) 123815
-
'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' [https://doi.org/10.1016/j.ecoser.2023.101565]
+
'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' [https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.123815]
'''Λέξεις-Κλειδιά:''' ''Τηλεπισκόπηση, Πλαστικά, Υδάτινοι πόροι, Ρύπανση Υδάτινων Πόρων''
'''Λέξεις-Κλειδιά:''' ''Τηλεπισκόπηση, Πλαστικά, Υδάτινοι πόροι, Ρύπανση Υδάτινων Πόρων''
Γραμμή 15: Γραμμή 15:
'''1. Εισαγωγή'''
'''1. Εισαγωγή'''
-
Η υποβάθμιση του παγκόσμιου περιβάλλοντος (εδάφη, αέρας, υδάτινοι πόροι) αποτελεί μία από τις σημαντικότερες περιβαλλοντικές προκλήσεις του 21ου αιώνα, επηρεάζοντας άμεσα τη βιοποικιλότητα, τη σταθερότητα των οικοσυστημάτων και την ανθρώπινη ευημερία. Στο πλαίσιο της «Δεκαετίας των Ηνωμένων Εθνών για την Αποκατάσταση των Οικοσυστημάτων» (2021–2030), η οικολογική αποκατάσταση αναγνωρίζεται ως βασική στρατηγική για την αντιστροφή της περιβαλλοντικής υποβάθμισης. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα των παρεμβάσεων αποκατάστασης πρέπει να τεκμηριώνεται με αξιόπιστες μεθόδους παρακολούθησης και αξιολόγησης.
+
Η ευρεία χρήση του πλαστικού, σε συνδυασμό με τη μεγάλη ανθεκτικότητά του στη φυσική αποδόμηση, έχει οδηγήσει στη συσσώρευση μακροπλαστικών, μικροπλαστικών και νανοπλαστικών σε ωκεανούς, θάλασσες, λίμνες και ποτάμια. Οι επιπτώσεις αφορούν τόσο τα υδάτινα οικοσυστήματα όσο και την ανθρώπινη υγεία, καθώς τα πλαστικά εισέρχονται στην τροφική αλυσίδα και μεταφέρονται σε μεγάλες αποστάσεις μέσω υδρολογικών και ατμοσφαιρικών διεργασιών.
-
Η τηλεπισκόπηση (Remote Sensing – RS), μέσω δορυφορικών δεδομένων όπως των αποστολών Landsat και Sentinel-2, προσφέρει τη δυνατότητα συνεχούς, χωρικά εκτεταμένης και χρονικά επαναλαμβανόμενης παρακολούθησης οικοσυστημικών υπηρεσιών. Παρά τα πλεονεκτήματα αυτά, η πληθώρα διαθέσιμων δεδομένων και μεθοδολογικών επιλογών συνεπάγεται πως πρέπει να ληφθούν κρίσιμες αποφάσεις σχετικά με την επιλογή δεικτών, χρονικών περιόδων, σημείων ελέγχου και αισθητήρων.
+
Παραδοσιακά, η παρακολούθηση της πλαστικής ρύπανσης βασιζόταν σε επιτόπια δειγματοληψία και εργαστηριακές αναλύσεις (π.χ. FTIR), οι οποίες παρέχουν υψηλή ακρίβεια αλλά περιορισμένη χωρική κάλυψη. Η εμφάνιση της τηλεπισκόπησης προσέφερε νέες δυνατότητες, επιτρέποντας συγχρονισμένες παρατηρήσεις μεγάλης κλίμακας με χαμηλότερο κόστος και αυξημένη συχνότητα. Η παρούσα μελέτη συνοψίζει την εξέλιξη της εφαρμογής της τηλεπισκόπησης στην παρακολούθηση της ρύπανσης πλαστικών σε θαλάσσια και εσωτερικά ύδατα (Marine and Inland Water Plastics Remote Sensing – MIWPRS).
-
Σκοπός του άρθρου είναι η διερεύνηση για το πώς αυτές οι επιλογές τηλεπισκόπησης επηρεάζουν τα αποτελέσματα αξιολόγησης παρεμβάσεων οικολογικής αποκατάστασης, χρησιμοποιώντας ως μελέτη περίπτωσης την περιοχή Baviaanskloof στην Νότια Αφρική.
+
 +
[[Αρχείο:2.alfa.png | right | thumb | Εικόνα 1: Διάγραμμα ροής έρευνας της τηλεπισκόπησης στην παρακολούθηση της ρύπανσης πλαστικών σε θαλάσσια και εσωτερικά ύδατα (MIWPRS)]]
 +
Σκοπός της παρούσας ανάλυσης είναι η παρουσίαση της μεθοδολογικής προσέγγισης και των βασικών αποτελεσμάτων της σύγχρονης έρευνας στον τομέα αυτό.
-
'''2. Μεθοδολογία'''
 
-
Η έρευνα βασίστηκε σε παρεμβάσεις αναβλάστησης που πραγματοποιήθηκαν μεταξύ 2010–2015 στην περιοχή Baviaanskloof (Eastern Cape, Νότια Αφρική), με φύτευση του είδους Portulacaria afra (spekboom), ενός ανθεκτικού, παχύφυτου φυτού με υψηλή ικανότητα δέσμευσης άνθρακα και σημαντική αξία για τη βόσκηση της άγριας πανίδας. Η περιοχή χαρακτηρίζεται από ημι-άνυδρο κλίμα και έντονα φαινόμενα υποβάθμισης λόγω υπερβόσκησης, γεγονός που την καθιστά ιδανική περίπτωση μελέτης για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας παρεμβάσεων οικολογικής αποκατάστασης.
 
-
[[Αρχείο:1.alfalfa.png | right | thumb | Εικόνα 1: Σημεία αποκατάστασης στην περιοχή Baviaanskloof Hartland Bawarea, Νότια Αφρική]]
 
 +
'''2. Μεθοδολογία'''
-
Αξιολογήθηκαν δύο οικοσυστημικές υπηρεσίες:
+
Η ερευνητική προσέγγιση βασίζεται σε βιβλιομετρική και τεχνολογική ανάλυση της επιστημονικής παραγωγής της τελευταίας δεκαετίας. Τα δεδομένα αντλήθηκαν από τη βάση Web of Science για την περίοδο 2014–2023, με θεματική αναζήτηση που συνδύαζε όρους σχετικούς με πλαστικά, υδάτινα περιβάλλοντα και τηλεπισκόπηση. Συνολικά αναλύθηκαν 415–429 δημοσιεύσεις, αποτυπώνοντας τη ραγδαία αύξηση του ενδιαφέροντος μετά το 2018.
-
<blockquote>-Παροχή βοσκής, ως ένδειξη παραγωγικότητας και διαθεσιμότητας πράσινης βιομάζας (forage provision)</blockquote>
+
-
<blockquote>-Πρόληψη διάβρωσης, η οποία συνδέεται με την κάλυψη του εδάφους και τη μείωση της επιφανειακής απορροής (erosion prevention)</blockquote>
+
-
 
+
-
Αρχικά πραγματοποιήθηκαν επιτόπιες μετρήσεις (2017) για την εκτίμηση της φυτοκάλυψης, της πράσινης βιομάζας και της δομής της βλάστησης. Τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιήθηκαν για τη βαθμονόμηση και επικύρωση μοντέλων συσχέτισης μεταξύ δεικτών τηλεπισκόπησης (όπως NBR, BSI, IRECI) και των μετρούμενων οικοσυστημικών υπηρεσιών. Οι δείκτες επιλέχθηκαν λόγω της ικανότητάς τους να αποτυπώνουν μεταβολές στη φυτική ζωτικότητα, στη γυμνή επιφάνεια εδάφους και στη φωτοσυνθετική δραστηριότητα.
+
-
 
+
-
Για την αξιολόγηση των παρεμβάσεων εφαρμόστηκε το σχήμα Before-After-Control-Impact (BACI), επιτρέποντας τη διάκριση των επιδράσεων της αποκατάστασης από τη φυσική διακύμανση του οικοσυστήματος. Η μελέτη εξέτασε πέντε βασικές επιλογές τηλεπισκόπησης: αριθμό και χωρική κατανομή σημείων ελέγχου, ενδοετήσια επιλογή εικόνων, περίοδο αναφοράς και επιλογή δορυφορικού αισθητήρα (Landsat-8 OLI έναντι Sentinel-2 MSI).
+
-
Για την αξιολόγηση των παρεμβάσεων εφαρμόστηκε το σχήμα Before-After-Control-Impact (BACI), το οποίο συγκρίνει τις μεταβολές σε περιοχές παρέμβασης και ελέγχου πριν και μετά την εφαρμογή της αποκατάστασης.
+
Για τη βιβλιομετρική χαρτογράφηση χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό CiteSpace, το οποίο επιτρέπει την ανάλυση συν-εμφάνισης λέξεων-κλειδιών (keywords), δικτύων συνεργασίας χωρών και χρονικής εξέλιξης θεματικών πεδίων. Μέσω ανάλυσης συστάδων (cluster analysis) και χρονογραμμών (timeline analysis), εντοπίστηκαν οι βασικές ερευνητικές κατευθύνσεις, όπως τα μικροπλαστικά, η θαλάσσια ρύπανση και οι τεχνικές μηχανικής μάθησης (machine learning).
-
Η μελέτη εξέτασε πέντε βασικές επιλογές τηλεπισκόπησης:
+
-
-Αριθμός σημείων ελέγχου (20 vs 100 pixels)
+
-
-Χωρική κατανομή σημείων ελέγχου
+
-
-Ενδοετήσια επιλογή εικόνων (ελάχιστες ή μέγιστες ετήσιες τιμές)
+
-
-Επιλογή περιόδου αναφοράς (“before period”)
+
-
-Επιλογή δορυφορικού αισθητήρα (Landsat-8 OLI vs Sentinel-2 MSI)
+
-
Τα δεδομένα αναλύθηκαν στο περιβάλλον Google Earth Engine, επιτρέποντας πολυετή χρονοσειρά (2000–2020) και συνεπή επεξεργασία. Επιπλέον, εφαρμόστηκε μη επιβλεπόμενη ταξινόμηση ISODATA για τον διαχωρισμό συστάδων βλάστησης με διαφορετικό αρχικό επίπεδο υποβάθμισης, διασφαλίζοντας ότι η αξιολόγηση των παρεμβάσεων λαμβάνει υπόψη την προϋπάρχουσα οικολογική κατάσταση κάθε θέσης
+
Όσον αφορά τις τεχνικές ανίχνευσης, αξιοποιούνται πολυφασματικά και υπερφασματικά δεδομένα από δορυφόρους όπως οι Landsat 8 και Sentinel-2, καθώς και δεδομένα από μη επανδρωμένα αεροσκάφη (UAVs) και επίγειους αισθητήρες. Οι μέθοδοι επεξεργασίας περιλαμβάνουν φασματικούς δείκτες (π.χ. Plastic Index), παλινδρομικά μοντέλα, καθώς και αλγορίθμους/μέθοδοι μηχανικής μάθησης όπως είναι οι Random Forest, Support Vector Machines και Συνελικτικά Νευρωνικά Δίκτυα (CNN).
 +
Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη συγχώνευση πολυπηγών δεδομένων (space–air–ground integration), η οποία ενισχύει την ακρίβεια ανίχνευσης και επιτρέπει τη μοντελοποίηση της χωρικής και χρονικής μετακίνησης των πλαστικών. Παράλληλα, αναπτύσσονται υδροδυναμικά μοντέλα για την προσομοίωση της μεταφοράς πλαστικών μέσω ρευμάτων και ποτάμιων ροών.
-
[[Αρχείο:1.alfa.png | right | thumb | Εικόνα 2: Διάγραμμα ροής ελέγχου παρεμβάσεων αποκατάστασης μέσω τηλεπισκόπησης]]
 

Αναθεώρηση της 22:55, 23 Φεβρουαρίου 2026

Πρωτότυπος τίτλος: Remote sensing research on plastics in marine and inland water: Development, opportunities and challenges

Μεταφρασμένος τίτλος Έρευνα μέσω της τηλεπισκόπησης για τα πλαστικά σε θαλάσσια και εσωτερικά ύδατα: Εξέλιξη, ευκαιρίες και προκλήσεις

Συγγραφείς: Zhixiong Chen, Wei Si, Verner Carl Johnson, Saheed Adeyinka Oke, Shuting Wang, Xinlin Lv, Mou Leong Tan, Fei Zhang

Δημοσιεύθηκε: Journal of Environmental Management 373 (2025) 123815

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]

Λέξεις-Κλειδιά: Τηλεπισκόπηση, Πλαστικά, Υδάτινοι πόροι, Ρύπανση Υδάτινων Πόρων


1. Εισαγωγή

Η ευρεία χρήση του πλαστικού, σε συνδυασμό με τη μεγάλη ανθεκτικότητά του στη φυσική αποδόμηση, έχει οδηγήσει στη συσσώρευση μακροπλαστικών, μικροπλαστικών και νανοπλαστικών σε ωκεανούς, θάλασσες, λίμνες και ποτάμια. Οι επιπτώσεις αφορούν τόσο τα υδάτινα οικοσυστήματα όσο και την ανθρώπινη υγεία, καθώς τα πλαστικά εισέρχονται στην τροφική αλυσίδα και μεταφέρονται σε μεγάλες αποστάσεις μέσω υδρολογικών και ατμοσφαιρικών διεργασιών. Παραδοσιακά, η παρακολούθηση της πλαστικής ρύπανσης βασιζόταν σε επιτόπια δειγματοληψία και εργαστηριακές αναλύσεις (π.χ. FTIR), οι οποίες παρέχουν υψηλή ακρίβεια αλλά περιορισμένη χωρική κάλυψη. Η εμφάνιση της τηλεπισκόπησης προσέφερε νέες δυνατότητες, επιτρέποντας συγχρονισμένες παρατηρήσεις μεγάλης κλίμακας με χαμηλότερο κόστος και αυξημένη συχνότητα. Η παρούσα μελέτη συνοψίζει την εξέλιξη της εφαρμογής της τηλεπισκόπησης στην παρακολούθηση της ρύπανσης πλαστικών σε θαλάσσια και εσωτερικά ύδατα (Marine and Inland Water Plastics Remote Sensing – MIWPRS).

Εικόνα 1: Διάγραμμα ροής έρευνας της τηλεπισκόπησης στην παρακολούθηση της ρύπανσης πλαστικών σε θαλάσσια και εσωτερικά ύδατα (MIWPRS)

Σκοπός της παρούσας ανάλυσης είναι η παρουσίαση της μεθοδολογικής προσέγγισης και των βασικών αποτελεσμάτων της σύγχρονης έρευνας στον τομέα αυτό.



2. Μεθοδολογία

Η ερευνητική προσέγγιση βασίζεται σε βιβλιομετρική και τεχνολογική ανάλυση της επιστημονικής παραγωγής της τελευταίας δεκαετίας. Τα δεδομένα αντλήθηκαν από τη βάση Web of Science για την περίοδο 2014–2023, με θεματική αναζήτηση που συνδύαζε όρους σχετικούς με πλαστικά, υδάτινα περιβάλλοντα και τηλεπισκόπηση. Συνολικά αναλύθηκαν 415–429 δημοσιεύσεις, αποτυπώνοντας τη ραγδαία αύξηση του ενδιαφέροντος μετά το 2018.

Για τη βιβλιομετρική χαρτογράφηση χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό CiteSpace, το οποίο επιτρέπει την ανάλυση συν-εμφάνισης λέξεων-κλειδιών (keywords), δικτύων συνεργασίας χωρών και χρονικής εξέλιξης θεματικών πεδίων. Μέσω ανάλυσης συστάδων (cluster analysis) και χρονογραμμών (timeline analysis), εντοπίστηκαν οι βασικές ερευνητικές κατευθύνσεις, όπως τα μικροπλαστικά, η θαλάσσια ρύπανση και οι τεχνικές μηχανικής μάθησης (machine learning).

Όσον αφορά τις τεχνικές ανίχνευσης, αξιοποιούνται πολυφασματικά και υπερφασματικά δεδομένα από δορυφόρους όπως οι Landsat 8 και Sentinel-2, καθώς και δεδομένα από μη επανδρωμένα αεροσκάφη (UAVs) και επίγειους αισθητήρες. Οι μέθοδοι επεξεργασίας περιλαμβάνουν φασματικούς δείκτες (π.χ. Plastic Index), παλινδρομικά μοντέλα, καθώς και αλγορίθμους/μέθοδοι μηχανικής μάθησης όπως είναι οι Random Forest, Support Vector Machines και Συνελικτικά Νευρωνικά Δίκτυα (CNN).

Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη συγχώνευση πολυπηγών δεδομένων (space–air–ground integration), η οποία ενισχύει την ακρίβεια ανίχνευσης και επιτρέπει τη μοντελοποίηση της χωρικής και χρονικής μετακίνησης των πλαστικών. Παράλληλα, αναπτύσσονται υδροδυναμικά μοντέλα για την προσομοίωση της μεταφοράς πλαστικών μέσω ρευμάτων και ποτάμιων ροών.


3. Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα ανέδειξαν ότι οι επιλογές τηλεπισκόπησης μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την ερμηνεία της επιτυχίας μιας παρέμβασης αποκατάστασης. Η ενδοετήσια επιλογή εικόνων (μέγιστες vs ελάχιστες τιμές δείκτη) είχε τον ισχυρότερο αντίκτυπο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η χρήση μέγιστων ετήσιων τιμών υποδείκνυε μηδενική ή περιορισμένη επίδραση της αποκατάστασης, ενώ η χρήση ελάχιστων τιμών έδειχνε θετικό αποτέλεσμα. Σε έως και 50% των περιπτώσεων παρατηρήθηκαν αντίθετα συμπεράσματα ανάλογα με την επιλογή αυτή. Η περίοδος αναφοράς επίσης επηρέασε σημαντικά τα αποτελέσματα. Η σύγκριση μιας μακρινής ιστορικής περιόδου (1989–1990) με μια πιο πρόσφατη (2009–2011) οδήγησε σε διαφορετικές εκτιμήσεις της επίδρασης, καταδεικνύοντας τη σημασία της χρονικής βάσης σύγκρισης. Αντίθετα, ο αριθμός και η κατανομή σημείων ελέγχου επηρέασαν λιγότερο τα τελικά αποτελέσματα, αν και μεγαλύτερος αριθμός σημείων αύξανε τη στατιστική σταθερότητα. Όσον αφορά τη σύγκριση αισθητήρων, οι Landsat-8 και Sentinel-2 παρήγαγαν παρόμοιες χρονικές τάσεις στην εκτίμηση της πρόληψης διάβρωσης, αν και οι απόλυτες τιμές διέφεραν ελαφρώς λόγω διαφορετικής χωρικής και φασματικής ανάλυσης. Σημαντικό εύρημα ήταν ότι οι λιγότερο υποβαθμισμένες περιοχές παρουσίαζαν μεγαλύτερη ευαισθησία στις μεθοδολογικές επιλογές, ενώ οι έντονα υποβαθμισμένες περιοχές εμφάνιζαν πιο σταθερά αποτελέσματα.

Εν κατακλείδι, η μελέτη καταδεικνύει ότι οι μεθοδολογικές επιλογές τηλεπισκόπησης μπορούν να οδηγήσουν ακόμη και σε αντικρουόμενα συμπεράσματα σχετικά με την επιτυχία μιας αποκατάστασης. Επομένως, η διαφάνεια, η τεκμηρίωση και η αιτιολόγηση των επιλογών δεδομένων και ανάλυσης είναι κρίσιμης σημασίας για την ορθή αξιολόγηση των παρεμβάσεων οικολογικής αποκατάστασης.

Ανακτήθηκε από το "http://147.102.106.44/rs/wiki/index.php/%CE%88%CF%81%CE%B5%CF%85%CE%BD%CE%B1_%CE%BC%CE%AD%CF%83%CF%89_%CF%84%CE%B7%CF%82_%CF%84%CE%B7%CE%BB%CE%B5%CF%80%CE%B9%CF%83%CE%BA%CF%8C%CF%80%CE%B7%CF%83%CE%B7%CF%82_%CE%B3%CE%B9%CE%B1_%CF%84%CE%B1_%CF%80%CE%BB%CE%B1%CF%83%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AC_%CF%83%CE%B5_%CE%B8%CE%B1%CE%BB%CE%AC%CF%83%CF%83%CE%B9%CE%B1_%CE%BA%CE%B1%CE%B9_%CE%B5%CF%83%CF%89%CF%84%CE%B5%CF%81%CE%B9%CE%BA%CE%AC_%CF%8D%CE%B4%CE%B1%CF%84%CE%B1:_%CE%95%CE%BE%CE%AD%CE%BB%CE%B9%CE%BE%CE%B7,_%CE%B5%CF%85%CE%BA%CE%B1%CE%B9%CF%81%CE%AF%CE%B5%CF%82_%CE%BA%CE%B1%CE%B9_%CF%80%CF%81%CE%BF%CE%BA%CE%BB%CE%AE%CF%83%CE%B5%CE%B9%CF%82".
Προσωπικά εργαλεία