Διαχείριση βιοποικιλότητας κάνοντας χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και ΓΣΠ: Η περίπτωση μελέτης του Εθνικού Πάρκου της Digya, Γκάνα

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 18:59, 9 Φεβρουαρίου 2010

Biodiversity Management Using Remotely Sensed Data and GIS Technologies: The Case of Digya National Park, Ghana, Yaw A. Twumasi, Tommy L. Coleman, Andrew Manu, http://www.isprs.org/publications/related/ISRSE/html/papers/316.pdf

Η περιοχή μελέτης

Αντικείμενο της εφαρμογής

Η μείωση της βιοποικιλότητας έχει προσελκύσει την παγκόσμια προσοχή εδώ και περισσότερο από μια δεκαετία. Ένα από τα κύρια εμπόδια στον έλεγχο της βιοποικιλότητας σε πολλά μέρη του κόσμου, είναι η έλλειψη των κατάλληλων δεδομένων και πληροφοριών και ιδιαίτερα η έλλειψη λογισμικού ΓΣΠ ικανού να αναπαριστά την εξάπλωση των ειδών, περιλαμβάνοντας εικόνες τριών διαστάσεων, για καλύτερη αποτύπωση του προβλήματος και για ταχύτερη και ευκολότερη λήψη αποφάσεων αντιμετώπισης του προβλήματος.

Στόχος της εφαρμογής

Το εθνικό πάρκο Digya στην Γκάνα, που βρίσκεται στο επίκεντρο αυτής της μελέτης, δε διαθέτει την απαραίτητη βάση δεδομένων με πληροφορίες για την κάλυψη και τις χρήσεις γης. Λόγω έλλειψης αυτών των βασικών στοιχείων για τις τρέχουσες και τις παρελθούσες χρήσεις γης μέσα και γύρω από το πάρκο, θα ήταν δύσκολες οι μελλοντικές παρεμβάσεις βελτίωσης, αλλά και η ακεραιότητα του πάρκου. Στόχος αυτής της μελέτης είναι η προσθήκη πληροφοριών στις υπάρχουσες βάσεις δεδομένων για τους δασικούς πόρους του εθνικού πάρκου Digya, χρησιμοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης, γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών και τεχνολογίες του παγκόσμιου συστήματος προσδιορισμού θέσης (GPS).

Εικόνα του Landsat TM (1985) από το πάρκο της Digya μετά την κατηγοριοποίηση

Περιοχή μελέτης

Το εθνικό πάρκο Digya βρίσκεται 300km από την Άκρα, πρωτεύουσα της Γκάνας, στην περιοχή Brong Ahafo. Συνορεύει στα βόρεια, νότια και ανατολικά με τη λίμνη Volta.

Εικόνα του Landsat TM (1991) από το πάρκο της Digya μετά την κατηγοριοποίηση

Συλλογή και ανάλυση δεδομένων

Λήφθηκαν δεδομένα Landsat TM και ETM+, των ημερών 27 Ιουνίου 1985, 14 Μαΐου 1991 και 18 Ιουνίου 2000 από το τμήμα Γεωλογικών Ερευνών των ΗΠΑ. Οι εικόνες εισήχθηκαν στο λογισμικό επεξεργασίας εικόνων ERDAS IMAGINE χρησιμοποιώντας τη μορφή εισαγωγής NLAPS. Μετά την εισαγωγή των δεδομένων, όλες οι εικόνες διορθώθηκαν ραδιομετρικά και προεπεξεργάστηκαν ώστε να απομακρυνθούν τα σύννεφα και οι γραμμές σάρωσης. Έπειτα έγινε γεωαναφορά στις τρεις εικόνες και καταχώρησή τους σε συντεταγμένες UTM (εγκάρσια μερκατορική προβολή). Οι εικόνες, στη συνέχεια αποκόπηκαν από μια μεγαλύτερη εικόνα, ώστε να δοθεί έμφαση στην περιοχή της Digya και παρουσιάστηκαν ως ψευδοχρωματικό σύνθετο όπου το κόκκινο ήταν στο κανάλι 4, το πράσινο στο κανάλι 3 και το μπλε στο κανάλι 1. Πραγματοποιήθηκαν, επίσης, διάφορες τεχνικές ενίσχυσης χρησιμοποιώντας φίλτρα για την επισήμανση κοινών χαρακτηριστικών στις εικόνες. Έπειτα, έγινε ταξινόμηση των εικόνων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της επιβλεπόμενης ταξινόμησης. Για να επιτευχθεί αυτό, δημιουργήθηκαν διαφορετικές υπογραφές για να προσδιοριστεί η τάξη στην οποία ανήκει το κάθε εικονοστοιχείο. Μόλις δημιουργηθούν οι υπογραφές, χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές πινάκων σύμπτωσης και διαχειρισιμότητας, ώστε να ελεγχθεί αν η συγκεκριμένη υπογραφή δείχνει την αντιπροσώπευση των εικονοστοιχείων στην ταξινομημένη εικόνα. Για τον έλεγχο της ακρίβειας της ταξινόμησης, εφαρμόστηκε η ταξινόμηση κατωφλείωσης (thresholding), η ταξινόμηση υπέρθεσης (classification overlay) και η εκτίμηση ακρίβειας. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση συγκρίθηκε με δεδομένα που συλλέχθηκαν από το πεδίο και η ακρίβεια της ταξινόμησης εκτιμήθηκε σε στοιχεία που βρίσκονταν πάνω από το 75%. Η τοποθεσία χωριών που βρίσκονταν μέσα και έξω από το πάρκο, καθορίστηκε με τη χρήση του συστήματος GPS.

Εικόνα του Landsat TM (2000) από το πάρκο της Digya μετά την κατηγοριοποίηση

Αποτελέσματα

Οι εικόνες και οι πίνακες δείχνουν τα αποτελέσματα της επιβλεπόμενης ταξινόμησης των εικόνων του Θεματικού Χαρτογράφου του Landsat (Thematic Mapper) και του Enhanced Thematic Mapper Plus του εθνικού πάρκου Digya και της περιοχής γύρω από αυτό, για τα έτη 1985, 1991 και 2000. Μια αναφορά ακρίβειας διενεργήθηκε, επίσης, για όλες τις εικόνες. Η τελική ακρίβεια της ταξινόμησης αναφέρθηκε στα 75,8 %, 81,8%, και 80%, αναλογικά για τα έτη 1985, 1991, και 2000. Η παρουσία νεφών στις εικόνες του 1985 και του 2000, έδωσε ένα συγκεχυμένο αποτέλεσμα όσον αφορά στην κάλυψη της γης, μειώνοντας, έτσι, την ακρίβεια της ταξινόμησης. Κακή τοποθέτηση κάποιων εικονοστοιχείων σε τάξεις συνέβη σε μερικές περιπτώσεις, όπως στην εικόνα του 1985 στην οποία κάποιες περιοχές καλλιεργειών μπερδεύτηκαν με περιοχές φυσικής βλάστησης. Η σύγχυση μπορεί να αποδοθεί σε εποχιακές εναλλαγές και παρόμοιες φασματικές εντάσεις μεταξύ των δύο περιοχών. Τα αποτελέσματα της ταξινόμησης αποκάλυψαν ότι η κυριότερη αιτία της αποψίλωσης του πάρκου είναι το αυξανόμενο μέγεθος της λίμνης Volta, που αποτέλεσε το 65% των παραγόντων αποψίλωσης, συμπεριλαμβανομένων των οικισμών και την εξάπλωση της παράνομης καλλιέργειας. Το ποσοστό αυτό αυξάνεται στο 82%, αν συμπεριληφθεί η αύξηση των μαγκροβίων, ως παραπροϊόν της αύξησης του μεγέθους της λίμνης. Το γενικό συμπέρασμα της μελέτης αυτής είναι ότι, αν και ο έλεγχος των ενδιαιτημάτων είναι απίθανο να συμβεί όσο βρίσκεται έξω από τα σχέδια της κυβέρνησης, οι επιδράσεις μπορούν να ελεγχθούν με τη δημιουργία και διατήρηση βάσης δεδομένων που καλύπτει έναν αριθμό παραμέτρων που βρίσκονται στον έλεγχο του Τμήματος Άγριας Ζωής (Wildlife Department).