Χονδρική εκτίμηση καμένων εκτάσεων από τις μεγάλες πυρκαγιές της Πελοποννήσου μέσω δορυφορικών εικόνων AVHRR-18

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 17:43, 22 Φεβρουαρίου 2010

Εισαγωγή

Το εργαστήριο Τηλεπισκόπησης και ΣΓΠ του Τμήματος Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου, για να καταδείξει στους φορείς αποκατάστασης των πυρόπληκτων περιοχών τη χρησιμότητα της δορυφορικής τηλεπισκόπησης και των ΣΓΠ, εκπόνησε μία παραδειγματική υπεραπλουστευμένη πρωταρχική χαρτογράφηση των πυρόπληκτων περιοχών χρησιμοποιώντας τηλεπισκοπικά και άλλα δωρεάν δεδομένα από τρίτους φορείς. Βέβαια οι ακρίβεια των δεδομένων δεν είναι η απαιτούμενη για τη συγκεκριμένη εφαρμογή αλλά μέσω αυτών καταδεικνύεται με τον καλύτερο τρόπο τη δυνατότητα του παραπάνω Εργαστηρίου να ανταπεξέλθει στις υψηλού επιπέδου απαιτήσεις αυτού του εγχειρήματος

Περίληψη

Για τους σκοπούς του παραδείγματος έγινε αρχικά η προμήθεια (από Comprehensive Large Array-Data Stewardship System, NOAA National Data Center) δύο πολυφασματικών εικόνων του δέκτη NOAA AVHRR ανάλυσης 1.100 μέτρων περίπου – μία προ των πυρκαγιών και μία μετά των πυρκαγιών (Εικόνα 1 και 2). Στην συνέχεια έγινε η γεωγραφική προσαρμογή των εικόνων στο χαρτογραφικό σύστημα ΕΓΣΑ ’87 που επίσημα χρησιμοποιείται στην Ελλάδα και αποκόπηκε το τμήμα ενδιαφέροντος δηλ. η ευρύτερη περιοχή της Πελοποννήσου όπως φαίνεται στις εικόνες 3 και 4. Τα δύο αυτά τμήματα εικόνων υπέστησαν πολυφασματική επεξεργασία (μέσω κατάλληλου λογισμικού που διαθέτει το Εργαστήριο), προϊόν της οποίας είναι η αυτόματη οριοθέτηση των καμένων εκτάσεων μέσω της σύγκρισης των δύο εικόνων (Εικόνα 5).

Εικόνα 1: Δορυφορική εικόνα AVHRR 18 (κανάλια 1,2,4) Αυγούστου (20-8-2007 13:01 GMT) της νότιας Ελλάδος

Εικόνα 2: Δορυφορική εικόνα AVHRR 18 (κανάλια 1,2,4) Σεπτεμβρίου (2-9-2007 12:26 GMT) της νότιας Ελλάδος

Εικόνα 3: Τμήμα δορυφορικής εικόνας AVHRR Αυγούστου της ευρύτερης περιοχής Πελοποννήσου μετά την γεωγραφική προσαρμογή σε προβολή ΕΓΣΑ '87. Οι λευκές περιοχές είναι νέφη ενώ είναι ορατό σε αποχρώσεις του καφέ το αποτέλεσμα των μεγάλων πυρκαγιών στην Αιγιάλεια (Α) και Πάρνηθα (Β).

Εικόνα 4:Τμήμα δορυφορικής εικόνας AVHRR Σεπτεμβρίου της ευρύτερης περιοχής Πελοποννήσου μετά την γεωγραφική προσαρμογή σε προβολή ΕΓΣΑ ‘87. Οι λευκές περιοχές είναι νέφη ενώ οι πρόσφατα καμένες εκτάσεις απεικονίζονται με σκούρο πράσινο.

Εικόνα 5:Αποτέλεσμα αυτόματης αναγνώρισης καμένων εκτάσεων (με κόκκινο χρώμα) μεταξύ 20 Αυγούστου και 2 Σεπτεμβρίου 2007 (το υπόβαθρο αποτελείται από την εικόνα AVHRR Σεπτεμβρίου). Στα αποτελέσματα δεν περιλαμβάνονται οι καμένες εκτάσεις της Αιγιάλειας και Πάρνηθας διότι είναι προγενέστερες της περιόδου λήψης των εικόνων.

Υλικά και Μέθοδοι

Η τηλεπισκοπική επεξεργασία που εφαρμόστηκε για την παραγωγή του τελικού προϊόντος είναι υπεραπλουστευμένη, κατάλληλη μόνο για τις δύο συγκεκριμένες εικόνες οι οποίες εκτός των άλλων παρουσιάζουν ιδιαίτερα προβλήματα λόγω της νέφωσης και των σκιών των νεφών (συνήθως η τηλεπισκοπική επεξεργασία εφαρμόζεται σε εικόνες χωρίς νέφη – γεγονός που περιορίζει και την διαθεσιμότητά τους). Σε γενικές γραμμές εφαρμόστηκαν τα παρακάτω βήματα:

• Παραγωγή δείκτη βλάστησης NDVI των δύο εικόνων

• Αφαίρεση των δύο εικόνων NDVI για την παραγωγή μίας εικόνας διαφοράς

• Εντοπισμός νεφών στην εικόνα του Σεπτεμβρίου μέσω των υψηλών τιμών που παρουσιάζουν σε όλα τα κανάλια

• Αφαίρεση των νεφών από την εικόνα της διαφοράς

• Χρήση ενός κατωφλιού στην εικόνα της διαφοράς (χωρίς νέφη) για τον εντοπισμό των καμένων εκτάσεων (μεγαλύτερες διαφορές στο δείκτη βλάστησης)

• Χειρονακτική αφαίρεση ορισμένων εσφαλμένων μικρών περιοχών που οφείλονται κυρίως στις σκιές των νεφών και σε αραιά νέφη της εικόνας Αυγούστου

Αξίζει να αναφερθεί ότι ανάλογα με τον τύπο της εικόνας μπορεί να εφαρμοστεί πλήρως αυτοματοποιημένη διαδικασία οριοθέτησης των καμένων εκτάσεων.

Αποτελέσματα

Μετά την αυτόματη οριοθέτηση των καμένων εκτάσεων χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών μέσω των οποίων προέκυψε ο πίνακας 1 που δίνει χονδρικά το μέγεθος της καταστροφής που υπέστη η χώρα μας κατά το τέλος Αυγούστου. Τα δεδομένα κάλυψης γης έχουν ληφθεί από τη βάση δεδομένων CORINE 2000.

Πίνακας 1: Το μέγεθος τησ καταστροφής απο τις πυρκαγιές που έπληξαν την περιοχή της Πελοπονήσου

Πρέπει να σημειωθεί ότι ο παραπάνω πίνακας περιλαμβάνει μόνο τις πυρόπληκτες περιοχές της Πελοποννήσου (οι καμένες εκτάσεις στα Καλύβια Αττικής και στην Εύβοια αν και έχουν εντοπιστεί με την παραπάνω αυτόματη διαδικασία δεν περιλαμβάνονται στον πίνακα). Η συνολική καμένη έκταση γι’ αυτή τη περιοχή της Ελλάδος και για το διάστημα μελέτης είναι περίπου 1.250.000 στρέμματα. Από αυτή το μεγαλύτερες μέρος (60%-65%) είναι καλλιεργήσιμες εκτάσεις και δάση ενώ το 25%-30% περίπου είναι θαμνώδεις εκτάσεις.

Φυσικά πρέπει να τονιστεί ότι οι μετρήσεις αυτές έχουν στηριχθεί σε πολύ «χονδρικά» δεδομένα εφόσον η ανάλυση των εικόνων AVHRR δεν προσφέρεται για ιδιαίτερα ακριβείς μετρήσεις (επιπρόσθετα δεν έχει ληφθεί υπόψη το ανάγλυφο της περιοχής που απαιτείται για τον ακριβή υπολογισμό των εκτάσεων – ιδιαίτερα εάν είναι ισχυρό). Παρόλα αυτά μέσω του συγκεκριμένου παραδείγματος καταδεικνύεται με τον καλύτερο τρόπο η χρησιμότητα και η δυνατότητες της τηλεπισκόπησης και των ΣΓΠ για το πρόγραμμα αποκατάστασης των πληγεισών περιοχών.

Πηγή: http://www.aegean.gr/ENVIRONMENT/labs/Remote_sensing/projects/Fire_Maps/fire_maps.htm