ΠΟΛΥΧΡΟΝΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΕΙΚΟΝΑΣ LANDSAT, ΚΑΘΩΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΑΛΛΑΓΩΝ ΚΑΛΥΨΗΣ/ΧΡΗΣΗΣ ΓΗΣ ΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ
Από RemoteSensing Wiki
| (4 ενδιάμεσες αναθεωρήσεις δεν εμφανίζονται.) | |||
| Γραμμή 7: | Γραμμή 7: | ||
'''Περίληψη''' | '''Περίληψη''' | ||
| - | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'> | + | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Περιγράφεται η μεθοδολογία και τα αποτελέσματα των ταξινομήσεων των πολλαπλών χρονικών Landsat TM / ETM + δεδομένων της Νομαρχίας Θεσσαλονίκης για τα έτη 1986, 1999 και 2008. Έχουν χρησιμοποιηθεί εννέα διαφορετικές καλύψεις γης όπως κωνοφόρων, πλατύφυλλων και μικτά δάση, αγροτικές γαίες, βοσκότοπους, λιβάδια, υδατικά συστήματα, αστικές περιοχές και άλλες χρήσεις γης. Η συνολική ακρίβεια της ταξινόμησης ήταν 85% για τα τρία έτη, και η ακρίβεια εντοπισμού αλλαγών ήταν 88-91%. Ένα από τα πιο σημαντικά αποτελέσματα για τις ταξινομήσεις είναι η διακύμανση των περιοχών των υδάτινων σωμάτων, κυρίως των λιμνών, η μείωση των λιβαδιών και η αύξηση των δασών, γεωργικών εκτάσεων και βοσκοτόπων. Τα αποτελέσματα χρησιμοποιούνται για να προβλέψουμε το μέλλον της ποικιλότητας του τοπίου και τον κατακερματισμό, και να εξετάσουμε διάφορα σενάρια οικολογικής του διαχείρισης. Οι ταξινομήσεις έχουν δώσει έναν οικονομικό και ακριβή τρόπο για να ποσοτικοποιηθούν, χαρτογραφηθούν και αναλυθούν οι αλλαγές στην πάροδο του χρόνου για την κάλυψη του εδάφους.<br/> |
''Λέξεις-κλειδιά: Tηλεπισκόπιση, ΓΠΣ, Πολλαπλών χρονικών περιόδων εικόνες, Κάλυψη γης / χρήση της γης, Θεσσαλονίκη.'' </span></p> | ''Λέξεις-κλειδιά: Tηλεπισκόπιση, ΓΠΣ, Πολλαπλών χρονικών περιόδων εικόνες, Κάλυψη γης / χρήση της γης, Θεσσαλονίκη.'' </span></p> | ||
'''1. Εισαγωγή''' | '''1. Εισαγωγή''' | ||
| - | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'> | + | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Ως οικόπεδo κάλυψης εννοούμε τα φυσικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας της γης, που υπάρχουν στην κατανομή της βλάστησης, των υδάτων, του εδάφους και/ή τις τεχνητές δομές. Η Χρήση της γης αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο η γη έχει χρησιμοποιηθεί από τον άνθρωπο και τους βιοτόπους τους, συνήθως με έμφαση στο λειτουργικό της ρόλο για τις οικονομικές δραστηριότητες. Κάλυψη του εδάφους/γης και χρήση αυτής είναι ένας σύνθετος όρος, η οποία περιλαμβάνει δύο κατηγορίες, την κάλυψη και τη χρήση γης. Τα οικόπεδα και η κάλυψη/χρήση γης παρέχουν σημαντικές πληροφορίες και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε τοπικό και περιφερειακό όσο και σε μακροοικονομικό επίπεδο σχεδιασμού και διαχείρισης. Τις περισσότερες φορές τα καθήκοντα σχεδιασμού και διαχείρισης του περιβάλλοντος διαταράσσονται εξαιτίας της ανεπάρκειας πληροφόρησης αναφορικά με τον τρόπο που ο λόγος κάλυψης της γης μεταβάλλεται. Οι αλλαγές στην κάλυψη γης προκαλούνται φυσιολογικά με ένα σταδιακό και βαθμιαίο τρόπο, όμως μερικές φορές μπορεί να είναι γρήγορες και απότομες λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων (Butenuth et al., 2007). |
| - | + | Η φωτογράφιση με τη μορφή των αεροφωτογραφιών και δορυφορικών εικόνων έχει αποδειχθεί ότι είναι η πιο οικονομική αποτελεσματική μέθοδος για τη χαρτογράφηση κάλυψης γης σε όλο τον κόσμο (Trisurat et al., 2000). Ιστορικά, η εξ αποστάσεως ανίχνευση με τη μορφή της αεροφωτογραφίας υπήρξε μια σημαντική πηγή πληροφόρησης για την κάλυψης γης. Ωστόσο, το κόστος της απόκτησης της εναέριας φωτογραφίας και η ερμηνεία των τύπων κάλυψης είναι απαγορευτικά ακριβά για μεγάλες γεωγραφικές περιοχές. Μια εναλλακτική λύση είναι η αποκτήσει της απαιτούμενης πληροφόρησης από την ψηφιακή δορυφορική φωτογραφία, όπως είανι οι Landsat TM και ΕΤΜ + (Μeliadis et al, 2005). Αυτή η προσέγγιση έχει πολλά πλεονεκτήματα: (1) η συνοπτική εικόνα των μεγάλων γεωγραφικών περιοχών, (2) η ψηφιακή μορφή των στοιχείων που διευκολύνουν την αποτελεσματικότερη ανάλυση και (3) οι χάρτες κάλυψης γης μπορούν να παραχθούν με πολύ λιγότερο κόστος από ότι με άλλες μεθόδους. | |
| - | ΓΣΠ είναι η συστηματική εισαγωγή πολλών διαφορετικών στατιστικών δεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απογραφή του περιβάλλοντος, την παρατήρηση των αλλαγών και των συστατικών και των διαδικασιών πρόβλεψης με βάση τρέχουσες πρακτικές και σχέδια διαχείρισης (Ramachandra και Kumar, 2004). | + | Το ΓΣΠ είναι η συστηματική εισαγωγή πολλών διαφορετικών στατιστικών δεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απογραφή του περιβάλλοντος, την παρατήρηση των αλλαγών και των συστατικών και των διαδικασιών πρόβλεψης με βάση της τρέχουσες πρακτικές και τα σχέδια διαχείρισης (Ramachandra και Kumar, 2004). |
| - | + | Η ανίχνευση αλλαγής, όπως ορίζεται από τον Hoffer (1978), είναι διαχρονικά αποτελέσματα ως διακυμάνσεις στη φασματική απόκριση και περιλαμβάνει περιπτώσεις όπου τα φασματικά χαρακτηριστικά της βλάστησης ή άλλου είδους κάλυψης σε μια δεδομένη τοποθεσία αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Ο Singh (1989) περιέγραψε την ανίχνευση αλλαγής ως μια διαδικασία που παρατηρεί τις διαφορές ενός αντικειμένου ή φαινομένου σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. | |
| - | Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγής είναι η διαδικασία που βοηθά στον προσδιορισμό των αλλαγών που συνδέονται με τη χρήση γης και τις ιδιότητες κάλυψης γης σε σχέση με γεω-εγγεγραμμένα πολλαπλά χρονικά δεδομένα τηλεπισκόπησης (Παπαδοπούλου και Τσακίρη-Στρατή, 1993 Lu et al, 2004). Βοηθά στον προσδιορισμό των αλλαγών μεταξύ δύο ή περισσότερων από δύο ημερομηνιών της υπό μελέτη περιοχής. Η ανίχνευση αλλαγής είναι χρήσιμη σε πολλές εφαρμογές όπως όπως οι αλλαγές κάλυψης εδάφους/χρήσης του εδάφους, το ποσοστό αποδάσωσης, το ποσοστό και η επιτυχία της αναδάσωσης, τεμαχισμός βιότοπων, εξέλιξη τοπίων, μέσω της συνεργικής χρήσης των χωρικών και χρονικών τεχνικών ανάλυσης γεωγραφικού συστήματος πληροφοριών (GIS) και τηλεπισκόπησης μαζί με τις ψηφιακές τεχνικές επεξεργασίας εικόνας (FOODY, 2002 Malinverni και λοιποί., 2003). Έτσι, τα στοιχεία τηλεπισκόπησης σε διαφορετικό χρονικό διάστημα βοηθούν στην ανάλυση του ποσοστού των αλλαγών καθώς επίσης και των αιτιωδών παραγόντων που προκαλούν τις αλλαγές. Ως εκ τούτου, | + | Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγής είναι η διαδικασία που βοηθά στον προσδιορισμό των αλλαγών που συνδέονται με τη χρήση γης και τις ιδιότητες κάλυψης γης σε σχέση με γεω-εγγεγραμμένα πολλαπλά χρονικά δεδομένα τηλεπισκόπησης (Παπαδοπούλου και Τσακίρη-Στρατή, 1993 Lu et al, 2004). Βοηθά στον προσδιορισμό των αλλαγών μεταξύ δύο ή περισσότερων από δύο ημερομηνιών της υπό μελέτη περιοχής. Η ανίχνευση αλλαγής είναι χρήσιμη σε πολλές εφαρμογές όπως όπως οι αλλαγές κάλυψης εδάφους/χρήσης του εδάφους, το ποσοστό αποδάσωσης, το ποσοστό και η επιτυχία της αναδάσωσης, ο τεμαχισμός των βιότοπων, η εξέλιξη των τοπίων, μέσω της συνεργικής χρήσης των χωρικών και χρονικών τεχνικών ανάλυσης του γεωγραφικού συστήματος πληροφοριών (GIS) και τηλεπισκόπησης μαζί με τις ψηφιακές τεχνικές επεξεργασίας εικόνας (FOODY, 2002 Malinverni και λοιποί., 2003). Έτσι, τα στοιχεία της τηλεπισκόπησης σε διαφορετικό χρονικό διάστημα βοηθούν στην ανάλυση του ποσοστού των αλλαγών καθώς επίσης και των αιτιωδών παραγόντων που προκαλούν τις αλλαγές. Ως εκ τούτου, παίζει ένα σημαντικό ρόλο στον περιφερειακό σχεδιασμό σε διαφορετικές χρονικές και χωρικές κλίμακες. Αυτό μαζί με τις χωρικές και χρονικές τεχνολογίες ανάλυσης των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και του Παγκόσμιου Συστήματος Εντοπισμού Θέσης (GPS) βοηθούν στη διατήρηση ενημερωμένων πληροφοριών για τη χρήσης γης, ώστε να προκύψει ορθός προγραμματισμό και αποτελεσματική από πλευράς κόστους απόφαση. Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατόν να αναπτυχθεί ένας πολυ-χρονικός άτλαντας της υπό έρευνα περιοχής ,με όλα τα μεταδεδομένα που απαιτούνται για την καταγραφή της περιοχής. </span></p> |
| - | + | ||
| Γραμμή 23: | Γραμμή 22: | ||
'''2. Περιοχής Μελέτης''' | '''2. Περιοχής Μελέτης''' | ||
[[Εικόνα: Vsa6_ek1.jpg | thumb | right | Εικ. 1 Προσανατολισμός χάρτη της περιοχής μελέτης, Νομαρχία Θεσσαλονίκης]] | [[Εικόνα: Vsa6_ek1.jpg | thumb | right | Εικ. 1 Προσανατολισμός χάρτη της περιοχής μελέτης, Νομαρχία Θεσσαλονίκης]] | ||
| - | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Η περιοχή μελέτης είναι η Νομαρχία Θεσσαλονίκης, η οποία εκτείνεται μεταξύ 40 ° 41 '1,32 "Ν, 23 ° 16' 42,96" Ε. Ο πληθυσμός είναι περίπου 1.099.598 και η περιοχή είναι 3.682.736 | + | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Η περιοχή μελέτης είναι η Νομαρχία Θεσσαλονίκης, η οποία εκτείνεται μεταξύ 40 ° 41 '1,32 "Ν, 23 ° 16' 42,96" Ε. Ο πληθυσμός είναι περίπου 1.099.598 και η περιοχή είναι 3.682.736 km². Είναι περιτριγυρισμένη από τον Θερμαϊκό και τον Στρυμονικό Κόλπο. Στα βόρεια βρίσκεται η λίμνη Κορώνεια και προς τα ανατολικά η λίμνη Βόλβη . Τα βουνά βρίσκονται στο κεντρικό και στο βόρειο τμήμα, οι γεωργικές εκτάσεις στο δυτικό και στο νοτιο-δυτικό τμήμα και μερικά προς τα βορειοανατολικά, στο βόρειο μέρος και κατά μήκος της κοιλάδας του Αξιού. Τα βουνά περιλαμβάνουν το Χορτιάτη στο δυτικό-κεντρικό τμήμα, και το βουνά Κερδύλιο στα βορειοανατολικά. Τα νομαρχιακά διαμερίσματα οριοθετούνται με το νομό Ημαθίας στα νοτιοδυτικά, Πέλλας στη δύση, Κιλκίς προς τα βόρεια, Σέρρες στα ανατολικά και Χαλκιδική στα νότια (Εικ. 1). Από την άποψη της δασοκομίας κυριαρχούν το αειθαλές πλατύφυλλο (65.5%) και η βαλανιδιά (27.3%), ενώ οι μικρότερες περιοχές καλύπτονται από τα δέντρα (2.6%), την οξιά (2.6%), το πεύκο Aleppo (2.0%), το κάστανο (0.9%) και τη μαύρη πεύκη (0.1%) (Ainalis και λοιποί., 2007). Στην περιοχή υπάρχουν πετροχημικα, τσιμέντο, διυλιστήρια πετρελαίου, χαλυβουργεία. Οι ορεινές και ημιορεινές περιοχές σε (σε αντιδιαστολή με τα πεδινά) έχουν κακό υδροδυναμικό υπόβαθρο. Επίσης, η αύξηση του πληθυσμού στους προαστιακούς δήμους, που συνδυάζεται με την ύπαρξη της μεγάλης βιομηχανικής δραστηριότητας δημιουργεί μια σταδιακά αυξανόμενη ζήτηση και πιέσεις στο περιβάλλον.</span></p> |
| Γραμμή 29: | Γραμμή 28: | ||
'''3. Στόχοι''' | '''3. Στόχοι''' | ||
<p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Οι στόχοι αυτής της μελέτης περιλαμβάνουν: | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Οι στόχοι αυτής της μελέτης περιλαμβάνουν: | ||
| - | * Αναγνώριση της κάλυψης | + | * Αναγνώριση της κάλυψης / χρήση γης και τη χωρική κατανομή |
* Ανάπτυξη ψηφιακής βάσης δεδομένων της κάλυψης γης | * Ανάπτυξη ψηφιακής βάσης δεδομένων της κάλυψης γης | ||
| - | * Δημιουργία ενός ιστορικού ψηφιακού άτλαντα της Νομαρχίας Θεσσαλονίκης με τις διαφορετικές αλλαγές κάλυψης | + | * Δημιουργία ενός ιστορικού ψηφιακού άτλαντα της Νομαρχίας Θεσσαλονίκης με τις διαφορετικές αλλαγές κάλυψης / χρήσης γης του εδάφους |
| - | * Συνέχιση της πολυ-χρονικής | + | * Συνέχιση της πολυ-χρονικής έρευνας των περιβαλλοντικών αλλαγών.</span></p> <br/> |
| Γραμμή 38: | Γραμμή 37: | ||
'''4. Μεθοδολογία''' | '''4. Μεθοδολογία''' | ||
[[Εικόνα: Vsa6_ek2.jpg | thumb | right | Σχήμα 2. To διάγραμμα ροής της μεθοδολογίας που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη.]] | [[Εικόνα: Vsa6_ek2.jpg | thumb | right | Σχήμα 2. To διάγραμμα ροής της μεθοδολογίας που χρησιμοποιήθηκε στη μελέτη.]] | ||
| - | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Ο κύριος στόχος της παρούσας μελέτης είναι να αποκαλύψει τις περιβαλλοντικές αλλαγές | + | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Ο κύριος στόχος της παρούσας μελέτης είναι να αποκαλύψει τις περιβαλλοντικές αλλαγές χρησιμοποιώντας πολυχρονικά δεδομένα μέσω δορυφόρου. Για την επίτευξη των στόχων της μελέτης χρησιμοποιήθηκε το ψηφιακό λογισμικό επεξεργασίας εικόνας Erdas. Το Erdas Imagine χρησιμοποιήθηκε για να παραγάγει το ψεύτικο σύνθετο χρώμα, συνδυάζοντας το υπέρθυθρο κόκκινο και πράσινο μαζί και για τις δύο εικόνες. Αυτό έγινε για την αναγνώριση της βλάστησης, επειδή η χλωροφύλλη στα φυτά αντικατοπτρίζεται καλύτερα στο υπέρυθρο από ότι το ορατό. Για την ταξινόμηση της εικόνας ορίστηκαν εννέα τάξεις οι οποίες είναι οι παρακάτω: υδάτινα σώματα, γεωργική γη, αστικές περιοχές, λιβάδια, δάση κωνοφόρων και πλατύφυλλα δάση, μικτά δάση, λιβάδια και άλλα. Έχουν χρησιμοποιηθεί για την ταξινόμηση επιπέδου Ι και ΙΙ κάλυψης γης πολυχρονικά Landsat TM / ETM + δεδομένα που έχουν αποκτηθεί στις αρχές και τα μέσα έως τα τέλη του καλοκαιριού, χρονολογούμενα το 1986, το 1999 και 2008. Έχει διαπιστωθεί ότι ο συνδυασμός πρώιμου καλοκαιριού (τέλη Μαΐου ή αρχές Ιουνίου) με τις εικόνες μέσου έως πρόσφατου καλοκαιριού (Αύγουστος ή στις αρχές Σεπτεμβρίου) παρέχει την υψηλότερη ακρίβεια ταξινόμησης. Οι πιό αξιοσημείωτες παρατηρήσεις ήταν ότι οι αρχικές εικόνες χωραφιών τα οποία καλλιεργήθηκαν με ετήσιες συγκομιδές αποκρίνονται ως γυμνό χώμα και είναι διακριτές από τα δάση που είναι ήδη πλήρως ανθισμένα. Όταν μόνο μια θερινή εικόνα χρησιμοποιείται, τα δάση και μερικές συγκομιδές, ειδικά καλαμπόκι, είναι φασματικά παρόμοια. Αντιθέτως, η μεταγενέστερη θερινή εικόνα χρειάζεται για να διαχωρίστουν τα ίδια τα πεδία των καλλιεργειών από τις αστικές περιοχές με σημαντικά ποσά αδιαπέραστων επιφάνειων που είναι φασματικά παρόμοια με το γυμνό έδαφος. Επίγειες παρατηρήσεις οι οποίες αποκτήθηκαν μέσω GPS από περιοχές σε σχέση με τις περιοχές έρευνας αποτυπώθηκαν στην Landsat ETM + εικόνα, η οποία χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο των χώρων εκπαίδευσης όσον αφορά τη φασματική υπογραφή. Η εποπτευμένη ταξινόμηση για τις διάφορες κατηγορίες διενεργήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέγιστη πιθανότητα για το τρόπο ταξινόμησής τους. Μερικές από τις σημαντικές ικανότητες του λογισμικου πακέτου ArcGis είναι η αναταξινομηση,η επίστρωση και η ψηφιοποίηση και χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό το μέρος της διαδικασίας, το οποίο εμφανίζεται στην εικόνα 2. Το λογισμικό GIS θα χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει τους αρμόδιους για το σχεδιασμό και την ανάλυση τέτοιων αλλαγών, , συνδυάζοντας τους χάρτες που προέρχονται από τις ταξινομημένες εικόνες από τα έτη 1986, 1999 έως 2008 και την ενσωμάτωση των πολλαπλών (χωρική και ιδιότητα) βάσεων δεδομένων. |
| - | Η ανάπτυξη των βάσεων δεδομένων των πολλαπλών χρονικών χαρτών κάλυψης | + | Η ανάπτυξη των βάσεων δεδομένων των πολλαπλών χρονικών χαρτών κάλυψης/χρήση γης ήταν ένας από τους στόχους αυτής της μελέτη και η επιτυχία (ή όχι) θα λειτουργήσει ως πιλοτική εφαρμοφή για άλλες περιοχές. Ο συνδυασμός αυτών των χαρτών με άλλους θεματικούς χάρτες, όπως του εδάφους, οδικό δίκτυο, χάρτες κινδύνων πυρκαγιάς, καθώς και χάρτες πυκνότητας βλάστησης θα δώσει απαντήσεις για τις αλλαγές των κατηγοριών κάλυψης εδάφους/χρήσης του εδάφους και σε ορισμένες περιπτώσεις των λόγων των αλλαγών.</span></p> |
| Γραμμή 46: | Γραμμή 45: | ||
[[Εικόνα: Vsa6_ek3.jpg | thumb | left | Εικ. 3 Η διαβαθμισμένη εικόνα του έτους 1986]] | [[Εικόνα: Vsa6_ek3.jpg | thumb | left | Εικ. 3 Η διαβαθμισμένη εικόνα του έτους 1986]] | ||
[[Εικόνα: Vsa6_ek4.jpg | thumb | right | Εικ. 4 Η διαβαθμισμένη εικόνα του έτους 2008]] | [[Εικόνα: Vsa6_ek4.jpg | thumb | right | Εικ. 4 Η διαβαθμισμένη εικόνα του έτους 2008]] | ||
| - | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Η ανεξέλεγκτη μέθοδος ταξινόμησης των εικόνων | + | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Η ανεξέλεγκτη μέθοδος ταξινόμησης των εικόνων πραγματοποιείται πριν από την επιτόπια παρατήρηση, προκειμένου να καθοριστούν τα αληθινά στρώματα. Η επιτόπια έρευνα γίνεται για τη συλλογή δεδομένων για την κατάρτιση και την επικύρωση της ερμηνείας της χρήσης/κάλυψηςτου εδάφους από τη δορυφορική εικόνα του 2008 και για την ποιοτική περιγραφή των χαρακτηριστικών της κάθε κατηγορίας χρήσης/κάλυψης του εδάφους. |
| - | Οι χάρτες | + | Οι χάρτες κάλυψης/χρήσης γης του 1986, 1999 και 2008 παρήχθησαν με τη χρησιμοποίηση της εποπτευμένης τεχνικής ταξινόμησης εικόνας βασισμένης στη ταξινομητή Μεγίστης Πιθανόφάνειας (MLC) και σε 832 δείγματα. Οι εικόνες 3 και 4 παρουσιάζουν την ταξινόμηση της περιοχής μελέτης για τα έτη 1986 και 2008. |
Ο πίνακας 1 παρουσιάζει τις εννέα κατηγορίες τις περιοχή μελέτης για τα έτη 1986, 1999 και 2008 αλλά και τις αλλαγές στην κάλυψη γης για τα χρονικά διαστήματα 1986-1999, 1999-2008 και 1986-2008 (Πίνακας 2) για να εξακριβωθεί η ακρίβεια της ταξινόμησης.</span></p> <br/> | Ο πίνακας 1 παρουσιάζει τις εννέα κατηγορίες τις περιοχή μελέτης για τα έτη 1986, 1999 και 2008 αλλά και τις αλλαγές στην κάλυψη γης για τα χρονικά διαστήματα 1986-1999, 1999-2008 και 1986-2008 (Πίνακας 2) για να εξακριβωθεί η ακρίβεια της ταξινόμησης.</span></p> <br/> | ||
| - | Πίνακας 1 Οι περιοχές των κατηγοριών κάλυψης γης για τα έτη 1986, 1999 και 2008. | + | Πίνακας 1. Οι περιοχές των κατηγοριών κάλυψης γης για τα έτη 1986, 1999 και 2008. |
[[Εικόνα: Vsa6_pin1.jpg]] | [[Εικόνα: Vsa6_pin1.jpg]] | ||
| - | Πίνακας 2 Αλλαγές στη χρήσης/κάλυψης γης μεταξύ 1986-1999, 1999-2008 και 1986-2008 | + | Πίνακας 2. Αλλαγές στη χρήσης/κάλυψης γης μεταξύ 1986-1999, 1999-2008 και 1986-2008 |
[[Εικόνα: Vsa6_pin2.jpg]] | [[Εικόνα: Vsa6_pin2.jpg]] | ||
| - | + | <br/> | |
[[Εικόνα: Vsa6_ek5.jpg | thumb | left | Εικ. 5 Αλλαγές στις εννέα κατηγορίες κατά τα έτη 1986, 1999 και 2008]] | [[Εικόνα: Vsa6_ek5.jpg | thumb | left | Εικ. 5 Αλλαγές στις εννέα κατηγορίες κατά τα έτη 1986, 1999 και 2008]] | ||
[[Εικόνα: Vsa6_ek3.jpg | thumb | right | Εικ. 6 Οι αλλαγές στις κατηγορίες χρήσης/κάλυψη γης μεταξύ 1986 και 2008]] | [[Εικόνα: Vsa6_ek3.jpg | thumb | right | Εικ. 6 Οι αλλαγές στις κατηγορίες χρήσης/κάλυψη γης μεταξύ 1986 και 2008]] | ||
| - | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Η εικόνα 5 αντιπροσωπεύει γραφικά τις παραπάνω αλλαγές. Για να αξιολογήσουμε τους χάρτες | + | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Η εικόνα 5 αντιπροσωπεύει γραφικά τις παραπάνω αλλαγές. Για να αξιολογήσουμε τους χάρτες αλλαγών για το διάστημα του 1986 ως του 2008, επιλέξαμε τυχαία τις περιοχές και τις ταξιμομήσαμε με βάση τις μεταβολές και καθορίσαμε εάν ήταν σωστά ταξινομημένες. Οι χάρτες έδειξαν ότι μεταξύ 1986 και 2008 τα κωνοφόρα δαση αυξήθηκαν κατά 0.48%, το δάσος πλατύφυλλων αυξήθηκε επίσης 2.28% ενώ η μικτή δασική έκταση παρουσίασε αύξηση 0.89% . Οι βοσκότοποι, οι αστικές περιοχές και άλλα παρουσίασαν αύξηση 0,48, 0,32 και 0,22% αντίστοιχα. Τα γεωργικά εδάφη αυξάνονται επίσης 3.29%, και τα λιβάδια 1.72%. Τα υδάτινα σώματα παρουσιάζονται μειωμένα κατά 6.25% και τα λιβάδια 1.78% (πίνακας 3). Οι εννέα κατηγορίες ταξινόμησης εμφανίζουν ακρίβεια κατά μέσο όρο 85% για τρία έτη. Η συνολική ακρίβεια των χαρτών αλλαγής της εδαφοκάλυψης που παράγεται από τις μεθόδους ανίχνευσης αλλαγής μετα την ταξινόμηση και που αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας διάφορες προσεγγίσεις έφθασε σε 88-91%. Η μέση ακρίβεια για τη χρήση/κάλυψη του εδάφους της εικόνας του 2008 ήταν 89.56%, η μέση αξιοπιστία 88.86% και η γενική ακρίβεια 90.68%. Για την αξιολόγηση της ακρίβειας της ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε μια μήτρα αλλαγών (πίνακας 4) για την εικόνα του 2008 και τα σημεία ελέγχου πεδίου. Επίσης, έχουν ερευνηθεί οι αλλαγές στην ποικιλομορφία του τοπίου και και τον τεμαχισμό ως συνάρτηση του χρόνου από 1986 εως το 2008, χρησιμοποιώντας τις Landsat ταξινομήσεις και τις μετρικές τοπίων (Εικ. 6). Η ποικιλομορφία των τοπίων έχει παραμείνει σχετικά σταθερή, αλλά ο τεμαχισμός, κυρίως από κωνοφόρα και πλατύφυλλα δάση, έχει αυξηθεί σημαντικά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. |
| - | Οι χάρτες ταξινόμησης κάλυψη γης /χρήση γη θα εισαχθούν στα μοντέλα για την προσομοίωση και την πρόβλεψη της μελλοντικής ανάπτυξης. Προς το παρόν, το μοντέλο μετασχηματισμού εδάφους (LTM) έχει εφαρμοστεί, | + | Οι χάρτες ταξινόμησης κάλυψη γης /χρήση γη θα εισαχθούν στα μοντέλα για την προσομοίωση και την πρόβλεψη της μελλοντικής ανάπτυξης. Προς το παρόν, το μοντέλο μετασχηματισμού εδάφους (LTM) που έχει εφαρμοστεί, χρησιμοποιεί ως παράγοντες για να προβλέψει τις αλλαγές χρήσης γης, τν αύξηση του πληθυσμού, παράγοντες μεταφοράς, εγγύτητα ή την πυκνότητα των σημαντικών χαρακτηριστικών του τοπίου, όπως ποτάμια, λίμνες, χώρους αναψυχής, και υψηλής ποιότητας οπτικές γωνίες, . Το μοντέλο χρησιμοποιεί το ΓΠΣ και προσαρμοσμένα εργαλεία γεωχωρικών δεδομένων εδαφικά στοιχεία από τουλάχιστον δύο χρονικές περιόδους (1999 και 2008), που είναι ιδιαίτερης σημασίας. |
| - | + | Τα ιστορικά δεδομένα για αλλαγή χρήσης του εδάφους είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που χρησιμοποιούνται για να προβλέψουν τις μελλοντικά τάσεις . Το μοντέλο επίσης χρησιμοποιείται για να βοηθήσει στην κατανόηση των παραγόντων εκείνων που είναι σημαντικότεροι στην κάλυψη/χρήσηςε εδάφους.</span></p> <br/> | |
Πίνακας 3. Αλλαγές στη χρήση/κάλυψης γης μεταξύ 1986 and 2008<br/> | Πίνακας 3. Αλλαγές στη χρήση/κάλυψης γης μεταξύ 1986 and 2008<br/> | ||
| Γραμμή 66: | Γραμμή 65: | ||
| - | Πίνακας 4 Μήτρες αλλαγών (εκτάρια) στην κάλυψη γης του 2008 | + | Πίνακας 4. Μήτρες αλλαγών (εκτάρια) στην κάλυψη γης του 2008 |
[[Εικόνα: Vsa6_pin4.jpg]] | [[Εικόνα: Vsa6_pin4.jpg]] | ||
'''6. Συμπεράσματα''' | '''6. Συμπεράσματα''' | ||
| - | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Η τεχνολογία τηλεπισκόπησης | + | <p class=MsoNormal style='text-align:justify'><span style='mso-bidi-font-family:Calibri'>Η τεχνολογία της τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με τα ΓΠΣ μπορεί να δώσει αξιόπιστες πληροφορίες για την κάλυψη της βλάστησης. Η ανάλυση της χωρικής έκτασης και της χρονικής αλλαγής της κάλυψης βλάστησης που χρησιμοποιούν απομακρυσμένα δεδομένα είναι ζωτικής σημασίας για την ορθή περιβαλλοντική διαχείριση. Η μελέτη έχει δείξει την πιθανή χρήση των στοιχείων τηλεπισκόπησης στη μελέτη της αλλαγής χρήσης/κάλυψης εδάφους. Οι τεχνικές των ΓΠΣ που ενσωματώνονται σε αυτήν την μελέτη έχουν αποδείξει πέραν πάσης αμφιβολίας τις ικανότητες της χωρικής ανάλυσης. Οι πληροφορίες από τη δορυφορική τηλεπισκόπηση μπορούν να διαδραματίσουν έναν χρήσιμο ρόλο στην κατανόηση της φύσης των αλλαγών στην κάλυψη/χρήσης του εδάφους όπου εμφανίζονται και προβάλλουν πιθανές μελλοντικές αλλαγές. Σε αυτήν την μελέτη εικόνες Landsat χρησιμοποιήθηκαν ικανοποιητικά για τον προσδιορισμό των εννέα κατηγοριών. Παρατηρήθηκε ότι ορισμένες κατηγορίες στην υπό μελέτη περιοχή κατά τη διάρκεια του 1986 - 2008 μεταβλήθηκαν εντυπωσιακά. |
| - | Η μείωση στα κωνοφόρα και τα πλατύφυλλα δάση και στα υδάτινα | + | Η μείωση στα κωνοφόρα και τα πλατύφυλλα δάση και στα υδάτινα είναι συνέπεια ανθρωπογενών δραστηριοτήτων στην υπό μελέτη περιοχή. Η αύξηση του μεγέθους των πόλεων, συχνά σε ποσοστά που υπερβαίνει το ποσοστό αύξησης του πληθυσμού και η συνοδευτική απώλεια των γεωργικών εδαφών, δασών και των υγροτόπων, η κλιμάκωση του κόστους των υποδομών, η αύξηση της κυκλοφοριακής συμφόρησης και τα υποβαθμισμένα περιβάλλοντα, δημιουργούν όλο και περισσότερες ανησυχίες στους πολίτες και τις δημόσιες υπηρεσίες που είναι αρμόδιες για το σχεδιασμό και τη διαχείριση της ανάπτυξης και της εξέλιξης. Οι πληροφορίες από τη δορυφορική τηλεπισκόπηση μπορούν να διαδραματίσουν έναν χρήσιμο ρόλο στην κατανόηση της φύσης των αλλαγών στην κάλυψη/χρήση του εδάφους, όπου εμφανίζονται, προβάλλοντας πιθανές μελλοντικές αλλαγές. |
| - | Συμπερασματικά | + | Συμπερασματικά η ενσωμάτωση δεδομένων τηλεπισκόπησης και ΓΠΣ για την ανίχνευση των μεταβολών σε περιοχές που βασίζονται σε ένα θέμα, π.χ. αύξηση του πληθυσμού, βλάστηση κλπ, κατά τη διάρκεια μιας περιόδου ετών τόσο με χωρικό όσο και με ποσοτικό τρόπο, είναι ιδιαίτερα χρήσιμη. Οι πληροφορίες αυτές είναι απαραίτητες στον προγραμματισμό για την ανάπτυξη και διατήρηση των φυσικών πόρων και του περιβάλλοντός μας. Οι δορυφορικές προσεγγίσεις τηλεπισκόπησης παρέχουν μια οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση όταν απαιτούνται περισσότερες πληροφορίες, αλλά οι προϋπολογισμοί είναι μικροί.</span></p> |
Παρούσα αναθεώρηση της 10:41, 5 Μαρτίου 2012
Πρωτότυπος τίτλος: Multi-temporal Landsat image classification and change analysis of land cover/use in the Prefecture of Thessaloiniki, Greece
Συγγραφείς: Meliadis Ioannis, Miltiadis Meliadis
Έτος δημοσίευσης: 2011
Πηγή: http://www.iaees.org/publications/journals/piaees/articles/2011-1(1)/Multi-temporal-landsat-image.pdf
Περίληψη
Περιγράφεται η μεθοδολογία και τα αποτελέσματα των ταξινομήσεων των πολλαπλών χρονικών Landsat TM / ETM + δεδομένων της Νομαρχίας Θεσσαλονίκης για τα έτη 1986, 1999 και 2008. Έχουν χρησιμοποιηθεί εννέα διαφορετικές καλύψεις γης όπως κωνοφόρων, πλατύφυλλων και μικτά δάση, αγροτικές γαίες, βοσκότοπους, λιβάδια, υδατικά συστήματα, αστικές περιοχές και άλλες χρήσεις γης. Η συνολική ακρίβεια της ταξινόμησης ήταν 85% για τα τρία έτη, και η ακρίβεια εντοπισμού αλλαγών ήταν 88-91%. Ένα από τα πιο σημαντικά αποτελέσματα για τις ταξινομήσεις είναι η διακύμανση των περιοχών των υδάτινων σωμάτων, κυρίως των λιμνών, η μείωση των λιβαδιών και η αύξηση των δασών, γεωργικών εκτάσεων και βοσκοτόπων. Τα αποτελέσματα χρησιμοποιούνται για να προβλέψουμε το μέλλον της ποικιλότητας του τοπίου και τον κατακερματισμό, και να εξετάσουμε διάφορα σενάρια οικολογικής του διαχείρισης. Οι ταξινομήσεις έχουν δώσει έναν οικονομικό και ακριβή τρόπο για να ποσοτικοποιηθούν, χαρτογραφηθούν και αναλυθούν οι αλλαγές στην πάροδο του χρόνου για την κάλυψη του εδάφους.
Λέξεις-κλειδιά: Tηλεπισκόπιση, ΓΠΣ, Πολλαπλών χρονικών περιόδων εικόνες, Κάλυψη γης / χρήση της γης, Θεσσαλονίκη.
1. Εισαγωγή
Ως οικόπεδo κάλυψης εννοούμε τα φυσικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας της γης, που υπάρχουν στην κατανομή της βλάστησης, των υδάτων, του εδάφους και/ή τις τεχνητές δομές. Η Χρήση της γης αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο η γη έχει χρησιμοποιηθεί από τον άνθρωπο και τους βιοτόπους τους, συνήθως με έμφαση στο λειτουργικό της ρόλο για τις οικονομικές δραστηριότητες. Κάλυψη του εδάφους/γης και χρήση αυτής είναι ένας σύνθετος όρος, η οποία περιλαμβάνει δύο κατηγορίες, την κάλυψη και τη χρήση γης. Τα οικόπεδα και η κάλυψη/χρήση γης παρέχουν σημαντικές πληροφορίες και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε τοπικό και περιφερειακό όσο και σε μακροοικονομικό επίπεδο σχεδιασμού και διαχείρισης. Τις περισσότερες φορές τα καθήκοντα σχεδιασμού και διαχείρισης του περιβάλλοντος διαταράσσονται εξαιτίας της ανεπάρκειας πληροφόρησης αναφορικά με τον τρόπο που ο λόγος κάλυψης της γης μεταβάλλεται. Οι αλλαγές στην κάλυψη γης προκαλούνται φυσιολογικά με ένα σταδιακό και βαθμιαίο τρόπο, όμως μερικές φορές μπορεί να είναι γρήγορες και απότομες λόγω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων (Butenuth et al., 2007). Η φωτογράφιση με τη μορφή των αεροφωτογραφιών και δορυφορικών εικόνων έχει αποδειχθεί ότι είναι η πιο οικονομική αποτελεσματική μέθοδος για τη χαρτογράφηση κάλυψης γης σε όλο τον κόσμο (Trisurat et al., 2000). Ιστορικά, η εξ αποστάσεως ανίχνευση με τη μορφή της αεροφωτογραφίας υπήρξε μια σημαντική πηγή πληροφόρησης για την κάλυψης γης. Ωστόσο, το κόστος της απόκτησης της εναέριας φωτογραφίας και η ερμηνεία των τύπων κάλυψης είναι απαγορευτικά ακριβά για μεγάλες γεωγραφικές περιοχές. Μια εναλλακτική λύση είναι η αποκτήσει της απαιτούμενης πληροφόρησης από την ψηφιακή δορυφορική φωτογραφία, όπως είανι οι Landsat TM και ΕΤΜ + (Μeliadis et al, 2005). Αυτή η προσέγγιση έχει πολλά πλεονεκτήματα: (1) η συνοπτική εικόνα των μεγάλων γεωγραφικών περιοχών, (2) η ψηφιακή μορφή των στοιχείων που διευκολύνουν την αποτελεσματικότερη ανάλυση και (3) οι χάρτες κάλυψης γης μπορούν να παραχθούν με πολύ λιγότερο κόστος από ότι με άλλες μεθόδους. Το ΓΣΠ είναι η συστηματική εισαγωγή πολλών διαφορετικών στατιστικών δεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απογραφή του περιβάλλοντος, την παρατήρηση των αλλαγών και των συστατικών και των διαδικασιών πρόβλεψης με βάση της τρέχουσες πρακτικές και τα σχέδια διαχείρισης (Ramachandra και Kumar, 2004). Η ανίχνευση αλλαγής, όπως ορίζεται από τον Hoffer (1978), είναι διαχρονικά αποτελέσματα ως διακυμάνσεις στη φασματική απόκριση και περιλαμβάνει περιπτώσεις όπου τα φασματικά χαρακτηριστικά της βλάστησης ή άλλου είδους κάλυψης σε μια δεδομένη τοποθεσία αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Ο Singh (1989) περιέγραψε την ανίχνευση αλλαγής ως μια διαδικασία που παρατηρεί τις διαφορές ενός αντικειμένου ή φαινομένου σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγής είναι η διαδικασία που βοηθά στον προσδιορισμό των αλλαγών που συνδέονται με τη χρήση γης και τις ιδιότητες κάλυψης γης σε σχέση με γεω-εγγεγραμμένα πολλαπλά χρονικά δεδομένα τηλεπισκόπησης (Παπαδοπούλου και Τσακίρη-Στρατή, 1993 Lu et al, 2004). Βοηθά στον προσδιορισμό των αλλαγών μεταξύ δύο ή περισσότερων από δύο ημερομηνιών της υπό μελέτη περιοχής. Η ανίχνευση αλλαγής είναι χρήσιμη σε πολλές εφαρμογές όπως όπως οι αλλαγές κάλυψης εδάφους/χρήσης του εδάφους, το ποσοστό αποδάσωσης, το ποσοστό και η επιτυχία της αναδάσωσης, ο τεμαχισμός των βιότοπων, η εξέλιξη των τοπίων, μέσω της συνεργικής χρήσης των χωρικών και χρονικών τεχνικών ανάλυσης του γεωγραφικού συστήματος πληροφοριών (GIS) και τηλεπισκόπησης μαζί με τις ψηφιακές τεχνικές επεξεργασίας εικόνας (FOODY, 2002 Malinverni και λοιποί., 2003). Έτσι, τα στοιχεία της τηλεπισκόπησης σε διαφορετικό χρονικό διάστημα βοηθούν στην ανάλυση του ποσοστού των αλλαγών καθώς επίσης και των αιτιωδών παραγόντων που προκαλούν τις αλλαγές. Ως εκ τούτου, παίζει ένα σημαντικό ρόλο στον περιφερειακό σχεδιασμό σε διαφορετικές χρονικές και χωρικές κλίμακες. Αυτό μαζί με τις χωρικές και χρονικές τεχνολογίες ανάλυσης των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και του Παγκόσμιου Συστήματος Εντοπισμού Θέσης (GPS) βοηθούν στη διατήρηση ενημερωμένων πληροφοριών για τη χρήσης γης, ώστε να προκύψει ορθός προγραμματισμό και αποτελεσματική από πλευράς κόστους απόφαση. Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατόν να αναπτυχθεί ένας πολυ-χρονικός άτλαντας της υπό έρευνα περιοχής ,με όλα τα μεταδεδομένα που απαιτούνται για την καταγραφή της περιοχής.
2. Περιοχής Μελέτης
Η περιοχή μελέτης είναι η Νομαρχία Θεσσαλονίκης, η οποία εκτείνεται μεταξύ 40 ° 41 '1,32 "Ν, 23 ° 16' 42,96" Ε. Ο πληθυσμός είναι περίπου 1.099.598 και η περιοχή είναι 3.682.736 km². Είναι περιτριγυρισμένη από τον Θερμαϊκό και τον Στρυμονικό Κόλπο. Στα βόρεια βρίσκεται η λίμνη Κορώνεια και προς τα ανατολικά η λίμνη Βόλβη . Τα βουνά βρίσκονται στο κεντρικό και στο βόρειο τμήμα, οι γεωργικές εκτάσεις στο δυτικό και στο νοτιο-δυτικό τμήμα και μερικά προς τα βορειοανατολικά, στο βόρειο μέρος και κατά μήκος της κοιλάδας του Αξιού. Τα βουνά περιλαμβάνουν το Χορτιάτη στο δυτικό-κεντρικό τμήμα, και το βουνά Κερδύλιο στα βορειοανατολικά. Τα νομαρχιακά διαμερίσματα οριοθετούνται με το νομό Ημαθίας στα νοτιοδυτικά, Πέλλας στη δύση, Κιλκίς προς τα βόρεια, Σέρρες στα ανατολικά και Χαλκιδική στα νότια (Εικ. 1). Από την άποψη της δασοκομίας κυριαρχούν το αειθαλές πλατύφυλλο (65.5%) και η βαλανιδιά (27.3%), ενώ οι μικρότερες περιοχές καλύπτονται από τα δέντρα (2.6%), την οξιά (2.6%), το πεύκο Aleppo (2.0%), το κάστανο (0.9%) και τη μαύρη πεύκη (0.1%) (Ainalis και λοιποί., 2007). Στην περιοχή υπάρχουν πετροχημικα, τσιμέντο, διυλιστήρια πετρελαίου, χαλυβουργεία. Οι ορεινές και ημιορεινές περιοχές σε (σε αντιδιαστολή με τα πεδινά) έχουν κακό υδροδυναμικό υπόβαθρο. Επίσης, η αύξηση του πληθυσμού στους προαστιακούς δήμους, που συνδυάζεται με την ύπαρξη της μεγάλης βιομηχανικής δραστηριότητας δημιουργεί μια σταδιακά αυξανόμενη ζήτηση και πιέσεις στο περιβάλλον.
3. Στόχοι
Οι στόχοι αυτής της μελέτης περιλαμβάνουν:
4. Μεθοδολογία
Ο κύριος στόχος της παρούσας μελέτης είναι να αποκαλύψει τις περιβαλλοντικές αλλαγές χρησιμοποιώντας πολυχρονικά δεδομένα μέσω δορυφόρου. Για την επίτευξη των στόχων της μελέτης χρησιμοποιήθηκε το ψηφιακό λογισμικό επεξεργασίας εικόνας Erdas. Το Erdas Imagine χρησιμοποιήθηκε για να παραγάγει το ψεύτικο σύνθετο χρώμα, συνδυάζοντας το υπέρθυθρο κόκκινο και πράσινο μαζί και για τις δύο εικόνες. Αυτό έγινε για την αναγνώριση της βλάστησης, επειδή η χλωροφύλλη στα φυτά αντικατοπτρίζεται καλύτερα στο υπέρυθρο από ότι το ορατό. Για την ταξινόμηση της εικόνας ορίστηκαν εννέα τάξεις οι οποίες είναι οι παρακάτω: υδάτινα σώματα, γεωργική γη, αστικές περιοχές, λιβάδια, δάση κωνοφόρων και πλατύφυλλα δάση, μικτά δάση, λιβάδια και άλλα. Έχουν χρησιμοποιηθεί για την ταξινόμηση επιπέδου Ι και ΙΙ κάλυψης γης πολυχρονικά Landsat TM / ETM + δεδομένα που έχουν αποκτηθεί στις αρχές και τα μέσα έως τα τέλη του καλοκαιριού, χρονολογούμενα το 1986, το 1999 και 2008. Έχει διαπιστωθεί ότι ο συνδυασμός πρώιμου καλοκαιριού (τέλη Μαΐου ή αρχές Ιουνίου) με τις εικόνες μέσου έως πρόσφατου καλοκαιριού (Αύγουστος ή στις αρχές Σεπτεμβρίου) παρέχει την υψηλότερη ακρίβεια ταξινόμησης. Οι πιό αξιοσημείωτες παρατηρήσεις ήταν ότι οι αρχικές εικόνες χωραφιών τα οποία καλλιεργήθηκαν με ετήσιες συγκομιδές αποκρίνονται ως γυμνό χώμα και είναι διακριτές από τα δάση που είναι ήδη πλήρως ανθισμένα. Όταν μόνο μια θερινή εικόνα χρησιμοποιείται, τα δάση και μερικές συγκομιδές, ειδικά καλαμπόκι, είναι φασματικά παρόμοια. Αντιθέτως, η μεταγενέστερη θερινή εικόνα χρειάζεται για να διαχωρίστουν τα ίδια τα πεδία των καλλιεργειών από τις αστικές περιοχές με σημαντικά ποσά αδιαπέραστων επιφάνειων που είναι φασματικά παρόμοια με το γυμνό έδαφος. Επίγειες παρατηρήσεις οι οποίες αποκτήθηκαν μέσω GPS από περιοχές σε σχέση με τις περιοχές έρευνας αποτυπώθηκαν στην Landsat ETM + εικόνα, η οποία χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο των χώρων εκπαίδευσης όσον αφορά τη φασματική υπογραφή. Η εποπτευμένη ταξινόμηση για τις διάφορες κατηγορίες διενεργήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέγιστη πιθανότητα για το τρόπο ταξινόμησής τους. Μερικές από τις σημαντικές ικανότητες του λογισμικου πακέτου ArcGis είναι η αναταξινομηση,η επίστρωση και η ψηφιοποίηση και χρησιμοποιήθηκαν σε αυτό το μέρος της διαδικασίας, το οποίο εμφανίζεται στην εικόνα 2. Το λογισμικό GIS θα χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει τους αρμόδιους για το σχεδιασμό και την ανάλυση τέτοιων αλλαγών, , συνδυάζοντας τους χάρτες που προέρχονται από τις ταξινομημένες εικόνες από τα έτη 1986, 1999 έως 2008 και την ενσωμάτωση των πολλαπλών (χωρική και ιδιότητα) βάσεων δεδομένων. Η ανάπτυξη των βάσεων δεδομένων των πολλαπλών χρονικών χαρτών κάλυψης/χρήση γης ήταν ένας από τους στόχους αυτής της μελέτη και η επιτυχία (ή όχι) θα λειτουργήσει ως πιλοτική εφαρμοφή για άλλες περιοχές. Ο συνδυασμός αυτών των χαρτών με άλλους θεματικούς χάρτες, όπως του εδάφους, οδικό δίκτυο, χάρτες κινδύνων πυρκαγιάς, καθώς και χάρτες πυκνότητας βλάστησης θα δώσει απαντήσεις για τις αλλαγές των κατηγοριών κάλυψης εδάφους/χρήσης του εδάφους και σε ορισμένες περιπτώσεις των λόγων των αλλαγών.
5. Αποτελέσματα
Η ανεξέλεγκτη μέθοδος ταξινόμησης των εικόνων πραγματοποιείται πριν από την επιτόπια παρατήρηση, προκειμένου να καθοριστούν τα αληθινά στρώματα. Η επιτόπια έρευνα γίνεται για τη συλλογή δεδομένων για την κατάρτιση και την επικύρωση της ερμηνείας της χρήσης/κάλυψηςτου εδάφους από τη δορυφορική εικόνα του 2008 και για την ποιοτική περιγραφή των χαρακτηριστικών της κάθε κατηγορίας χρήσης/κάλυψης του εδάφους. Οι χάρτες κάλυψης/χρήσης γης του 1986, 1999 και 2008 παρήχθησαν με τη χρησιμοποίηση της εποπτευμένης τεχνικής ταξινόμησης εικόνας βασισμένης στη ταξινομητή Μεγίστης Πιθανόφάνειας (MLC) και σε 832 δείγματα. Οι εικόνες 3 και 4 παρουσιάζουν την ταξινόμηση της περιοχής μελέτης για τα έτη 1986 και 2008. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει τις εννέα κατηγορίες τις περιοχή μελέτης για τα έτη 1986, 1999 και 2008 αλλά και τις αλλαγές στην κάλυψη γης για τα χρονικά διαστήματα 1986-1999, 1999-2008 και 1986-2008 (Πίνακας 2) για να εξακριβωθεί η ακρίβεια της ταξινόμησης.
Πίνακας 1. Οι περιοχές των κατηγοριών κάλυψης γης για τα έτη 1986, 1999 και 2008.
Πίνακας 2. Αλλαγές στη χρήσης/κάλυψης γης μεταξύ 1986-1999, 1999-2008 και 1986-2008
Η εικόνα 5 αντιπροσωπεύει γραφικά τις παραπάνω αλλαγές. Για να αξιολογήσουμε τους χάρτες αλλαγών για το διάστημα του 1986 ως του 2008, επιλέξαμε τυχαία τις περιοχές και τις ταξιμομήσαμε με βάση τις μεταβολές και καθορίσαμε εάν ήταν σωστά ταξινομημένες. Οι χάρτες έδειξαν ότι μεταξύ 1986 και 2008 τα κωνοφόρα δαση αυξήθηκαν κατά 0.48%, το δάσος πλατύφυλλων αυξήθηκε επίσης 2.28% ενώ η μικτή δασική έκταση παρουσίασε αύξηση 0.89% . Οι βοσκότοποι, οι αστικές περιοχές και άλλα παρουσίασαν αύξηση 0,48, 0,32 και 0,22% αντίστοιχα. Τα γεωργικά εδάφη αυξάνονται επίσης 3.29%, και τα λιβάδια 1.72%. Τα υδάτινα σώματα παρουσιάζονται μειωμένα κατά 6.25% και τα λιβάδια 1.78% (πίνακας 3). Οι εννέα κατηγορίες ταξινόμησης εμφανίζουν ακρίβεια κατά μέσο όρο 85% για τρία έτη. Η συνολική ακρίβεια των χαρτών αλλαγής της εδαφοκάλυψης που παράγεται από τις μεθόδους ανίχνευσης αλλαγής μετα την ταξινόμηση και που αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας διάφορες προσεγγίσεις έφθασε σε 88-91%. Η μέση ακρίβεια για τη χρήση/κάλυψη του εδάφους της εικόνας του 2008 ήταν 89.56%, η μέση αξιοπιστία 88.86% και η γενική ακρίβεια 90.68%. Για την αξιολόγηση της ακρίβειας της ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε μια μήτρα αλλαγών (πίνακας 4) για την εικόνα του 2008 και τα σημεία ελέγχου πεδίου. Επίσης, έχουν ερευνηθεί οι αλλαγές στην ποικιλομορφία του τοπίου και και τον τεμαχισμό ως συνάρτηση του χρόνου από 1986 εως το 2008, χρησιμοποιώντας τις Landsat ταξινομήσεις και τις μετρικές τοπίων (Εικ. 6). Η ποικιλομορφία των τοπίων έχει παραμείνει σχετικά σταθερή, αλλά ο τεμαχισμός, κυρίως από κωνοφόρα και πλατύφυλλα δάση, έχει αυξηθεί σημαντικά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Οι χάρτες ταξινόμησης κάλυψη γης /χρήση γη θα εισαχθούν στα μοντέλα για την προσομοίωση και την πρόβλεψη της μελλοντικής ανάπτυξης. Προς το παρόν, το μοντέλο μετασχηματισμού εδάφους (LTM) που έχει εφαρμοστεί, χρησιμοποιεί ως παράγοντες για να προβλέψει τις αλλαγές χρήσης γης, τν αύξηση του πληθυσμού, παράγοντες μεταφοράς, εγγύτητα ή την πυκνότητα των σημαντικών χαρακτηριστικών του τοπίου, όπως ποτάμια, λίμνες, χώρους αναψυχής, και υψηλής ποιότητας οπτικές γωνίες, . Το μοντέλο χρησιμοποιεί το ΓΠΣ και προσαρμοσμένα εργαλεία γεωχωρικών δεδομένων εδαφικά στοιχεία από τουλάχιστον δύο χρονικές περιόδους (1999 και 2008), που είναι ιδιαίτερης σημασίας. Τα ιστορικά δεδομένα για αλλαγή χρήσης του εδάφους είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που χρησιμοποιούνται για να προβλέψουν τις μελλοντικά τάσεις . Το μοντέλο επίσης χρησιμοποιείται για να βοηθήσει στην κατανόηση των παραγόντων εκείνων που είναι σημαντικότεροι στην κάλυψη/χρήσηςε εδάφους.
Πίνακας 3. Αλλαγές στη χρήση/κάλυψης γης μεταξύ 1986 and 2008
Πίνακας 4. Μήτρες αλλαγών (εκτάρια) στην κάλυψη γης του 2008
6. Συμπεράσματα
Η τεχνολογία της τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με τα ΓΠΣ μπορεί να δώσει αξιόπιστες πληροφορίες για την κάλυψη της βλάστησης. Η ανάλυση της χωρικής έκτασης και της χρονικής αλλαγής της κάλυψης βλάστησης που χρησιμοποιούν απομακρυσμένα δεδομένα είναι ζωτικής σημασίας για την ορθή περιβαλλοντική διαχείριση. Η μελέτη έχει δείξει την πιθανή χρήση των στοιχείων τηλεπισκόπησης στη μελέτη της αλλαγής χρήσης/κάλυψης εδάφους. Οι τεχνικές των ΓΠΣ που ενσωματώνονται σε αυτήν την μελέτη έχουν αποδείξει πέραν πάσης αμφιβολίας τις ικανότητες της χωρικής ανάλυσης. Οι πληροφορίες από τη δορυφορική τηλεπισκόπηση μπορούν να διαδραματίσουν έναν χρήσιμο ρόλο στην κατανόηση της φύσης των αλλαγών στην κάλυψη/χρήσης του εδάφους όπου εμφανίζονται και προβάλλουν πιθανές μελλοντικές αλλαγές. Σε αυτήν την μελέτη εικόνες Landsat χρησιμοποιήθηκαν ικανοποιητικά για τον προσδιορισμό των εννέα κατηγοριών. Παρατηρήθηκε ότι ορισμένες κατηγορίες στην υπό μελέτη περιοχή κατά τη διάρκεια του 1986 - 2008 μεταβλήθηκαν εντυπωσιακά. Η μείωση στα κωνοφόρα και τα πλατύφυλλα δάση και στα υδάτινα είναι συνέπεια ανθρωπογενών δραστηριοτήτων στην υπό μελέτη περιοχή. Η αύξηση του μεγέθους των πόλεων, συχνά σε ποσοστά που υπερβαίνει το ποσοστό αύξησης του πληθυσμού και η συνοδευτική απώλεια των γεωργικών εδαφών, δασών και των υγροτόπων, η κλιμάκωση του κόστους των υποδομών, η αύξηση της κυκλοφοριακής συμφόρησης και τα υποβαθμισμένα περιβάλλοντα, δημιουργούν όλο και περισσότερες ανησυχίες στους πολίτες και τις δημόσιες υπηρεσίες που είναι αρμόδιες για το σχεδιασμό και τη διαχείριση της ανάπτυξης και της εξέλιξης. Οι πληροφορίες από τη δορυφορική τηλεπισκόπηση μπορούν να διαδραματίσουν έναν χρήσιμο ρόλο στην κατανόηση της φύσης των αλλαγών στην κάλυψη/χρήση του εδάφους, όπου εμφανίζονται, προβάλλοντας πιθανές μελλοντικές αλλαγές. Συμπερασματικά η ενσωμάτωση δεδομένων τηλεπισκόπησης και ΓΠΣ για την ανίχνευση των μεταβολών σε περιοχές που βασίζονται σε ένα θέμα, π.χ. αύξηση του πληθυσμού, βλάστηση κλπ, κατά τη διάρκεια μιας περιόδου ετών τόσο με χωρικό όσο και με ποσοτικό τρόπο, είναι ιδιαίτερα χρήσιμη. Οι πληροφορίες αυτές είναι απαραίτητες στον προγραμματισμό για την ανάπτυξη και διατήρηση των φυσικών πόρων και του περιβάλλοντός μας. Οι δορυφορικές προσεγγίσεις τηλεπισκόπησης παρέχουν μια οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση όταν απαιτούνται περισσότερες πληροφορίες, αλλά οι προϋπολογισμοί είναι μικροί.
