Εφικτότητα παρακολούθησης των αποθηκευτικών δεξαμενών νερού σε πεδινές περιοχές με οπτική τηλεπισκόπηση.

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 08:42, 28 Ιανουαρίου 2025

Add Your Content Here 1. Πρωτότυπος Τίτλος :

Feasibility of monitoring floodplain on-farm water storages by integrating airborne and satellite LiDAR altimetry with optical remote sensing 
                                                                                         

2. Συγγραφείς: Jorge L. Pe˜na-Arancibia a,*, Catherine J. Ticehurst a, Yingying Yu b, Tim R. McVicar a, Steve P. Marvanek

3. Πηγή: https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.113992

4. Περίληψη: Το έγγραφο αφορά τη δυνατότητα παρακολούθησης μικρών αγροτικών υδατοδεξαμενών σε πλημμυρικές πεδιάδες, συνδυάζοντας δεδομένα LiDAR (αερομεταφερόμενα και δορυφορικά) με οπτική τηλεπισκόπηση. Οι βασικές πληροφορίες είναι οι εξής: o Οι μικρές υδατοδεξαμενές (≤500 ha) είναι κρίσιμες για την άρδευση, την κτηνοτροφία και άλλες γεωργικές ανάγκες, αλλά συχνά είναι δύσκολο να παρακολουθούνται λόγω του μεγάλου αριθμού και της γεωγραφικής τους διασποράς. o Χρήση δορυφορικών δεδομένων από Landsat και Sentinel-2 για τη χαρτογράφηση υδάτων. o Ενσωμάτωση δεδομένων υψομετρίας από LiDAR για την εκτίμηση όγκων νερού, επιπέδων εξάτμισης και κατασκευαστικών χαρακτηριστικών. o Από το 1988 έως το 2021, οι υδατοδεξαμενές αυξήθηκαν σε αριθμό και συνολική επιφάνεια (από 17 δεξαμενές και 101.89 ha το 1988 σε 105 δεξαμενές και 5587.68 ha το 2021). o Οι ετήσιες απώλειες νερού από εξάτμιση υπολογίστηκαν σε 52.47 εκατ. κυβικά μέτρα, δηλαδή περίπου 27% του ετήσιου αρδευτικού ορίου της περιοχής. o Οι δορυφόροι GEDI και ICESat-2 παρείχαν ακριβείς μετρήσεις υψομέτρου με μικρές αποκλίσεις, αλλά δεν επαρκούν για την πλήρη παρακολούθηση των αλλαγών στον όγκο νερού λόγω του περιορισμένου εύρους κάλυψης και των κυκλικών παρατηρήσεων. o Ο συνδυασμός τηλεπισκόπησης και LiDAR παρέχει ένα αποτελεσματικό μέσο παρακολούθησης μικρών δεξαμενών νερού. o Τα ευρήματα μπορούν να βελτιώσουν τη διαχείριση υδάτινων πόρων στις πλημμυρικές πεδιάδες και να ενισχύσουν την ένταξή τους σε μοντέλα διαχείρισης ποτάμιων συστημάτων.

5. Εισαγωγή: Πρόκειται για μία πρωτοποριακή μελέτη που εξετάζει τη δυνατότητα παρακολούθησης μικρών αγροτικών υδατοδεξαμενών στις πλημμυρικές πεδιάδες. Οι δεξαμενές αυτές παίζουν κρίσιμο ρόλο στην άρδευση, την παροχή νερού για ζώα και ανθρώπους, καθώς και στη διαχείριση εδαφικής διάβρωσης. Ωστόσο, η ευρεία γεωγραφική τους εξάπλωση και η απουσία επιτόπιας μέτρησης καθιστούν δύσκολη τη διαχείριση και παρακολούθησή τους. Η συγκεκριμένη μελέτη συνδυάζει δεδομένα τηλεπισκόπησης και LiDAR, τόσο αερομεταφερόμενα όσο και δορυφορικά, για να:Εντοπίσει τις θέσεις των δεξαμενών. • Υπολογίσει τη χωρητικότητα και τις απώλειες νερού λόγω εξάτμισης. • Αξιολογήσει την εξέλιξή τους από την κατασκευή έως την αποσυναρμολόγησή τους. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ολοκληρωμένη χρήση τέτοιων τεχνολογιών μπορεί να αποτελέσει ένα εργαλείο-κλειδί για τη διαχείριση των υδάτινων πόρων στις ημιάνυδρες και άγονες περιοχές, όπως η λεκάνη Murray-Darling στην Αυστραλία. Ακολουθώντας τη δομή της μελέτης, θα δούμε τις μεθοδολογίες που χρησιμοποιήθηκαν, τα ευρήματα, καθώς και τις επιπτώσεις αυτών στην περιβαλλοντική διαχείριση και την πολιτική σχεδιασμού.

6. Μεθοδολογία: Η μελέτη αυτή εστιάζει στη συνδυαστική χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και υψομετρίας LiDAR για την παρακολούθηση αγροτικών δεξαμενών νερού (Floodplain on-Farm Water Storages - FoFWS). Ακολουθεί μια συνοπτική περιγραφή των μεθόδων που εφαρμόστηκαν: ________________________________________ . Ανίχνευση και Χαρτογράφηση των Δεξαμενών • Χρήση οπτικών δορυφορικών δεδομένων από Landsat και Sentinel-2: o Δημιουργήθηκαν χάρτες νερού χρησιμοποιώντας τον τροποποιημένο Δείκτη Κανονικοποιημένης Διαφοράς Νερού (mNDWI). o Αναλύθηκαν χρονικές σειρές δεδομένων από το 1988 έως το 2021 για τον εντοπισμό περιοχών με σταθερή παρουσία νερού. • Εφαρμόστηκαν ψευδοϋψομετρικά μοντέλα από αερομεταφερόμενο LiDAR (ανάλυση 1 μέτρου) για τη μέτρηση της χωρητικότητας και της γεωμετρίας των δεξαμενών. ________________________________________ . Εκτίμηση Χρονολογίας Κατασκευής και Αχρησίας • Χρησιμοποιήθηκαν μηνιαίοι χάρτες νερού από Landsat για τον υπολογισμό της χρονιάς και του μήνα: o Κατασκευής: Εντοπίστηκε η πρώτη εμφάνιση νερού σε επίπεδα ≥30% της μέγιστης επιφάνειας για τουλάχιστον 3 συνεχόμενους μήνες. o Αχρησίας: Οι δεξαμενές θεωρήθηκαν ανενεργές εάν δεν είχαν νερό για πάνω από 12 μήνες. ________________________________________ . Υπολογισμός Απωλειών Εξάτμισης • Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα εξάτμισης από το μοντέλο CMRSET Landsat, το οποίο υπολογίζει την πραγματική εξατμισοδιαπνοή μέσω δεικτών βλάστησης. • Οι απώλειες εξάτμισης υπολογίστηκαν σε κυβικά μέτρα ανά μήνα και χιλιοστά ανά ημέρα. ________________________________________ . Υπολογισμός Όγκου και Υψομετρικών Σχέσεων • Οι υψομετρικοί χάρτες 1 μέτρου χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό της σχέσης ύψους-επιφάνειας-όγκου: o Υπολογίστηκαν όγκοι σε διαφορετικά επίπεδα πλήρωσης, λαμβάνοντας υπόψη το «ελεύθερο περιθώριο» 0,8 μέτρων από τα τοιχώματα. ________________________________________ . Δορυφορική Υψομετρία (LiDAR Altimetry) • Δεδομένα από τους δορυφόρους GEDI και ICESat-2 χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της στάθμης του νερού: o Τα δεδομένα επαληθεύτηκαν συγκρίνοντας τις παρατηρήσεις με υψομετρικά μοντέλα και επιτόπιες μετρήσεις. ________________________________________ . Αξιολόγηση Ακρίβειας • Συγκρίθηκαν οι υψομετρικές μετρήσεις από GEDI και ICESat-2 με τις πραγματικές παρατηρήσεις. • Εξετάστηκε η καταλληλότητα αυτών των δορυφορικών δεδομένων για παρακολούθηση μικρών δεξαμενών. ________________________________________ Η μεθοδολογία αυτή καταδεικνύει την πολυπλοκότητα και την καινοτομία στη χρήση πολλαπλών τύπων δεδομένων για την κατανόηση των λειτουργιών και των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των FoFWS.

7. Αποτελέσματα Η μελέτη παρείχε σημαντικές πληροφορίες για τη χαρτογράφηση, την παρακολούθηση και την αξιολόγηση μικρών υδατοδεξαμενών (FoFWS) στις πλημμυρικές πεδιάδες της περιοχής Barwon-Darling, Αυστραλία. Τα βασικά αποτελέσματα είναι τα εξής: ________________________________________ . Αύξηση Αριθμού και Επιφάνειας Δεξαμενών • Από το 1988 έως το 2021, οι δεξαμενές αυξήθηκαν από 17 σε 105. • Η συνολική μέγιστη επιφάνεια αυξήθηκε από 101.89 ha το 1988 σε 5587.68 ha το 2021, σημειώνοντας αύξηση κατά 55 φορές. • Η μεγαλύτερη ανάπτυξη καταγράφηκε μεταξύ 1988 και 1996, ενώ η επιφάνεια παρέμεινε σχετικά σταθερή από το 2002 και έπειτα. ________________________________________ . Απώλειες Νερού από Εξάτμιση • Η μέση ετήσια απώλεια νερού λόγω εξάτμισης εκτιμήθηκε σε 52.47 MCM/έτος. o Αυτό αντιστοιχεί στο 27% του ετήσιου αρδευτικού ορίου της περιοχής (189 MCM/έτος). • Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού (Δεκέμβριος-Φεβρουάριος), η εξατμισοδιαπνοή κορυφώθηκε σε 6.1 mm/ημέρα κατά μέσο όρο. ________________________________________ . Υψομετρικές Σχέσεις και Όγκοι Νερού • Οι 105 δεξαμενές χωρίστηκαν σε δύο ομάδες: o 54 δεξαμενές που ήταν άδειες κατά την υψομετρική χαρτογράφηση είχαν συνολικό όγκο 128 MCM και επιφάνεια 3854 ha. o Οι υπόλοιπες 51, που ήταν πλήρεις ή μερικώς πλήρεις, είχαν όγκο 50 MCM και επιφάνεια 1946 ha. • Η ανάλυση ύψους-όγκου έδειξε ότι οι μικρές δεξαμενές είναι πιο ευαίσθητες σε μεταβολές όγκου όταν το ύψος τους ξεπερνά τα 3 μέτρα. ________________________________________ . Δορυφορική Υψομετρία (GEDI και ICESat-2) • Οι δορυφορικοί αισθητήρες παρείχαν ακριβείς μετρήσεις υψομέτρου: o Το GEDI είχε RMSD 0.38 m, ενώ το ICESat-2 παρουσίασε καλύτερη ακρίβεια με RMSD 0.12 m. • Το ICESat-2, με υψηλότερη χωρική ανάλυση (0.7 m), κατέγραψε επίσης αλλαγές στα δομικά χαρακτηριστικά των δεξαμενών, όπως αυξήσεις στο ύψος των τοιχωμάτων. ________________________________________ . Περιβαλλοντικές και Υδατικές Επιπτώσεις • Οι δεξαμενές συνέβαλαν σε σημαντική μείωση της ροής του νερού προς τα κατάντη, με πιθανές αρνητικές επιπτώσεις στα οικοσυστήματα και στις κοινωνικές χρήσεις νερού. • Οι απώλειες από εξάτμιση αντιπροσωπεύουν σημαντική ποσότητα νερού, επηρεάζοντας τη συνολική διαθεσιμότητα υδάτινων πόρων. ________________________________________

8. Συζήτηση- Συμπεράσματα: Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τη χρησιμότητα της συνδυαστικής χρήσης δορυφορικών και αερομεταφερόμενων δεδομένων για την παρακολούθηση των FoFWS. Η προσέγγιση αυτή μπορεί να εφαρμοστεί σε άλλες ημιάνυδρες περιοχές παγκοσμίως, συμβάλλοντας στην αποτελεσματικότερη διαχείριση των υδάτινων πόρων και στη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων.