Χαρτογράφηση και αξιολόγηση των οικοσυστημάτων που σχετίζονται με το νερό με βάση τεχνικές τηλεπισκόπησης και γεωχωρική ανάλυση

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 18:58, 7 Μαρτίου 2025

Τίτλος : Χαρτογράφηση και αξιολόγηση των οικοσυστημάτων που σχετίζονται με το νερό με βάση τεχνικές τηλεπισκόπησης και γεωχωρική ανάλυση: Περιοχές Ραμσάρ και οι λεκάνες απορροής τους

Συγγραφείς:E. Fitoka, M. Tompoulidou, L. Hatziiordanou, A.Apostolakis, R.Höfer, K. Weise, C. Ververis

Πηγή [ScienceDirect]:

Εισαγωγή

Η παρούσα εργασία περιγράφει λεπτομερώς μια μελέτη που στοχεύει στην χαρτογράφηση και αξιολόγηση των υγροτοπικών οικοσυστημάτων εντός δέκα ελληνικών περιοχών Ramsar και των λεκανών απορροής τους, συμβάλλοντας στην αξιολόγηση του δείκτη 6.6.1 του Στόχου Βιώσιμης Ανάπτυξης (ΣΒΑ). Οι υγρότοποι, ζωτικής σημασίας για τον υδρολογικό κύκλο και τις οικοσυστημικές υπηρεσίες, υποεκπροσωπούνται στις προσπάθειες χαρτογράφησης, εμποδίζοντας τη διατήρησή τους.

Μεθοδολογία

Η μελέτη αξιοποιεί δεδομένα Παρατήρησης Γης (ΠΓ), συγκεκριμένα δορυφορικές εικόνες Sentinel-2A και Landsat 5 TM, και Ανάλυση Εικόνας Βασισμένη σε Αντικείμενα (OBIA) για να ξεπεραστούν οι προκλήσεις στη χαρτογράφηση των υγροτόπων. Η έρευνα επικεντρώνεται σε δέκα ελληνικές περιοχές Ramsar, συμπεριλαμβανομένης μιας διασυνοριακής περιοχής που μοιράζεται με την Αλβανία και τη Βόρεια Μακεδονία. Χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Sentinel-2A και Landsat 5 TM από την υγρή και την ξηρή περίοδο, οι οποίες διορθώθηκαν ατμοσφαιρικά και υποβλήθηκαν σε προ-επεξεργασία. Ενσωματώθηκαν δεδομένα Corine Landcover/Landuse (CLC) για να γίνει διάκριση μεταξύ καλλιεργειών, αστικών περιοχών και ορυζώνων.

Αναπτύχθηκε ένα ιεραρχικό μοντέλο OBIA, προσαρμοσμένο στα υγροτοπικά οικοσυστήματα και βασισμένο στην ονοματολογία EU MAES. Το μοντέλο αυτό είχε ως στόχο να προσδιορίσει τους περιορισμούς και τους κανόνες στη χαρτογράφηση της χωρικής έκτασης των υγροτόπων. Η μεθοδολογία περιελάμβανε πολυ-αναλυτική τμηματοποίηση, χρησιμοποιώντας το λογισμικό eCognition Developer 8.7, με παραμέτρους προσαρμοσμένες για τη βέλτιστη δημιουργία αντικειμένων. Χρησιμοποιήθηκε ένα ολοκληρωμένο σύνολο χαρακτηριστικών αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένων των φασματικών δεικτών (NDVI, NDWI, NDRE), των τιμών των στρωμάτων, της γεωμετρίας, των θεματικών χαρακτηριστικών (CLC) και των συμφραζομένων χαρακτηριστικών (σχέσεις με υπερκείμενα/γειτονικά αντικείμενα).

Η διαδικασία ταξινόμησης ακολούθησε μια προσέγγιση από πάνω προς τα κάτω, αρχικά προσδιορίζοντας γενικές κλάσεις και στη συνέχεια προχωρώντας σε λεπτομερείς κλάσεις χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό κανόνων που ορίζονται από τον χρήστη, δέντρων αποφάσεων Classification and Regression Tree (CART) και ταξινόμησης βάσει συμφραζομένων. Το CART βοήθησε στη διάκριση φασματικά παρόμοιων κλάσεων, ενώ τα συμφραζόμενα χαρακτηριστικά βοήθησαν στην τελειοποίηση των ταξινομήσεων βάσει χωρικών σχέσεων.

Υλοποίηση

Η ιεραρχική ροή ταξινόμησης εικόνων αναπτύχθηκε στον Εθνικό Δρυμό Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης και εφαρμόστηκε σε άλλες περιοχές, με προσαρμογές που έγιναν για να ληφθούν υπόψη οι ειδικές για κάθε περιοχή παραλλαγές. Οι προσαρμογές περιελάμβαναν την επαναβαθμονόμηση των φασματικών περιοχών χαρακτηριστικών, την επιλογή διαφορετικών φασματικών χαρακτηριστικών για κλάσεις με υψηλή φασματική ομοιότητα και την λεπτομερή ρύθμιση των τιμών των συμφραζομένων χαρακτηριστικών.

Η αξιολόγηση της θεματικής ακρίβειας, που πραγματοποιήθηκε σε μια περιοχή δειγματοληψίας που κάλυπτε το 66% της συνολικής χαρτογραφημένης περιοχής, χρησιμοποίησε στρωματοποιημένη τυχαία δειγματοληψία και μεθόδους πίνακα σύγχυσης. Τα δεδομένα αναφοράς βασίστηκαν σε υπάρχουσα γνώση, ορθοφωτογραφίες και Google Earth. Οι αλλαγές στη χωρική έκταση των υγροτόπων σε διάστημα 30 ετών αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση σύγκρισης χαρτών και την ταξινόμηση Land and Ecosystem Accounting (LEAC).

Το ιεραρχικό μοντέλο OBIA διέκρινε επιτυχώς 31 κλάσεις, συμπεριλαμβανομένων 24 κλάσεων υγροτοπικών οικοσυστημάτων. Οι εποχιακές φασματικές πληροφορίες, τα γεωμετρικά και τα συμφραζόμενα κριτήρια ήταν κρίσιμα για την ακριβή ταξινόμηση.

Συμπεράσματα

Η μελέτη ανέδειξε τις προκλήσεις στην απομόνωση συγκεκριμένων υδατικών κλάσεων και την ανάγκη για χειροκίνητες προσαρμογές και εξειδικευμένη γνώση. Τα συμφραζόμενα χαρακτηριστικά, όπως η απόσταση και η εγγύτητα σε άλλες κλάσεις, ήταν απαραίτητα για την τελειοποίηση των ταξινομήσεων. Η αξιολόγηση της ακρίβειας κατέδειξε την αποτελεσματικότητα της μεθοδολογίας, παρέχοντας πολύτιμα δεδομένα για την αξιολόγηση του δείκτη 6.6.1 του ΣΒΑ και τις ενημερώσεις των Φύλλων Πληροφοριών Ramsar.