Αντικειμενοστραφής ανάλυση εικόνων IKONOS για την εξέταση της επιδημίας της ξήρανσης της Κεφαλληνιακής ελάτης στον Δρυμό Πάρνηθας
Από RemoteSensing Wiki
(New page: <big>'''Περίληψη'''</big> Στην παρούσα εργασία μελετάται η κατάσταση stress της Κεφαλληνιακής ελάτης (Abies cephalonica)...) |
|||
| Γραμμή 14: | Γραμμή 14: | ||
Αρχικά εντοπίστηκαν οι είκοσι (20) μόνιμες δοκιμαστικές επιφάνειες στο χώρο, οι οποίες είχαν χρησιμοποιηθεί σε παλαιότερη έρευνα (Τσόπελας, 2000), με σκοπό τη λήψη των δένδρων ελάτης σε κατάσταση stress με τη βοήθεια του ψηφιακού τοπογραφικού οργάνου GPS (GS50). Οι μόνιμες επιφάνειες βρίσκονται σ’ όλη την έκταση διάπλασης του ελατοδάσους, είναι κυκλικής διατομής, η καθεμία έχει έκταση ίση με 1 στρέμμα και φέρει ένα μονοσήμαντο αριθμό (π.χ. 11) για την διάκρισή της από τις υπόλοιπες επιφάνειες. Η έκθεση τους ποικίλει (Βόρεια – Νότια – Ανατολική – Δυτική - ΝΑ-ΝΔ), όπως και η κλίση (μέτριες - πολύ υψηλές), ενώ κάθε επιφάνεια φέρει άτομα ελάτης ασθενή ή νεκρά (δένδρα προσβεβλημένα από χιονοθλασσίες ή χιονοριψίες ή ανεμοριψίες, δένδρα προσβεβλημένα από το παράσιτο Viscum album, κ.α). Με το GPS ελήφθησαν τα κέντρα των επιφανειών καθώς και τα πιο χαρακτηριστικά δένδρα ελάτης που βρίσκονται σε κατάσταση stress (Ι,ΙΙ,ΙΙΙ). | Αρχικά εντοπίστηκαν οι είκοσι (20) μόνιμες δοκιμαστικές επιφάνειες στο χώρο, οι οποίες είχαν χρησιμοποιηθεί σε παλαιότερη έρευνα (Τσόπελας, 2000), με σκοπό τη λήψη των δένδρων ελάτης σε κατάσταση stress με τη βοήθεια του ψηφιακού τοπογραφικού οργάνου GPS (GS50). Οι μόνιμες επιφάνειες βρίσκονται σ’ όλη την έκταση διάπλασης του ελατοδάσους, είναι κυκλικής διατομής, η καθεμία έχει έκταση ίση με 1 στρέμμα και φέρει ένα μονοσήμαντο αριθμό (π.χ. 11) για την διάκρισή της από τις υπόλοιπες επιφάνειες. Η έκθεση τους ποικίλει (Βόρεια – Νότια – Ανατολική – Δυτική - ΝΑ-ΝΔ), όπως και η κλίση (μέτριες - πολύ υψηλές), ενώ κάθε επιφάνεια φέρει άτομα ελάτης ασθενή ή νεκρά (δένδρα προσβεβλημένα από χιονοθλασσίες ή χιονοριψίες ή ανεμοριψίες, δένδρα προσβεβλημένα από το παράσιτο Viscum album, κ.α). Με το GPS ελήφθησαν τα κέντρα των επιφανειών καθώς και τα πιο χαρακτηριστικά δένδρα ελάτης που βρίσκονται σε κατάσταση stress (Ι,ΙΙ,ΙΙΙ). | ||
Στη συνέχεια έλαβε χώρα η μακροσκοπική παρατήρηση της κατάστασης stress των δένδρων ελάτης μέσω της αντικειμενοστραφούς ανάλυσης της εικόνας χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες Ikonos (έτος 2004), ανάλυσης 1μ, με τη βοήθεια του λογισμικού eCognition. Για τη σωστή παρατήρηση του φαινομένου πρωτίστως έγινε γεωμετρική διόρθωση των εικόνων με την βοήθεια του λογισμικού προγράμματος ER-Mapper 6.4, όπου για τη διαδικασία αυτή χρησιμοποιήθηκε ψηφιακό μοντέλο εδάφους 1:20.000, καθώς και 52 επίγεια σημεία ελέγχου GCP’ s (Ground Control Points), τα οποία αναφέρονταν στα ζεύγη συντεταγμένων των κέντρων των δοκιμαστικών επιφανειών και των δένδρων ελάτης σε κατάσταση stress που είχαν ληφθεί με το GPS. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκε το έγχρωμο σύνθετο RGB:432 ώστε να τονιστεί η βλάστηση, όπου κατόπιν φωτοερμηνείας επιλέχθηκαν οι ακόλουθες κατηγορίες (Σχήμα 1): 1. Blastisi no stress, 2. Blastisi stress I, 3. Blastisi stress II , 4. Blastisi stress III, 5. Gaiodi, 6. Skia | Στη συνέχεια έλαβε χώρα η μακροσκοπική παρατήρηση της κατάστασης stress των δένδρων ελάτης μέσω της αντικειμενοστραφούς ανάλυσης της εικόνας χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες Ikonos (έτος 2004), ανάλυσης 1μ, με τη βοήθεια του λογισμικού eCognition. Για τη σωστή παρατήρηση του φαινομένου πρωτίστως έγινε γεωμετρική διόρθωση των εικόνων με την βοήθεια του λογισμικού προγράμματος ER-Mapper 6.4, όπου για τη διαδικασία αυτή χρησιμοποιήθηκε ψηφιακό μοντέλο εδάφους 1:20.000, καθώς και 52 επίγεια σημεία ελέγχου GCP’ s (Ground Control Points), τα οποία αναφέρονταν στα ζεύγη συντεταγμένων των κέντρων των δοκιμαστικών επιφανειών και των δένδρων ελάτης σε κατάσταση stress που είχαν ληφθεί με το GPS. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκε το έγχρωμο σύνθετο RGB:432 ώστε να τονιστεί η βλάστηση, όπου κατόπιν φωτοερμηνείας επιλέχθηκαν οι ακόλουθες κατηγορίες (Σχήμα 1): 1. Blastisi no stress, 2. Blastisi stress I, 3. Blastisi stress II , 4. Blastisi stress III, 5. Gaiodi, 6. Skia | ||
| + | |||
| + | [[εικόνα:kef_el1.jpg|center|400px|]] | ||
| + | '''Σχήμα 1.''' Έγχρωμο σύνθετο RGB:432 τμήματος δορυφορικής IKONOS όπου σημαίνονται ενδεικτικά οι κατηγορίες ταξινόμησης:1.Gaiodi (κίτρινο), 2.Blastisi no stress (πράσινο), 3. Blastisi stress I (κόκκινο), 4. Blastisi stress II (μωβ), 5. Blastisi stress III (τυρκουάζ), 6. Skia (γαλάζιο) | ||
Αναθεώρηση της 16:58, 18 Απριλίου 2010
Περίληψη
Στην παρούσα εργασία μελετάται η κατάσταση stress της Κεφαλληνιακής ελάτης (Abies cephalonica), στις 20 μόνιμες δοκιμαστικές επιφάνειες του Εθνικού Δρυμού Πάρνηθας, του Ν. Αττικής. Η γενική εικόνα του ελατοδάσους δεν είναι καλή, είναι γεγονός όμως ότι η Κεφαλληνιακή ελάτη παρά την έντονη κακομεταχείρισή της κατά το παρελθόν, κατόρθωσε να διατηρηθεί επί αιώνες στην Πάρνηθα και να αναγεννάτε φυσικά. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το κλιματικό και εδαφικό περιβάλλον της Πάρνηθας δεν είναι πολύ κατάλληλο για την ανάπτυξή της (χαμηλό υψόμετρο, μεγάλη ξηρασία και υψηλές θερμοκρασίες το καλοκαίρι, φτωχά και αβαθή εδάφη), αποτελεί πλέον είδος μοναδικό, αναγκαίο και αναντικατάστατο για την περιοχή, που πρέπει να διατηρηθεί. Σκοπός της μελέτης είναι η πιλοτική διερεύνηση της κατάστασης stress των ελάτων του δρυμού ανά βαθμίδα προσβολής βάσει της οδηγίας της ΕΟΚ (Ε.Ο.Κ / 1984 “Διάγνωση και κατάσταση ζημιών στα δάση”: έντονο stress: Ι, λιγότερο έντονο stress: ΙΙ, ασθενές stress: ΙΙΙ) χρησιμοποιώντας δύο περιβαλλοντικούς δείκτες, τον κανονικοποιημένο δείκτη βλάστησης (NDVI) μέσω της αντικειμενοστραφούς ανάλυσης της εικόνας, η οποία αποτελεί προχωρημένη μέθοδο τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με την in situ παρατήρηση και την μέτρηση του δείκτη φθορισμού (fluorescence) μέσω του φασματικού οργάνου PEA (Plant Efficiency Analyser). Ο συνδυασμός της τηλεπισκόπησης και της in situ παρατήρησης έδωσαν αρκετά ικανοποιητικά αποτελέσματα ώστε να επεκταθεί πέραν του πιλοτικού σταδίου των ελάτων που παρουσιάζουν stress (έντονο stress: Ι, λιγότερο έντονο stress: ΙΙ, ασθενές stress: ΙΙΙ) σ’ όλη την έκταση του ελατοδάσους ή σε παρόμοιο δασο-περιβάλλον, χρησιμοποιώντας αμφότερους τους περιβαλλοντικούς δείκτες, για την καλύτερη διαχείριση και προστασία του Εθνικού Δρυμού Πάρνηθας.
Εισαγωγή
Το ελατοδάσος της Πάρνηθας είναι μοναδικό για την περιοχή της Αττικής, καλύπτει συνολικά περίπου 35.000 στρ., ενώ ως προς την υγιεινή κατάστασή του πρόκειται για ένα γηραιό δάσος με πολλά προβλήματα, εξαιτίας της έντονης λαθροϋλοτομίας, βοσκής στο παρελθόν, των πυρκαγιών καθώς και της επιδημίας της ξήρανσης της ελάτης. Τα δένδρα ελάτης που βρίσκονται σε κατάσταση stress, είναι άτομα καχεκτικά, άρρωστα, γερασμένα, παρουσιάζουν έντονο αποχρωματισμό βελόνων, καθώς και ένα ποσοστό αυτών είναι ξερά. Στην απογραφή του 1995 για τον προσδιορισμό της υγιεινής κατάστασης έγινε εφαρμογή στην ειδική έκδοση της οδηγίας Ε.Ο.Κ / 1984 “Διάγνωση και κατάσταση ζημιών στα δάση” που στηρίχθηκε στο βαθμό βελονόπτωσης και αποχρωματισμού τους (Αμοργιανιώτης 1996). Την δεκαετία του ’30 τα ξηρά έλατα (Χρυσανθακόπουλος,1930) υπολογίζονται να είναι περίπου 10.000/ έτος, όπως και τα έτη 1947, 1950, 1957 η επιδημία αναφέρεται από τους δασολόγους Ισαακίδη, Μακρή και Γραικιώτη (Αμοργιανιώτης 1997), ενώ το έτος 1961 η ξήρανση δεν ήταν έντονη (Μακρής, 1961). Εντούτοις η επιδημία συνεχίζεται με αμείωτο ρυθμό μέχρι σήμερα (Αμοργιανιώτης, 1997). Η πρωτογενής αιτία της επιδημίας, είναι η χειρίστη κατάσταση του δάσους και οι ακραίες για την ελάτη κλιματοεδαφικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή (Καϊλίδης και Γεώργεβιτς, 1968), δεδομένου ότι η ελάτη στην Πάρνηθα βρίσκεται στα νότια ξηροθερμικά όρια εξαπλώσεώς της (Αμοργιανιώτης, 1997). Ωστόσο, η αλληλεπίδραση βιοτικών και αβιοτικών παραγόντων, οδηγούν στη νέκρωση των δένδρων (Τσόπελας, 2002), παράγοντες οι οποίοι μπορούν να δράσουν ως περιβαλλοντικοί δείκτες για την εκτίμηση της φυτοϋγειονομικής κατάστασης ενός περιβάλλοντος. Οι μέχρι τώρα σχετικές έρευνες για τη ξήρανση της ελάτης στον Εθνικό Δρυμό Πάρνηθας, βασίζονται σε κλασσικές μεθόδους της επιστήμης της δασολογίας, δηλαδή σε επίγειους ελέγχους, μετρήσεις ογκομετρικών στοιχείων, λήψη δειγμάτων όπως βελόνες, δείγμα φλοιού, παχυμετρήση, κ.α. Η αναδειχθείσα πρόσφατα μέθοδος της αντικειμενοστραφούς ανάλυσης εικόνας έχει ήδη χρησιμοποιηθεί στην εκτίμηση πυκνότητας του αστικού πρασίνου (Αργιαλάς – Δερζέκος, 2002 ) και στην αξιολόγηση της ποιότητας του τοπίου (Argialas – Derzekos, 2003) Η παρούσα έρευνα στηρίζεται σε σύγχρονες μεθόδους παρατήρησης και αποτύπωσης της γης, συνδυάζοντας με τον τρόπο αυτό την μακροσκοπική έρευνα (τηλεπισκόπηση) με την in situ παρατήρηση, ενώ ακόμη παρόμοια έρευνα δεν έχει μέχρι στιγμής λάβει χώρα στον Εθνικό Δρυμό Πάρνηθας, στο σύνολο της επικράτειας. Σκοπός αυτής της μελέτης είναι η πιλοτική διερεύνηση της κατάστασης stress των ελάτων του δρυμού ανά βαθμίδα προσβολής βάσει της οδηγίας της ΕΟΚ (Ε.Ο.Κ / 1984 “Διάγνωση και κατάσταση ζημιών στα δάση”: έντονο stress: Ι, λιγότερο έντονο stress: ΙΙ, ασθενές stress: ΙΙΙ) χρησιμοποιώντας δύο περιβαλλοντικούς δείκτες, τον κανονικοποιημένο δείκτη βλάστησης (NDVI) μέσω της αντικειμενοστραφούς ανάλυσης της εικόνας σε συνδυασμό με την in situ παρατήρηση και την μέτρηση του δείκτη φθορισμού (fluorescence) μέσω του φασματικού οργάνου PEA (Plant Efficiency Analyser).
Μεθοδολογία
Αρχικά εντοπίστηκαν οι είκοσι (20) μόνιμες δοκιμαστικές επιφάνειες στο χώρο, οι οποίες είχαν χρησιμοποιηθεί σε παλαιότερη έρευνα (Τσόπελας, 2000), με σκοπό τη λήψη των δένδρων ελάτης σε κατάσταση stress με τη βοήθεια του ψηφιακού τοπογραφικού οργάνου GPS (GS50). Οι μόνιμες επιφάνειες βρίσκονται σ’ όλη την έκταση διάπλασης του ελατοδάσους, είναι κυκλικής διατομής, η καθεμία έχει έκταση ίση με 1 στρέμμα και φέρει ένα μονοσήμαντο αριθμό (π.χ. 11) για την διάκρισή της από τις υπόλοιπες επιφάνειες. Η έκθεση τους ποικίλει (Βόρεια – Νότια – Ανατολική – Δυτική - ΝΑ-ΝΔ), όπως και η κλίση (μέτριες - πολύ υψηλές), ενώ κάθε επιφάνεια φέρει άτομα ελάτης ασθενή ή νεκρά (δένδρα προσβεβλημένα από χιονοθλασσίες ή χιονοριψίες ή ανεμοριψίες, δένδρα προσβεβλημένα από το παράσιτο Viscum album, κ.α). Με το GPS ελήφθησαν τα κέντρα των επιφανειών καθώς και τα πιο χαρακτηριστικά δένδρα ελάτης που βρίσκονται σε κατάσταση stress (Ι,ΙΙ,ΙΙΙ). Στη συνέχεια έλαβε χώρα η μακροσκοπική παρατήρηση της κατάστασης stress των δένδρων ελάτης μέσω της αντικειμενοστραφούς ανάλυσης της εικόνας χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες Ikonos (έτος 2004), ανάλυσης 1μ, με τη βοήθεια του λογισμικού eCognition. Για τη σωστή παρατήρηση του φαινομένου πρωτίστως έγινε γεωμετρική διόρθωση των εικόνων με την βοήθεια του λογισμικού προγράμματος ER-Mapper 6.4, όπου για τη διαδικασία αυτή χρησιμοποιήθηκε ψηφιακό μοντέλο εδάφους 1:20.000, καθώς και 52 επίγεια σημεία ελέγχου GCP’ s (Ground Control Points), τα οποία αναφέρονταν στα ζεύγη συντεταγμένων των κέντρων των δοκιμαστικών επιφανειών και των δένδρων ελάτης σε κατάσταση stress που είχαν ληφθεί με το GPS. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκε το έγχρωμο σύνθετο RGB:432 ώστε να τονιστεί η βλάστηση, όπου κατόπιν φωτοερμηνείας επιλέχθηκαν οι ακόλουθες κατηγορίες (Σχήμα 1): 1. Blastisi no stress, 2. Blastisi stress I, 3. Blastisi stress II , 4. Blastisi stress III, 5. Gaiodi, 6. Skia
Σχήμα 1. Έγχρωμο σύνθετο RGB:432 τμήματος δορυφορικής IKONOS όπου σημαίνονται ενδεικτικά οι κατηγορίες ταξινόμησης:1.Gaiodi (κίτρινο), 2.Blastisi no stress (πράσινο), 3. Blastisi stress I (κόκκινο), 4. Blastisi stress II (μωβ), 5. Blastisi stress III (τυρκουάζ), 6. Skia (γαλάζιο)
