|
|
| Γραμμή 1: |
Γραμμή 1: |
| - | '''Χρήση τεχνικών Τηλεπισκόπησης και Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών για την μελέτη της βιώσιμης ανάπτυξης της νήσου Σκιάθου''' | + | '''Εντοπισμός κατολισθήσεων με τη χρήση πολλαπλών χρονικών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων''' |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| - | '''Αντικείμενο εφαρμογής'''
| + | Η επιστήμη της Τηλεπισκόπισης χρησιμοποιείται για την μελέτη των χρήσεων-καλύψεων γης καθώς αυτές μπορούν να επηρεαστούν από ακραίες φυσικές καταστροφές όπως οι κατολισθήσεις. Μετά από σεισμούς, τα εδάφη γίνονται ασταθή και ευάλωτα σε συχνές καταιγίδες. Από τις τηλεπισκοπικές απεικονίσεις εντοπίζονται τα ευάλωτα σημεία και αποκαθιστούνται. Οι περισσότερες εφαρμογές αυτού του τύπου αφορούν την διάκριση των διαφορών μεταξύ της τηλεπισκοπικής απεικόνισης αλλά και την ταξινόμηση των απεικονίσεων από διάφορες χρονικές περιόδους. |
| | | | |
| - | Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η δυνατότητα της χρήσης τεχνικών της δορυφορικής τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με τη χρήση τεχνικών Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ) για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη ενός σχεδίου βιώσιμης ανάπτυξης της νήσου Σκιάθου.
| + | Πρώτο βήμα αποτελεί η διόρθωση των τηλεπισκοπικών απεικονίσεων η οποία αφορά τη γεωμετρική και ραδιομετρική διακριτική ικανότητα και επόμενο βήμα η ανάλυση της πληροφορίας που παίρνουμε από αυτές. Ειδικότερα, η γεωμετρική διόρθωση της τηλεπισκοπικής απεικόνισης έχει σημαντική επίδραση στην ακρίβεια της ανίχνευσης αλλαγών χρήσεων γης σε περιοχές με δύσκολη γεωγραφία, γιατί υπάρχει πιθανότητα αλλαγής κλίμακας λόγω αλλαγής υψομέτρου. Η διόρθωση της τηλεπισκοπικής απεικόνισης γίνεται με την εφαρμογή ενός πολυωνυμικού προτύπου χαρτογράφησης (PTM). Ένα σημαντικό μειονέκτημα του μοντέλου PTM όμως είναι ότι δεν λαμβάνει υπόψη τις τυχαίες χαρακτηριστικές υψομετρικές διαφορές του ανάγλυφου. Στη μελέτη αυτή εφαρμόσθηκε η γεωστατική μέθοδος Οrdinary Κriging. Ως εκ τούτου, ο στόχος της παρούσας μελέτης είναι να εντοπιστούν οι περιοχές κατολισθήσεων με μεγάλη ακρίβεια χρησιμοποιώντας πολυχρονικές τηλεπισκοπικές απεικονίσεις. Η προσέγγιση αυτή που θεωρεί τα υπόλοιπα του μοντέλου PTM ως ανισότροπα τυχαίων πεδίων και χρησιμοποιεί τη μέθοδο “Οrdinary Kriging” για τη χωρική παρεμβολή των υπόλοιπων τυχαίων πεδίων. Επίσης χρησιμοποιήθηκε λόγοι καναλιών για την σχετική ραδιομετρική εξομάλυνση. Από τα ιστογράμματα καθορίστηκε το ποσοστό των αλλαγών χρήσης γης στην περιοχή μελέτης. Η διάκριση των διαφορών των τηλεπισκοπικών απεικονίσεων έγινε με τη χρήση προ και μετά της κατολίσθησης λόγου καναλιών. Τέλος, το κατώτατο όριο των ιστογραμμάτων των διαφορών των δεικτών καθορίζεται ως αξία της οποίας υπερβαίνοντας την πιθανότητα είναι ίσης με το τοπικό ποσοστό της αλλαγών εδαφοκάλυψης. Επίσης χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα από το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους της περιοχής μελέτης για να περιοριστούν περαιτέρω οι περιοχές κατολίσθησης σε απόκρημνα σημεία. |
| | | | |
| | + | Πολλές από τις εντοπιζόμενες επικίνδυνες τοποθεσίες για κατολίσθηση έχουν επαληθευτεί από επιτόπιες έρευνες και αεροφωτογραφίες. |
| | | | |
| - | '''Στόχος της εφαρμογής'''
| |
| | | | |
| - | Οι κύριοι και πρωταρχικοί στόχοι της προτεινόμενης μελέτης είναι η περιγραφή του σχεδιασμού και της ανάπτυξη ενός συστήματος Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (ΓΣΠ) με σκοπό να βοηθήσει τις τοπικές αρχές να κατανοήσουν την αναγκαιότητα της διαφύλαξης της μελλοντικής αειφορίας της νήσου Σκιάθου.
| |
| | | | |
| - |
| |
| - | '''Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων'''
| |
| - |
| |
| - | Χρησιμοποιήθηκε ο δορυφόρος Landsat/ASTER
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | '''Είδη δορυφόρων, δεκτών και καναλιών'''
| |
| - |
| |
| - | Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα έτσι ώστε να επισημανθούν οι σημαντικές αλλαγές στις χρήσεις γης για την περίοδο 1988-2000, μέσω της επεξεργασίας τριών δορυφορικών εικόνων Landsat.
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | '''Χρησιμότητα των δεκτών/καναλιών'''
| |
| - |
| |
| - | Η επιλογή του καναλιού Landsat TM-3 εικόνα βασίστηκε στο γεγονός ότι παρέχει την καλύτερη οπτική διάκριση μεταξύ αγροτικών και αστικών περιοχών στην περιοχή μελέτης. Επιπλέον, τα δορυφορικά δεδομένα ASTER παρέχουν τη δυνατότητα της ανάλυσης των δασικών πόρων και προσδιορισμού των μακροπρόθεσμων αλλαγών.
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | '''Προεπεξεργασίες'''
| |
| - |
| |
| - | Στα δεδομένα του Landasat πραγματοποιήθηκε
| |
| - |
| |
| - | *ραδιομετρική διόρθωση
| |
| - | *γεωμετρική διόρθωση
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | '''Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα'''
| |
| - |
| |
| - | Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την εφαρμογή της μεθόδου της υπέρθεσης εικόνων και της μεθόδου της μη-επιβλεπόμενης ταξινόμησης στοχεύοντας στην ανίχνευση των καμένων εκτάσεων και των περιοχών στις οποίες παρατηρείται σημαντική αλλαγή στη χρήση/κάλυψη γης κατά τη διάρκεια της περιόδου 1988-2000.
| |
| - |
| |
| - | 1) Υπέρθεση εικόνων
| |
| - |
| |
| - | Ο απλούστερος τρόπος για να παραχθεί μια εικόνα αλλαγής είναι με την παραγωγή ενός φωτογραφικού δίχρωμου σύνθετου (ενός φασματικού καναλιού) που παρουσιάζει τις δύο ημερομηνίες σε χωριστές επικαλύψεις χρώματος. Τα χρώματα στην προκύπτουσα εικόνα δείχνουν τις αλλαγές στις τιμές της ανακλαστικότητας μεταξύ των δύο ημερομηνιών. Κατά συνέπεια, τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα που είναι φωτεινά (υψηλή ανακλαστικότητα) κατά την ημερομηνία 1, αλλά σκοτεινά (χαμηλή ανακλαστικότητα) κατά την ημερομηνία 2, θα εμφανιστούν στο χρώμα της πρώτης φωτογραφικής επικάλυψης. Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα, που είναι σκοτεινά κατά την ημερομηνία 1 και φωτεινά κατά την ημερομηνία 2, θα εμφανιστούν στο χρώμα της δεύτερης επικάλυψης. Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα, που είναι αμετάβλητα μεταξύ των δύο ημερομηνιών, θα είναι εξίσου φωτεινά και στις δύο επικαλύψεις και ως εκ τούτου θα εμφανιστούν ως το άθροισμα των χρωμάτων των δύο επικαλύψεων (Virag and Colwell, 1987).
| |
| - | Για την εικόνα αλλαγής του καναλιού ΤΜ-3 που παρουσιάζεται στην Εικόνα1, χρησιμοποιήθηκε η εικόνα με ημερομηνία λήψης 1988 στο κόκκινο χρώμα και η εικόνα με ημερομηνία λήψης 1999 στο πράσινο χρώμα. Η επιλογή του καναλιού Landsat TM-3 εικόνα βασίστηκε στο γεγονός ότι παρέχει την καλύτερη οπτική διάκριση μεταξύ αγροτικών και αστικών περιοχών στην περιοχή μελέτης. Όπως μπορεί κανείς να διακρίνει στην εικόνα αλλαγής, τα στοιχεία της εικόνας που ήταν φωτεινότερα κατά την πρώτη ημερομηνία (1988) εμφανίζονται κόκκινα, εκείνα που ήταν φωτεινότερα κατά τη δεύτερη ημερομηνία (1999) εμφανίζονται πράσινα, ενώ εκείνα ίσης φωτεινότητας και κατά τις δύο ημερομηνίες εμφανίζονται σε αποχρώσεις του κίτρινου. Όπως προκύπτει από τα στοιχεία μεγάλες δασικές εκτάσεις κάηκαν το 1999 και 2000, οι οποίες αποτυπώνονται με την συγκεκριμένη τεχνική. Στην Εικόνα 1α απεικονίζονται οι καμένες περιοχές του 1988 με κόκκινο χρώμα, στην Εικόνα 1β οι καμένες περιοχές του 1988 (κόκκινο χρώμα) και 1999 (ανοικτό μπλε χρώμα) και στην Εικόνα 1γ απεικονίζεται οι καμένες εκτάσεις του Αυγούστου 2000 (ανοικτό μπλε χρώμα).
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | [[Εικόνα:Εικονα44.jpg]]
| |
| - |
| |
| - | <small>Εικόνα1. Αποτελέσματα από την υπέρθεση εικόνων του καναλιού ΤM-3.</small>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | 2) Μη-επιβλεπόμενη ταξινόμηση
| |
| - |
| |
| - | Για την εξαγωγή των πιθανών αλλαγών κάλυψης γης διαχρονικά, εφαρμόστηκε η μέθοδος της μη-επιβλεπόμενης ταξινόμησης. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε ο αλγόριθμος ISODATA του λογισμικού επεξεργασίας εικόνων ERDAS Imagine 8.5 (ERDAS, 2001). Ο αλγόριθμος αυτός ταξινομεί (κατηγοριοποιεί) αυτόματα τις εικόνες ανάλογα με το βαθμό της ομοιογένειας χαρακτηριστικών χωρικά στοιχείων στις δορυφορικές εικόνες.
| |
| - | Στην Εικόνα 2 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μεθόδου της μη-επιβλεπόμενης ταξινόμησης. Οι κατηγορίες χρήσεων γης που προκαθορίστηκαν για την εκτέλεση του αλγορίθμου είναι επτά (7). Με μωβ χρώμα απεικονίζονται οι αστικές περιοχές, με πράσινα χρώματα οι διάφορες δασικές περιοχές, με μπεζ χρώμα οι γυμνές περιοχές (χώμα) και με κίτρινο οι αγροτικές περιοχές. Οι διαφορές που εμφανίζονται στα αποτελέσματα της ταξινόμησης στις τρεις δορυφορικές εικόνες αντιπροσωπεύουν τις αλλαγές στην κάλυψη γης, οι οποίες σχετίζονται με τις δασικές πυρκαγιές.
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | [[Εικόνα:Εικονα55.jpg]]
| |
| - |
| |
| - | <small>Εικόνα2. Αποτελέσματα του αλγορίθμου της μη-επιβλεπόμενης ταξινόμησης.</small>
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | '''Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS'''
| |
| - |
| |
| - | Παράλληλα στο σύστημα εισάγονται και άλλα δεδομένα όπως ψηφιακό μοντέλο εδάφους, χάρτες κλίσης, οδικό δίκτυο, γεωλογικός χάρτης, εδαφολογικός χάρτης, κτλ. Η χρήση των δεδομένων αυτών σε συνδυασμό με την ανάλυση των δορυφορικών δεδομένων (Landsat/ASTER) και αεροφωτογραφιών θα βελτιώσει την ποιότητα των πληροφοριών που εξάγεται σχετικά με τις αλλαγές κάλυψης εδάφους και τις περιβαλλοντικές αλλαγές.
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | '''Αιτιολόγηση αναγκαιότητάς τους'''
| |
| - |
| |
| - | Το έδαφος αλλάζει λόγω φυσικών και ανθρωπογενών δραστηριοτήτων. Η ενημέρωση της χαρτογράφησης σε χρήση/κάλυψη γης απαιτείται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Οποιεσδήποτε αλλαγές στο τοπίο έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη βιώσιμη ανάπτυξη της χρήσης γης σε μία περιοχή. Ένα χωρικό σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών είναι ένα ισχυρό εργαλείο με το οποίο είναι εύκολη η απόκτηση σε μικρό χρονικό διάστημα των χωρικών δυναμικών αλλαγών στην κάλυψη γης για την περιφερειακή διαχείριση της βιώσιμης ανάπτυξης.
| |
| - |
| |
| - |
| |
| - | '''Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων'''
| |
| - |
| |
| - | Ένα από τα βασικά στοιχεία της προτεινόμενης έρευνας είναι να ενθαρρυνθεί και να υποστηριχθεί η δημόσια και τοπική συμμετοχή στις διαδικασίες λήψης αποφάσεων για τα διοικητικά ζητήματα της διαχείρισης του εδάφους και των πόρων για τη βιώσιμη ανάπτυξη, όπως έχει αρχίσει να γίνεται σε άλλες χώρες. Η χρήση της παρατήρησης της Γης ως εργαλείο για την ανάπτυξη μιας γενικής στρατηγικής για την επίτευξη της βιώσιμης ανάπτυξης στην περιοχή της Σκιάθου παρέχει πολύτιμη βοήθεια για τους αρμόδιους για τον περιφερειακό σχεδιασμό.
| |
| | | | |
| | | | |
| | <small>Αρχικό κείμενο: Ρετάλης Αδριανός Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, Ινστιτούτο Διαστημικών Εφαρμογών & Τηλεπισκόπησης.</small> | | <small>Αρχικό κείμενο: Ρετάλης Αδριανός Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, Ινστιτούτο Διαστημικών Εφαρμογών & Τηλεπισκόπησης.</small> |
Η επιστήμη της Τηλεπισκόπισης χρησιμοποιείται για την μελέτη των χρήσεων-καλύψεων γης καθώς αυτές μπορούν να επηρεαστούν από ακραίες φυσικές καταστροφές όπως οι κατολισθήσεις. Μετά από σεισμούς, τα εδάφη γίνονται ασταθή και ευάλωτα σε συχνές καταιγίδες. Από τις τηλεπισκοπικές απεικονίσεις εντοπίζονται τα ευάλωτα σημεία και αποκαθιστούνται. Οι περισσότερες εφαρμογές αυτού του τύπου αφορούν την διάκριση των διαφορών μεταξύ της τηλεπισκοπικής απεικόνισης αλλά και την ταξινόμηση των απεικονίσεων από διάφορες χρονικές περιόδους.
Πρώτο βήμα αποτελεί η διόρθωση των τηλεπισκοπικών απεικονίσεων η οποία αφορά τη γεωμετρική και ραδιομετρική διακριτική ικανότητα και επόμενο βήμα η ανάλυση της πληροφορίας που παίρνουμε από αυτές. Ειδικότερα, η γεωμετρική διόρθωση της τηλεπισκοπικής απεικόνισης έχει σημαντική επίδραση στην ακρίβεια της ανίχνευσης αλλαγών χρήσεων γης σε περιοχές με δύσκολη γεωγραφία, γιατί υπάρχει πιθανότητα αλλαγής κλίμακας λόγω αλλαγής υψομέτρου. Η διόρθωση της τηλεπισκοπικής απεικόνισης γίνεται με την εφαρμογή ενός πολυωνυμικού προτύπου χαρτογράφησης (PTM). Ένα σημαντικό μειονέκτημα του μοντέλου PTM όμως είναι ότι δεν λαμβάνει υπόψη τις τυχαίες χαρακτηριστικές υψομετρικές διαφορές του ανάγλυφου. Στη μελέτη αυτή εφαρμόσθηκε η γεωστατική μέθοδος Οrdinary Κriging. Ως εκ τούτου, ο στόχος της παρούσας μελέτης είναι να εντοπιστούν οι περιοχές κατολισθήσεων με μεγάλη ακρίβεια χρησιμοποιώντας πολυχρονικές τηλεπισκοπικές απεικονίσεις. Η προσέγγιση αυτή που θεωρεί τα υπόλοιπα του μοντέλου PTM ως ανισότροπα τυχαίων πεδίων και χρησιμοποιεί τη μέθοδο “Οrdinary Kriging” για τη χωρική παρεμβολή των υπόλοιπων τυχαίων πεδίων. Επίσης χρησιμοποιήθηκε λόγοι καναλιών για την σχετική ραδιομετρική εξομάλυνση. Από τα ιστογράμματα καθορίστηκε το ποσοστό των αλλαγών χρήσης γης στην περιοχή μελέτης. Η διάκριση των διαφορών των τηλεπισκοπικών απεικονίσεων έγινε με τη χρήση προ και μετά της κατολίσθησης λόγου καναλιών. Τέλος, το κατώτατο όριο των ιστογραμμάτων των διαφορών των δεικτών καθορίζεται ως αξία της οποίας υπερβαίνοντας την πιθανότητα είναι ίσης με το τοπικό ποσοστό της αλλαγών εδαφοκάλυψης. Επίσης χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα από το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους της περιοχής μελέτης για να περιοριστούν περαιτέρω οι περιοχές κατολίσθησης σε απόκρημνα σημεία.
Πολλές από τις εντοπιζόμενες επικίνδυνες τοποθεσίες για κατολίσθηση έχουν επαληθευτεί από επιτόπιες έρευνες και αεροφωτογραφίες.
