Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 16:06, 4 Μαρτίου 2012

Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

Εισαγωγή
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

Backround
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ)

Περιοχή μελέτης
Περιγραφή της περιοχής
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας

Μεθοδολογία
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996

Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

Πιθανό μοντέλο
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

Πίνακας 1: κατηγορίες κάλυψης εδάφους

Πίνακας 2: ποσοστά μείωσης αγροτικής γης

Αποτελέσματα και συζήτηση
Εξέλιξη της κάλυψης γης
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών. Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

Εξομοίωση με το πιθανό μοντέλο
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

Συμπεράσματα
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.