Τοπία Αρχαιολογικής Αξίας και Πολιτισμικής Κληρονομιάς : Κλιματικοί Κινδίνοι και η Συμβολή των Τεχνολογιών της Τηλεπισκόπισης

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 18:53, 25 Φεβρουαρίου 2020

Τίτλος άρθρου: Archaeological Landscapes and Built Heritage: Climate Risk and Contribution of Remote Sensing Technologies

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-10979-0_11

Συγγραφείς: Petros Patias, Charalampos Georgiadis, και Dimitrios Kaimaris

Λέξεις-Κλειδιά: Τηλεπισκόπηση, Αύξηση της στάθμης της θάλασσας, Πολιτισμική κληρονομιά. Ανίχνευση μεταβολλών, Παραγωγή μοντέλου εδάφους – DEM, Μη επανδρωμένο αεροσκάφος – UAV

Αντικείμενο Μελέτης

Παράλληλα με διάφορους άλλους κινδύνους, η κλιματική αλλαγή έχει δημιουργήσει σημαντικές απειλές για πολλές περιοχές αρχαιολογικής και πολιτισμικής αξίας. Η συγκεκριμένη μελέτη εστιάζει στους τρόπους με τους οποίους η χρήση των μεθόδων τηλεπισκόπησης συμβάλει στην αντιμετώπιση των κλιματικών κινδύνων για αυτές τις περιοχές. Αρχικά εξετάζει την περίπτωση της αύξησης της στάθμης του νερού και των πιθανών απειλών που δημιουργούνται και στη συνέχεια εστιάζει στην παρακολούθηση των μεταβολών σε διαφορετικές χρονικές περιόδους σε περιοχές πολιτισμικής κληρονομιάς. Κάθε μια κατηγορία συνοδεύετε με την παρουσίαση μιας μελέτης εφαρμογής.

Γενικά, αναφέρετε πως για την μελέτη αυτών των μεταβολών κρίνετε απαραίτητη η χρήση διαχρονικών και πολλαπλών πηγών δεδομένων. Η χρήση των δορυφορικών εικόνων παράλληλα με ιστορικούς χάρτες και αεροφωτογραφίες είναι κάποια από τα βασικά υπόβαθρα για την ανίχνευση των αλλαγών. Επίσης αναφέρετε πως παράλληλα, η χρήση δεικτών για την μελέτη συγκεκριμένων χαρακτηριστικών παρουσιάζετε αρκετά αποτελεσματική.

Άυξηση της στάθμης του νερού

Αρχικά για την περίπτωση της αύξησης της στάθμης του νερού και τον εντοπισμό των απειλών είναι αναγκαίο ένα ακριβής και υψηλής ανάλυσης μοντέλο εδάφους (DEM) της περιοχής, όπως και το όριο της ακτογραμμής. Αυτό όπως αναφέρετε, μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας δορυφορικές λήψεις υψηλής ανάλυσης. Επίσης ανάλογα με το πόσο βραχυπρόθεσμο ή μακροπρόθεσμο είναι το σενάριο αλλάζει και η απαιτούμενη ανάλυση και ακρίβεια για το μοντέλο εδάφους.

Η πρώτη μελέτη εφαρμογής αφορά αυτό το θεματικό πλαίσιο και εστιάζει στην περιοχή της Λευκάδας, στην οποία χαρτογραφούνται δύο υποπεριοχές. Το βόρειο και το νότιο κομμάτι του νησιού. Σε κάθε περίπτωση χρησιμοποιούνται διαφορετικές προσεγγίσεις για την παραγωγή του μοντέλου εδάφους και των ορθοεικόνων. Η πρώτη βασίζετε σε δορυφορικές εικόνες (WorldView-1 και WorldView-3) και η δεύτερη σε εικόνες από μη επανδρωμένο αεροσκάφος - UAV.

Για την πρώτη προσέγγιση, έχουν παρθεί δύο διαφορετικά στερεοζεύγη εικόνων WorldView, ένα για την κάθε περιοχή. Για τη βόρεια περιοχή αποκτήθηκαν δύο πανχρωματικές εικόνες, με ανάλυση 0,50μ. που έχουν ληφθεί στις 11 Απριλίου 2017. Επιπλέον αποκτήθηκε μια πολυφασματική εικόνα με πανχρωματική ανάλυση 0,30μ. και ανάλυση MS 1,2μ που έχει ληφθεί στις 16 Απριλίου 2009. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν 26 σημεία εδάφους για την επεξεργασία και γεοαναφορά των εικόνων. Έπειτα, με τη χρήση του πρώτου στερεοζεύγους, δημιουργήθηκε ένα μοντέλο εδάφους με ένα πλέγμα της τάξης των 2μ × 2μ. Για τη δεύτερη περιοχή χρησιμοποιήθηκε ένα ζεύγος εικόνων WorldView-3 με χωρική ανάλυση 0.30μ. πανχρωματικό και 1.20μ. MS, το οποίο πάρθηκε στις 28 Δεκεμβρίου του 2015. Χρησιμοποιήθηκαν 27 σημεία εδάφους για την επεξεργασία των εικόνων. Η δημιουργία των ορθοεικόνων έγινε συγχέοντας δεδομένα από την MS και την πανχρωματική εικόνα.

Στη συνέχεια έγινε χαρτογράφηση με τη χρήση UAV (μη επανδρωμένου αεροσκάφους) και συγκεκριμένα του eBee fixed-wing UAV. Για την παραγωγή του μοντέλου εδάφους και της ορθοεικόνας για τη βόρεια περιοχή χρησιμοποιήθηκαν 2702 εικόνες ενώ για την δεύτερη χρησιμοποιήθηκαν 1056 εικόνες. Για την εφαρμογή της φωτογραμετρίας χρησιμοποιήθηκαν 37 και 20 σημεία ελέγχου, για την βόρεια και την νότια περιοχή αντίστοιχα. Το τελικό μοντέλο εδάφους είχε μέγεθος πλέγματος 0.04μ. × 0.04μ. και η ορθοεικόνα μέγεθος εικονοστοιχείο 0.04μ.

Έτσι, από αυτή την διαδικασία παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα για τα χωρικά μοντέλα που μπορούν να παραχθούν με τη χρήση δορυφορικών δεδομένων πολύ υψηλής ανάλυσης και με τη χρήση UAV. Φάνηκε ότι με τη χρήση των δορυφορικών εικόνων μπορεί να παραχθεί ένα μοντέλο εδάφους με ακρίβεια της τάξης των 0.3-0.4μ. οριζόντια και 0.5-1.0μ. κάθετα, ενώ παράλληλα με τη χρήση των εικόνων από το UAV το μοντέλο εδάφους είχε ακρίβεια της τάξης του 0.01–0.02μ. οριζόντια και 0.02–0.04μ. κάθετα.

Ανίχνευση μεταβολών :

Στη συνέχεια παρουσιάζετε μια αναδρομή στα εργαλεία και τη μεθοδολογία που χρησιμοποιείτε γενικότερα για την ανίχνευση μεταβολών σε μια περιοχή με τη χρήση τηλεπισκοπικών μεθόδων. Έπειτα παρουσιάζονται δύο μελέτες περίπτωσης.

Αρχικά η έρευνα ασχολείται με την Λευκωσία, την πρωτεύουσα της Κύπρου. Για την μελέτη έγινε χρήση μιας δορυφορικής εικόνας QuickBird-2, με χωρική ανάλυση 0.6μ. η οποία πάρθηκε το 2006 για την γεωαναφορά των ιστορικών γεωγραφικών δεδομένων. Αρχικά αποκτήθηκε ένας ιστορικός χάρτης της Λευκωσίας, του 1956, με κλίμακα 1:2000. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις αεροφωτογραφίες του 1963, κλίμακας 1:5400. Συνδυάζοντας τις αεροφωτογραφίες δημιουργήθηκε ένα μωσαϊκό με χωρική ανάλυση 0.7μ. Τα σημεία ελέγχου για την γεωαναφορά επιλέχθηκαν βάση δομών που έχουν ακόμα διατηρηθεί.

Το επόμενο βήμα αφορούσε την ταξινόμηση της εικόνας QuickBird-2. Οι κατηγορίες που επιλέχθηκαν για την ταξινόμηση είναι: η σκιά, ο άσφαλτος, η βλάστηση, το έδαφος και τα κτίρια. Οι τρεις κατηγορίες που αφορούσαν το δομημένο περιβάλλον (άσφαλτος, κτίρια, σκιά) κάλυπταν το 65% της περιοχή ενώ οι άλλες δύο (βλάστηση και έδαφος) το άλλο 35%.

Όσο αφορά την ανίχνευση μεταβολών, η πρώτη σύγκριση έγινε ανάμεσα στον ιστορικό χάρτη του 1956 και τις αεροφωτογραφίες του 1963. Εντοπίστηκαν μεταβολές σε κτίρια και δρόμους. Συγκεκριμένα 6 κτίρια κατεδαφίστηκαν και κάποια από αυτά έδωσαν τις θέσεις τους σε νέα. Επίσης 7 δρόμοι κατασκευάστηκαν και ένας δρόμος καταστράφηκε. Η δεύτερη σύγκριση έγινε ανάμεσα στον ιστορικό χάρτη του 1956 και της δορυφορικής εικόνας QuickBird-2. Η σύγκριση ανάδειξε 9 κτίρια που καταστράφηκαν και μεταβολές μεγαλύτερης κλίμακας από την προηγούμενη σύγκριση όσο αφορά το οδικό δίκτυο. Μετά το 1963 ακόμα 7 δρόμοι κατασκευάστηκαν και 15 δρόμοι καταστράφηκαν, δίνοντας την θέση τους σε κτιριακές δομές ή κενούς χώρους. Έχοντας αυτό υπόψη, την περίοδο του 1956 με 2006, το ιστορικό κέντρο της Λευκωσίας διατηρήθηκε στο 86% όσο αφορά το ιστορικό κτιριακό του απόθεμα όπως επίσης και μεγάλο ποσοστό του οδικού δικτύου.

Τέλος έγινε ακόμα μια μελέτη περίπτωσης. Αυτή τη φορά αφορούσε την περιοχή της νέας Μεσημβρίας και είχε σκοπό τον εντοπισμό και ανάλυση πιθανών τάσεων στις μεταβολές στην περιοχή με την εφαρμογή στατιστικών δεικτών. Η μελέτη έγινε χρησιμοποιώντας πανχρωματικές αεροφωτογραφίες του 1951 και του 1990. Επίσης συλλέχθηκαν παλιοί χάρτες του Υπουργείου Γεωργίας για την κτηματολογική κατανομή για τα έτη 1969 και 1971 και τη κατανομή της γεωργικής έκτασης για τα έτη 1935, 1957 και 1966. Με τη φωτογραμμετρική επεξεργασία των αεροφωτογραφιών παράχθηκαν οι ορθοεικόνες κλίμακας 1:3000. Τέλος υπολογίστηκαν και εφαρμόστικαν οι στατιστικοί δείκτες στις εικόνες. Στην περίπτωση του προσφυγικού οικισμού της Νέας Μεσημβρίας, η εφαρμογή των στατιστικών δεικτών προσδιόρισε τη μεγάλη διακύμανση μεταξύ των αντίστοιχων εικονοστοιχείων των εικόνων, η οποία δείχνει τις σημαντικές μεταβολές στα διάφορα μέρη του οικισμού όπως επίσης και στην περιοχή γύρω από τον οικισμό.

Συμπεράσματα

Συμπερασματικά η παρούσα μελέτη αναφέρει την αναγκαιότητα της χρήσης διαχρονικών και γεωχωρικών δεδομένων για την ανάλυση και καταγραφή της εξέλιξης της πολιτισμικής κληρονομιάς. Ιδιαίτερα όμως είναι αναγκαία η χρήση δεδομένων πολλαπλών πηγών, όπως οι αεροφωτογραφίες και οι δορυφορικές εικόνες, όταν γίνετε εντοπισμός των μεταβολών σε ξεχωριστές χρονικές περιόδους. Επιπλέον χρήσιμοι είναι οι ποσοτικοί και ποιοτικοί δείκτες οι οποίοι μπορούν να μετρικοποιήσουν και να αναγνωρίσουν την φύση των μεταβολών.

Εικόνα 1. Οι ορθοεικόνες και το μοντέλο εδάφους που παρήχθηκαν από τις UAV εικόνες - Λευκάδα

Εικόνα 2. Μετασχηματισμός του δομημένου περιβάλλοντος – Λευκωσία Κύπρος, (a) 1956-1963 και (b) 1956-2006.