Δεκαετείς αλλαγές στις χρήσεις/καλύψεις (Χ/Κ) γης και οι επιπτώσεις τους στο δυναμικό επιφανειακής απορροής για την πόλη της Ντάκα.

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 12:14, 11 Φεβρουαρίου 2023

Πρωτότυπος τίτλος: Decadal Urban Land Use/Land Cover Changes and Its Impact on Surface Runoff Potential for the Dhaka City and Surroundings Using Remote Sensing.

Συγγραφείς: Md Moniruzzaman 1,2 , Praveen K. Thakur 3 , Pramod Kumar 4, Md. Ashraful Alam 5, Vaibhav Garg 3 , Iman Rousta 6,7 and Haraldur Olafsson 8

1 Centre for Space Science and Technology Education in Asia and the Pacific (CSSTEAP), IIRS Campus

4-Kalidas Road, Dehradun 248001, India

2 ASICT Division, Bangladesh Agricultural Research Institute, Gazipur 1701, Bangladesh

3 Water Resources Department, Indian Institute of Remote Sensing, 4-Kalidas Road, Dehradun 248001, India

4 Urban and Regional Studies Department, Indian Institute of Remote Sensing, 4-Kalidas Road, Dehradun 248001, India

5 Urban and Rural Planning Discipline, Khulna University, Khulna 9208, Bangladesh

6 Department of Geography, Yazd University, Yazd 8915818411, Iran

7 Institute for Atmospheric Sciences—Weather and Climate, University of Iceland and Icelandic Meteorological Office (IMO), Bustadavegur 7, IS-108 Reykjavik, Iceland

8 Department of Physics, Institute for Atmospheric Sciences—Weather and Climate, University of Iceland and Icelandic Meteorological Office (IMO), Bustadavegur 7, IS-108 Reykjavik, Iceland

Δημοσιεύθηκε: Remote Sensing, 29 Δεκεμβρίου 2020

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [[1]]

Λέξεις-κλειδιά: αλλαγή χρήσεων/καλύψεων (Χ/Κ) γης, αστική απορροή, τηλεπισκόπηση, χρονοσειρά δεδομένων Landsat

Εικόνα 1. Πίνακας ταξινόμησης Χ/Κ γης και αξιολόγησης ακρίβειας.

Εικόνα 2. Δεκαετείς ταξινομημένες Χ/Κ γης.

Εικόνα 3. Πίνακας τιμών του CN.

Εικόνα 4. Ο χάρτης CN-II.

Εικόνα 5. Δεκαετής κατανομή των Χ/Κ γης σε έκταση και ποσοστό μαζί με τον πίνακα μεταβολών για την περιοχή της λεκάνης απορροής.

Εικόνα 6. Ιστόγραμμα συσχετισμών αλλαγών Χ/Κ γης για την λεκάνη απορροής.

Εικόνα 7. Δεκαετής κατανομή των Χ/Κ γης σε έκταση και ποσοστό μαζί με τον πίνακα μεταβολών για την περιοχή την πόλη της Ντάκα.

Εικόνα 8. Ιστόγραμμα συσχετισμών αλλαγών Χ/Κ γης για την περιοχή μελέτης.

Εικόνα 9. Η επιφανειακή απορροή με τη μέθοδο NRCS-CN στην λεκάνη απορροής.

Εισαγωγή

Τις τελευταίες δεκαετίες, η τεράστια αστική επέκταση έχει δώσει ρυθμό σε μαζικές αλλαγές στις Χ/Κ γης, η οποία διακόπτει την εδαφική ακεραιότητα μαζί με το οικοσύστημά της. Αυτό έχει ποικίλες επιπτώσεις ακόμα και σε έναν αστικό οικισμό, την υδρολογία και τις πλημμύρες, την καλλιεργήσιμη γη, την αποψίλωση των δασών και την ταχεία μετατροπή τους σε κατοικίες, καλλιεργήσιμες εκτάσεις και άλλα. Στην παρούσα μελέτη εκτιμάται η δεκαετής μεταβολή των Χ/Κ γης και των υδάτων βροχής στην πόλης της Ντάκα και τα περίχωρα κατά την περίοδο 1978-2018, οι οποίες προκύπτουν από τη σύζευξη διαχρονικών τηλεπισκοπικών δεδομένων Landsat, επιτόπιων μετρήσεων, και βοηθητικών δεδομένων με τη χρήση του μοντέλου NRCS-CN.

Υλικά και Μέθοδοι

Χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Landsat σε δεκαετή χρονικά διαστήματα (1978, 1988, 1998, 2007 και 2018) που καλύπτουν ολόκληρη τη λεκάνη απορροής, μαζί με το ψηφιακό μοντέλο DEM 30m του SRTM. Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν κι άλλα δεδομένα όπως τα δημογραφικά στοιχεία, η ανάλυση βροχοπτώσεων και εδαφολογικός χάρτης.

Για την ταξινόμηση των Χ/Κ γης χρησιμοποιήθηκε η τεχνική επιβλεπόμενης ταξινόμησης με τον αλγόριθμο ταξινόμησης μέγιστης πιθανοφάνειας. Οι κατηγορίες Χ/Κ γης έγιναν ως εξής: γεωργία, δομημένη περιοχή, υγροβιότοπος, χέρσα γη, χώροι πρασίνου και υδάτινες περιοχές [Εικόνα 1 & Εικόνα 2]. Στη συνέχεια αξιολογήθηκε η ακρίβεια της ταξινόμησης αυτής.

Το μεγαλύτερο μέρος της περιοχής περιβάλλεται από άργιλο και αργιλώδη εδάφη. Ειδικότερα, περιέχει και τους τέσσερις τύπους τάξεων Υδρολογικής ομάδας εδάφους (ΥΟΕ) (HSG), δηλαδή A, B, C και D, όπου ο τύπος εδάφους "D" δηλώνει υψηλό δυναμικό απορροής, ο τύπος "C" ως εδαφική ομάδα υψηλού έως μέτριου δυναμικού απορροής, ο τύπος "B". ως μέτριο έως χαμηλό δυναμικό απορροής και ο τύπος "Α" ως χαμηλό δυναμικό απορροής. Παρατηρείται ότι η κυρίως ανάπτυξη της πόλης συνέβη κατά μήκος της κατηγορίας "D" [Εικόνα 3]. Οι χάρτες Χ/Κ γης και ΥΟΕ μαζί με τον πίνακα αναζήτησης του CN-II , χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή του χάρτη CN-II [Εικόνα 4].

Η προγενέστερη κατάσταση υγρασίας (AMC) αναφέρεται στην περιεκτικότητα σε υγρασία που υπάρχει στο έδαφος κατά την έναρξη του εξεταζόμενου συμβάντος βροχόπτωσης-απορροής. Η AMC-II εφαρμόστηκε για την εκτίμηση της έκτασης της απορροής. Ο NRCS-CN (Natural Resource Conservation Service-Curve Number) είναι η μέθοδος εκτίμησης της περίσσειας βροχόπτωσης και υπολογίζεται: Q=(P-Ia)2/(P-Ia+S) Όπου Q είναι η απορροή, P είναι η βροχόπτωση, Ia είναι η αρχική υγρασία και S είναι η μέγιστη ικανότητα κατακράτησης.

Αποτελέσματα-Συζήτηση

Παρατηρείται ότι εντός της λεκάνης απορροής κατά τη διάρκεια 1978-2018, 11.070,8 εκτάρια γεωργικής γης μειώθηκαν (13,1%)- 18684,1 ha δομημένης έκτασης έχουν αυξηθεί (22,1%)- 2406,3 ha υγροτόπων έχουν αυξηθεί (2,8%)- 671,9 ha χέρσας γης αυξήθηκαν (0,8%)- 4076,0 ha βλάστησης/ χώρων πρασίνου μειώθηκαν (4,8%), και 6628,1 ha υδάτινων σωμάτων έχουν μειωθεί (7,8%). Οι περιοχές με πολύ υψηλή και υψηλή απορροή έχουν αυξηθεί εντός της λεκάνης απορροής από 159,5 km2 (18,3%) και 144,2 km2 (16,6%) από το 1978, σε 318,3 km2 (36,5%) και 439,1 km2 (50,4%) στο 2018, αντίστοιχα, οι οποίες κατανέμονται σε όλες τις αστικές και περιαστικές περιοχές- και πολύ χαμηλή έκταση απορροής αποκαλύπτουν ασήμαντη τάση, 527 km2 (60,6%), 510,1 km2 (58,5%) και 564,3 km2 (64,7%) για τα έτη 1978, 1988, και 1998, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα της μεταβολής των Χ/Κ γης σε ολόκληρη τη λεκάνη απορροής από το 1978 έως το 2018 παρατίθενται στον πίνακα της Εικόνας 5 και στο ιστόγραμμα της Εικόνας 6.

Στην πόλη της Ντάκα, το σενάριο είναι πολύ ανησυχητικό, καθώς πολύ υψηλή απορροή αυξήθηκε από 74,24 km2 σε 174,23 km2 μοιράζοντας το 24,44% και 57,36% του την έκταση της πόλης για το έτος 1978 και το 2018, αντίστοιχα, που συμπίπτουν κυρίως με την πυκνή δομημένες επιφάνειες- αντίθετα, η περιοχή χαμηλής και πολύ χαμηλής απορροής αποκαλύπτει μια ασήμαντη τάση που μοιράζεται μια πολύ μικρή έκταση, παρόμοια με την έκταση της λεκάνης απορροής- η μεγάλη έκταση απορροής εντοπίζεται να είναι σχεδόν η ίδια κατά τα έτη 1978 και 1988, ενώ, από το 1998 έως το 2018, η περιοχή με κίνδυνο πλημμύρας έχει αυξηθεί σημαντικά από 91,93 km2 σε 126,35 km2 και η περιοχή μέτριας απορροής παρουσίασε αυξητική τάση κατά τα έτη 1978-1998 και μια ασήμαντη αύξηση το έτος 2007-2018. Τα αποτελέσματα της μεταβολής των Χ/Κ γης στην πόλη της Ντάκα από το 1978 έως το 2018 παρατίθενται στον πίνακα της Εικόνας 7 και στο ιστόγραμμα της Εικόνας 8.

Παρατηρείται επίσης ότι η πλημμυρισμένη περιοχή έχει καταλάβει κυρίως τις δομημένες επιφάνειες καθώς επίσης κι ότι η υψηλή απορροή (km2) και η μέση απορροή της περιοχής μελέτης αυξάνεται σε σχέση με το δομημένη περιοχή (%) [Εικόνα 9].

Συμπεράσματα

Η ανάλυση της χρονικής και χωρικής αστικής ανάπτυξης της ευρύτερης περιοχής της Ντάκα με τηλεπισκοπικά μέσα που έγινε και σε συνδυασμό με τις αυξημένες βροχοπτώσεις που παρατηρούνται υποδεικνύει ότι αστικές πλημμύρες, με βάση και το μοντέλο NRCS-CN, είναι βέβαιο ότι θα αυξηθούν. Η αξιολόγηση της απορροής με τη χρήση του NRCS-CN αποκαλύπτει τη σημαντική αύξηση κατά την περίοδο που μελετήθηκε και κυρίως στις αστικοποιημένες περιοχές.

Αρκτικόλεξα

• NRCS-CN: Natural Resource Conservation Service-Curve Number

• SRTM: Shuttle Radar Topography Mission

• HSG: Hydrologic Soil Group

• AMC: Antecedent Moisture Condition