ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΚΑΙ ΠΟΛΥ ΥΨΗΛΗΣ ΕΥΚΡΙΝΕΙΑΣ ΣΤΗ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΚΑΜΜΕΝΩΝ ΕΚΤΑΣΕΩΝ

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 08:08, 5 Μαρτίου 2010

Μία από τις σοβαρότερες απειλές των δασών, ειδικότερα σε χώρες που βρίσκονται γύρω από τη Μεσόγειο, όπως είναι η Ελλάδα, είναι οι δασικές πυρκαγιές. Το Μεσογειακό κλίμα της Ελλάδας, το οποίο χαρακτηρίζεται από παρατεταμένα ξηρά καλοκαίρια και ισχυρούς ανέμους, σε συνδυασμό με τους εύφλεκτους τύπους βλάστησης, είναι οι κύριοι παράγοντες που ευνοούν την εκδήλωση και διάδοση των δασικών πυρκαγιών.

Το μεγάλο οικονομικό και κοινωνικό κόστος των δασικών πυρκαγιών, όπως και η ανυπολόγιστη ζημιά που προκαλείται στα δασικά οικοσυστήματα, καθιστά επιτακτική την ανάγκη για αποτελεσματική πρόληψη και καταστολή τους. Έτσι η αναγκαιότητα για σύγχρονες τεχνικές στη διαχείριση των δασικών πυρκαγιών, όσον αφορά στην αποτελεσματική απόκτηση, ανάλυση και έκθεση χωρικών πληροφοριών, σε λιγότερο χρόνο και με λιγότερο κόστος, έφερε στο προσκήνιο τη χρήση της Τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών.

Η απογραφή των καμμένων επιφανειών έχει αναλυθεί σε πολλές επιστημονικές μελέτες τηλεπισκόπησης (Minick and Shain, 1981; Mychasiw, 1983; Tanaka et al., 1983; Lee and Liu, 1984; Milne, 1986; κ.α.), οι οποίες διενεργήθηκαν με τη χρήση είτε υψηλής διακριτικής ικανότητας δορυφορικών δεδομένων, όπως LANDSAT και SPOT, είτε χαμηλής διακριτικής ικανότητας όπως NOAA. Οι ερευνητές έχουν αναφέρει διάφορες δυσκολίες κατά τον εντοπισμό, διάκριση, αναγνώριση και χαρτογράφηση των καμμένων επιφανειών από τον περιβάλλοντα χώρο. Παρ’ όλα αυτά η ακρίβεια χαρτογράφησης έχει φτάσει στο 90%.

Ο NOAA (AVHRR) παρέχει ημερήσια δεδομένα σε περιφερειακή κλίμακα. Ωστόσο η χαμηλή διακριτική ικανότητα (1.1 Km) των δεδομένων παρέχει ένα συγκεκριμένο βαθμό γενικότητας, η οποία περιορίζει τη χρησιμότητα αυτών, σε περιπτώσεις πυρκαγιών μικρού μεγέθους ή όταν απαιτείται μεγάλη ακρίβεια χαρτογράφησης. Αντίθετα αν απαιτείται εντοπισμός, παρακολούθηση και λεπτομερής χαρτογράφησης των καμμένων επιφανειών καθώς και άλλων στατιστικών σε μηνιαία βάση ή στο τέλος της αντιπυρικής περιόδου, τότε οι διαθέσιμοι υψηλής διακριτικής ικανότητας δορυφόροι παρέχουν ικανοποιητική διαχρονική κάλυψη και χωρική λεπτομέρεια. Συνδυασμός των δεδομένων αυτών και με αντίστοιχα των δορυφόρων ή των συστημάτων ραντάρ, βελτιώνουν τη συνεισφορά της τηλεπισκόπησης στη διαχείριση των πυρκαγιών.

Το βασικό στοιχείο σε όλη τη ψηφιακή διαδικασία είναι η φασματική ταυτότητα των καμμένων επιφανειών. Ερευνητικά αποτελέσματα (Tanaka et al., 1983; Chuvieco and Congalton, 1988; Lopez Garcia and Caselles, 1991; κ.α), έχουν δείξει ότι υπάρχει μία ιδιαίτερη φασματική συμπεριφορά των καμμένων επιφανειών στο μη ορατό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Η χαρτογράφηση της καμένης έκτασης και της έντασης μιας φωτιάς με τη δορυφορική τηλεπισκόπηση, στηρίζεται στην απόθεση σε στάχτη μετά την καύση και την τροποποίηση της δομής της βλάστησης, που παρουσιάζονται μετά την πυρκαγιά.

Σχήμα 1: Πολυφασματικές δορυφορικές εικόνες Landsat TM, πριν και μετά τη μεγάλη πυρκαγιά της Σάμου.

Αποτελέσματα ταξινόμησης δορυφορικών δεδομένων, που λήφθηκαν πριν και μετά τη φωτιά (περίμετρος καμμένης επιφάνειας), παρέχουν χωρικές και ποσοτικές πληροφορίες σχετικά με τις ζημιές ανά δασοπονικό τύπο, είδος κ.α.

Το κατακερματισμένο Μεσογειακό τοπίο αποτελεί αδύναμο σημείο της εφαρμοσμένης τηλεπισκόπησης, εξαιτίας του μεγάλου αριθμού αλλαγών που παρατηρούνται στη σύνθεση του τοπίου και η ανομοιογένεια του. Αυτός ο ιδιαίτερος τύπος προτύπου, συγκρινόμενος με τα τεχνικά χαρακτηριστικά των δορυφορικών δεδομένων, επηρεάζει και διαμορφώνει την ελάχιστη μονάδα χαρτογράφησης.

Στις περισσότερες Ευρωπαϊκές χώρες η επιχειρησιακή καταγραφή των δασικών πυρκαγιών και των συνεπειών τους, διεξάγονται με μεθόδους οι οποίες συνήθως χρησιμοποιούν μετρήσεις μεγάλης ακρίβειας, χωρίς να παρέχουν λεπτομερειακές περιγραφές των χαρακτηριστικών των πυρκαγιών στο γεωγραφικό χώρο, εξαιτίας των υψηλών απαιτήσεων σε χρόνο και κόστος. Κάποια από αυτά τα προβλήματα ανακάμπτονται μερικώς με τη χρήση δεδομένων υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας, όπως αυτά του Θεματικού Χαρτογράφου του LANDSAT-5.

Επιχειρησιακή εφαρμογή της δορυφορικής τηλεπισκόπησης για τη χαρτογράφηση καμμένων εκτάσεων στην Ελλάδα

Στο Εργαστήριο Δασικής Διαχειριστικής και Τηλεπισκόπησης του Αριστοτέλειου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης, έχει αναπτυχθεί μία πρότυπη μεθοδολογική προσέγγιση και έχει εφαρμοστεί σε μερικές από τις σημαντικότερες πυρκαγιές των τελευταίων ετών, η οποία αποβλέπει στη χαρτογράφηση των καμμένων εκτάσεων στον Ελληνικό χώρο με όλες τις ιδιομορφίες που αυτός παρουσιάζει. Οι άξονες στους οποίους στηρίχθηκε όλο το εγχείρημα είναι:

1. Μεγιστοποίηση της ακρίβειας χαρτογράφησης.

2. Αύξηση της αντικειμενικότητας: Ανάπτυξη μεθόδων κατά τις οποίες θα ελαχιστοποιείται η παρέμβαση του προσωπικού.

3. Ελαχιστοποίηση χρονικών απαιτήσεων.

4. Ανάπτυξη ημιαυτόματων διαδικασιών: Η ανάπτυξη μεθόδων οι οποίες από από τη μία θα μεγιστοποιούν την ακρίβεια χαρτογράφησης και από την άλλη θα υλοποιούνται μέσω αυτόματων διαδικασιών, σχετίζεται με θέματα επιχειρησιακού προσανατολισμού, αντικειμενικότητας, κόστους.

5. Επιχειρησιακή διάσταση: Η επιχειρησιακή διάσταση που θα πρέπει να διακρίνει ένα ολοκληρωμένο και σύγχρονο σύστημα καμμένων εκτάσεων σε εθνικό επίπεδο, διαμορφώνεται από πολλούς παράγοντες μεταξύ των οποίων είναι η ακρίβεια, το κόστος και οι χρονικές απαιτήσεις.

Για την κάλυψη αυτών των αναγκών καθώς και αυτών που προκύπτουν λόγω της ιδιομορφίας του Ελληνικού χώρου, προτείνεται η χρήση δορυφορικών δεδομένων LANDSAT. Μεταξύ των πλεονεκτημάτων χρήσης τέτοιων δεδομένων μεγάλης διακριτικής ικανότητας συμπεριλαμβάνονται τα εξής: δυνατότητα χαρτογράφησης τόσο της περιμέτρου όσο και της καμένης έκτασης, δυνατότητα χαρτογράφησης μη καμμένων περιοχών που βρίσκονται μέσα στην καμένη έκταση, δυνατότητα χαρτογράφησης της έντασης της πυρκαγιάς και των επιπέδων καταστροφής, δυνατότητα χαρτογράφησης δασικών ειδών που έχουν καεί.

Στο σχήμα 2, παρουσιάζεται μία δορυφορική εικόνα του ΕΤΜ του LANDSAT-7, που απεικονίζει το νησί της Σάμου μετά την πυρκαγιά του 2000. Η εικόνα ταξινομήθηκε με τη μέθοδο της Λογιστικής Παλινδρόμησης με ακρίβεια 88.7%, με συνέπεια οι καμένες περιοχές να χαρτογραφηθούν με μεγάλη επιτυχία.