Χρήση προϊόντων Τηλεπισκόπησης για την αποτύπωση μεταβολών χρήσεων γης και για την διαχείριση των υδατικών πόρων...

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 19:08, 9 Μαρτίου 2010

Χρήση προϊόντων Τηλεπισκόπησης για την αποτύπωση μεταβολών χρήσεων γης και για την διαχείριση των υδατικών πόρων της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας

Αντικείμενο: Το αντικείμενο της συγκεκριμένης εφαρμογής είναι οι χρήσεις γης και η υδρολογία. Πιο συγκεκριμένα, η εφαρμογή αναφέρεται στην αποτύπωση μεταβολών χρήσεων γης και στη διαχείριση των υδατικών πόρων της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας.

Στόχος: Στόχος της παρούσας έρευνας είναι η αποτύπωση των χρήσεων γης της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας, η καταγραφή της εδαφικής υγρασίας και των υπολιμναίων εκφορτίσεων νερού (πηγών), καθώς και η καταγραφή της φυτοκάλυψης που δύναται να συμβάλλει στον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής και των αρδευτικών αναγκών της περιοχής, με τη χρήση προϊόντων Τηλεπισκόπισης. Τα δεδομένα που προκύπτουν χρησιμοποιούνται για την υδρολογική μοντελοποίηση και τη διαχείριση των υδατικών πόρων της περιοχής.

Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων: Χρησιμοποιήθηκαν μία δορυφορική εικόνα Landsat και αεροφωτογραφίες προκειμένου να αντληθούν τα απαραίτητα στοιχεία για της ανάγκες της έρευνας.

Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα: Για την παραγωγή του χάρτη χρήσεων γης χρησιμοποιήθηκε ένας αλγόριθμος αυτόματης ταξινόμησης δορυφορικών δεδομένων (αλγόριθμος ISODATA) προκειμένου να πραγματοποιηθεί το πρώτο στάδιο της κατηγοριοποίησης των χρήσεων γης και, έπειτα, ακολούθησε το στάδιο της ελεγχόμενης ταξινόμησης και οι διορθώσεις του χάρτη. Επιπλέον, για την παραγωγή ενός ακριβή χάρτη φυτοκάλυψης που παρέχει λεπτομερή στοιχεία για τη βλάστηση της περιοχής, τα δορυφορικά δεδομένα επεξεργάστηκαν κατάλληλα με τη βοήθεια του κανονικοποιημένου δείκτη βλάστησης NVDI. Τέλος, για τον εντοπισμό των θέσεων υπολιμναίων πηγών της λίμνης Τριχωνίδας και για πληροφορίες σχετικές με την εδαφική υγρασία, χρησιμοποιήθηκε η εφαρμογή θερμικής χαρτογράφησης. Συγκεκριμένα, οι δορυφορικές εικόνες Landsat, καταγράφουν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία των υλικών σωμάτων σε διάφορες φασματικές περιοχές, χρησιμοποιώντας σχετικούς αισθητήρες που μετρούν την ένταση της ακτινοβολίας σε μια κλίμακα από 0 έως 255 μονάδες (ψηφιακός αριθμός, DN).

Πίνακας 1: Χρήσεις γης στην υδρολογική λεκάνη της λίμνης Τριχωνίδας, όπως προέκυψαν από επεξεργασία δορυφορικής εικόνας Landsat

Εικόνα 1: Χάρτης φυτοκάλυψης της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας

Εικόνα 2: Αποτύπωση της θερμικής ακτινοβολίας τμήματος της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας (φασματική περιοχή 6: κόκκινο χρώμα, φασματική περιοχή 4: πράσινο χρώμα και φασματική περιοχή 1: κυανό χρώμα)

Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS: Ο χάρτης χρήσεων γης που παρήχθη συγκρίθηκε με παλαιότερους χάρτες χρήσεων γης της περιοχής αλλά και με σχετικά δεδομένα πεδίου και διορθώθηκε κατάλληλα στο πρόγραμμα Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών που χρησιμοποιήθηκε για την επεξεργασία της δορυφορικής εικόνας γενικότερα (ArcView και Image Analysis). Να προστεθεί ότι και η εφαρμογή του προαναφερθέντος δείκτη φυτοκάλυψης (NVDI) σε κάθε μοναδιαίο τμήμα της εικόνας έγινε με την χρήση του λογισμικού ArcView και Image Analysis. Επιπλέον, η ονοματολογία των κατηγοριών χρήσεως γης πραγματοποιήθηκε, επίσης, με την συνεισφορά αυτών των προϋπαρχόντων σχετικών χαρτών (ορθοφωτοχάρτες Υπ. Γεωργίας, 1:50.000) και επιτόπιων επισκέψεων. Τέλος, χρησιμοποιήθηκαν ορθοφωτοχάρτες του Υπ. Γεωργίας, προκειμένου να ψηφιοποιηθούν οι άγονες εκτάσεις και να αφαιρεθούν από τους σχετικούς υπολογισμούς της δορυφορικής εικόνας. Αυτό είχε σαν στόχο το διαχωρισμό των εκτάσεων αυτών από τους οικισμούς με τους οποίους εμφανιζόταν στην ίδια κατηγορία χρήσεων γης.

Αιτιολόγηση αναγκαιότητά τους: Οι επιπρόσθετοι χάρτες που χρησιμοποιήθηκαν βοήθησαν στον έλεγχο της ακρίβειας των υπολογισμών των δορυφορικών δεδομένων και της αξιοπιστίας τους, ενώ τα GIS βοήθησαν στην γενικότερη επεξεργασία της δορυφορικής εικόνας και στην εφαρμογή του δείκτη φυτοκάλυψης σε κάθε μοναδιαίο τμήμα αυτής.

Επιπλέον, οι χρήσεις γης των άγονων εκτάσεων (και ιδιαίτερα των εκτάσεων που αντιστοιχούν στις κορυφές ορεινών όγκων που δεν καλύπτονται από βλάστηση) και των οικισμών εμφανίζονται στην ίδια κατηγορία χρήσης γης, διότι οι ψηφιακές υπογραφές τους είναι παραπλήσιες και έτσι ο συγκεκριμένος αλγόριθμος που χρησιμοποιήθηκε δεν δύναται να τις διαχωρίσει. Οι χρησιμοποιηθέντες ορθοφωτοχάρτες, λοιπόν, συντέλεσαν στο διαχωρισμό των εκτάσεων αυτών, με τη ψηφιοποίηση των άγονων εκτάσεων και την αφαίρεσή τους από τους σχετικούς υπολογισμούς της δορυφορικής εικόνας.

Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων: Η χρήση μεθόδων τηλεπισκόπισης για τους σκοπούς που προαναφέρθηκαν μπορεί να δώσει άμεσα και εύκολα αποτελέσματα, τα οποία παρουσιάζουν σημαντική ακρίβεια και αξιοπιστία, σε σύντομο χρονικό διάστημα και με σχετικά χαμηλό κόστος.

Όπως προκύπτει από την σύγκριση του χάρτη χρήσεων γης που δημιουργήθηκε από την επεξεργασία δορυφορικών δεδομένων με τον προϋπάρχοντα συμβατικό χάρτη χρήσεων γης της περιοχής οι διαφορές στις περισσότερες κατηγορίες χρήσεων γης είναι ιδιαιτέρως μικρές και κυμαίνονται από –0,3% έως και –6,26%. Το γεγονός αυτό επιβεβαιώνει την ακρίβεια των υπολογισμών των δορυφορικών δεδομένων, ενώ οι παρατηρηθείσες διαφορές μπορεί να θεωρηθούν αμελητέες, διότι κατά κάποιο ποσοστό οφείλονται και σε λάθη κατά την ψηφιοποίηση των προϋπαρχόντων ορθοφωτοχαρτών.

Επιπλέον, από την εφαρμογή της δημιουργίας του χάρτη φυτοκάλυψης, που μας δίνει πληροφορίες για τον βαθμό φυτοκάλυψης της περιοχής μελέτης και για το στάδιο ανάπτυξης της φυσικής και τεχνητής βλάστησης, προκύπτει ότι μεγαλύτερος βαθμός φυτοκάλυψης επικρατεί στην ημιορεινή και στην παραλίμνια ζώνη που οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες είναι σχετικά περιορισμένες ενώ όπου υπάρχουν οικισμοί και καλλιέργειες ο δείκτης φυτοκάλυψης ήταν αισθητά μικρότερος.

Τέλος, όσον αφορά στις συνθήκες εδαφικής υγρασίας και στην αποτύπωση των υπολιμναίων πηγών, παρατηρείται ότι κατά μήκος των τεκτονικών επαφών η θερμοκρασία είναι αυξημένη, πράγμα που μπορεί να οφείλεται σε κίνηση υπογείου νερού κατά μήκος αυτών, ενώ στην λίμνη Τριχωνίδα καταγράφτηκαν τρεις παραλίμνιες περιοχές στο βορειοανατολικό τμήμα της με σημαντικά πιο αυξημένες θερμοκρασίες νερού από την υπόλοιπη επιφάνεια της λίμνης.

Πηγή: Δημητρίου Η. . Χρήση προϊόντων Τηλεπισκόπησης για την αποτύπωση μεταβολών χρήσεων γης και για την διαχείριση των υδατικών πόρων της υδρολογικής λεκάνης της λίμνης Τριχωνίδας. Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών-Ινστιτούτο Εσωτερικών Υδάτων