Πολεοδομικός σχεδιασμός στην Μητροπολιτική Περιοχή της Αθήνας με τη χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και GIS

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 21:29, 12 Μαρτίου 2010

Αντικείμενο και Στόχος Εφαρμογής

Το άρθρο αυτό περιγράφει μια μέθοδο παρακολούθησης και ανάδειξης του φαινομένου της εκτός σχεδίου δόμησης στη μητροπολιτική περιοχή της Αθήνας με τη χρήση πολυφασματικών δορυφορικών εικόνων. Οι συγγραφείς θέτουν μια αρχική υπόθεση σύμφωνα με την οποία ο χώρος, που καταλαμβάνουν οι εκτός σχεδίου δόμησης περιοχές, διαμορφώνεται παράλληλα με τα στάδια της αστικοποίησης, τον τρόπο που πραγματοποιείται και την επίδρασή της στους ελεύθερους χώρους (π.χ. βλάστηση, καλλιέργειες). Η χρήση των δορυφορικών εικόνων αποδεικνύει αυτή τη διαδικασία. Σε συνδυασμό με δεδομένα πεδίου, κοινωνικο-οικονομικά και δημογραφικά δεδομένα δίνεται η δυνατότητα διάκρισης και περιγραφής του τύπου των περιοχών αυτών.

Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων

Χρησιμοποιήθηκε ο δορυφόρος Spot λόγω της ευρείας χρήσης του σε πολεοδομικού χαρακτήρα εφαρμογές, για τη χωρική του ανάλυση και το εύρος της περιοχής που κάλυπτε. Η καλής ποιότητας εικόνα με ταυτόχρονα χαμηλό κόστος ήταν ένας ακόμα λόγος επιλογής του.

Είδη δορυφόρων, δεκτών και καναλιών

Δημιουργήθηκε ένα μωσαϊκό εικόνων για να καλύψει όλη την περιοχή μελέτης, η οποία περιλάμβανε το πολεοδομικό συγκρότημα της Αθήνας και το Θριάσιο Πεδίο. Χρησιμοποιήθηκα 2 ζεύγη εικόνων SPOT multi spectral HRV(XS) και Panchromatic SPOT (P), με ημερομηνία λήψης: 19 Ιουλίου 1995 και 15 Σεπτεμβρίου 1995. Στις εικόνες αυτές είναι ευδιάκριτα με χρώματα, σημεία και γραμμές κάποια σημαντικά χαρακτηριστικά του χώρου: βουνά, υδάτινες περιοχές, καλλιεργήσιμες εκτάσεις, πόλεις και χωριά., δίνοντας μια πρώτη γενική οπτική της περιοχής μελέτης. Για την ανάδειξη των εκτός σχεδίου δόμησης περιοχών χρειάζεται περαιτέρω επεξεργασία η οποία περιγράφεται στα επόμενα στάδια.

Εικόνα 1: Πολυφασματική εικόνα SPOT HRV (XS), 19 Ιουλίου 1995

Προεπεξεργασίες

Οι προεπεξεργασίες ανάλυσης των δορυφορικών εικόνων που χρησιμοποιήθηκαν είναι η ραδιομετρική και γεωμετρική διόρθωση. Η γεωμετρική διόρθωση βασίστηκε σε έναν τοπογραφικό χάρτη της Αττικής και έγινε σύμφωνα με το Universal Traverse Mercator UTM προβολικό σύστημα.

Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα

Για τον προσδιορισμό των περιοχών χρησιμοποιήθηκαν:

• Ο δείκτης Φωτεινότητας (Brightness Index), ο οποίος απεικονίζει το μέσο όρο average όλων των καναλιών του ορατού φάσματος και του εγγύς υπέρυθρου.
• Ο δείκτης NDVI, ο οποίος απεικονίζει τη διαφορά μεταξύ του κόκκινου καναλιού και του υπέρυθρου, αναδεικνύοντας τη βλάστηση.
• Δυο ειδών επιβλεπόμενες ταξινομήσεις: παραλληλεπιπέδου και Διακρίνουσας Ανάλυσης (stepwise discriminant analysis)

Η ταξινόμηση παραλληλεπιπέδου έχει ως στόχο να συγκρίνει τις πληροφορίες που προέρχονται από κοινούς δείκτες ώστε να γίνει αναδειχθεί η οικιστική δομή και τα φυσικά χαρακτηριστικά της Αθήνας. Αφού πραγματοποιήθηκε σύγκριση μεταξύ των αποτελεσμάτων των δυο δεικτών εφαρμόστηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση παραλληλεπιπέδου ώστε να εντοπιστούν και να δημιουργηθούν κατηγορίες καλύψεων γης και περιοχών που συνδέονται με την τυχαία αστική εξέλιξη. Διακρίνονται οι εξής κατηγορίες:

• περιοχές που χαρακτηρίζονται από υψηλά επίπεδα φωτεινότητας, χωρίς βλάστηση (υπάρχουσες ή υπό κατασκευή αστικές περιοχές,πρόσφατα οικοδομημένες χωρίς την παρουσία βλάστησης). Απεικονίζονται με κόκκινο και ροζ χρώμα.

• περιοχές με υψηλή, μέτρια ή χαμηλή βλάστηση, ανεξάρτητες από τα επίπεδα φωτεινότητας (δάση, κήποι, ελεύθεροι χώροι πρασίνου). Απεικονίζονται με πράσινο χρώμα.

• περιοχές με χαμηλά επίπεδα φωτεινότητας, χωρίς βλάστηση (πυκνές αστικές περιοχές – Κέντρο της μητροπολιτικής περιοχής). Απεικονίζεται με σκούρο μπλε χρώμα.

• περιοχές με υψηλά επίπεδα φωτεινότητας, χωρίς βλάστηση.

Εικόνα 2: Αποτελέσματα ταξινόμησης

Η ταξινόμηση διακρίνουσας ανάλυσης (stepwise discriminant analysis) χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό διάφορων τύπων κάλυψης γης.

Εικόνα 3: Φασματικές υπογραφές Από την εικόνα εξάγονται τα παρακάτω συμπεράσματα:

• Η αντίθεση μεταξύ του κόκκινου καναλιού (XS2) και του εγγύς υπέρυθρου (XS3)

διευκολύνει τη διάκριση των περιοχών βλάστηση (δάσος, γεωργικές εκτάσεις κτλ)

• Ισχυρή παρουσία βλάστησης σε περιοχές κατοικίας, όπως προαστιακές περιοχές ή βίλες σε δασικές χώρους
• Στο κέντρο της πόλης, τα πυκνά και ψηλά κτίρια, έχουν συνήθως χαμηλή

υπογραφή. Οι νέες αστικές περιοχές και εκείνες με τα μεγάλα κτίρια με επίπεδες στέγες παρουσιάζουν παρόμοιες υπογραφές με τις συνοικίες που είναι υπό κατασκευή

• Συνοικίες που βρίσκονται εκτός σχεδίου δόμησης, παρουσιάζουν παρόμοιες φασματικές υπογραφές, με υψηλές τιμές σε όλα τα κανάλια και με κάποιες διαφορές ανάλογα με

με την πυκνότητά τους και το ύψος της βλάστησης. Περιοχές με κτίρια που έχουν επίπεδες στέγες και το τσιμέντο αντανακλούν περισσότερο. Οι εκτός σχεδίου δόμησης περιοχές είναι ανιχνεύσιμες.

Τα αποτελέσματα της ταξινόμησης παρουσιάζονται στην εικόνα 4:

Διακρίνονται οι εξής κατηγορίες:

• το κέντρο της πόλης
• ενοποιημένες περιοχές – πρόχειροι καταυλισμοί (συμπαγής προαστιακές ζώνες υψηλής φωτεινότητας χωρίς βλάστηση)
• περιοχές με κτήρια υπό κατασκευή
• οικισμοί στα προάστια χωρίς βλάστηση
• οικισμοί στα προάστια με βλάστηση
• κατοικημένες περιοχές με χώρους πρασίνου
• κατοικημένες περιοχές σε καμένα δάση
• μικτά δάση
• καμένα δάση
• μόνιμες γεωργικές ζώνες
• θάλασσα και λίμνες
• λατομεία και βιομηχανικά πάρκα

Εικόνα 4: Κατάταξη των περιοχών σύμφωνα με τα αποτελέσματα επιβλεπόμενης ταξινόμησης: Διακρίνουσας Ανάλυσης και των ζωνών των εκτός σχεδίου δόμησης περιοχών στη μητροπολιτική περιοχή της Αθήνας, 1995

Χρήση και αναγκαιότητα χρήσης επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων και GIS

Χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες μεταξύ των ετών 1960-1995 για να γίνει έλεγχος των πληροφοριών που παράχθηκαν και σύγκριση της γεωγραφικής και δορυφορικής πληροφορίας.

Ειδικές επεξεργασίες GIS και αποτελέσματα

Έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων της επιβλεπόμενης ταξινόμησης με τα σχέδια επέκτασης της αστικής περιοχής της Αθήνας (1983-1995). Ήταν απαραίτητο να γίνει:

• ψηφιοποίηση κάθε περιοχής των σχεδίων, που έχουν δημοσιευθεί την περίοδο 1983-1995.
• εναρμόνιση των χαρτών διαφορετικών κλιμάκων από 1: 5.000 σε 1: 100.000
• καθορισμός ζωνών στη δορυφορική εικόνα

Αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων

Η περιγραφή και η ανάδειξη της διαδικασίας της αστικοποίησης της Αθήνας, μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας δορυφορικές εικόνες. Απαιτείται η καλή γνώση του εδάφους, της ιστορίας της και του τοπίου της. Οι πυκνοκατοικημένες περιοχές, οι εκτός σχεδίου δόμησης περιοχές καθώς και οι επιπτώσεις τους στο περιβάλλον διακρίνονται εύκολα στην εικόνα SPOT σε συνδυασμό με σχέδια, χάρτες και κοινωνικοοικονομικά δεδομένα της περιοχής που εξετάζεται.