Συμβολή των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και της Τηλεπισκόπησης στην Υδρογεωλογία της Β.Α Χαλκιδικής

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 09:30, 21 Απριλίου 2010

Λαμπίρη Μ.

Συμβολή των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και της Τηλεπισκόπησης στην Υδρογεωλογία της Β.Α Χαλκιδικής .

Μεταπτυχιακή Εργασία Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας Τομέας Φυσικής και περιβαλλοντικής Γεωγραφίας Εργαστήριο Εφαρμογών Τηλεπισκόπησης και Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών

Στόχος της Εργασίας

α) Η αξιολόγηση της δυνατότητας της πολυφασματικής δορυφορικής εικόνας Landsat-7/ETM+ και της πολυφασματικής εικόνας QuickBird στον εντοπισμό τμημάτων αυξημένης επιφανειακής εδαφικής υγρασίας (γνωρίζοντας την ύπαρξη αβαθών υδροφόρων συστημάτων στην περιοχή της Ολυμπιάδας).

β) Η χαρτογράφηση γραμμώσεων με την χρήση των παραπάνω εικόνων.

γ) Ο πειραματισμός με ορισμένες από τις πολυάριθμες μεθόδους ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, σε συνδυασμό με την χρήση των Γ.Σ.Π..

δ) Τέλος, η σύγκριση των αποτελεσμάτων της παραπάνω επεξεργασίας, από τα οποία εξάγονται και τα τελικά αποτελέσματα.

Δορυφορικές Εικόνες

Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν οι εξής εικόνες:

α) μια πολυφασματική και μια πανχρωματική δορυφορική εικόνα Landsat- 7/ETM+ που απεικονίζουν τον ευρύτερο χώρο της Χαλκιδικής και

β) μια πολυφασματική δορυφορική εικόνα QuickBird που καλύπτει τμήμα της ΒΑ Χαλκιδικής.

Συμβολή των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στην μελέτη της περιοχής

Στην παρούσα εργασία, με την χρήση του λογισμικού G.I.S. ArcGIS ψηφιοποιήθηκαν τα εξής επίπεδα πληροφοριών:

1. Ισοϋψείς καμπύλες (ισοδίασταση 20m), από τους τοπογραφικούς χάρτες της Γ.Υ.Σ. (φύλλα:Σταυρός, Στρατονίκη) κλίμακας 1:50.000 και το υδρογραφικό δίκτυο από τους προαναφερθέντες τοπογραφικούς χάρτες της Γ.Υ.Σ., κλίμακας 1:50.000

2. Οι γεωλογικοί σχηματισμοί και ρήγματα της περιοχής, από τον γεωλογικό χάρτη του Ι.Γ.Μ.Ε. (φύλλο: Ολυμπίαδας -Στρατωνίου Μεγάλης Παναγιάς- Παλαιοχωρίου) κλίμακας 1:25.000.

3. Οι κατοικημένες περιοχές, ο υδροκρίτης των υπολεκανών και το όριο της περιοχής μελέτης από τους τοπογραφικούς χάρτες της Γ.Υ.Σ. (φύλλα: Σταυρός, Στρατονίκη).

Επίσης με την χρήση του ArcGIS πραγματοποιήθηκε:

α. Η εισαγωγή των σημείων όπου υπήρχαν γεωτρήσεις ή πηγές στην περιοχή μελέτης.

β. Η δημιουργία ψευδοχρωματικής απεικόνισης (pseusocolour display) των τιμών της τυπικής απόκλισης της θερμοκρασίας (εικόνα 21).

γ. Η ψηφιοποίηση γραμμώσεων (lineaments), οι οποίες εντοπίστηκαν στις πολυφασματικές εικόνες Landsat-7/ETM+ και QuickBird.

Τα παραπάνω επίπεδα χρησιμοποιήθηκαν, σε συνδυασμό με τις δορυφορικές εικόνες Landsat-7/ΕΤΜ+ και QuickBird, για τη δημιουργία θεματικών χαρτών (χάρτες 1,2,3,4,5,6 και 7) αλλά και για την εξαγωγή συμπερασμάτων

Σημαντικά αποτελέσματα

Με βάση τα προηγούμενα, τα τελικά συμπεράσματα θα μπορούσαν να συνοψιστούν στα εξής:

- Η πολυφασματική εικόνα Landsat-7/ETM+ δεν αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποτελεσματική στον εντοπισμό ρηχών υδροφόρων στρωμάτων μέσω υπολογισμού θερμοκρασιακών ανωμαλιών στην επιφάνεια του εδάφους. Αυτό πιθανόν να οφείλεται στην καταγραφή της επιφανειακής θερμικής ακτινοβολίας των αντικειμένων από τον Landsat-7/ETM+, αλλά και στο γεγονός ότι η διακριτική ικανότητα (60m) της θερμικής ζώνης 6 ίσως να μην είναι επαρκής για τον εντοπισμό θερμικών ανωμαλιών.

- Τόσο η πολυφασματική εικόνα Landsat-7/ETM+ όσο και η πολυφασματική εικόνα του δορυφόρου QuickBird μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξαγωγή δείκτη βλάστησης (NDVI), με ικανοποιητικά αποτελέσματα. Τα ποιοτικά αποτελέσματα των εικόνων συμπίπτουν σε μεγάλο βαθμό αλλά η εικόνα QuickBird υπερτερεί έναντι της Landsat-7/ETM+ ως προς την πολύ καλύτερη διακριτική ικανότητα (0,6m αντί 30 m).

- Η χρησιμοποίηση της εικόνας Landsat-7/ETM+ για την εξαγωγή του δείκτη υπέρυθρου (NDII) έδωσε αρκετά καλά αποτελέσματα από την άποψη της διαφοροποίησης της επιφανειακής υγρασίας (υγρασία στα φυτά). Με την χρήση αυτού του δείκτη εντοπίσθηκαν περιοχές με φτωχή έως ανύπαρκτη επιφανειακή υγρασία. Παρ’ όλα αυτά οι δείκτες NDVI και NDII έδωσαν αποτελέσματα που ερμηνεύονται με την ύπαρξη ή μη επιφανειακής υγρασίας στο έδαφος και όχι τόσο με την ύπαρξη των ρηχών υδροφόρων οριζόντων της περιοχής μελέτης.

- Η εφαρμογή της μεθόδου τη Ανάλυσης Κύριων Συνιστωσών, τόσο στην πολυφασματική εικόνα Landsat-7/ETM+ όσο και στην πολυφασματική εικόνα QuickBird, και ο κατάλληλος συνδυασμός των τριών πρώτων κύριων συνιστωσών (PC-1, PC-2, PC-3) με ζώνες (bands) των αρχικών εικόνων, είχε 127 ως αποτέλεσμα την δημιουργία ψευδοχρωματικών εικόνων. Οι εικόνες που προέκυψαν φάνηκαν ιδιαίτερα αποτελεσματικές στην χαρτογράφηση γραμμώσεων που σχετίζονται τόσο με τα ρήγματα όσο και με το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής. Με τη χρήση αυτών των εικόνων μπορεί να επιτευχθεί λεπτομερέστερη χαρτογράφηση του υδρογραφικού δικτύου, αλλά και των σημαντικότερων ρηγμάτων της περιοχής.

Επιπλέον επισημαίνεται ότι:

- Η χρήση των λογισμικών “ArcGIS” (Γ.Σ.Π.) και ENVI (ψηφιακή επεξεργασία δορυφορικών εικόνων), κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική στην παρούσα εργασία, καθώς έδωσαν τη δυνατότητα της σχετικά εύκολης και γρήγορης επεξεργασίας τόσο των δορυφορικών δεδομένων όσο και των ψηφιοποιημένων δεδομένων που προέκυψαν από τους τοπογραφικούς και γεωλογικούς χάρτες της περιοχής μελέτης.

- Η συμβολή της χρήσης μεθόδων ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, σε συνδυασμό με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.) τόσο για τον εντοπισμό της επιφανειακής θερμοκρασίας εδάφους όσο και για την χαρτογράφηση γραμμώσεων (lineaments), κρίνεται σημαντική. Αυτό οφείλεται στο ότι ο συνδυασμός των παραπάνω παρέχει πληροφορίες για την τεκτονική και γεωμορφολογία μιας περιοχής, οι οποίες μπορούν να λειτουργήσουν τροποποιητικά ή συμπληρωματικά σε υπάρχοντες χάρτες, σε πολύ λιγότερο χρόνο από τις συμβατικές μεθόδους.

Σχετικά με το υδρογεωλογικό- γεωμορφολογικό περιεχόμενο η παρούσα εργασία περιορίστηκε στον εντοπισμό τυχόν ανωμαλιών θερμοκρασίας/ υγρασίας στην επιφάνεια του εδάφους, καθώς και στη χαρτογράφηση γραμμώσεων που διακρίνονται σε δορυφορικές εικόνες της περιοχής μελέτης, και επιχειρήθηκε ο συσχετισμός τους με τη λιθολογία, τα ρήγματα και το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής. Μελλοντικά, με τη χρήση των παραπάνω δεδομένων θα μπορούσε να επιτευχθεί η γρήγορη και αξιόπιστη μελέτη μεγαλύτερων περιοχών και η ανανέωση των υπαρχόντων λιθολογικών και τεκτονικών χαρτών.