Υπολογισμός περιβαλλοντικών επιπτώσεων από τις χρήσεις γης του αστικού περιβάλλοντος, με χρήση της τηλεπισκόπισης

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 18:50, 8 Φεβρουαρίου 2011

Υπολογισμός περιβαλλοντικών επιπτώσεων από τις χρήσεις γης του αστικού περιβάλλοντος, με χρήση της τηλεπισκόπισης

Evaluating environmental influences of zoning in urban ecosystems with remote sensing

Jeffrey S. Wilsona, Michaun Clayb, Emily Martina, Denise Stuckeyc, Kim Vedder-Rischd

Πίνακας 1:Χωρικά δεδομένα για τις κατηγορίες χρήσεων γης.

Εικόνα 1:Χάρτης των α) γενικών κατηγοριών χρήσεων γης και β) των λεπτομερών κατηγοριών χρήσεων γης.

Διάγραμμα 1: μέσες τιμές Ts και NDVI για κάθε πολύγωνο χρήσεων γης της περιοχής.

Διάγραμμα 2: μέσες τιμές Ts και NDVI για το πολύγωνο 89 DP .

Διάγραμμα 3:Τρισδιάστατο διάγραμμα των δεικτών Ts, NDVI και του % δείκτη ανάπτυξης του πολυγώνου 89 DP.

1. Εισαγωγή

Η χωροταξία ρυθμίζει τα φυσικά χαρακτηριστικά των αναπτυσσόμενων περιοχών με το να επιβάλλει περιορισμούς. Οι αλλαγές που γίνονται όμως, έχουν περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Με τη βοήθεια της τηλεπισκόπισης, μπορούν αυτές να υπολογιστούν και να βελτιωθεί ο σχεδιασμός των αστικών οικοσυστημάτων με γνώμονα την εξάλειψη αυτών. Παρακάτω θα μελετηθεί η πόλη Indianapolis, IN,USA, εξετάζοντας την ακτινοβολούμενη θερμοκρασία επιφάνειας Τs και τον δείκτη βλάστησης NDVI (Normalized Difference Vegatation Index) ώστε να βγάλουμε συμπεράσματα για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.

2. Καταχώρηση δεδομένων

Τα δεδομένα για τον υπολογισμό του Τs και της βλάστησης της Indianapolis συλλέχτηκαν από τον δορυφόρο Landsat 7 ETM+, 6 Ιουνίου 2000. Οι τιμές ανάκλασης από το κόκκινο και το NIR κανάλι του δορυφόρου χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογιστεί ο δείκτης βλάστησης με τη φόρμουλα NDVI= (ρnir-ρred)/ (ρnir+ρred) ενώ για το Τs χρησιμοποιήθηκε το θερμικό κανάλι. Οι εικόνες NDVI και Τs γεωαναφέρθηκαν στο Universal Transverse Mercator σύστημα συντεταγμένων, Ζώνη 16 Βόρεια. Η διαχωριστική ικανότητα για τα κανάλια 1-5 και 7 τέθηκε 30μ ,ενώ για το κανάλι 6, 60μ. Προστέθηκαν και άλλα χωρικά δεδομένα με τη βοήθεια του GIS με αποτέλεσμα το layer της πόλης να έχει 6246 πολύγωνα κατηγοριοποιημένα σε 77 κατηγορίες. Αυτές οι κατηγορίες ενοποιήθηκαν σε δύο βαθμίδες θέματος : 13 γενικές κατηγορίες χρήσεων γης και 16 λεπτομερής, όπου τα χωρικά δεδομένα τους φαίνονται στον πίνακα 1 και η απεικόνιση τους στην εικόνα 1.

Εικόνα 2:Διαφορές βλάστησης στη περιοχή, με χρήση του δείκτη NDVI.

Εικόνα 3:ακτινοβολούμενη θερμοκρασία περιοχής, Ts.

3. Ανάλυση

Στην εικόνα 2 και 3 απεικονίζονται τα υπολογισμένα NDVI και Ts της περιοχής, όπου οι οι σκούροι τόνοι ανταποκρίνονται σε περιοχές χωρίς βλάστηση (εικόνα 2) και σε ψυχρές θερμοκρασίες (βλάστηση, εικόνα 3), ενώ οι ανοιχτοί τόνοι σε περιοχές με βλάστηση (εικόνα 2) και σε θερμές θερμοκρασίες( βιομηχανικές περιοχές, οδικά δίκτυα, εικόνα 3).Ανάλογα με την κατηγορία χρήσεων γης, εμφανίζονται συγκεκριμένα χαρακτηριστικά. Με τεστ του Tamhane’s T2 post-hoc υπολογίστηκε η σημασία της διαφοράς μεταξύ του NDVI και Τs στις διάφορες γενικές κατηγορίες χρήσεων γης. Σε 78 πιθανούς συνδυασμούς, 66 ζευγάρια είχαν διαφορετικά Τs και 73 διαφορετικά NDVI. Στις λεπτομερής κατηγορίες χρήσεων γης, από τους 120 πιθανούς συνδιασμούς, 83 ζευγάρια παρουσιάζουν διαφορά στο Τs και 94 ζευγάρια στο NDVI. Το Τs και το NDVI εμφανίζονται αντιστρόφως ανάλογα σχεδόν σε όλη την πόλη και η σχέση μεταξύ τους επηρρεάζεται με την παρουσία νερού, όπως απεικονίζεται στο διάγραμμα 1.Με τη διάκριση υψηλού NDVI και/ή χαμηλού Ts μπορούμε να διακρίνουμε εγκαταστάσεις στην περιοχή με χαμηλό περιβαλλοντικό αντίκτυπο και με υψηλό. Γίνεται εφαρμογή σε μια περιοχή της πόλης που αντιστοιχεί στο πολύγωνο 89DP και προκύπτει ότι οι περιοχές με μικρό περιβαλλοντικό αντίκτυπο είναι αυτές που έχουν χαμηλής πυκνότητα ανάπτυξη, όπως παρουσιάζεται στο διάγραμμα 2.Έπειτα γίνεται ένα τρισδιάστατο γράφημα, όπου οι άξονες αντιπροσωπεύουν το Ts, το NDVI και την πυκνότητα ανάπτυξης της επιλεγμένης περιοχής και υπολογίζεται ένας δείκτης αναφοράς , μέσω της ευκλείδιας απόστασης της τοποθεσίας από μια περιοχή χαμηλής ανάπτυξης. Η περιοχή με τον χαμηλότερο δείκτη απεικονίζεται ως ένας άσπρος κύβος, όπως απεικονίζεται στο διάγραμμα 3.

4. Συμπεράσματα

Το παρόν κείμενο απέδειξε ότι η επιστήμη και η τεχνολογία της τηλεπισκόπισης μπορεί να αποτελέσει ένα πανίσχυρο εργαλείο για τον σχεδιασμό και την υλοποίηση της αστικής ανάπτυξης, με τρόπο φιλικό προς το περιβάλλον.