Εφαρμογή δεδομένων τηλεπισκόπησης για τον έλεγχο της ανάπτυξης μαγγρόβιων και άλλων τύπων παράκτιας βλάστησης στην Ινδία

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 07:07, 13 Φεβρουαρίου 2011

Πηγή: Application of remote sensing data to monitor mangroves and other coastal vegetation of India

Συγγραφέας: Shailsh Nayak and Anjali Bahuguna

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι τύποι φυτών που μπορούν να αναπτυχθούν σε ένα θαλάσσιο περιβάλλον είναι διάφοροι, όπως για παράδειγμα μαγγρόβια, 'λιβάδια' θαλάσσιας χλωρίδας αλλά και φύκια ή άλγη κοραλλιογενών ύφαλων. Χαρακτηριστική είναι η ποικιλότητα των φυτών αυτού του είδους αλλά και η υψηλή παραγωγικότητά τους. Τα μαγγρόβια είναι φυτά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές και παρουσιάζουν ενδιαφέρουσα αξία π.χ. ως βιότοποι ή περιοχές για την εναπόθεση και την ανάπτυξη των αυγών πολλών θαλάσσιων οργανισμών όπως ψαριών, οστρακόδερμων κλπ. Επίσης σημαντικός είναι ο ρόλος τους στον εμπλουτισμό του παράκτιου περιβάλλοντος, στην προστασία της ακτογραμμής από ισχυρούς ανέμους και καταιγίδες καθώς και στην σταθεροποίηση της ακτογραμμής μέσω μείωσης της διάβρωσης του εδάφους. Σήμερα, η εκμετάλλευση των δασών μαγγρόβιων ακολουθεί τρόπο ακατάλληλο, οδηγώντας έτσι στην διατάραξη του οικοσυστήματος. Οι κύριοι κίνδυνοι που αντιμετωπίζουν αυτά τα οικοσυστήματα συνδέονται με την υλοτόμηση των δασών και τη χρήση των ξύλων ως καύσιμο, τη μετατροπή δασών σε καλλιεργήσιμη γη, τη λειτουργία υδατοκαλλιεργειών, την αστική και βιομηχανική ανάπτυξη, την διάθεση αστικών αποβλήτων, στερεών ή τοξικών απορριμμάτων αλλά και τη ρύπανση από πετρέλαιο λόγω διαρροών από σωλήνες ή πλοία μεταφοράς.

ΣΤΟΧΟΣ

Τα τηλεπισκοπικά δεδομένα εξαιτίας της επαναληπτικής, συνοπτικής και πολυφασματικής φύσης τους έχουν αποδειχθεί πολύ χρήσιμα για τον έλεγχο της παράκτιας βλάστησης. Αυτή η μελέτη εξετάζει πληροφορίες για τον χώρο ανάπτυξης μαγγρόβιων δασών και άλλων τύπων παράκτιας βλάστησης στην Ινδία. Τα αντικείμενα μελέτης είναι:

• παραγωγή βασικών πληροφοριών για την έκταση των μαγγρόβιων και άλλων τύπων βλάστησης (όπως άλγη/φύκια, θαλάσσια χλωρίδα, βλάστηση ελών ή αμμωδών περιοχών) με χρήση δορυφορικών δεδομένων (IRS και Landsat) από το 1986 ως το 1993
• μελέτες παρακολούθησης αλλαγών (για την περίοδο 1986-1993) με σκοπό την προσπάθεια ορισμού ζωνών κυρίαρχων ειδών επιλεγμένων βιότοπων μαγγρόβιων χρησιμοποιώντας υψηλότερης ανάλυσης δεδομένα IRS-1C/1D LISS III και PAN.

ΑΛΛΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ

Η πολυπλοκότητα των απαραίτητων δεδομένων για την λήψη αποφάσεων για τη διαχείριση ενός οικοσυστήματος μαγγρόβιων δασών δημιουργεί δυσκολίες κατά την εφαρμογή των συμβατικών μεθόδων συλλογής δεδομένων. Για αυτό το λόγο, δεν είναι διαθέσιμα τα απαιτούμενα δεδομένα για τα μαγγρόβια δάση από επίγειες παρατηρήσεις. Αντίθετα, η τεχνική της τηλεπισκόπησης δίνει συνοπτική, πολυφασματική και επαναληπτική κάλυψη, η οποία είναι πολύ χρήσιμη για την μελέτη των παράκτιων ζωνών. Τα δεδομένα που μπορούμε να παρατηρήσουμε μέσω τηλεπισκόπησης περιλαμβάνουν την κατανομή στο χώρο των περιοχών που καλύπτονται από παράκτια βλάστηση, την οικολογική τους κατάσταση και αλλαγές των χαρακτηριστικών τους ως προς τον χρόνο και τον χώρο.

ΕΙΔΗ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ/ΚΑΝΑΛΙΩΝ ΚΑΙ ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΕΙΚΟΝΩΝ

Με βάση τα τηλεπισκοπικά δεδομένα, τα δάση μαγγροβίων που αναπτύσσονται στις ακτές της Ινδίας αξιολογήθηκαν σε όρους χωρικής έκτασης, πυκνότητας, κατάστασης και ποικιλότητας. Οι απαιτήσεις του κάθε θέματος καθορίζουν την κλίμακα στην οποία πρέπει να γίνει η χαρτογράφηση των μαγγρόβιων δασών και τις πληροφορίες που πρέπει να απομονωθούν από τα τηλεπισκοπικά δεδομένα. Η παρουσία/απουσία των μαγγρόβιων δασών και η έκτασή τους στο χώρο μπορεί να χαρτογραφηθεί σε κλίμακα 1:250,000 χρησιμοποιώντας χαμηλής ανάλυσης τηλεπισκοπικά δεδομένα (π.χ. δεδομένα σαρωτή LISS-I (Linear Imaging Self Scanner) του ινδικού τηλεπισκοπικού δορυφόρου Indian Remote Sensing Satellite-1A/1B με ανάλυση 70m. Λεπτομέρειες για την ταξινόμηση ως προς την πυκνότητα μπορούν να εξασφαλιστούν από δεδομένα μέτριας ανάλυσης (π.χ. δεδομένα LISS II του δορυφόρου Indian Remote Sensing Satellite-1A/1B με ανάλυση 36 m) σε κλίμακα 1:50,000. Δεδομένα υψηλής ανάλυσης (π.χ. δεδομένα ανάλυσης 23 m σαρωτή LISS III (IRS-1C) που έχουν συνδυαστεί με δεδομένα ανάλυσης 5.8 m παγχρωματικού τύπου (PAN) για την παραγωγή πολυφασματικών δεδομένων ανάλυσης 5.8 m) βοηθούν στην απόκτηση πληροφοριών σχετικών με το κυρίαρχο είδος σε μια ζώνη μαγγρόβιων. Η ποικιλότητα αξιολογείται σε όρους εκτίμησης βιότοπου και ετερογένειας στις οικολογικά πλούσιες περιοχές, που οδηγεί στην ταυτοποίηση αγνών και ομογενών σημείων και περιοχών ετερογενών ή ανάμεικτων τύπων.

ΠΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ

Για την απόκτηση πληροφοριών για την παράκτια βλάστηση επιλέχθηκαν τηλεπισκοπικά δεδομένα περιόδου χαμηλών εντάσεων παλιρροιών καθώς στην περίοδο αυτή μπορεί να μελετηθεί η μέγιστη δυνατή παράκτια ζώνη. Επίσης προτιμώνται τα δεδομένα μεταξύ των μηνών Οκτωβρίου-Φεβρουαρίου εξαιτίας της άνθησης της παράκτιας βλάστησης όπως τα άλγη και τα φύκη. Για την παραγωγή πληροφοριών για την παράκτια ζώνη σε τοπικό (κλίμακα 1:50,000) ή εθνικό επίπεδο (κλίμακα 1:250,000), αναπτύχθηκε ένα σύστημα ταξινόμησης που βασίστηκε κυρίως σε τηλεπισκοπικά δεδομένα και που λαμβάνει υπόψιν τις απαιτήσεις ενός συγκεκριμένου θέματος. Οι μονάδες που περιλαμβάνονται στο σύστημα ταξινόμησης για τη χαρτογράφηση των παράκτιων ζωνών βασίζονται κυρίως στη φύση της βλάστησης και των γεωμορφών, στο βαθμό έκθεσης κατά τις διαφορετικές φάσεις παλιρροιών, στα δομικά στοιχεία των γεωμορφών και των σχετικών χαρακτηριστικών τους. Για τη χαρτογράφηση των κρίσιμων βιότοπων όπως οι κοραλλιογενείς ύφαλοι και τα οικοσυστήματα μαγγρόβιων, εφαρμόστηκε σύστημα ταξινόμησης το οποίο διαμορφώθηκε με βάση τη διατήρηση και αξιολόγηση αυτών των βιότοπων. Στη συνέχεια οι κατηγορίες ερμηνεύονται με βάση τα δορυφορικά δεδομένα λαμβάνοντας υπόψιν τα εγγενή χαρακτηριστικά όπως ο τόνος, η υφή, η θέση του αντικειμένου στο χώρο, η χωρική διάταξη (συσχέτιση) κλπ. Τα μαγγρόβια δάση διαφέρουν από την υπόλοιπη παράκτια βλάστηση και από την βλάστηση του εδάφους στον τόνο (κόκκινο, ανοιχτοί τόνοι κόκκινου), την χωρική διάταξη (σε θερμά ρεύματα νερού, σε επίπεδα λασπώδη υποστρώματα και κοντά σε ακτές χαμηλής ενεργητικότητας), την θέση στο χώρο (κοντά σε περιοχές με έντονες παλίρροιες) κλπ. Η ταξινόμηση ως προς την πυκνότητα δίνει πληροφορίες για την κατάσταση του βιότοπου των μαγγρόβιων. Δάση μαγγρόβιων με πυκνότητα μεγαλύτερη από 40% χαρακτηρίζονται ως πυκνά (δάση κλειστού τύπου), αυτά που έχουν πυκνότητα 10-40% ως αραιά (ανοικτού τύπου δάση) ενώ αυτά με πυκνότητα μικρότερη από 10% θεωρούνται υποβαθμισμένα.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Eικόνα 1:: Εμβαδόν (σε km2) περιοχής καταλαμβανόμενης από μαγγρόβια υπολογισμένη από δορυφορικά δεδομένα του 1986 και της περιόδου 1990-93.

Η εικόνα 1 παρουσιάζει τις εκτάσεις που σύμφωνα με τα τηλεπισκοπικά δεδομένα καλύπτονται από μαγγρόβια δάση. Τα δάση μαγγρόβιων σχηματίζουν ζώνες που χαρακτηρίζονται από την παρουσία συγκεκριμένων ειδών βλάστησης σε σημεία με ειδικές φυσικοχημικές ιδιότητες. Παγκοσμίως αλλά και σε τοπική κλίμακα, οι παράγοντες που επηρεάζουν την κατανομή, την δημιουργία των ζωνών και την ανάπτυξη των μαγγρόβιων δασών είναι η θερμοκρασία, η διασπορά λόγω ρευμάτων του ωκεανού και το κλίμα της περιοχής. Τοπικά, τα μαγγρόβια δάση κατανέμονται με βάση τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά, τις παλιρροϊκές συνθήκες, το τοπογραφικό επίπεδο και τις ιδιότητες των θαλάσσιων ιζημάτων (αλατότητα, περιεκτικότητα νερού, χημική σύσταση, υφή και διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων). Μέσα στα όρια των χαρακτηριστικών του κάθε βιότοπου, αναπτύσσεται το κάθε είδος σε περιοχές όπου το τοπογραφικό επίπεδο, η συχνότητα, η ένταση και η διάρκεια των παλιρροιών και τα χαρακτηριστικά των ιζημάτων ταιριάζουν στις οικολογικές τους αντοχές. Είναι επομένως συχνή η εύρεση ζωνών που η επιφάνειά τους καλύπτεται από ένα ή δύο κυρίαρχα είδη (εικόνες 2 και 3).

Eικόνα 2:: IRS 1D LISS III (23 Δεκεμβρίου 1998) και PAN (11 Φεβρουαρίου 1999) στην εκβολή του Mandovi.

Eικόνα 3:: Εικόνα IRS 1D LISS III (28 Φεβρουαρίου 1999) που αποτυπώνει τα μαγγρόβια στο δέλτα του Brahmani - Baitrani.

Eικόνα 4:: Εικόνα IRS 1D LISS III (Μάρτης 1999) που αποτυπώνει τα μαγγρόβια στο δέλτα του Coringa.

Eικόνα 5:: Εικόνα IRS 1D LISS III που αποτυπώνει τα μαγγρόβια στον ποταμό Kori.

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΘΟΔΟΥ

Η τηλεπισκόπηση είναι χωρίς αμφιβολία μια πολύ χρήσιμη τεχνική για την χαρτογράφηση και τον έλεγχο σημαντικών βιότοπων της ινδικής ακτογραμμής. Η μεγάλη διαθεσιμότητα δεδομένων δορυφόρου IRS ήδη από τα τέλη του '80 είναι μία πολύ καλή πηγή δεδομένων για την διεξαγωγή εκτιμήσεων της κατάστασης μαγγρόβιων δασών και για τον εντοπισμό υποβαθμισμένων σημείων. Μελλοντικά η χρήση δεδομένων δορυφόρου IRS εξοπλισμένου με ανιχνευτή (LISS IV) καλύτερης ανάλυσης (5.8 m) σε συνδυασμό με τις πολυφασματικές δυνατότητες στο πράσινο κόκκινο και NIR, θα αυξήσουν την ικανότητα αναγνώρισης των κυρίαρχων ειδών μαγγρόβιων, καλύπτοντας περιοχές 0.04 εκταρίων. Τα δεδομένα αυτά είναι πολύ σημαντικά για την αξιολόγηση της βιοποικιλότητας και για την κατάστρωση πλάνων διαχείρισης για την αντιμετώπιση των προβλημάτων στις υποβαθμισμένες περιοχές.