Εφαρμογή της τηλεπισκόπησης στη χαρτογράφηση των δασικών πυρκαγιών, των στις κοινότητων των φυτών και τους ενσωμάτωση τους σε GIS.

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 16:01, 19 Μαρτίου 2012

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Δίνοντας μια ευρεία θέα εικόνων τηλεπισκόπησης πάνω από εκτεταμένες δασικές περιοχές, μπορούν να παραχθούν πλήρεις πληροφορίες σχετικά με αυτές, και δεδομένου ότι σχεδόν πριν από 40 χρόνια έχουν χρησιμοποιηθεί σε πολλά διαφορετικά είδη των μελετών που περιλαμβάνονται σε διάφορους επιστημονικούς τομείς. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι εικόνες που σχετίζονται με τις περιβαλλοντικές επιστήμες, όπως αυτές που προσφέρονται από τους μετεωρολογικούς, ωκεάνιους και γεωσκοπικούς δορυφόρους συχνά χρησιμοποιούνται σε παγκόσμια κλίμακα-μελέτες. Οι δορυφόροι παρατήρησης της γης που ισχύουν σήμερα για την ανίχνευση μιας καμένης περιοχής μέσω των εικόνων του δείκτη βλάστησης (NDVI), με βάση ένα συγκεκριμένο συνδυασμό του κόκκινου και του εγγύς υπέρυθρου, αντικατοπτρίζει ειδικά το ποσοστό της βλάστησης. Λόγω της έλλειψης ακριβής χαρτογράφησης των ορίων των πυρκαγιών που συμβαίνουν σε πολλούς τομείς, η τηλεπισκόπηση έχει εφαρμοστεί ευρέως για την απόκτησή τους και συνεπώς η πληροφορία αυτή έχει επιτευχθεί. Έχουμε στη διάθεση μας τα δεδομένα πυρκαγιάς και η αναγέννηση των κοινοτήτων φυτών έχουν αναλυθεί σε πολλές περιοχές του κόσμου. Χρονοσειρές εικόνων που χρησιμοποιούνται σήμερα για την παρακολούθηση, μέσω NDVI και τη διαδικασία αναγέννησης που ακολουθείται από φυτικές κοινότητες μετά από δασικές πυρκαγιές, αποδίδουν τα ποσοστά αναγέννησης των διαφόρων φυτοκοινωνιών σε σύγκριση με τα αποτέλεσματα των άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων. Τέλος, έχουν αναλυθεί επίσης οι χωρικές κατανομές των μεγεθών φωτιά. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Η περιοχή μελέτης περιλαμβάνει μια έκταση περίπου 32.000 km 2 στα βορειοανατολικά της Ιβηρικής Χερσονήσου. Περίπου το 60% της περιοχής μελέτης καλύπτεται από βλάστηση (κυρίως θαμνώδεις εκτάσεις και τα δάση), αλλά η ανθρώπινη παρέβμαση έχει οδηγήσει σε σημαντικό κατακερματισμό της βλάστησης. Αν και υπάρχουν κάποιες πολύ ορεινές περιοχές (1500-3000 μ.) με ψυχρό κλίμα των χειμώνα, η πλειοψηφία της περιοχής μελέτης έχει μεσογειακό κλίμα, με καλό καιρό και μια σημαντική ξηρασία του καλοκαιριού που συχνά οδηγεί σε δασικές πυρκαγιές. Δορυφορικές Εικόνες Ο κατακερματισμός της βλάστησης μεγάλου πληθυσμού περιορίζει το μέσο μέγεθος των δασικών πυρκαγιών και δεν είναι κατάλληλο για χρήση NOAA-AVHRR για μια λεπτομερή χαρτογράφηση. Μεταξύ υψηλότερης χωρικής ανάλυση αισθητήρες επιλέχθηκε Landsat-MSS, δεδομένου ότι παρείχε τη μεγαλύτερη χρονοσειρά των εικόνων. Εκατό MSS πλήρων εικόνων που ελήφθησαν επί των δορυφόρων Landsat 1, 2, 4 και 5 αποκτήθηκαν από την περίοδο 1975-1993. Εικόνες έπρεπε να διορθώνονται γεωμετρικά, προκειμένου να χρησιμοποιηθούν σε ανάλυση χρονολογικών σειρών. Το υπόδειγμα διόρθωσης του Pala και Pons (1995) με βάση πολυώνυμα, εφαρμόστηκε σε μια ομάδα σημείων ελέγχου πάνω από το σύνολο των εικόνων. Για να αντισταθμίσει συντελεστές για κάθε δορυφόρο με πρότυπο κέρδος σε σχέση με την περίοδο, εφαρμόστηκαν τεχνικές προκειμένου να μετατρέψουν ψηφιακούς αριθμούς με τα επίπεδα ακτινοβολίας. Στη συνέχεια, το μοντέλο ραδιομετρική διόρθωση των Pons και Sugranyes (1994) εφαρμόστηκε για την απόκτηση ανάκλασης, το οποίο μπορεί να επιτρέπει τις συγκρίσεις μεταξύ των εικόνων από διάφορες εποχές του έτους. Μια τελική εξομάλυνση των διαφόρων ζωνών μέσω αμετάβλητες περιοχές κατάρτισης που απαιτείται. Μόλις όλες οι εικόνες ομαλοποιήθηκαν, οι NDVI τιμές υπολογίστηκαν από τις ζώνες 2 και 4 του αισθητήρα MSS. ΜΕΘΟΔΟΙ

Πυρανίχνευση ουλών Η αφαίρεση των τιμών NDVI μεταξύ διαδοχικών εικόνων επιλέχθηκε ως μέθοδος για την απλότητα και την ευρωστία της. Οι καλλιέργειες, τα σύννεφα και τα γλυκά ύδατα μαζί με τα δάση φυλλοβόλων, αποφέρουν επίσης μια απότομη πτώση τιμών NDVI μεταξύ διαδοχικών εικόνων. Προκειμένου να αποφευχθεί η σύγχυση μεταξύ αυτών των επιφανειών και των καμένων εκτάσεων μια σειρά από μάσκες δημιουργήθηκαν και εφαρμόστηκαν με την σειρά των εικόνων. Μόλις οι μάσκες είχαν εφαρμοστεί στις διαδοχικές εικόνες με βάση την ημερομηνία το όριο καθορίζονταν με την οπτική αναζήτηση. Ολοκλήρωση Δεδομένων και Ανάλυση Φωτιά καθεστώτος Στη συνέχεια, οι πυρκαγιές-ουλές εντάχθηκαν σε μια βάση δεδομένων GIS σε τοπολογικά δομημένη διανυσματική μορφή, προκειμένου να ζητήσει τη γνώμη πολλών περιβαλλοντικών και χωρικών εγγενών παραμέτρων σε κάθε πυρκαγιά. Με αυτά τα στοιχεία μελετήθηκε το καθεστώς της φωτιάς στην Καταλονία (βαθμό, επανάληψη, ένταση και την εποχικότητα των εγκαυμάτων). Οι χωρικές κατανομές των μεγεθών φωτιά έχουν επίσης αναλυθεί. Εγκαταστάσεις παρακολούθησης Αναγέννηση Η μεταβλητότητα της βλάστησης στη φωτιά χρησιμοποιείται για να εντοπίσει τα σημάδια πυρκαγιάς και να επιλεγεί από τις πολλές καμένες περιοχές η διαδικασία ανάπλασης τους. Αυτή η μεταβλητότητα εκτιμάται από τα ποσοστά ανάκτησης μετά από πυρκαγιά σε διάφορες κοινότητες της Μεσογείου, που βρίσκονται σε διάφορες περιοχές της Καταλονίας. Σε αυτό το μέρος της μελέτης ταιριάζουν μοντέλα παλινδρόμησης, για τη δυναμική της αναγέννησης των διαδικασιών, που παρακολουθούνται από το NDVI.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Δορυφορικές εικόνες έχουν μεγάλη αξία για τη χαρτογράφηση των καμένων εκτάσεων. Οι γνώσεις σχετικά με αυτές τις περιοχές μπορεί να βοηθήσει την κατανόηση της δομής και της δυναμικής του τοπίου βλάστηση. Επιπλέον, υπάρχει παγκόσμιο ενδιαφέρον για την παρακολούθηση πυρκαγιών. Παρά τα τεχνικά προβλήματα που οφείλονται στην ηλικία του, εικόνες από τον αισθητήρα MSS είναι ιδιαίτερα χρήσιμες για το έργο της χαρτογράφησης φωτιάς. Τα γραμμικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν σε αυτή την ανάλυση, έστω και αν βασίζεται σε μια απλή μέθοδο, όπως η αφαίρεση NDVI, έχουν παραγάγει αρκετά αποδεκτά αποτελέσματα. Το επίπεδο ακρίβειας σαφώς έχει αυξηθεί με την έκταση που αποτεφρώθηκε σε πυρκαγιές, λαμβάνοντας υπόψη όλες οι καμένες περιοχές ίσες ή μεγαλύτερες από 30 εκτάρια. Μια σειρά από παράγοντες που πρέπει να αναγνωριστούν ως πιθανές αιτίες της παρατηρούμενης ανακρίβειας στα αποτελέσματα αυτής της εργασίας. Πολλοί από αυτούς μπορούν να ελαχιστοποιηθούν στο μέλλον ανάλυση. Η Αύξηση της χρονικής ανάλυσης μπορεί να μειώσει σημαντικά την επίδραση της φαινολογίας και τη χρονική υστέρηση μεταξύ της πυρκαγιάς και την καταγραφή της εικόνας. Η πυκνότητα της βλάστησης πριν την πυρκαγιά μπορεί να θεωρηθεί βασικό δεδομένο για το μέλλον και την έρευνα μέσω της χρήσης των μέσων τιμών NDVI για την υπό εξέταση περιοχή. Άλλοι παράγοντες, ωστόσο, δεν μπορούν να ελεγχθούν όπως για παράδειγμα, οι διαφορετικές εντάσεις πυρκαγιά, η ανταπόκριση του εδάφους σε αραιούς θάμνους και οι δραστηριότητες εκκαθάρισης. Όσον αφορά την παρακολούθηση και αναγέννηση των φυτών που θέλουμε να επισημάνουμε, το ενδιαφέρον έγκειται στο προηγούμενο διάστημα διακύμανσης σε παρόμοιες προσεγγίσεις.

Συγγραφείς:Raimon SALVADOR, Ricardo DΝAZ- DELGADO, Jordi VALERIANO, Xavier PONS, Πηγή:[[1]]