Ανίχνευση αστικής ανάπτυξης με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS στο Al Gharbiya Κυβερνείο, στην Αίγυπτο

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 21:20, 12 Μαΐου 2014

Αντικείμενο Εφαρμογής: Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης Πρωτότυπος Τίτλος: «Detecting urban growth using remote sensing and GIS techniques in Al Gharbiya governorate, Egypt» Συγγραφείς: A.A. Belal, F.S. Moghanm Πηγή:The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences (2011) 14, 73–79 Λέξεις Κλειδιά: GIS, τηλεπισκόπηση, χρήση/κάλυψη γης, ανίχνευση αλλαγής, Δέλτα Νείλου

Η Τάντα και η Κουτούρ είναι πολύ σημαντικές περιοχές στο Al Gharbiya κυβερνείο, στην Αίγυπτο . Η αστική εξάπλωση είναι ένα από τα κύρια προβλήματα που μειώνουν την περιορισμένη εξαιρετικά γόνιμη γη στο Δέλτα του Νείλου της Αιγύπτου . Η υπολογιστική αστική ανάπτυξη και το υλικό του υπολογιστή είχε κάνει δυνατή μία άνευ προηγουμένου αύξηση της διαθεσιμότητας και παροχή εισροών πληροφοριών για τους σχεδιαστές. Η τεχνολογία της τηλεπισκόπησης έχει δείξει μεγάλες δυνατότητες να επιλύσει πολλά προβλήματα πόρων της γης.

   Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να παράγει τις χρήσεις γης και την κάλυψη του χάρτη για την περιοχή μελέτης σε ποικίλες χρονικές περιόδους,να παρακολουθήσει τις αλλαγές που μπορούν να συμβούν , ιδιαίτερα στις αστικές περιοχές και τη γεωργία και στη συνέχεια να προβλέψει πιθανές αλλαγές . Δύο  Landsat εικόνες, πολυφασματικός σαρωτής (MSS) και Ενισχυμένος Θεματικός Σχεδιασμός ( ETM ) χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση των αλλαγών των γεωργικών εδαφών , την καταπάτηση των αστικών περιοχών και τις περιοχές νερού κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου με την ολοκλήρωση του GIS.

   Αστική ανάπτυξη οδηγεί σε αλλαγή των χρήσεων γης και κάλυψης γης σε πολλές περιοχές σε όλο τον κόσμο , ιδίως στις αναπτυσσόμενες χώρες . Η πρωτοφανής αύξηση του πληθυσμού σε συνδυασμό με τις απρογραμμάτιστες αναπτυξιακές δραστηριότητες στην Αίγυπτο οδηγούν σε καταστροφή των γεωργικών εκτάσεων. Η ανίχνευση αλλαγών είναι η διαδικασία αναγνώρισης των διαφορών στην κατάσταση ενός αντικειμένου ή φαινομένου με την εξ αποστάσεως παρατήρηση σε διαφορετικούς χρόνους. Αλλαγές που προκαλούνται από ανθρωπογενείς δυνάμεις είναι το αποτέλεσμα της ανθρώπινης τροποποίησης του περιβάλλοντος. Η ανίχνευση αλλαγής έχει γίνει μια σημαντική εφαρμογή των δεδομένων τηλεπισκόπησης. Η  δορυφορική τηλεπισκόπηση είναι ένα δυνητικάισχυρό μέσο για την παρακολούθηση της αλλαγής των χρήσεων γης σε υψηλή χρονική

ανάλυση και έχει χαμηλότερο κόστος από ό,τι εκείνες που συνδέονται με τη χρήση παραδοσιακών μεθόδων. Τα δεδομένα τηλεπισκόπησης σε ψηφιακή μορφή είναι πολύ χρήσιμα καθώς βοηθούν στη διατήρηση της υποδομής χωρικών δεδομένων που είναι πολύ ουσιαστικό για την παρακολούθηση της αστικής επέκτασης και αλλαγής.

  Η ψηφιακή ανίχνευση των αλλαγών είναι η διαδικασία προσδιορισμού και περιγράφει τις αλλαγές στην κάλυψη γης και τις χρήσεις γης ακινήτων βασισμένη στη συνεργασία συγκαταχωρηθέντων πολλαπλών χρονικών δεδομένων τηλεπισκόπησης . Η βασική προϋπόθεση για τη χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης για την ανίχνευση της αλλαγής είναι ότι η διαδικασία μπορεί να προσδιορίσει την αλλαγή ανάμεσα σε δύο ή περισσότερες ημερομηνίες που δεν χαρακτηρίζονται από κανονική διακύμανση . Ανίχνευση αλλαγών σε τηλεπισκόπηση περιλαμβάνει την ανάλυση δύο ονομαστικών , αεροφωτογραφιών ή δορυφορικών πολυφασματικών ζωνών από την ίδια γεωγραφική περιοχή που λαμβάνονται σε δύο διαφορετικές χρονικές στιγμές . Ο βαθμός της επιτυχίας εξαρτάται

από την αξιοπιστία των χαρτών που γίνεται με την ταξινόμηση της εικόνας .

     Ο κύριος στόχος αυτής της μελέτης είναι η διερεύνηση της αστικής εξάπλωσης και των επιπτώσεων στη γεωργική γη , χρησιμοποιώντας την ενσωμάτωση τηλεπισκόπησης και GIS. Οι πτυχές που απαιτούνται για την επίτευξη του κύριου στόχου είναι:

- Εντοπισμός αλλαγών της αστικής ανάπτυξης. - Ανάλυση της αστικής κάλυψης γης και των υφιστάμενων αλλαγών χρήσεων γης - Διερεύνηση της δομής και τα πρότυπα χρήσεων γης. - Εξέταση των επιπτώσεων της αστικοποίησης στην κάλυψη γης /αλλαγής χρήσεων γης.

1. Υλικά και μέθοδοι

Ψηφιακή επεξεργασία εικόνας με MSS ( χωρική ανάλυση 60 μ.) και με ETM (χωρική ανάλυση 30 m) έγινε από το λογισμικό ERDAS Imagine έκδοση 9.1 και έκδοση ARCGIS 10 . Οι σκηνές επιλέχθηκαν να διορθωθούν, να βαθμονομηθούν και να απομακρυνθούν γεωμετρικά. Τα στοιχεία αυτά κατανεμήθηκαν σε «ζώνες » , όπου οι τύποι κάλυψης γης εντός μιας ζώνης έχουν παρόμοιες φασματικές ιδιότητες. Τα δεδομένα εδάφους προσαρμόστηκαν για κάθε επιμέρους ταξινόμηση που παράγεται από τις φασματικές υπογραφές της για την παραγωγή σειράς χαρτών ταξινόμησης. Εκ των υστέρων ταξινόμηση τεχνική της ανίχνευσης μεταβολών εφαρμόστηκε και ανάλυση πινάκων συνάφειας διεξήχθησαν για να μελετηθεί η χωρική κατανομή της επέκτασης των πόλεων σε διάφορους τύπους εδαφών.

2. Αποτελέσματα

2.1 Ανίχνευση αστικής ανάπτυξης στην περιοχή Tanta: Οι κυρίαρχοι αιτιολογικοί παράγοντες των διαφόρων τύπων υποβάθμισης της γης εντοπίστηκαν στο χώρο, αλλά και συλλέχθηκαν από τις διαθέσιμες τεχνικές εκθέσεις. Ο κύριος τύπος της ανθρώπινης επιρροής στην υποβάθμιση της γης στις περιοχές που ερευνήθηκαν είναι η αστικοποίηση. Αυτές οι μεταβλητές αποικοδόμησης αξιολογήθηκαν και δείχνουν τις αλλαγές που συνέβησαν από την ανθρωπογενή υποβάθμιση του εδάφους με χρήση εικόνων δορυφόρου πολλαπλών ημερομηνιών(Πίνακας 1, Σχ. 2. και 3). Η συνολική περιοχή έρευνας προσδιορίστηκε με 33122,43 ha (78.862,93 Feddans). Κατά το έτος 1972, η αστική περιοχή καλύπτει 2.833,69 εκτάρια (6,746.89 Feddans), ενώ η καλλιεργούμενη καλύπτει 30.184,7 εκτάρια (71.868,33 Feddans). Κατά το έτος 2005, επιπλέον αστικοποιημένες περιοχές καλύπτουν 2.368,62 εκτάρια (5,639.57 Feddans) ως 7,15% του συνόλου της περιοχή, ενώ οι καλλιεργούμενες εκτάσεις μειώθηκαν κατά 2.376,95 εκτάρια (5.659,4 Feddans) ως 7,17% της συνολικής έκτασης.

2.2. Ανίχνευση αστικής ανάπτυξης στην περιοχή Quttour : Στην περιοχή Quttour, η συνολική έκταση υπολογίστηκε ως 2376.948 ha(5.659,4 Feddans).Κατά το έτος 1972, αστική περιοχή καλύπτει 852.78 Ha (2.030,43 Feddans), ενώ η καλλιεργούμενη κάλυπτε 219 εκτάρια 75.30(52.322,15 Feddans). Κατά το έτος 2005, αστική περιοχή καλύπτει 2.184,21 εκτάρια (5.200,5 Feddans) με αποτέλεσμα επιπλέον αστική περιοχή από 1.331,43 εκτάρια (5,639.57 feddana) ως 7,15% της συνολικής έκτασης, ενώ οι καλλιεργούμενες εκτάσεις μειώθηκαν σε 20636.0406 ha (49.133,43 Feddans). Η απώλεια είναι 1339.2624 ha (3.188,72 Feddans) ως 5,84% της συνολικής έκτασης (Πίνακας 2, Σχήματα 4 και 5).

2.3. Η αξία της καλλιεργούμενης γης που υποχώρησε:

  Η τεχνική ανίχνευσης αλλαγών κατέληξε στην εξέλιξη των αστικών περιοχών και τις επιπτώσεις των μονάδων ικανότητας του χώματος και της γης. Τα χώματα των Tanta και Quttour  είναι αργιλώδη εδάφη. Τα εν λόγω χώματα στο Δέλτα του Νείλου είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για την καλλιέργεια μιας συγκεκριμένης ποικιλίας βαμβακιού. Αυτή η αξία επηρεάζεται αρνητικά από την αστικοποίηση. Τελικά, τα εδάφη του Αλ Ghabia Κυβερνείου κυριαρχούνται από υποομάδες εδάφους (Εικ. 6).

2.4. Η αύξηση του πληθυσμού στην Τάντα και Quttor περιοχές:

 Η αύξηση του πληθυσμού έχει ληφθεί υπόψη για την ερμηνεία της απώλειας  γεωργικών εκτάσεων (Πίνακες 1 και 2). Η αύξηση ανήλθε σε 66,97% στην Τάντα, ενώ έφθασε στο 70,04% το Quttor. Τα αντίστοιχα ποσά της απώλειας περιοχής είναι 7,17% και 

5,84%. Ο κορεσμός είναι πολύ κρίσιμος, δεδομένου ότι η αύξηση του πληθυσμού αναμένεται να διπλασιαστεί σε λιγότερο από 50 χρόνια (Εικόνες 7, 8, Πίνακας 3).

3. Συμπέρασμα: Η απώλεια περιορισμένων καλλιεργούμενων εκτάσεων που συνδέεται με αύξηση του πληθυσμού απαιτεί το σχεδιασμό για νέα αστική ανάπτυξη ώστε να μετατοπιστεί σε περιοχές που είναι λιγότερο σημαντική για τα τρόφιμα παραγωγής. Επιπλέον, ενημέρωση της βάσης δεδομένων των αστικών περιοχών με χρήση Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και RS συστήματα που ανιχνεύσουν τις νέες αλλαγές, οι οποίες εξαρτώνται κυρίως από την συχνότητα και την εμφάνιση των αστικών αλλαγών και την κοινωνικο-οικονομική ανάπτυξη των περιοχών είναι απαραίτητη. Τέλος,η κύρια αιτία της αστικοποίησης είναι ο ταχύς ρυθμός ανάπτυξης του πληθυσμού. Αυτό το πρόβλημα πρέπει να μελετηθεί σοβαρά, μέσω πολυδιάστατων πεδίων, προκειμένου να διατηρηθεί η πολύτιμη και περιορισμένη γεωργική γη και η αύξηση της παραγωγής τροφίμων.

Εικ 1. Χάρτης τοποθεσίας της περιοχής μελέτης

Εικ 1. Χάρτης τοποθεσίας της περιοχής μελέτης