Εντοπισμός χαρακτηριστικών του αναγλύφου που σχετίζονται με την αναπαραγωγή κουνουπιών στο αστικό Κάιρο με τη χρήση τηλεπισκόπησης

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 18:30, 19 Μαΐου 2014

Πηγή: The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, Volume 16, Issue 1, June 2013, Pages 63-69

Characterization of landscape features associated with mosquito breeding in urban Cairo using remote sensing

Συγγραφείς: Ali N. Hassan, Nihad El Nogoumy, Hala A. Kassem

Λέξεις κλειδιά: Τηλεπισκόπηση, ανάγλυφο, κουνούπια, Κάιρο

Key words: Remote sensing, landscape, mosquitoes, Cairo

1. Αντικείμενο της εφαρμογής

Αντικείμενο της εφαρμογής αποτελεί η δυνατότητα της τηλεπισκόπησης να προσδιορίζει τον πληθυσμό των κουνουπιών με τη χρήση δορυφορικών αισθητήρων υψηλής διακριτικής ικανότητας με σκοπό τη μείωση του κινδύνου εξάπλωσης ασθενειών.

2. Στόχος της εφαρμογής

Το πρόβλημα της διασποράς κουνουπιών-ξενιστών στο Κάιρο έχει ενταθεί σε συνδυασμό με την αστικοποίηση και την εκβιομηχάνιση που έλαβε χώρα τον τελευταίο μισό αιώνα. Μία από τις προκλήσεις για τις υγειονομικές αρχές στις αστικές περιοχές είναι ο εντοπισμός και η τοπογράφηση των ενδιαιτημάτων που ευνοούν την αναπαραγωγή των κουνουπιών με σκοπό τη λήψη μέτρων ελέγχου. Η παρούσα μελέτη διεξήχθη με στόχο την αξιολόγηση της ικανότητας των δύο αισθητήρων τηλεπισκόπησης, δηλαδή του Landsat TM5 και του Ikonos, να εντοπίσουν αντίστοιχα ενδιαιτήματα στο αστικό Κάιρο.

3. Περιοχή έρευνας

Η παρούσα μελέτη διεξήχθη σε ένα τμήμα του Καΐρου συνολικής έκτασης 135 τ.χλμ., το οποίο περιλαμβάνει 18 διαμερίσματα. Τα δεδομένα σχετικά με τα ενδιαιτήματα που ευνοούν την αναπαραγωγή κουνουπιών (31 τοποθεσίες) στην περιοχή αυτή συλλέχθηκαν μεταξύ Απριλίου και Σεπτεμβρίου 2005. Τα ενδιαιτήματα που βρέθηκαν θετικά για κουνούπια γεωαναφέρθηκαν με τη χρήση μονάδας GPS χειρός.

4. Είδη δορυφόρων, δεκτών και καναλιών

Για τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν εικόνες Landsat TM5 και Ikonos. Από την εικόνα του Landsat TM5, με πολυφασματική διακριτική ικανότητα 30 μέτρων και ημερομηνία λήψης 12 Ιουλίου 2005, αποσπάστηκε ένα τμήμα για τα 135 τ.χλμ. της περιοχής μελέτης. Η εικόνα του Ikonos, με πανχρωματική διακριτική ικανότητα 1 μέτρου και πολυφασματική διακριτική ικανότητα 4 μέτρων και ημερομηνία λήψης 8 Μαΐου 2003, αποτελείτο από δύο ξεχωριστές σκηνές.

5. Προεπεξεργασίες

Οι δύο σκηνές του Ikonos συγχωνεύθηκαν με τη χρήση του ERDAS Imagine, έκδοση 8.7. Τόσο η εικόνα Landsat TM5, όσο και η Ikonos, γεωαναφέρθηκαν σε σύστημα συντεταγμένων UTM Zone 36 North.

6. Ανάλυση

Διάφορες περιβαλλοντικές μεταβλητές χρησιμοποιήθηκαν για τον εντοπισμό ενδιατημάτων που ευνοούν την αναπαραγωγή κουνουπιών: Βαθμός αστικοποίησης: Με βάση την εικόνα Ikonos, η περιοχή μελέτης στρωματοποιήθηκε σε πολεοδομημένες περιοχές και φτωχογειτονιές. Τα 18 διαμερίσματα κατηγοριοποιήθηκαν σε: πολεοδομημένα (planned), φτωχογειτονιές (slum), πολεοδομημένα με μικρό τμήμα φτωχογειτονιάς (planned w/minor slum) και φτωχογειτονιές με μικρό πολεοδομημένο τμήμα (slum with minor planned).

Χρήση/Κάλυψη Γης: Επιβλεπόμενη ταξινόμηση των εικονοστοιχείων σε 4 τάξεις (νερό, βλάστηση, αστική περιοχή έδαφος) με την τεχνική της Μέγιστης Πιθανοφάνειας.

Δείκτης βλάστησης: Υπολογίζεται σαν λόγος μεταξύ της ανακλαστικότητας στο κόκκινο (0,63-0,69 μm) και στο εγγύς υπέρυθρο (0,76-0,90 μm). Ο NDVI υπολογίστηκε μέσω του τύπου NDVI = (NIR – R) / (NIR + R) και κατόπιν ανήχθη στο εύρος μιας εικόνας 8-bit ως εξής: scale NDVI = 100 (NDVI + 1).

Υγρότητα: Ένας από τους φασματικούς ποσοτικούς δείκτες που αναπαριστά το περιεχόμενο σε υγρασία της επιφάνειας της γης. Οι τιμές προέκυψαν από τη συνάρτηση ‘Tasseled Cup΄ στο ERDAS Imagine.

Λόγος B2/B4: Αναμένεται να είναι υψηλός στη βλάστηση, καθώς είναι τα κανάλια που επηρεάζονται περισσότερο από την απορρόφηση χλωροφύλλης και από την πυκνότητα της πράσινης βλάστησης στην επιφάνεια του εδάφους. Για να μεγιστοποιηθεί το εύρος των τιμών B2/B4, οι παραχθείσες τιμές ανήχθησαν με τη χρήση της εξίσωσης: scale B2/B4 = 100(B2/B4 + 1). Η αναγωγή αυτή μετατρέπει τους δεκαδικούς αριθμούς σε τιμές εικονοστοιχείων που είναι κατάλληλες για προβολή σε τόνους του γκρι.

Όλες οι μεταβλητές προέκυψαν από τις εικόνες Landsat TM5 και Ikonos, εκτός από τον βαθμό αστικοποίησης που προέκυψε από τις συγχωνευμένες σκηνές του Ikonos. Σύμφωνα με τα παραπάνω, μια ομάδα 13 μεταβλητών υπολογίστηκε ξεχωριστά για κάθε διαμέρισμα: κάλυψη από νερό, βλάστηση, αστική δόμηση και έδαφος, ελάχιστο, μέγιστο και ανηγμένο NDVI με βάση την πλειοψηφία των τόπων αναπαραγωγής , ελάχιστη, μέγιστη και κυρίαρχη υγρότητα και ελάχιστο, μέγιστο και ανηγμένο με βάση την πλειοψηφία των τόπων αναπαραγωγής δείκτη B2/B4.

Πολλά από τα ενδιαιτήματα που ευνοούν την αναπαραγωγή κουνουπιών εντοπίστηκαν σε φτωχογειτονές, άλλα γειτνίαζαν με περιοχές με γυμνό έδαφος ή εντοπίστηκαν σε υδάτινα σώματα στην έρημο. Με την αλληλεπίθεση των 31 τοποθεσιών αναπαραγωγής κουνουπιών επί των 18 διαμερισμάτων διαπιστώθηκε ότι 24 από αυτά εντοπίζονταν σε φτωχογειτονιές με μικρό πολεοδομημένο τμήμα και 7 σε φτωχογειτονιές.

Τόσο με βάση την εικόνα Landsat TM5, όσο και με βάση την εικόνα Ikonos, τα διαμερίσματα που βρέθηκαν θετικά για τέτοια ενδιαιτήματα χαρακτηρίζονται από υψηλότερο μέσο ποσοστό εδάφους και χαμηλότερο μέσο ποσοστό υγρότητας. Πιο συγκεκριμένα, με βάση τον Landsat TM5, τα διαμερίσματα αυτά χαρακτηρίζονταν από χαμηλότερη υγρότητα και λιγότερο εύρωστη βλάστηση. Φαίνεται ότι στο αστικό Κάιρο τα ενδιαιτήματα αυτά ευνοούνται σε μη ανεπτυγμένες ή με περιορισμένο σχεδιασμό περιοχές, οι οποίες χαρακτηρίζονται από οριακή βλάστηση και αντίστοιχα χαμηλή υγρασία. Με βάση τον Ikonos, ωστόσο, τα ίδια ενδιαιτήματα συσχετίστηκαν με υψηλότερη κάλυψη γης από νερό. Από αυτή τη σκοπιά, η συσχέτιση με χαμηλότερη υγρασία φαίνεται να αφορά περισσότερο την υγρασία που περιέχεται στα φυτά και την επίδραση του γυμνού εδάφους στην παραγωγή χαμηλότερης υγρότητας, παρά στην άμεση σχέση με το πλήθος των ίδιων των υδάτινων σωμάτων.

7. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση μεθόδων

Τα στοιχεία του αναγλύφου που σχετίζονται με την αναπαραγωγή των κουνουπιών και κατ’ επέκταση με τον κίνδυνο εξάπλωσης ασθενειών ήταν το μεγαλύτερο ποσοστό εδάφους και η χαμηλότερη μέση υγρότητα. Περισσότερο από το 90% των τοποθεσιών αναπαραγωγής βρέθηκαν σε φτωχογειτονιές και ως εκ τούτου, οι κάτοικοι των περιοχών αυτών είναι εκτεθειμένοι σε μεγαλύτερο κίνδυνο προσβολής από ασθένειες που μεταφέρονται από κουνούπια. Τα αποτελέσματα της μελέτης απέδειξαν τη δυνατότητα της τηλεπισκόπησης να προσδιορίζει χαρακτηριστικά των ενδιαιτημάτων κουνουπιών σε αστικό περιβάλλον. Το εργαλείο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υποβοηθήσει τις προσπάθειες ελέγχου του πληθυσμού των κουνουπιών με τη χρήση δορυφορικών αισθητήρων υψηλής διακριτικής ικανότητας.