Εκτίμηση των εδαφικών απωλειών στην λεκάνη του Guaraíra με την χρήση ενός μοντέλου βασισμένου σε GIS και τηλεπισκόπηση

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 14:28, 17 Φεβρουαρίου 2015

Εκτίμηση των εδαφικών απωλειών στην λεκάνη του Guaraíra με την χρήση ενός μοντέλου βασισμένου σε GIS και τηλεπισκόπηση

1. Αντικείμενο Εφαρμογής

Αντικείμενο της εφαρμογής είναι η πρόβλεψη της απορροής και της διάβρωσης σε μια λεκάνη με ελάχιστα δεδομένα απορροής με τη χρήση ενός μοντέλου βασισμένου σε τηλεπισκόπηση και GIS.

2. Στόχος της Εφαρμογής

Στόχος της εφαρμογής είναι η εκτίμηση των διαδικασιών διάβρωσης και της χρήσης γης στην λεκάνη του ποταμού Guaraíra με την χρήση τηλεπισκόπησης και ενός μοντέλου απορροής-διάβρωσης (του WEPP). Το WEPP είναι ένα μοντέλο προσομοίωσης διάβρωσης το οποίο εφαρμόζεται σε λόφους και μικρούς υδροκρίτες.

3. Χρησιμότητα των δεκτών/καναλιών

Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από τον Landsat 7, ο οποίος είναι ένας από τους δορυφόρους που χρησιμοποιούνται σε έρευνες διάβρωσης. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν εικόνες από την τροχιά 214 και το σημείο 65 του έτους 2007.

4. Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS

Θεματικά επίπεδα όπως τα όρια των υδροκριτών, το δίκτυο απορροής, τα υψόμετρα των εδάφους ψηφιοποιήθηκαν και κωδικοποιήθηκαν ως GIS επίπεδα.

5. Αιτιολόγηση αναγκαιότητάς τους

Σε περιπτώσεις όπου οι μετρήσεις υδρολογικών μεταβλητών είναι λίγες, οπότε δεν είναι δυαντή η βαθμονόμηση των μοντέλων, η μόνη εναλλακτική είναι η χρήση τηλεπισκόπησης. Στην συγκεκριμένη περίπτωση υπάρχει πλήθος δορυφόρων των οποίων τα δεδομένα χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές διάβρωσης ένας εκ των οποίων είναι ο Landsat 7.

6. Επεξεργασία τηλεπισκοπικών εικόνων

Η βλάστηση παρέχει προστασία του εδάφους έναντι των διαδικασιών διάβρωσης. Η βλάστηση αλλάζει δυναμικά με τον χρόνο. Οι μακροπρόθεσμες αλλαγές σχετίζονται με την αλλαγή στην χρήση γης ή την σταδιακή εξάντληση των πόρων. Οι αλλαγές σε κοντινό χρονικό διάστημα οφείλονται στα χαρακτηριστικά της βροχόπτωσης και τις ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως ο θερισμός και η καύση. Πολλές μελέτες τηλεπισκόπησης έχουν ως στόχο την εκτίμηση της κάλυψης με βλάστηση. Αυτές οι μελέτες πρέπει να λάβουν υπόψη την διακύμανση στην διάρκεια του χρόνου. Σε περίπτωση μοντέλων που είναι βασισμένα στην φύση απαιτείται προσεκτική αντιστοίχιση των εικόνων του δορυφόρου με τις περιόδους βροχοπτώσεων και σοδειάς. Η ταξινόμηση της χρήσης γης χρησιμοποιείται συχνά για να απεικονίσει τύπους βλάστησης που διαφέρουν ως προς την ικανότητά τους να προστατεύουν το έδαφος.

7. Υδρολογικό μοντέλο

Το μοντέλο WEPP (Water Erosion Prediction Project) χρησιμοποιείται στην μελέτη. Το μοντέλο υπολογίζει εδαφικές απώλειες κατά μήκος μιας κλίσης και συσσώρευση φερτών στο τέλος της πλαγιάς. Η βαθμονόμηση του μοντέλου έγινε με την χρήση δεδομένων από 4 υδρομετρικούς σταθμούς και ένα κλιματολογικό σταθμό και με την βοήθεια των εικόνων του Landsat 7.

8. Προχωρημένες επεξεργασίες τηλεπισκοπικών εικόνων

Τα στοιχεία από τα οποία συντίθενται τα χρώματα των εικόνων από τις συχνότητες R1G4B3 ερμηνεύθηκαν οπτικά δια μέσου ψηφιακής απεικόνισης. Η εικόνα γεωναφέρθηκε σε λογισμικό GIS, εγκαθιστώντας μια σχέση μεταξύ των συντεταγμένων της εικόνας και του πεδίου μελέτης. Η εικόνα μετασχηματίστηκε σε σύστημα συντεταγμένων UTM χρησιμοποιώντας μεθόδους αναδειγματοληψίας του πλησιέστερου γειτονικού σημείου και της πρώτης τάξης πολυώνυμο. Η μέθοδος της μέγιστης πιθανοφάνειας εφαρμόστηκε για την ταξινόμηση των εικόνων της λεκάνης. Ο σκοπός της επεξεργασίας της εικόνας είναι η μετατροπή δεδομένων εικόνας σε θεματικά δεδομένα όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.

9. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων

Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στην λεκάνη του ποταμού Guaraíra για την εκτίμηση της δυνατότητας εφαρμογής του μοντέλου WEPP, και τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS για την εκτίμηση της παροχής φερτών και την χρήση γης. Η χρήση της γεωπληροφορίας ήταν επιτυχής στην αντιμετώπιση των στόχων της μελέτης. Μέσω των τεχνικών ήταν δυνατή η αναγνώριση και η απεικόνιση της περιοχής διάβρωσης και η ταξινόμηση των τύπων κάλυψης γης. Έτσι η μελέτη έδειξε ότι η τηλεπισκόπηση και η υδρολογική μοντελοποίηση μπορούν να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την αναγνώριση και την ανάλυση των εδαφικών απωλειών και της απορροής της λεκάνης. Η τηλεπισκόπηση μπορεί (α) να βελτιώσει την δυνατότητα των υδρολόγων να προβλέψουν την ροή των υδάτων και άλλες συσχετιζόμενες μεταβλητές σε λεκάνες όπου οι μετρήσεις είναι λίγες, (β) να βελτιώσουν τα επιστημονικά θεμέλια της υδρολογίας, και να παράσχουν μια επιστημονική βάση για την διαχείριση της λεκάνης. Η μελλοντική εκτίμηση των υδατικών πόρων απαιτεί μια ακριβή πρόβλεψη των επιφανειακών και υπόγειων υδάτινων πόρων, που και οι δύο μπορούν να απεικονιστούν με την βοήθεια της τηλεπισκόπησης. Πράγματι η πρόβλεψη λεκανών με λίγους σταθμούς μέτρησης εξελίσσεται σε ένα ακριβώς ορισμένο και σημαντικό πρόβλημα της τηλεπισκόπησης.

10. Αναφορές

Silva RM da, Santos CAG, Silva LP e (2007) Evaluation of Soil Loss in Guaraíra Basin by GIS and Remote Sensing Based Model. Journal of Urban and Environmental Engineering 1(2):44-52

Σχήμα 1. Μηνιαίες αθροιστικές TMI εκτιμήσεις, εδαφικής υγρασίας, NDVI και βροχόπτωσης.