Η χρήση τηλεπισκόπησης και ΓΣΠ στην ανάλυση της υποβάθμισης των οικοσυστημάτων στη λεκάνη του ποταμού Νίγηρα
Από RemoteSensing Wiki
Using Remote Sensing and GIS in the Analysis of Ecosystem Decline along the River Niger Basin: The Case of Mali and Niger, Yaw A. Twumasi, and Edmund C. Merem, Int. J. Environ. Res. Public Health 2007, 4(2), 173-184, http://www.mdpi.com/1660-4601/4/2/173
Εισαγωγή
Στην υποσαχάρια περιοχή της λεκάνης του ποταμού Νίγηρα, όπου κανένα από τα κύρια ποτάμια δε βρίσκεται μέσα στα σύνορα μίας μόνο χώρας, η παρακολούθηση της κατάστασης του ποτάμιου οικοσυστήματος είναι απαραίτητη για τη σωτηρία του. Ακόμη και οι παγκοσμίως προκηρυχθέντες στόχοι για βιωσιμότητα και περιβαλλοντική ασφάλεια, είναι ανεφάρμοστοι στην περιοχή χωρίς τη χρήση τηλεπισκόπησης και ΓΣΠ ως αγωγούς της περιβαλλοντικής υγείας στα κοινά ύδατα. Παρ’ όλ’ αυτά η συστηματική μελέτη της φύσης της συνεργασίας μεταξύ των κρατών που μοιράζονται τους υδάτινους πόρους στις ταραγμένες περιοχές της Μέσης Ανατολής, συνεχίζει να κυριαρχεί στη βιβλιογραφία, έναντι της ελάχιστης κάλυψης της υποσαχάριας Αφρικής και του ρόλου των ΓΣΠ και της τηλεπισκόπησης στην παρακολούθηση του προβλήματος. Ερευνώντας τις αύξουσες δυνατότητες για την οξεία περιβαλλοντική υποβάθμιση του ποτάμιου οικοσυστήματος ανάμεσα στα κράτη Νίγηρα και Μάλι, με τις πιο σύγχρονες προσεγγίσεις στη διαστημική τεχνολογία ως υποστηρικτικό εργαλείο, όχι μόνο διευκολύνεται η ανάκαμψη του οικοσυστήματος και η αποφυγή συγκρούσεων, αλλά παρέχεται και η δυνατότητα οδήγησης στην προσέγγιση των χωρών μέσω της ανταλλαγής πληροφοριών.
Μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν
Η μελέτη αυτή έχει μια μικτή προσέγγιση που περιλαμβάνει την ενοποίηση πρωτογενών δεδομένων που έχουν παρασχεθεί από κυβερνητικές πηγές και βάσεων δεδομένων από άλλους οργανισμούς. Τα ανεπεξέργαστα διαστημικά δεδομένα και οι δορυφορικές εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα παραχωρήθηκαν από την United States National Aeronautical and Space Administration (NASA) και άλλους οργανισμούς.
Απόκτηση των δεδομένων
Το πρώτο βήμα περιλάμβανε την αναγνώριση των μεταβλητών που χρειάζονταν για την εκτίμηση των περιβαλλοντικών αλλαγών και της υποβάθμισης σε τοπικό επίπεδο. Οι μεταβλητές περιλαμβάνουν κοινωνικοοικονομικές και περιβαλλοντικές πληροφορίες, όπως χωράφια, οικισμούς, υδάτινους όγκους, δασικούς τύπους και πληθυσμούς. Η διαδικασία συνεχίστηκε με το σχεδιασμό καλουπιών δεδομένων για τις μεταβλητές, καλύπτοντας τις διάφορες περιόδους από το 1987 και το 2000 και έπειτα. Παράλληλα με τη διαδικασία του σχεδιασμού, η πρόσβαση σε βάσεις δεδομένων και επιστημονικά άρθρα σε διάφορους οργανισμούς, διευκόλυνε τη διαδικασία αναζήτησης.
Επεξεργασία και ανάλυση των γεω-διαστημικών δεδομένων
Για τις χώρες Νίγηρα και Μάλι λήφθηκαν πολυ-εποχιακές εικόνες για τη μελέτη. Οι εικόνες που συγκεντρώθηκαν περιλαμβάνουν ζευγάρια δεδομένων Landsat Thematic Mapper (TM) and Enhanced Thematic Mapper (ETM+) από 13 Οκτωβρίου 1987 και 23 Σεπτεμβρίου 1999, 18 Νοεμβρίου 1986 και 12 Οκτωβρίου 2000, και 12 Νοεμβρίου 1985 και 20 Οκτωβρίου 2000. Όλες οι εικόνες επεξεργάστηκαν χρησιμοποιώντας το λογισμικό επεξεργασίας εικόνων ERDAS IMAGINE 8.7. Εισήχθηκαν στο ERDAS ως μοναδικά κανάλια και στη συνέχεια ομαδοποιήθηκαν. Τη διαδικασία αυτή ακολούθησε γεωμετρική διόρθωση των εικόνων για να αφαιρεθούν η θαμπάδα, οι γραμμές σάρωσης και η στίλβη, και έπειτα μωσαϊκοποίηση. Έπειτα, χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές προσαρμογής των εικόνων, έτσι ώστε τα χρώματα να είναι ομοιογενή σε όλες. Μια τεχνική γραμμικής ενίσχυσης εκτελέστηκε σε όλες τις εικόνες και στη συνέχεια στα υποσύνολα για να δοθεί έμφαση στην περιοχή μελέτης, ενώ ακολούθησε και γεω-σύνδεση των διαστημικών δεδομένων. Τέλος, εφαρμόστηκαν τεχνικές μη επιβλεπόμενης ταξινόμησης για την κατηγοριοποίηση των δεδομένων. Οι εναπομείνασες τεχνικές περιλάμβαναν χωρική ανάλυση και απόδοση (χάρτες-πίνακες-κείμενο) που κάλυπτε την περιοχή μελέτης με τη χρήση του ArcView GIS. Οι χωρικές μονάδες της ανάλυσης συνίστανται από τα δύο έθνη που βρίσκονται στη λεκάνη του ποταμού Νίγηρα. Τα αποτελέσματα για τις δύο χώρες αποτυπώθηκαν σε χάρτες και συγκρίθηκαν σε βάθος χρόνου. Η διαδικασία αυτή βοήθησε στην αποτύπωση της έκτασης της χωροχρονικής εξέλιξης της οικολογικής υποβάθμισης που προκλήθηκε από τις ανθρώπινες διαδικασίες στο οικοσύστημα της λεκάνης του ποταμού Νίγηρα.
Αποτελέσματα
Τα αποτελέσματα των ταξινομημένων εικόνων του 1987 και του 2000 παρουσιάζονται στις εικόνες. Παρατηρούμε ότι οι υδάτινοι όγκοι μειώθηκαν, όπως και τα υψίπεδα και η χαμηλή βλάστηση. Αντίθετα, οι περιοχές των οικισμών, των αγροτικών δραστηριοτήτων και οι γυμνές αυξήθηκαν. Οι αλλαγές αυτές μπορούν να αποδοθούν στις εποχιακές αλλαγές στα πρότυπα βροχής και στην αύξηση του πληθυσμού.
Αξιολόγηση των μεθόδων
Η ανάλυση της υποβάθμισης του οικοσυστήματος της κοιλάδας του Νίγηρα στο Νίγηρα και το Μάλι χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπιση και ΓΣΠ, σε συνδυασμό με την αξιολόγηση των περιβαλλοντικών και υδρολογικών αλλαγών έδειξε μερικά σημαντικά αποτελέσματα. Η τεχνολογία των ΓΣΠ, που χρησιμοποιείται συχνά από τους επιστήμονες για τη χαρτογραφική αποτύπωση χωρικών δεδομένων, λειτουργεί ως ένα αποτελεσματικό εργαλείο για την παρακολούθηση για την υποβάθμιση πολύπλοκων τροπικών οικοσυστημάτων, όπως της λεκάνης του Νίγηρα, γεγονός απαραίτητο για την παροχή πληροφοριών για το εύρος της πίεσης που υφίσταται το οικοσύστημα. Η χρήση δορυφορικών εικόνων και ΓΣΠ επιτάχυνε την ανάλυση της γεωγραφικής διάχυσης της ποτάμιας οικολογικής υποβάθμισης, περιλαμβάνοντας την ταξινόμηση κάλυψης και χρήσεων γης, τη χαμηλή βλάστηση, την υδρολογία και τις επεκτάσεις των οικισμών που απειλούσαν τη λεκάνη του Νίγηρα. Η μελέτη αυτή χρησιμεύει ως εργαλείο για την επιτάχυνση της λήψης αποφάσεων που είναι απαραίτητες για τη διατήρηση της υγείας αλλά και για την ανάκαμψη του ποτάμιου οικοσυστήματος.
