ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΙΚΩΝ ΚΑΙ Γ.Σ.Π. ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΧΩΡΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΝΑΠΟΘΕΣΕΩΝ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ ΚΑΡΒΟΥΝΟΥ
Από RemoteSensing Wiki
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ – ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ
Τα απορρίμματα κάρβουνου είναι μία δευτερογενής παραγωγή που προκύπτει από την εκμετάλλευση του τελευταίου και την επεξεργασία του. Στην Κίνα, οι ποσότητες αυτών των απορριμάτων είναι μεγάλες λόγω της έντονης εξορυκτικής δραστηριότητας σε κάρβουνο. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα απορρίμματα κάρβουνου στοιβάζονται συνεχώς κατά την εκμετάλλευση του και προκύπτουν “βουνά” από αυτά, τα οποία και αποκαλούνται σωροί εναπόθεσης απορριμάτων κάρβουνου (“coal refuse disposal piles” ή “coal waste piles”). Το πρόβλημα των εναποθέσεων αυτών γίνεται ολοένα και σοβαρότερο πρόβλημα τα τελευταία χρόνια. Οι εναποθέσεις των απορριμμάτων κάρβουνου είναι εξαιρετικά τοξικές. Εκτός από την υδατική και αέρια ρύπανση, προκαλεί προβλήματα και στην εκμετάλλευση της γης, εδαφική ρύπανση και υποβάθμιση της χλωρίδας. Στόχος εφαρμογής Στόχος αυτής της έρευνας είναι η καταγραφή των εναποθέσεων των απορριμμάτων κάρβουνου με τη βοήθεια της χωρικής πληροφορίας, που θα αποτελεί στο μέλλον βασικό εργαλείο πληροφόρησης για περιβαλλοντική καταγραφή , αξιολόγηση και οικολογική αποκατάσταση. Περιοχή εφαρμογής Η περιοχή Wangping Gully βρίσκεται στο δυτικό μέρος του Πεκίνου και είναι κατά κύριο λόγο ορινή περιοχή. Το πολύπλοκο ανάγλυφο και οι κλιματικές εναλλαγές δημιουργούν έναν πλούσιο βιολογικό και γεολογικό πόρο.
2. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ
2.1 Πηγές Δεδομένων
2.1.1 Τοπογραφικός χάρτης
Μία από τις πηγές παροχής δεδομένων αυτής της μελέτης είναι ο τοπογραφικός χάρτης της πόλης Wangping κλίμακας 1:1000, ο οποίος δημιουργήθηκε με τη χρήση GPS, το Μάρτιο του 2006. Η προβολή του χάρτη αυτού, είναι τύπου Beijing-54 Projection (Βλέπε Πίνακα 2.1)). Ο τοπογραφικός αυτός χάρτης περιλαμβάνει δεκάδες στρώσεις (layers) με διαφορετικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά, όπου η στρώση με τη γραμμή περιγράμματος (contour line layer) με τις πληροφορίες υψομέτρων είναι αυτή που συμβάλλει και στην πραγματοποίηση της εργασίας αυτής. Ο βασικός στόχος της προ-επεξεργασίας του τοπογραφικύ χάρτη είναι να εξασφαλίσουμε τον χάρτη περιγραμμάτων της περιοχής μελέτης (Εικόνα 2.1) καθώς και η διόρθωση (editing) των περιγραμμάτων, με στόχο τη θεμελίωση του DEM.
2.1.2. Τηλεπισκοπική Εικόνα
Άλλη μία πηγή πληροφόρησης είναι η τηλεπισκοπική εικόνα της περιφέρειας Mentougou υψηλής ανάλυσης 0,5 m όπως φαίνεται στην Εικόνα 2.2, όπως καταγράφηκε το Σεπτέμβριο του 2003 βάσει αεροπορικού φωτογραμμικού σχεδίου. Επιπλέον, η προβολή είναι μία ασυνήθιστη τοπική προβολή, αυτής της πολής του Πεκίνου και παρουσίαζεται στον Πίνακα 2.2.
2.2 Μεθοδολογία έρευνας
Βασισμένο σε τεχνικές τηλεπισκόπισης και Γ.Σ.Π., η έρευνα αυτή μελετά την εξαγωγή των βασικών χωρικών πληροφοριών των εναποθέσεων απορριμάτων κάρβουνου, κάτι που ενισχύει την περιβαλλοντική αξιολόγηση και οικολογική αποκατάσταση. Επιπλέον, o DEM εγκαθίσταται ως μέση επεξεργασία και ως γέφυρα για εξαγωγή χωρικής πληροφορίας. Η Εικόνα 2.3 περιγράφει την βασική αρχή της μεθοδολογίας της παρούσας μελέτης.
Βασισμένη στην τηλεπισκοπική εικόνα και στα περιγράμματα που προέκυψαν από προηγούμενη προ-επεξεργασία της εικόνας αυτής και του τοπογραφικού χάρτη, η ερμηνεία και η 3-διάστατη ανάλυση πραγματοποιήθηκαν με στόχο να εξασφαλιστεί η Περιοχή Ενδιαφέροντος (Area of Interrest-AOT) και το Ψηφιακό υψομετρικό Μοντέλο (Digital Elevation Model-DEM). Επιπλέον υπολογισμός της χωρικής πληροφορίας των εναποθέσεων απορριμμάτων κάρβουνου πραγματοποιήθηκε βασισμένο στα AOI και DEM, κάτω από τη λειτουργία Γ.Σ.Π. Επιλέχθηκε το ArcGIS και το ERDAS.
3. ΕΞΑΓΩΓΗ (EXTRACTION)
3.1 Προ-επεξεργασία (Pre-processing)
Η προεπεξεργασία των ανεπεξέργαστων δεδομένων είναι σημαντική όσο και η ανάλυση των επεξεργασμένων. Η ακρίβεια και η ποιότητα των προ-επεξεργασμένων δεδομένων επιδούν άμεσα στα τελικά αποτελέσματα. Η διαδικασία προεπεξεργασίας της τηλεπισκοπικής εικόνας αυτής της έρευνας είναι η γεωμετρική διόρθωση (geometric correction) και το subset. Σκόπος της γεωμετρικής διόρθωσης είναι να εξακριβώσει τα χαρτογραφικά πολυωνυμικά (mapping polynomials) μέσω της χρήσης σημείων ελέγχου του εδάφους (ground control points-GCPs) και να καθοριστούν οι τιμές φωτεινότητας των pixels της εικόνας. Αφού καθοριστούν οι συντεταγμένες στην αρχική τηλεπισκοπική εικόνα, το subset είναι εξίσου απαραίτητο διότι, από τη μία επιβεβαιώνει την περιοχή μελέτης και από την άλλη, συνθέτει ένα βασικό παράγοντα του 3-διάστατου μοντέλου. Χάρη στο ERDAS, η Εικόνα 2.2. παραθέτει την τηλεπισκοπική εικόνα της περιοχή Wangping Gully μετά την προ-επεξεργασία και των διαδικασιών geometric corrrection και subset.
3.2 Φωτοερμηνεία (Image Interpretation)
Λόγω της υψηλής ανάλυσης (0,5m) της εικόνας, ο παραδοσιακός τρόπος της ερμηνείας, ο οποίος είναι η ερμηνεία μέσω οπτικής επαφής, υιοθετείται στην μελέτη. Είναι επτά σημάδια (signs) ερμηνείας: σχήμα, μέγεθος, χρώμα, σκιά, κλίση, τοπολογία (location) και δραστηριότητες. Τα αποτελέσματα της φωτοερμηνείας παρουσιάστηκαν από την AOI. Η AOI εφαρμόστηκε στην κορυφή των τηλεπισκοπικών δεδομένων ώστε να δημιουργηθεί ένα περίγραμμα-όριο γύρω από των εναποθέσεων των απορριμμάτων κάρβουνου, βάσει των σημαδιών ερμηνείας και των χαρακτηριστικών τους. Η αναγνώριση της περιοχής ενδιαφεροντος παρουσιάζεται στην Εικόνα 3.1. Να αναφερθεί πως η ακρίβεια των AOI επηρεάζει άμεσα στην ακρίβεια των αποτελεσμάτων.
3.3 DEM
Το DEM είναι ένας προχωρημένος τρόπος για αυτόματη εξαγωγή τοπογραφικών μεταβλητών και γεωμετρικών στοιχείων απο δεδομένα raster. Στην εργασία αυτή, χρησιμοποιήθηκε το ERDAS για να εξασφαλιστούν τα δεδομένα ΤΙΝ από τον χάρτη, καθώς και για την σύνθεση του DEM. Επιλέχθηκε ένας αλγόριθμος vector δεδομένων, ο Linear rubber sheeting (Εικόνα 3.3). Είναι μία τεχνική η οποία μπορεί να ενισχύσει την καταχώρηση των σημείων ελέγχου στα vector δεδομένα, με τα αντίστοιχα σημεία στην εικόνα.
