Χρήση Δορυφορικής Εικόνας στη Μελέτη των Ρεμάτων μιας Ραγδαίας Αναπτυσσόμενης Περιαστικής Περιοχής της Δυτικής Θεσσαλονίκης
Από RemoteSensing Wiki
Εισαγωγή
Η συνεχώς αυξανόμενη συσσώρευση πληθυσμού στα αστικά και περιαστικά κέντρα ενίσχυσε την ανάγκη αναζήτησης οικοδομήσιμης γης σε βάρος των φυσικών οικοσυστημάτων. Η υποβάθμιση των ρεμάτων αποτελεί συχνό φαινόμενο της γενικότερης κακής διαχείρισης αυτών των οικοσυστημάτων, παρόλο που η προστασία τους κατοχυρώνεται από ένα σύνολο νομικών διατάξεων που συνδέονται κυρίως με πολεοδομικές ρυθμίσεις. Στις περισσότερες περιπτώσεις τα ρέματα καταπατούνται τόσο στα όρια των όχθων τους όσο και μέσα στον πυθμένα τους και η συρρίκνωσή τους είναι συνήθως σταδιακή μέχρι την ολοκληρωτική εξαφάνισή τους κάτω από νέες κατασκευές (Καρανικάρη και Τσιούρης, 2005). Η επιστήμη της τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών (GIS) εισήγαγαν νέες μεθόδους στη διαχείριση των φυσικών οικοσυστημάτων. Η δυνατότητα διαχρονικής παρακολούθησης της γήινης επιφάνειας σε ελάχιστο χρόνο και με μικρό σχετικά κόστος παρέχει τη δυνατότητα καταγραφής όλων των μεταβολών που συμβαίνουν στο φυσικό περιβάλλον και επομένως διευκολύνουν την αντιμετώπιση ή την πρόβλεψη πιθανών προβλημάτων που απορρέουν από αυτές τις μεταβολές. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάδειξη της αξίας των περιαστικών ρεμάτων και η διερεύνηση της δυνατότητας χρήσης της δορυφορικής τηλεπισκοπικής εικόνας στη μελέτη και διαχείριση των ρεμάτων. Συγκεκριμένα η εφαρμογή αφορά μια περιοχή της δυτικής περιαστικής Θεσσαλονίκης, στο δημοτικό διαμέρισμα Νεοχωρούδας του Δήμου Καλλιθέας.
Δυνατότητες της τηλεπισκόπησης στη μελέτη των ρεμάτων
Η τηλεπισκόπηση επέφερε σημαντικές αλλαγές στο χώρο της Χαρτογραφίας, αφού εισήγαγε την παρατήρηση και την παρακολούθηση του γήινου περιβάλλοντος στο σύνολό του και σε συχνή περιοδική χρονική κλίμακα (ΤσακίρηΣτρατή, 1998). Η δυνατότητα λήψης εικόνων διαφορετικών ημερομηνιών διευκολύνει την παρατήρηση των μεταβολών που συντελούνται στο φυσικό περιβάλλον, ενώ παράλληλα παρέχονται πολύτιμες πληροφορίες σχετικές με τους τύπους χρήσεων γης (Vupalla et al., 2004).
Η λήψη των πολυφασματικών τηλεπισκοπικών δεδομένων, ευαίσθητων σε πολλές περιοχές του φάσματος καθιστά δυνατή την ταξινόμηση της εικόνας με βάση τα φασματικά χαρακτηριστικά της. Έτσι επιτυγχάνεται ο ακριβής καθορισμός των χρήσεων γης της περιοχής των ρεμάτων και ο εντοπισμός πιθανών πηγών ρύπανσης και καταπάτησής τους από γειτονικές χρήσεις γης (Σιάχαλου κ.ά. 2004, Karanjit 2002).
Επιπλέον η δυνατότητα των δορυφορικών εικόνων στερεοσκοπικής κάλυψης μιας περιοχής καθιστά εφικτή τη δημιουργία του ψηφιακού μοντέλου εδάφους (ΨΜΕ). Με το ΨΜΕ είναι δυνατή η παρατήρηση των κλίσεων και των υψομετρικών διαφορών του εδάφους. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με τη δυνατότητα διαχρονικής συλλογής δεδομένων έχει ως αποτέλεσμα τον εντοπισμό πιθανής μεταβολής στην κοίτη του ρέματος (Betts and DeRose 1999, Martinez- Casasnovas 2002). Με τα τηλεπισκοπικά δεδομένα και το ΨΜΕ υπάρχει και η δυνατότητα της τρισδιάστατης απεικόνισης μιας περιοχής. Μπορεί δηλαδή να αποδοθεί μια περιοχή σε μορφή τρισδιάτατου χάρτη, γεγονός που επιτρέπει τον πιο εύκολο εντοπισμό των υψομετρικών διαφορών καισυνεπώς των ρεμάτων.
Ένας άμεσος τρόπος καταγραφής των ρεμάτων είναι η ψηφιοποίησή τους στη δορυφορική εικόνα. Στην περίπτωση αυτή τα ρέματα αναγνωρίζονται στην εικόνα και με τη χρήση του ΨΜΕ μπορούν να αποδοθούν με μεγαλύτερη ακρίβεια οι όχθες τους. Επίσης με την εφαρμογή φίλτρων και αλγορίθμων για τη βελτίωση της εικόνας είναι εφικτή η εξαγωγή πληροφορίας σχετικής με τη βλάστηση, το νερό ή ακόμα καιτην πιθανή ρύπανση των ρεμάτων.
Όλα τα προϊόντα των παραπάνω εφαρμογών λόγω της ψηφιακής τους μορφής μπορούν να εισαχθούν σε κάποιο Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών (GIS), όπου η μελέτη και διαχείρισή τους θα είναι εύκολη, γρήγορη και αποτελεσματική. Τα διαχρονικά, φασματικά, χωρικά και άλλα χαρακτηριστικά των δορυφορικών εικόνων μέσα σε ένα GIS σύστημα παρέχουν ένα πλήθος πληροφοριών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλες τις φάσεις ενός προγράμματος διαχείρισης ρεμάτων (Καρτέρης, 1998).
Μέθοδος μελέτης των ρεμάτων
Δεδομένα
Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία είναι: α) η συνθετική ορθοεικόνα του δορυφόρου QuickBird, με χωρική ανάλυση 0,6m, η οποία είναι προϊόν εφαρμογής της τεχνικής της συγχώνευσης μεταξύ της παγχρωματικής και της πολυφασματικής εικόνας, β) το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους της περιοχής, με βήμα καννάβου 25m και γ) φωτογραφίες από επίγειες επισκέψεις.
Χαρτογράφηση των ρεμάτων
Αρχικά πραγματοποιήθηκε η ψηφιοποίηση των ρεμάτων στη δορυφορική εικόνα, με σκοπό τον όσο το δυνατό πιο σαφή προσδιορισμό τους. Έτσι εντοπίστηκαν και χαρτογραφήθηκαν τα ρέματα της περιοχής και έγινε πιο εύκολη η μελέτη των γειτονικών χρήσεων γης. Στην Εικόνα 1 διακρίνεται ένα ψηφιοποιημένο τμήμα ρέματος στην περιοχή της Νεοχωρούδας, όπου διακρίνεται όχι μόνο η κοίτη αλλά και οι όχθες του. Γίνεται έτσι σαφής η παραβίαση των νόμων προστασίας των ρεμάτων καθώς διαπιστώνεται η ύπαρξη μιας βιοτεχνικής μονάδας πολύ κοντά στις όχθες του.
Εικόνα 1. Ψηφιοποίηση ρέματος στην περιοχή της Νεοχωρούδας.
Επεξεργασία της συνθετικής εικόνας
Με την κατάλληλη επεξεργασία της συνθετικής εικόνας είναι δυνατός ο εντοπισμός των περιοχών με βλάστηση είτε με εφαρμογή του δείκτη βλάστησης NDVI (Normalized Vegetation Index) ή με το μετασχηματισμό Natural Color.
Ο δείκτης NDVI (6.1) είναι ο κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης, ο οποίος συνδυάζει δύο διαύλους πολυφασματικής εικόνας, οι οποίοι βρίσκονται στην κόκκινη (R) και στην εγγύς υπέρυθρη (IR) περιοχή του φάσματος και εκφράζεται από τη σχέση:
ΝDVI= (IR-R)/(IR+R) (6.1)
Ο δείκτης NDVI εφαρμόστηκε στη συνθετική εικόνα και δημιουργήθηκε μια εικόνα στην οποία οι ανοιχτόχρωμες ψηφίδες αντιπροσωπεύουν τις περιοχές φυτικής κάλυψης (Εικόνα 2). Με αυτόν τον τρόπο μπορούν να τονιστούν οι περιοχές πρασίνου οι οποίες υφίστανται εξαιτίας των ρεμάτων και να εκτιμηθεί η οικολογική τους σημασία.
Εικόνα 2. Η εικόνα NDVI στην οποία τονίζεται η βλάστηση.
Επίσης εφαρμόστηκε ο αλγόριθμος Natural Color ο οποίος μετατρέπει μια πολυφασματική εικόνα με διαύλους B, G, R, IR σε μια εικόνα R,G,B στην οποία τα χρώματα εμφανίζονται πιο φυσικά. Αυτή η τεχνική έχει σαν αποτέλεσμα τα ρέματα να είναι εύκολα αναγνωρίσιμα στην εικόνα γιατί εμφανίζονται λόγω της βλάστησης με πράσινο χρώμα.
Τρισδιάστατη οπτικοποίηση της συνθετικής εικόνας
Ένας άλλος τρόπος ρεαλιστικής απόδοσης της επιφάνειας του εδάφους είναι η τρισδιάστατη απεικόνιση του. Λαμβάνοντας υπόψη ότι στις περιοχές των ρεμάτων υπάρχει μια ιδιαίτερη μορφολογία λόγω υψομετρικών διαφορών μεταξύ πυθμένα-όχθης, η τρισδιάστατη απεικόνισή τους αποτελεί δυνατό εργαλείο εντοπισμού και παρακολούθησης τους. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε υπέρθεση της εικόνας Natural Color στο Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους και εντοπίστηκαν οι αντίστοιχες περιοχές μεέντονες κλίσεις (Εικόνα 3).
Εικόνα 3. Η εικόνα Natural Color σε τρισδιάστατη απεικόνιση.
Προτάσεις
Οι λειτουργίες και αξίες των ρεμάτων επιβάλλεται να κατανοηθούν τόσο από την Πολιτεία όσο και από τους πολίτες και κυρίως από εκείνους των οποίων οι ιδιοκτησίες είναι όμορες των ρεμάτων. Η υλοποίηση προγραμμάτων σχετικής ενημέρωσης των πολιτών επείγει, όπως επείγει και η ενημέρωση γύρω από την υπάρχουσα σχετική νομοθεσία. Στις περιπτώσεις που η υπάρχουσα νομοθεσία περί ρεμάτων είναι ανεπαρκής, προτείνεται προς την Πολιτεία η επικαιροποίηση αυτής. Θα πρέπει ίσως να περιληφθεί και στο υπό αναθεώρηση σύνταγμα διάταξη προστασίας των ρεμάτων.
Η διευθέτηση και η κάλυψη των ρεμάτων θα έπρεπε να αποφεύγεται και να δίδεται έμφαση στον χαρακτηρισμό αυτών ως κοινόχρηστων χώρων αναψυχής. Να εξασφαλίζεται προσβασιμότητα των πολιτών στο φυσικό οικοσύστημα του ρέματος με υποδομές ήπιας μορφής. Είναι απαραίτητη η επέκταση του νόμου 2052/1992 σε όλες τις πόλεις της Ελλάδας και στα χωριά τα οποία συχνά αντιγράφουν αντιοικολογικές πρακτικές των πόλεων.
Το ιδιοκτησιακό καθεστώς θα έπρεπε να εξασφαλίζει την αποτελεσματική προστασία των ρεμάτων. Είναι πρώτης προτεραιότητας η απαγόρευση εναπόθεσης στερεών και ανεπεξέργαστων υγρών αποβλήτων, όπως και προϊόντων εκσκαφής στην κοίτη των ρεμάτων. Σε πολλές περιπτώσεις είναι δυνατή και θα πρέπει να επιδιώκεται η επαναφορά του ρέματος στην προτεραία φυσική του κατάσταση. Στη διάγνωση κακοποιημένων ρεμάτων και στην πρόληψη επικείμενων αρνητικών παρεμβάσεων σε αυτά είναι καθοριστική η συμβολή της τηλεπισκόπησης.
Πηγή: "H Χρήση Δορυφορικής Εικόνας στη Μελέτη των Ρεμάτων μιας Ραγδαίας Αναπτυσσόμενης Περιαστικής Περιοχής της Δυτικής Θεσσαλονίκης", Μ. Τσακίρη-Στρατή, Σ. Τσιούρης, Σ. Σιάχαλου, Γ. Δοξάνη, www.topo.auth.gr (Tμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών ΑΠΘ)
