Αξιολόγηση επιπτώσεων των οδικών δικτύων για την παρακολούθηση των αλλαγών χρήσης γης στη Λατινική Αμερική

Από RemoteSensing Wiki

Add Your Content Here

Αξιολόγηση επιπτώσεων των οδικών δικτύων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της τηλεπισκόπησης για την παρακολούθηση των αλλαγών χρήσης γης στη Λατινική Αμερική

Κύριος στόχος της έρευνας είναι η δημιουργία ενός εργαλείου ανάλυσης κινδύνων των μεγάλων έργων υποδομής στο φυσικό περιβάλλον και υπολογισμού της ερημοποίησης που προκαλούν, έτσι ώστε να λαμβάνονται υπόψη στο σχεδιασμό τους. Αξιολογήθηκαν οι επιπτώσεις για 5 οδικά συστήματα: 1. Trans-Chaco Highway (Paraguay) 2. BR-364 Highway (Brazil) 3. IIRSA Intergration Cooridor (Peru) 4. Pan-American Highway (Panama) 5. Santa-Cruz – Puerto-Suarez Corridor (Bolivia) Για τη μέθοδο παρακολούθησης χρησιμοποιήθηκε η πλατφόρμα Terra-i. Το σύστημα αυτό είναι δυναμικό και καταγράφει δεδομένα βροχόπτωσης και βλάστησης σε πραγματικό χρόνο από τους δέκτες TRMM και MODIS και υπολογίζει αποκλίσεις από τη φυσική ροή της φαινολογίας λόγω του ανθρώπινου παράγοντα. Για το οδικό σύστημα Trans-Chaco Highway έγινε παρακολούθηση ανά 16 ημέρες για 7 χρόνια από την 1-1-2004 έως την 31-12-2010 και βρέθηκε ότι η συσσωρευμένη αποψίλωση είναι 1.767.163 εκτάρια σε όλη τη χώρα και παρουσιάζεται συγκέντρωση στην περιοχή Boqueron και Alto Paraguay με ρυθμό αύξησης 319%. Η ζώνη επιρροής του οδικού συστήματος υπολογίστηκε περίπου 10 χλμ. γύρω από τον κύριο άξονα αλλά και γύρω από τις βοηθητικές οδούς με το μεγαλύτερο αντίκτυπο στα δάση φυλλοβόλων. Αξίζει να σημειωθεί ότι στην Παραγουάη δεν υπάρχει νομοθετικό πλαίσιο για τις χρήσης γης, με αποτέλεσμα οι εκτάσεις αυτές να μετατρέπονται σε καλλιέργειες και σε βοσκοτόπια.

Η οδός BR-364 στη Βραζιλία μελετήθηκε ανά 16 ημέρες για 7,5 χρόνια από την 1-1-2004 έως την 10-6-2011 και βρέθηκε να κατέχει το μεγαλύτερο ποσοστό αποψίλωσης για τον Αμαζόνιο με 1.849.494 εκτάρια στην πολιτεία Rondonia και 40.850 εκτάρια στην πολιτεία Acre. Τα ποσοστά της αποψίλωσης αυξήθηκαν στο διάστημα μετά από την κατασκευή του δρόμου 40-70% με τον δεύτερο κλάδο του δρόμου να παρουσιάζει πολύ μεγαλύτερη συγκέντρωση του φαινομένου από τον πρώτο κλάδο. Τα υψηλότερα ποσοστά δραστηριότητας καταγράφηκαν το 2006 στην πολιτεία Acre και το 2008 στην πολιτεία Rondonia, με κύριους παράγοντες την γεωργία και την κτηνοτροφία που αναπτύχθηκε στη ενός της ζώνης επιρροής της οδού. Η πολιτεία Acre έχει υποστεί εμφανώς λιγότερο τις επιπτώσεις λόγω του ρυθμιστικού σχεδίου βιώσιμης ανάπτυξης που εφαρμόζει.

Αναφορικά με την οδό IIRSA στο Περού, οι μετρήσεις των δεικτών γίνονταν κάθε 16 ημέρες για 7,5 χρόνια από την 1-1-2004 έως την 10-6-2011 και το μέγεθος της αποψίλωσης αποτιμάται σε 350.894 εκτάρια με μεγαλύτερη συγκέντρωση γύρω από τις περιοχές του Αμαζονίου. Σε μία ζώνη επιρροής περίπου 10 χλμ. γύρω από την οδό βρέθηκε ότι οι βασικές αιτίες της αποψίλωσης ήταν η γεωργία και η κτηνοτροφία που αναπτύχθηκαν κυρίως στους κλάδους 1 και 2 της οδού. Παράλληλα, η αποψίλωση συνεχίζει να αυξάνεται σταδιακά λόγω της μετακίνησης πληθυσμών που προκαλεί η κατασκευή της οδού.

Παρακολούθηση της αναδάσωσης στη Ζαχάρω με τη χρήση οπτικών και ραντάρ δορυφορικών δεδομένων

Εισαγωγή

Μια από τις μεγαλύτερες φυσικές καταστροφές από δασικές πυρκαγιές στην Ελλάδα σημειώθηκε στις 24 Αυγούστου το έτος 2007 .Η φωτιά εκδηλώθηκε στο νομό Ηλείας καταστρέφοντας μεγάλες δασικές εκτάσεις. Συγκεκριμένα η Ζαχάρω επλήγη από φοβερές πυρκαγιές οι οποίες είχαν ως αποτέλεσμα την απώλεια 44 ανθρώπινων ζωών, την καταστροφή 300.000 στρεμμάτων, καθώς και ανυπολόγιστες ζημιές σε 144 χωριά. Η παρούσα εργασία εργασία έχει ως στόχο τη παρακολούθηση της αναδάσωσης στη Ζαχάρω και τις γύρω περιοχές που κάηκαν.

Δεδομένα

Για την παρακολούθηση της αναδάσωσης στη περιοχή μελέτης χρησιμοποιήθηκαν οπτικά αλλά και ραντάρ δεδομένα. Ωστόσο μεγαλύτερη βαρύτητα δόθηκε στην επεξεργασία και ερμηνεία των εικόνων ραντάρ.

Πιο συγκεκριμένα τα δεδομένα ραντάρ

• λήφθηκαν από το δορυφόρο ENVISAT καθοδικής τροχιάς και κατακόρυφης (VV) πόλωσης μέσω του προγράμματος EOLI-SA.

• Καλύπτουν την περίοδο τεσσάρων ετών από 2007-2010 λαμβάνοντας υπόψη την κατάλληλη εποχή τον χρόνο και τη τοποθεσία.

Και τα οπτικά δεδομένα

• λήφθηκαν από δυο διαφορετικούς δορυφόρους. Τον δορυφόρο Τerra/ASTER μέσω της NASA και τον δορυφόρο Landsat-7 μέσω του προγράμματος U.S.G.S.

• καλύπτουν την περίοδο δέκα ετών από 2004-2014.

Για την επεξεργασία των παραπάνω δεδομένων χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ENVI στην επεξεργασία των οπτικών δεδομένων, το λογισμικό ανοιχτού κώδικα N.E.S.T για την επεξεργασία των δεδομένων SAR καθώς και το λογισμικό ArcGIS για την δημιουργία των χαρτογραφικών προϊόντων.

Μεθοδολογία

Για την απόκτηση πολλαπλών και σωστών αποτελεσμάτων εφαρμόστηκαν πολλαπλές τεχνικές. Αρχικά ψηφιοποιήθηκαν οι καμένες εκτάσεις σε μία εικόνα ASTER η οποία λήφθηκε μερικές ημέρες μετά από τις πυρκαγιές (4 Σεπτεμβρίου). Στη συνέχεια, στα όρια αυτού του ψηφιοποιημένου πολυγώνου κόπηκαν όλες οι δορυφορικές εικόνες χρησιμοποιώντας το εργαλείο του λογισμικού για την απομόνωση της περιοχής ενδιαφέροντος.

Αναλυτικά για τα οπτικά δεδομένα τα βήματα που εφαρμόστηκαν για την απόδοση των τελικών αποτελεσμάτων είναι: 1. η αποκατάσταση των κενών στις εικόνες Landsat-7 2. τεχνική ατμοσφαιρικής διόρθωσης IAR Reflectance 3. Αποκοπή περιοχής ενδιαφέροντος στα όρια του ψηφιοποιημένου πολυγώνου 4. Υπολογισμός δείκτη βλάστησης NDVI

Αντίστοιχα για τα δεδομένα ραντάρ τα βήματα που εφαρμόστηκαν είναι: 1. ραδιομετρική διόρθωση-βαθμονόμηση των εικόνων 2. αφαίρεση θορύβου 3. εγγραφή μια εικόνας σε μια άλλη( co-registration) 4. αναστροφή εικόνων (Data Flip) 5. γεωμετρική διόρθωση των εικόνων ραντάρ 6. δημιουργία διαχρονικών εικόνων SAR (multi-temporal)

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

ΓΙΑ ΤΑ ΟΠΤΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ

Δείκτης βλάστησης (NDVI) για τα έτη 2004,2007

Δείκτης βλάστησης (NDVI) για τα έτη 2008,2009

Δείκτης βλάστησης (NDVI) για τα έτη 2010,2011

ΓΙΑ ΤΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΡΑΝΤΑΡ

Διαχρονική (multi-temporal) εικόνα για τις χρονολογίες 2007 (κόκκινο)-2008 (πράσινο)

Διαχρονική (multi-temporal) εικόνα για τις χρονολογίες 2007 (κόκκινο)-2009 (πράσινο)

Διαχρονική (multi-temporal) εικόνα για τις χρονολογίες 2007 (κόκκινο)-2010 (πράσινο)

Διαχρονική (multi-temporal) εικόνα για τις χρονολογίες 2008 (κόκκινο)-2009 (πράσινο)- 2010 (μπλε)

Συμπεράσματα

Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν έδωσαν αποτελέσματα όσον αφορά τις καμένες εκτάσεις και εν συνέχεια την αναδάσωση της περιοχής. Ωστόσο οι δυο διαφορετικές μέθοδοι που εφαρμόστηκαν, απέδωσαν διαφορετικές πληροφορίες. Αρχικά με την εφαρμογή του δείκτη βλάστησης NDVI παρουσιαστήκαν για κάθε χρονιά οι καμένες με την απεικόνιση αρνητικών τιμών(-1-0) καθώς και το ποσοστό αποκατάστασης(0-0,6) ανά χρονολογία. Από τα αποτελέσματα που προέκυψαν συμπεραίνουμε πως παρουσιάστηκε μια σχετικά γρήγορη αποκατάσταση της βλάστησης η όποια μετά το 2011 αρχίζει να θυμίζει αρκετά το τοπίο που επικρατούσε πριν τις πυρκαγιές.

Διαφορετική προσέγγιση του θέματος παρουσίασαν τα δεδομένα ραντάρ . Πιο συγκεκριμένα, η διαχρονικές εικόνες με την βοήθεια των δυο βασικών χρωμάτων κόκκινο και πράσινο αναδεικνύουν τις καμένες περιοχές και τη διαφορά στην ένταση του σήματος του δορυφόρου πριν και μετά από τις πυρκαγιές για τα έτη 2007-2008. Ενώ, οι διαχρονικές εικόνες 2007-2009 και 2007-2010 εμφανίζουν μία ισορροπία μεταξύ των δύο χρονολογιών που προηγουμένως δεν υπήρχε και οφείλετε στη ανάπτυξη της βλάστησης σε τέτοιο βαθμό ώστε η ένταση του σήματος να είναι σχεδόν το ίδιο ισχυρή και στις δύο χρονολογίες. Τέλος, συνδυάζοντας και τους τρείς βασικούς χρωματισμούς RGB για τα έτη 2008,2009,2010 εμφανίζονται τα εικονοστοιχεία με περίπου ίδια ένταση. Το χρώμα που επικρατεί στις περισσότερες εκτάσεις της περιοχής μελέτης είναι το κυανό, το οποίο σημαίνει ότι η ένταση της οπισθοσκέδασης στις 2 λήψεις των εικόνων τα έτη 2009 και 2010 είναι σχεδόν ίδια, αλλά ταυτόχρονα και ισχυρότερη της αντίστοιχης έντασης της εικόνας για το 2008 διότι απουσιάζει το κόκκινο χρώμα και οι συνδυασμοί που δημιουργεί.

Οι διαφορές μεταξύ των οπτικών δεδομένων και των ραντάρ οφείλονται κυρίως σε παράγοντες όπως εξάρτηση από τις καιρικές συνθήκες και την ηλιακή ακτινοβολία, ευελιξία στην επεξεργασία και την ερμηνεία καθώς και ελάχιστη διόρθωση των αρχικών δεδομένων όσον αφορά τα οπτικά δεδομένα. Αντίθετα τα δεδομένα ραντάρ απαιτούν προ-επεξεργασίας και η ερμηνεία τους είναι αρκετά πιο δύσκολη. Ωστόσο παρέχουν μοναδικές πληροφορίες που δεν μπορούν να προσφέρουν τα οπτικά δεδομένα, ειδικά σε εφαρμογές παρακολούθησης φυσικών καταστροφών λόγω της μη εξάρτησής τους από την ηλιακή ακτινοβολία και τις καιρικές συνθήκες, κάνοντας έτσι δυνατή την λήψη εικόνων οποιαδήποτε στιγμή κριθεί απαραίτητο.

Πηγή: Παρακολούθηση της αναδάσωσης στη Ζαχάρω με τη χρήση οπτικών και ραντάρ δορυφορικών δεδομένων Μπουντζουκλής Χ.1, Μπενέκος Γ.21Division of Physical Geography and Ecosystems Analysis, Department of Earth and Ecosystem Science, Lund University, Lund, Sweden, gem14cbo@student.lu.se 2Τμήμα Γεωγραφίας, Χαρoκόπειο Πανεπιστήμιο, Αθήνα, Ελλάδα, benekos@hua.gr