Η χρήση της Τηλεπισκόπησης και των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών στη βιώσιμη διαχείριση των τροπικών παράκτιων οικοσυστημάτων
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: The Use of Remote Sensing and GIS in the Sustainable Management of Tropical Coastal Ecosystems
Συγγραφέας: Farid Dahdouh-Guebas
Εισαγωγη
Μαγκρόβια δάση, θαλάσσια φανερόγαμα και κοραλλιογενείς υφάλοι
Τα τροπικά παράκτια οικοσυστήματα περιλαμβάνουν μαγκρόβια δάση, θαλάσσια μακρόφυτα (όπως φανερόγαμα) και κοραλλιογενείς υφάλους. Καθένα από αυτά τα ενδιαιτήματα σχηματίζεται από είδη που προσαρμόζονται σε μεγάλο βαθμό στην τροπική διαπαλιρροιακή ή θαλάσσια ζωή. Τα μαγκρόβια δάση και οι κοραλλιογενείς ύφαλοι προστατεύουν την ακτογραμμή από τη διάβρωση. Τα φανερόγαμα και τα μαγκρόβια ενεργούν ως θώκοι αναπαραγωγής, εκκόλαψης και νοσηλείας πολλών θαλάσσιων ειδών. Μερικά από αυτά είναι σημαντικά από την άποψη της «μοναδικής βιοποικιλότητας», καθώς μεταναστεύουν μεταξύ των μαγγρόβιων και κοραλλιογενών υφάλων όπως καρχαρίες ή ιππόκαμποι, ενώ άλλα έχουν κοινωνικοοικονομική σημασία (π.χ. τα μαγκρόβια χρησιμοποιούνται για καυσόξυλα, έπιπλα και μικρα οικιακά εργαλεία, αλοιφές, φαρμακευτικά προϊόντα κλπ).
Ανθρωπογενείς επιδράσεις στα τροπικά παράκτια οικοσυστήματα
Η παράκτια ζώνη σε πολλές χώρες υπόκειται σε ολοένα αυξανόμενη ανθρωπογενή πίεση (π.χ. για τους κοραλλιογενείς υφάλους αναφέρεται ότι έχουν πληγεί ή καταστραφεί σε περισσότερες από 93 χώρες, ιδίως από την παράκτια ανάπτυξη, τον τουρισμό, την αλιεία, τη ρύπανση και την εξόρυξη κοραλλιών). Αυτή η υποβάθμιση απαιτεί ορθολογική διαχείριση των οικοσυστημάτων και των πόρων σε τοπικό, περιφερειακό και παγκόσμιο επίπεδο. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις αναπτυσσόμενες χώρες, η πλειοψηφία των οποίων είναι υπο-τροπικές. Στις χώρες αυτές παρατηρείται ανταγωνισμός σε τομείς όπως η υδατοκαλλιέργεια, η βιομηχανία, ο τουρισμός και το περιβάλλον. Αυτή η σύγκρουση συχνά έχει ως αποτέλεσμα το περιβάλλον να ζημιώνεται περισσότερο. Το αναπτυξιακό καθεστώς πολλών χωρών υποδηλώνει ότι οι ντόπιοι εξαρτώνται συχνά από τα κοντινά οικοσυστήματα. Αυτό απαιτεί μια ολοκληρμένη διεπιστημονική προσέγγιση για να επιτευχθεί μια βιώσιμη ισορροπία μεταξύ των αναγκών(βλ. Dahdouh-Guebas F., 2002,σελ 96) και τη διατήρηση του περιβάλλοντος. Μια σημαντική επιστήμη που συνεισφέρει στην ανίχνευση, την περιγραφή, την ποσοτικοποίηση και την παρακολούθηση αυτών των αλλαγών είναι η τηλεπισκόπηση η οποία, σε συνδυασμό με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) αποτελόυν ένα αποτελεσματικό εργαλείο διαχείρισης.
Η Τηλεπισκόπηση και τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών ως εργαλεία
Ο όρος «τηλεπισκόπηση» ορίζεται ευρέως ως οι τεχνικές συλλογής εικόνων ή άλλων δεδομένων σχετικά με ένα αντικείμενο. Οι μετρήσεις αυτές γίνονται σε απόσταση από το αντικείμενο και αναφέρονται συνήθως σε δορυφορικές εικόνες, σε αεροφωτογραφίες ή στην ωκεάνια βαθυμετρία που πραγματοποιείται με τη χρήση δεδομένων ραντάρ. Τα GIS χρησιμοποιούνται ευρέως ως εργαλεία για την ψηφιοποίηση τηλεπισκοπικών ή χαρτογραφικών δεδομένων. Επίσης μπορεί να χρησιμεύσει στην ανάλυση των χωρικών χαρακτηριστικών των δεδομένων σε διάφορα ψηφιακά στρώματα. Ο συνδυασμός και των δύο τύπων βάσεων δεδομένων μπορεί να συμβάλλει στη βιώσιμη ανάπτυξη και διαχείριση.
Η Τηλεπισκόπηση και τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών στις τροπικές ακτές
Η τηλεπισκόπηση και τα GIS έχουν χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη μαγκρόβιων δασών, θαλάσσιων φανερόγαμων και κοραλλιογενών υφάλων σε διάφορες εργασίες βλ. Dahdouh-Guebas F., 2002, σελ. 98. Για τα μαγκρόβια δάση επικράτησε η άποψη ότι κατάλληλα εργαλεία για τη διερεύνηση χαρακτηριστικών όπως η πυκνότητα, η φαινολογία, η υδρολογική κατάσταση κλπ είναι οι αεροφωτογραφίες. Ειδικότερα, δεδομένα με υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα μπορούν να αποκαλύψουν λεπτομέρειες για τη δομή και τη δυναμική της βλάστησης.
Παρακολούθηση προτύπων κάλυψης γης και καταστροφών
Η ταυτοποίηση των τύπων χρήσης ή κάλυψης γης γίνεται συνήθως σε μεσαία ή μεγάλη κλίμακα και δεν απαιτούνται δεδομένα με υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα. Η φασματική διακριτική ικανότητα εξαρτάται από το θέμα της μελέτης, αλλά συνήθως αφορά στη διάκριση μεταξύ των βλάστησης και των γεωργικών περιοχών, η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας υπέρυθρα μήκη κύματος (IR). Η χρονική διακριτική ικανότητα έγκειται στο αν η μελέτη είναι στιγμιαία ή στοχεύει στην παρακολούθηση των αλλαγών στην κάλυψη της γης διαχρονικά.
Παρακολούθηση πληθυσμιακής δομής
Η μελέτη της δομής της βλάστησης στα μαγκρόβια δάση και στα θαλάσσια φανερόγαμα μπορεί να επικεντρωθεί σε μεμονωμένα γένη, ενοποιήσεις και ζώνες όσον αφορά τη βλάστηση. Ο ίδιος τύπος μελέτης μπορεί επίσης να εφαρμοσθεί σε πληθυσμούς κυανοβακτηριδίων, φυκών ή διατόμων που ενδημούν σε κοραλλιογενείς υφάλους. Η χωρική και φασματική διακριτική ικανότητα μπορεί να διαφέρει και εξαρτάται από το πεδίο εφαρμογής της μελέτης, ενώ η χρονική διακριτική ικανότητα είναι συνήθως χαμηλή εξαιτίας της εκ φύσεως αργής μεταβολής της βλάστησης.
Παρακολούθηση και χαρακτηριστικά θέσης (stand characteristics)
H παρακολούθηση των ειδικών χαρακτηριστικών θέσης απαιτεί υψηλή χωρική και φασματική διακριτική ικανότητα. Η εκτίμηση ή η παρακολούθηση των λεπτομερών χαρακτηριστικών των εκτάσεων βλάστησης είναι δυνατόν να συμβάλλει στη σύνταξη των απαραίτητων κατευθυντήριων οδηγιών που αφορούν στη βιώσιμη διαχείρισης δασών (ή αειφόρου δασοκομίας).
Παρακολούθηση λοιπών περιβαλλοντικών χαρακτηριστικών και διαδικασιών
Δεδομένα ραντάρ που ανιχνεύονται από απόσταση, όπως π.χ. από το ραντάρ συνθετικής διάτρησης (SAR) χρησιμοποιούνται ευρέως και παρέχουν ορισμένα πλεονεκτήματα σε σχέση με τις δορυφορικές εικόνες και τις αεροφωτογραφίες. Με τη χρήση των ραντάρ είναι εφικτό να πραγματοποιηθεί διείσδυση μέσω των σύννεφων ή ακόμα και μέσω των της δασοκάλυψης.
Ενοποίηση παρελθοντικών, παρόντων και μελλοντικών μελετών τηλεπισκόπησης
Η τρέχουσα πρόκληση για την τηλεπισκόπηση και την έρευνα με βάση το GIS είναι να συνδυαστούν δεδομένα από το παρελθόν και το παρόν με απώτερο σκοπό προβλεφθούν πιθανές μελλοντικές συνθήκες. Από τη μία πλευρά, τα παρελθοντικά δεδομένα απαιτούν βαθμονόμηση με βάση τα τρέχοντα δεδομένα. Από την άλλη πλευρά είναι πιθανό ότι μια μακροπρόθεσμη ή ενοποιητική μελέτη θα συνδυάσει δεδομένα από διαφορετικές πηγές. Αυτό απαιτεί τη βαθμονόμηση μεταξύ διαφορετικών τεχνολογιών τηλεπισκόπησης. Στη διαστημική τηλεπισκόπηση, ο δορυφόρος IKONOS (εικ. 1). ήταν ο πρώτος που παρήγαγε δεδομένα υψηλής διακριτικής ικανότητας (1 μ. στο παγχρωματικό κανάλι και 4 μ. στα υπόλοιπα φασματικά κανάλια). Ωστόσο, με την αύξηση της χωρικής διακριτικής ικανότητας υπάρχει περίπτωση να παρεμποδιστεί η ανάλυση των χαρακτηριστικών των δένδρων. Όσον αφορά στη φασματική διακριτική ικανότητα, η μελλοντική έρευνα θα πρέπει να αξιολογήσει τις εφαρμογές των αισθητήρων, κυρίως για να αναγνωρίσει μια σειρά από οργανισμούς και ταυτόχρονα θα πρέπει να επικεντρωθεί σε μεγαλύτερα μήκη κύματος. Η υψηλή χρονική διακριτική ικανότητα των δορυφορικών δεδομένων αποτελεί σημαντικό εργαλείο για την παρατήρηση δυναμικών οικοσυστημάτων. Το βασικό μειονέκτημα των νέων τεχνολογιών τηλεπισκόπησης είναι ο εμπορικός τους χαρακτήρας και οι πολύ υψηλές τιμές τους. Αυτό είναι μεγάλο ζήτημα ειδικά για τις αναπτυσσόμενες χώρες. Εκτός της καταγραφής της παρελθοντικής και της υπάρχουσας κατάστασης, θα πρέπει να καταβληθεί μεγάλη προσπάθεια για την πρόβλεψη των μελλοντικών σεναρίων και της εγκατάστασης των συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης, ώστε να διασφαλιστεί η επιβίωση ενός βιώσιμου οικοσυστήματος. Αυτή η διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί με χρήση δεδομένων υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας.
Συμπεράσματα
Υπάρχει ανάγκη για πιο ολοκληρωμένες προσεγγίσεις που αφορούν στις νέες τεχνολογίες τηλεπισκόπησης και ανάλυσης σε ένα περιβάλλον GIS, επίσης χρειάζεται να ενσωματωθούν τα ευρήματα που συλλέγονται σε μεγαλύτερες περιόδους με στόχο την πρόβλεψη. Είναι επίσης επιτακτική ανάγκη να συλλεχθούν και να συμπεριληφθούν δεδομένα από διαφορετικούς κλάδους. Διάφορες μελέτες (βλ. Dahdouh-Guebas F., 2002, σελ. 106) χρησιμοποίησαν την επιστήμη της τηλεπισκόπησης στον τομέα της βιώσιμης ανάπτυξης στις αναπτυσσόμενες τροπικές χώρες. Χρησιμοποίησαν μελέτες περιπτώσεων ως παραδείγματα σημερινών εφαρμογών. Η παρούσα εργασία έδειξε ότι μπορεί να εφαρμοστεί, να αναπτυχθεί και να ενσωματωθεί στη βιωσιμότητα η τηλεπισκόπηση και τα GIS. Έγινε αναφορά στο πώς μπορούν να βοηθήσουν εικόνες υψηλής διακριτικής ικανότητας στην αναγνώριση ειδών ή περιοχών από θεμελιώδη άποψη, δόθηκε έμφαση στη σημασία για την προστασία, τη διατήρηση, την ανάπτυξη και τη βιώσιμη εκμετάλλευση των οικοσυστημάτων αυτών. Πρέπει να τονιστεί ότι παράλληλα με την τεχνολογική καινοτομία και την πολυεπιστημονική ολοκλήρωση υπάρχει επίσης ανάγκη για πλήρη κατανόηση της βιοσυμβατότητας (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων παραγόντων) των τροπικών παράκτιων οικοσυστημάτων.
