Ανίχνευση της αστικής επέκτασης χρησιμοποιώντας Τηλεπισκοπικά δεδομένα και την μέθοδο Sub-Pixel Imperviousness
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος Τίτλος: Urban Land-Cover Change Detection through Sub-Pixel Imperviousness Mapping Using Remotely Sensed Data
Συγγραφείς: Yang Limin, Xian George, Klaver Jacqueline and Deal Brian
Εισαγωγή
Στην Πολιτεία της Τζόρτζια και πιο συγκεκριμένα στο δυτικό τμήμα της έχει γίνει χρήση της τηλεπισκόπησης, με έναν διαφορετικό τρόπο, για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της αστικής επέκτασης. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα που ελήφθησαν για μία περιοχή 180 χιλιομέτρων από τα ανατολικά προς τα δυτικά και 350 χιλιομέτρων από βορά προς νότο. Οι λήψεις έγιναν με τον Landsat 5 TM και τον Landsat 7 στις 9 Μαρτίου του 1993 και στις 11 Μαρτίου του 2001.
Μεθοδολογία
Οι εικόνες αυτές επεξεργάστηκαν κατάλληλα από το U.S. Geological Survey (USGS), έτσι ώστε τα αποτελέσματα να είναι συγκρίσιμα και αξιόπιστα. Στην συνέχεια ακολουθήθηκε η μεθοδολογία που φαίνεται στον Διάγραμμα 1 ως προς τον εντοπισμό της μεταβολής των χρήσεων μέσω των δεδομένων τηλεπισκόπησης και ενός μοντέλου παλινδρόμησης (regression tree model).
Το τελικό αποτέλεσμα ήταν εικόνες Landsat με διακριτική ικανότητα 30 μέτρων που έδειχναν την αδιαπερατότητα (imperviousness) των εδαφών από το νερό. Η λογική της μεθόδου ήταν ότι μεγάλο ποσοστό αδιαπερατότητας συνεπάγεται την ύπαρξη αστικών χρήσεων και υλικών όπως μπετόν, άσφαλτος κλπ ενώ όσο μικρότερο ήταν το ποσοστό αυτό γινόταν αντιληπτό ότι υπήρχαν μη αστικές χρήσεις όπως καλλιέργειες, δάση κλπ. Με αυτήν την προσέγγιση τα ανεπτυγμένα αστικά κέντρα εμφανίζουν αδιαπερατότητα μεγαλύτερη του 50%.
Αποτελέσμτα
Όπως φαίνεται λοιπόν και στην Εικόνα 1 και σημειώνεται σε κύκλο, στο βορειοδυτικό τμήμα της πόλης υπήρξαν έντονα σημάδια αστικοποίησης από το 1993 στο 2001. Πιο συγκεκριμένα, η περιοχή αυτή που βρίσκεται σε εγγύτητα με τον διαπολιτειακό αυτοκινητόδρομο 285 και τον US Highway 19, φαίνεται να γνώρισε ραγδαία ανάπτυξη. Από άλλες πηγές επιβεβαιώνεται ότι εκείνη η περιοχή ήταν μία από τις ταχύτερα αναπτυσσόμενες περιοχές κατοικίας από το 1987, κάνοντας επαλήθευση του αποτελέσματος.
Συνολικά ο ρυθμός αλλαγής των καλύψεων γης πάνω από την μητροπολιτική περιοχή της Ατλάντα είναι της τάξης του 7,5% στο διάστημα 1993-2001. Το νούμερο αυτό προκύπτει με την παραδοχή ότι οποιαδήποτε επιφάνεια εμφανίζει αδιαπερατότητα μεγαλύτερη του 10% προσμετράται ως αστική περιοχή. Αυτή βέβαια η παραδοχή μπορεί να εμπεριέχει υψηλό σφάλμα δεδομένου ότι δίνει ένα μεγάλο ποσοστό αστικής μεταβολής. Καθορίζοντας λοιπόν το όριο διάκρισης μέσω της αδιαπερατότητας στο 20% προκύπτει ένα νούμερο της τάξης του 4%, δηλαδή ένα ποσοστό κοντά σε εκείνο που δίνουν άλλες μελέτες όπως των Yang και Lo (2002), για την ίδια περιοχή. Εκείνοι δίνουν ένα ποσοστό 3,5% από Landsat δεδομένα του 1992 και 1997/1998.
Από την Εικόνα 2 φαίνεται η αστική επέκταση στο σημείο Α που είναι κοντά στην γέφυρα του Columbus. Αντίστοιχα στο σχήμα δύο που είναι μία στρατιωτική βάση φαίνεται η δημιουργία ενός δρόμου. Στο σχήμα C παρατηρούμε μία εξάπλωση της φυσικής βλάστησης έναντι των αστικών χρήσεων.
Συμπεράσματα
Η αναγνώριση των μεταβολών μέσω της μεθόδου sub-pixel percent imperviousness φαίνεται να αποτελεί μία πολλά υποσχόμενη διαδικασία. Σίγουρα μπορεί να λειτουργήσει συμπληρωματικά με άλλες προσεγγίσεις επί του θέματος ενώ σημαντικό είναι και το γεγονός ότι μπορεί κανείς να καταλάβει σε ένα βαθμό τι είδους αλλαγές συντελούνται κάθε φορά. Για παράδειγμα, όταν ανάμεσα σε δύο χρονικές περιόδους εντοπίζονται μεταβολές της διαπερατότητας της τάξης του 80% για μία περιοχή, μπορεί με σχετική ασφάλεια να ειπωθεί ότι έχει συντελεστεί μία μεγάλη αλλαγή από αγροτική ή δασική έκταση σε αστική με μεγάλη πυκνότητα. Από την άλλη πλευρά βέβαια, ένα σημείο που ενδεχομένως να οδηγεί σε σφάλματα είναι η περίπτωση όπου η μεταβολή της αδιαπερατότητας του εδάφους είναι σχετικά μικρή. Σε αυτές τις περιπτώσεις δεν μπορούν να εξαχθούν συμπεράσματα με βεβαιότητα. Τέλος, αυτή η προσέγγιση δυνητικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την αστική υδρολογία και για άλλες περιπτώσεις όπου μας απασχολεί η διαπερατότητα του εδάφους.
