Παρακολούθηση των χρονικών και χωρικών μεταβολών της χρήσης και της κάλυψης γης σε μητροπολιτικές περιφέρειες μέσω τηλεπισκόπησης και GIS

Από RemoteSensing Wiki

ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΩΝ ΧΡΟΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΧΩΡΙΚΩΝ ΜΕΤΑΒΟΛΩΝ ΤΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΓΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΚΑΛΥΨΗΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΣΕ ΜΗΤΡΟΠΟΛΙΤΙΚΕΣ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΕΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΚΑΙ GIS

Συγγραφέαςς: Mohamed Ali Mohamed

Lab. of Geomorphology, Soil Geography and Quaternary Research, Department of Geography, Humboldt University of Berlin, Berlin, Germany

Πηγή: [1]

Περίληψη:

Η χρήση της τηλεπισκόπησης και η ανάλυση σε περιβάλλον GIS αποτελούν μία αποτελεσματική μέθοδο παρακολούθησης χωρικών και χρονικών μεταβολών του τοπίου. Στην εργασία μελετάται η αστικοποίηση, τις διαδικασίες και τους κινδύνους των οικοσυστημάτων για τις Μητροπολιτικές περιφέρειες του Βερολίνου και Erlangen-Fürth-Nürnberg-Schwabach (EFNS). Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα Landsat για τα έτη 1972, 1985, 2003 και 2015. Τα αποτελέσματα και για τις δύο περιοχές παρουσιάζουν μεγαλύτερη έκταση για κατοικημένες περιοχές, η οποία αυξάνεται σε βάρος άλλων χρήσεων γης. Ο συνδυασμός των δύο εργαλείων αποδεικνύεται εξαιρετικά χρήσιμος για την παρακολούθηση του φαινομένου και την αντιμετώπιση περιβαλλοντικών και οικολογικών προβλημάτων.

1. Εισαγωγή

Η αλλαγή της κάλυψης και χρήσης γης είναι ένα σημαντικό ζήτημα παγκοσμίως, για το περιβάλλον. Η χαρτογράφηση απαιτείται για απεικόνιση των απαιτούμενων παραμέτρων και υπολογισμό κατάλληλων δεικτών. Με τον όρο LU συμβολίζεται η χρήση γης από τις ανθρώπινες διεργασίες και με τον όρο LC συμβολίζεται η κάλυψη γης η οποία καθορίζεται από ανθρώπινες και φυσικές διεργασίες. Η απεικόνιση δεδομένων του παρελθόντος είναι χρήσιμη για την κατανόηση της προηγούμενης κατάστασης, τον καθορισμό της παρούσας διαχείρισης και της διατήρησης των φυσικών πόρων και του τοπίου για το μέλλον. Ο συνδυασμός των δύο εργαλείων προσφέρει δυνατότητα χωρικής ανάλυσης και πρόβλεψης των μελλοντικών εξελίξεων. Η πλειοψηφία της μελέτης βασίζεται σε δεδομένα από απόσταση, ώστε να πετύχει ο προσδιορισμός του LC. Η ταξινόμηση χρήσεων γης στην αστική περιοχή είχε δυσκολίες λόγω μικρού χωροταξικού μεγέθους των υλικών. Για την αντιμετώπισης σφαλμάτων χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές: 1) νευρωνικών δικτύων, 2) ασαφούς ταξινόμησης, 3) ανάλυσης υφής εικόνας ενώ ακολούθησε η τεχνική της εποπτικής ταξινόμησης. Ο στόχος αυτής της έρευνας θα ήταν να εντοπίσει τα κύρια αίτια πίσω από τις αλλαγές LU, LC για σαράντα χρόνια. Αυτή η μελέτη επιχειρεί να εδραιώσει τις σχέσεις μεταξύ της αλήθειας του εδάφους και των εικόνων, χαρτών και αναφορών από απόσταση.

2. Περιοχές μελέτης

Οι περιοχές μελέτης είναι η μητροπολιτική περιοχή του Βερολίνου και της Nürnberg-Fürth-Erlangen-Schwabach. Η μητροπολιτική περιοχή του Βερολίνου χαρακτηρίζεται ως ομοσπονδιακή πρωτεύουσα, βρίσκεται στη βορειοανατολική Γερμανία και αποτελείται από πυκνό προαστιακό χώρο και περιορισμένη αγροτική περιοχή. Η μητροπολιτική περιοχή της Nürnberg-Fürth-Erlangen-Schwabach, χαρακτηρίζεται ως το μητροπολιτικό κέντρο της Νυρεμβέργης και βρίσκεται στο νότιο τμήμα της Βαυαρίας.

Εικόνα 1: Χάρτης της περιοχής μελέτης

3. Στοιχεία και μέθοδοι

Για τον προσδιορισμό του ιστορικού των δύο περιοχών ως προς την κάλυψη και χρήση της γης επιλέχθηκαν εικόνες αρχειοθέτησης. Επιλέχθηκαν εικόνες για πέντε συγκεκριμένα χρόνια καθώς και χάρτες για βελτίωση της ακρίβειας της ταξινόμησης μέσω τηλεπισκόπησης.

Εικόνα 2: Πίνακας με τα δεδομένα

Εικόνα 3: Πίνακας με τους χάρτες και τις χρήσεις γης για το Βερολίνο

Οι εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν έχουν διορθωθεί και βελτιωθεί ψηφιακά, ώστε να αποκτήσουν καλή γεωμετρική συμπύκνωση, να βελτιωθεί η οπτική ερμηνεία και η διακριτική ικανότητα μεταξύ των αντικειμένων. Απαραίτητη κρίθηκε η ψηφιακή ενίσχυση και ατμοσφαιρική διόρθωση των εικόνων.

Οι κατηγορίες στις οποίες πραγματοποιήθηκε η ταξινόμηση των εικόνων είναι: αστικό περιβάλλον, πράσινοι και ανοιχτοί δρόμοι, δασικές εκτάσεις, γεωργικές εκτάσεις και υδάτινα οικοσυστήματα.

Χρησιμοποιήθηκαν τρείς μέθοδοι ανάλυσης δεδομένων:

1. Υπολογισμός έκτασης για κάθε κατηγορία χρήσης και κάλυψης γης κάθε έτος

2. Ταξινόμηση κάθε κατηγορίας χρήσης και κάλυψης γης

3. Σύγκριση στατιστικών για τις δύο περιοχές

4. Αποτελέσματα και Συζήτηση

Εικόνα 4: Χάρτης με τις μεταβολές για το Βερολίνο

Για την περιοχή του Βερολίνου παρατηρείται τελευταία σαράντα χρόνια αύξηση της τάξης του 50% της αστικής περιοχής. Η αύξηση της οικιακής χρήσης ακολουθείται από αύξηση της εμπορικής και βιομηχανικής χρήσης γης. Αύξηση σημειώθηκε επίσης και για τους πράσινους και ανοιχτούς χώρους. Τα αναλυτικά αποτελέσματα βρίσκονται στους αντίστοιχους πίνακες αποτελεσμάτων.