RemoteSensing Wiki - Συνεισφορές χρήστη [el]

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-26T14:53:28Z

CharalamposMarangos:

*[[Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση]]

*[[Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...]]

*[[Αναγνώριση Κτιρίων που Έχουν Υποστεί Ζημιές από Φυσικούς Κινδύνους...]]

*[[Χρονική δυναμική ανάλυση ενός ορεινού οικοσυστήματος που βασίζεται σε δεδομένα τηλεπισκόπησης πολλαπλών πηγών και πολλαπλών κλιμάκων]]

*[[Τοπία Αρχαιολογικής Αξίας και Πολιτισμικής Κληρονομιάς : Κλιματικοί Κινδίνοι και η Συμβολή των Τεχνολογιών της Τηλεπισκόπισης]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο) ]]

Τοπία Αρχαιολογικής Αξίας και Πολιτισμικής Κληρονομιάς : Κλιματικοί Κινδίνοι και η Συμβολή των Τεχνολογιών της Τηλεπισκόπισης

2020-02-25T18:54:39Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Archaeological Landscapes and Built Heritage: Climate Risk and Contribution of Remote Sensing Technologies

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-10979-0_11

'''Συγγραφείς:''' Petros Patias, Charalampos Georgiadis, και Dimitrios Kaimaris

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' Τηλεπισκόπηση, Αύξηση της στάθμης της θάλασσας, Πολιτισμική κληρονομιά. Ανίχνευση μεταβολλών, Παραγωγή μοντέλου εδάφους – DEM, Μη επανδρωμένο αεροσκάφος – UAV

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==

Παράλληλα με διάφορους άλλους κινδύνους, η κλιματική αλλαγή έχει δημιουργήσει σημαντικές απειλές για πολλές περιοχές αρχαιολογικής και πολιτισμικής αξίας. Η συγκεκριμένη μελέτη εστιάζει στους τρόπους με τους οποίους η χρήση των μεθόδων τηλεπισκόπησης συμβάλει στην αντιμετώπιση των κλιματικών κινδύνων για αυτές τις περιοχές. Αρχικά εξετάζει την περίπτωση της αύξησης της στάθμης του νερού και των πιθανών απειλών που δημιουργούνται και στη συνέχεια εστιάζει στην παρακολούθηση των μεταβολών σε διαφορετικές χρονικές περιόδους σε περιοχές πολιτισμικής κληρονομιάς. Κάθε μια κατηγορία συνοδεύετε με την παρουσίαση μιας μελέτης εφαρμογής.

Γενικά, αναφέρετε πως για την μελέτη αυτών των μεταβολών κρίνετε απαραίτητη η χρήση διαχρονικών και πολλαπλών πηγών δεδομένων. Η χρήση των δορυφορικών εικόνων παράλληλα με ιστορικούς χάρτες και αεροφωτογραφίες είναι κάποια από τα βασικά υπόβαθρα για την ανίχνευση των αλλαγών. Επίσης αναφέρετε πως παράλληλα, η χρήση δεικτών για την μελέτη συγκεκριμένων χαρακτηριστικών παρουσιάζετε αρκετά αποτελεσματική.

=='''Άυξηση της στάθμης του νερού '''==

Αρχικά για την περίπτωση της αύξησης της στάθμης του νερού και τον εντοπισμό των απειλών είναι αναγκαίο ένα ακριβής και υψηλής ανάλυσης μοντέλο εδάφους (DEM) της περιοχής, όπως και το όριο της ακτογραμμής. Αυτό όπως αναφέρετε, μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας δορυφορικές λήψεις υψηλής ανάλυσης. Επίσης ανάλογα με το πόσο βραχυπρόθεσμο ή μακροπρόθεσμο είναι το σενάριο αλλάζει και η απαιτούμενη ανάλυση και ακρίβεια για το μοντέλο εδάφους.

Η πρώτη μελέτη εφαρμογής αφορά αυτό το θεματικό πλαίσιο και εστιάζει στην περιοχή της Λευκάδας, στην οποία χαρτογραφούνται δύο υποπεριοχές. Το βόρειο και το νότιο κομμάτι του νησιού. Σε κάθε περίπτωση χρησιμοποιούνται διαφορετικές προσεγγίσεις για την παραγωγή του μοντέλου εδάφους και των ορθοεικόνων. Η πρώτη βασίζετε σε δορυφορικές εικόνες (WorldView-1 και WorldView-3) και η δεύτερη σε εικόνες από μη επανδρωμένο αεροσκάφος - UAV.

Για την πρώτη προσέγγιση, έχουν παρθεί δύο διαφορετικά στερεοζεύγη εικόνων WorldView, ένα για την κάθε περιοχή. Για τη βόρεια περιοχή αποκτήθηκαν δύο πανχρωματικές εικόνες, με ανάλυση 0,50μ. που έχουν ληφθεί στις 11 Απριλίου 2017. Επιπλέον αποκτήθηκε μια πολυφασματική εικόνα με πανχρωματική ανάλυση 0,30μ. και ανάλυση MS 1,2μ που έχει ληφθεί στις 16 Απριλίου 2009. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν 26 σημεία εδάφους για την επεξεργασία και γεοαναφορά των εικόνων. Έπειτα, με τη χρήση του πρώτου στερεοζεύγους, δημιουργήθηκε ένα μοντέλο εδάφους με ένα πλέγμα της τάξης των 2μ × 2μ. Για τη δεύτερη περιοχή χρησιμοποιήθηκε ένα ζεύγος εικόνων WorldView-3 με χωρική ανάλυση 0.30μ. πανχρωματικό και 1.20μ. MS, το οποίο πάρθηκε στις 28 Δεκεμβρίου του 2015. Χρησιμοποιήθηκαν 27 σημεία εδάφους για την επεξεργασία των εικόνων. Η δημιουργία των ορθοεικόνων έγινε συγχέοντας δεδομένα από την MS και την πανχρωματική εικόνα.

Στη συνέχεια έγινε χαρτογράφηση με τη χρήση UAV (μη επανδρωμένου αεροσκάφους) και συγκεκριμένα του eBee fixed-wing UAV. Για την παραγωγή του μοντέλου εδάφους και της ορθοεικόνας για τη βόρεια περιοχή χρησιμοποιήθηκαν 2702 εικόνες ενώ για την δεύτερη χρησιμοποιήθηκαν 1056 εικόνες. Για την εφαρμογή της φωτογραμετρίας χρησιμοποιήθηκαν 37 και 20 σημεία ελέγχου, για την βόρεια και την νότια περιοχή αντίστοιχα. Το τελικό μοντέλο εδάφους είχε μέγεθος πλέγματος 0.04μ. × 0.04μ. και η ορθοεικόνα μέγεθος εικονοστοιχείο 0.04μ.

Έτσι, από αυτή την διαδικασία παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα για τα χωρικά μοντέλα που μπορούν να παραχθούν με τη χρήση δορυφορικών δεδομένων πολύ υψηλής ανάλυσης και με τη χρήση UAV. Φάνηκε ότι με τη χρήση των δορυφορικών εικόνων μπορεί να παραχθεί ένα μοντέλο εδάφους με ακρίβεια της τάξης των 0.3-0.4μ. οριζόντια και 0.5-1.0μ. κάθετα, ενώ παράλληλα με τη χρήση των εικόνων από το UAV το μοντέλο εδάφους είχε ακρίβεια της τάξης του 0.01–0.02μ. οριζόντια και 0.02–0.04μ. κάθετα.

=='''Ανίχνευση μεταβολών '''==

Στη συνέχεια παρουσιάζετε μια αναδρομή στα εργαλεία και τη μεθοδολογία που χρησιμοποιείτε γενικότερα για την ανίχνευση μεταβολών σε μια περιοχή με τη χρήση τηλεπισκοπικών μεθόδων. Έπειτα παρουσιάζονται δύο μελέτες περίπτωσης.

Αρχικά η έρευνα ασχολείται με την Λευκωσία, την πρωτεύουσα της Κύπρου. Για την μελέτη έγινε χρήση μιας δορυφορικής εικόνας QuickBird-2, με χωρική ανάλυση 0.6μ. η οποία πάρθηκε το 2006 για την γεωαναφορά των ιστορικών γεωγραφικών δεδομένων. Αρχικά αποκτήθηκε ένας ιστορικός χάρτης της Λευκωσίας, του 1956, με κλίμακα 1:2000. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις αεροφωτογραφίες του 1963, κλίμακας 1:5400. Συνδυάζοντας τις αεροφωτογραφίες δημιουργήθηκε ένα μωσαϊκό με χωρική ανάλυση 0.7μ. Τα σημεία ελέγχου για την γεωαναφορά επιλέχθηκαν βάση δομών που έχουν ακόμα διατηρηθεί.

Το επόμενο βήμα αφορούσε την ταξινόμηση της εικόνας QuickBird-2. Οι κατηγορίες που επιλέχθηκαν για την ταξινόμηση είναι: η σκιά, ο άσφαλτος, η βλάστηση, το έδαφος και τα κτίρια. Οι τρεις κατηγορίες που αφορούσαν το δομημένο περιβάλλον (άσφαλτος, κτίρια, σκιά) κάλυπταν το 65% της περιοχή ενώ οι άλλες δύο (βλάστηση και έδαφος) το άλλο 35%.

Όσο αφορά την ανίχνευση μεταβολών, η πρώτη σύγκριση έγινε ανάμεσα στον ιστορικό χάρτη του 1956 και τις αεροφωτογραφίες του 1963. Εντοπίστηκαν μεταβολές σε κτίρια και δρόμους. Συγκεκριμένα 6 κτίρια κατεδαφίστηκαν και κάποια από αυτά έδωσαν τις θέσεις τους σε νέα. Επίσης 7 δρόμοι κατασκευάστηκαν και ένας δρόμος καταστράφηκε. Η δεύτερη σύγκριση έγινε ανάμεσα στον ιστορικό χάρτη του 1956 και της δορυφορικής εικόνας QuickBird-2. Η σύγκριση ανάδειξε 9 κτίρια που καταστράφηκαν και μεταβολές μεγαλύτερης κλίμακας από την προηγούμενη σύγκριση όσο αφορά το οδικό δίκτυο. Μετά το 1963 ακόμα 7 δρόμοι κατασκευάστηκαν και 15 δρόμοι καταστράφηκαν, δίνοντας την θέση τους σε κτιριακές δομές ή κενούς χώρους. Έχοντας αυτό υπόψη, την περίοδο του 1956 με 2006, το ιστορικό κέντρο της Λευκωσίας διατηρήθηκε στο 86% όσο αφορά το ιστορικό κτιριακό του απόθεμα όπως επίσης και μεγάλο ποσοστό του οδικού δικτύου.

Τέλος έγινε ακόμα μια μελέτη περίπτωσης. Αυτή τη φορά αφορούσε την περιοχή της νέας Μεσημβρίας και είχε σκοπό τον εντοπισμό και ανάλυση πιθανών τάσεων στις μεταβολές στην περιοχή με την εφαρμογή στατιστικών δεικτών. Η μελέτη έγινε χρησιμοποιώντας πανχρωματικές αεροφωτογραφίες του 1951 και του 1990. Επίσης συλλέχθηκαν παλιοί χάρτες του Υπουργείου Γεωργίας για την κτηματολογική κατανομή για τα έτη 1969 και 1971 και τη κατανομή της γεωργικής έκτασης για τα έτη 1935, 1957 και 1966. Με τη φωτογραμμετρική επεξεργασία των αεροφωτογραφιών παράχθηκαν οι ορθοεικόνες κλίμακας 1:3000. Τέλος υπολογίστηκαν και εφαρμόστικαν οι στατιστικοί δείκτες στις εικόνες. Στην περίπτωση του προσφυγικού οικισμού της Νέας Μεσημβρίας, η εφαρμογή των στατιστικών δεικτών προσδιόρισε τη μεγάλη διακύμανση μεταξύ των αντίστοιχων εικονοστοιχείων των εικόνων, η οποία δείχνει τις σημαντικές μεταβολές στα διάφορα μέρη του οικισμού όπως επίσης και στην περιοχή γύρω από τον οικισμό.

=='''Συμπεράσματα'''==

Συμπερασματικά η παρούσα μελέτη αναφέρει την αναγκαιότητα της χρήσης διαχρονικών και γεωχωρικών δεδομένων για την ανάλυση και καταγραφή της εξέλιξης της πολιτισμικής κληρονομιάς. Ιδιαίτερα όμως είναι αναγκαία η χρήση δεδομένων πολλαπλών πηγών, όπως οι αεροφωτογραφίες και οι δορυφορικές εικόνες, όταν γίνετε εντοπισμός των μεταβολών σε ξεχωριστές χρονικές περιόδους. Επιπλέον χρήσιμοι είναι οι ποσοτικοί και ποιοτικοί δείκτες οι οποίοι μπορούν να μετρικοποιήσουν και να αναγνωρίσουν την φύση των μεταβολών.

[[Εικόνα: 51.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1. Οι ορθοεικόνες και το μοντέλο εδάφους που παρήχθηκαν από τις UAV εικόνες - Λευκάδα'']]

[[Εικόνα: 52.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 2. Μετασχηματισμός του δομημένου περιβάλλοντος – Λευκωσία Κύπρος, (a) 1956-1963 και (b) 1956-2006.'']]

[[category:Αρχαιολογία ]]
[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός ]]

Αρχείο:52.png

2020-02-25T18:54:27Z

CharalamposMarangos:

Τοπία Αρχαιολογικής Αξίας και Πολιτισμικής Κληρονομιάς : Κλιματικοί Κινδίνοι και η Συμβολή των Τεχνολογιών της Τηλεπισκόπισης

2020-02-25T18:53:44Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Archaeological Landscapes and Built Heritage: Climate Risk and Contribution of Remote Sensing Technologies

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-10979-0_11

'''Συγγραφείς:''' Petros Patias, Charalampos Georgiadis, και Dimitrios Kaimaris

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' Τηλεπισκόπηση, Αύξηση της στάθμης της θάλασσας, Πολιτισμική κληρονομιά. Ανίχνευση μεταβολλών, Παραγωγή μοντέλου εδάφους – DEM, Μη επανδρωμένο αεροσκάφος – UAV

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==

Παράλληλα με διάφορους άλλους κινδύνους, η κλιματική αλλαγή έχει δημιουργήσει σημαντικές απειλές για πολλές περιοχές αρχαιολογικής και πολιτισμικής αξίας. Η συγκεκριμένη μελέτη εστιάζει στους τρόπους με τους οποίους η χρήση των μεθόδων τηλεπισκόπησης συμβάλει στην αντιμετώπιση των κλιματικών κινδύνων για αυτές τις περιοχές. Αρχικά εξετάζει την περίπτωση της αύξησης της στάθμης του νερού και των πιθανών απειλών που δημιουργούνται και στη συνέχεια εστιάζει στην παρακολούθηση των μεταβολών σε διαφορετικές χρονικές περιόδους σε περιοχές πολιτισμικής κληρονομιάς. Κάθε μια κατηγορία συνοδεύετε με την παρουσίαση μιας μελέτης εφαρμογής.

Γενικά, αναφέρετε πως για την μελέτη αυτών των μεταβολών κρίνετε απαραίτητη η χρήση διαχρονικών και πολλαπλών πηγών δεδομένων. Η χρήση των δορυφορικών εικόνων παράλληλα με ιστορικούς χάρτες και αεροφωτογραφίες είναι κάποια από τα βασικά υπόβαθρα για την ανίχνευση των αλλαγών. Επίσης αναφέρετε πως παράλληλα, η χρήση δεικτών για την μελέτη συγκεκριμένων χαρακτηριστικών παρουσιάζετε αρκετά αποτελεσματική.

=='''Άυξηση της στάθμης του νερού '''==

Αρχικά για την περίπτωση της αύξησης της στάθμης του νερού και τον εντοπισμό των απειλών είναι αναγκαίο ένα ακριβής και υψηλής ανάλυσης μοντέλο εδάφους (DEM) της περιοχής, όπως και το όριο της ακτογραμμής. Αυτό όπως αναφέρετε, μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας δορυφορικές λήψεις υψηλής ανάλυσης. Επίσης ανάλογα με το πόσο βραχυπρόθεσμο ή μακροπρόθεσμο είναι το σενάριο αλλάζει και η απαιτούμενη ανάλυση και ακρίβεια για το μοντέλο εδάφους.

Η πρώτη μελέτη εφαρμογής αφορά αυτό το θεματικό πλαίσιο και εστιάζει στην περιοχή της Λευκάδας, στην οποία χαρτογραφούνται δύο υποπεριοχές. Το βόρειο και το νότιο κομμάτι του νησιού. Σε κάθε περίπτωση χρησιμοποιούνται διαφορετικές προσεγγίσεις για την παραγωγή του μοντέλου εδάφους και των ορθοεικόνων. Η πρώτη βασίζετε σε δορυφορικές εικόνες (WorldView-1 και WorldView-3) και η δεύτερη σε εικόνες από μη επανδρωμένο αεροσκάφος - UAV.

Για την πρώτη προσέγγιση, έχουν παρθεί δύο διαφορετικά στερεοζεύγη εικόνων WorldView, ένα για την κάθε περιοχή. Για τη βόρεια περιοχή αποκτήθηκαν δύο πανχρωματικές εικόνες, με ανάλυση 0,50μ. που έχουν ληφθεί στις 11 Απριλίου 2017. Επιπλέον αποκτήθηκε μια πολυφασματική εικόνα με πανχρωματική ανάλυση 0,30μ. και ανάλυση MS 1,2μ που έχει ληφθεί στις 16 Απριλίου 2009. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν 26 σημεία εδάφους για την επεξεργασία και γεοαναφορά των εικόνων. Έπειτα, με τη χρήση του πρώτου στερεοζεύγους, δημιουργήθηκε ένα μοντέλο εδάφους με ένα πλέγμα της τάξης των 2μ × 2μ. Για τη δεύτερη περιοχή χρησιμοποιήθηκε ένα ζεύγος εικόνων WorldView-3 με χωρική ανάλυση 0.30μ. πανχρωματικό και 1.20μ. MS, το οποίο πάρθηκε στις 28 Δεκεμβρίου του 2015. Χρησιμοποιήθηκαν 27 σημεία εδάφους για την επεξεργασία των εικόνων. Η δημιουργία των ορθοεικόνων έγινε συγχέοντας δεδομένα από την MS και την πανχρωματική εικόνα.

Στη συνέχεια έγινε χαρτογράφηση με τη χρήση UAV (μη επανδρωμένου αεροσκάφους) και συγκεκριμένα του eBee fixed-wing UAV. Για την παραγωγή του μοντέλου εδάφους και της ορθοεικόνας για τη βόρεια περιοχή χρησιμοποιήθηκαν 2702 εικόνες ενώ για την δεύτερη χρησιμοποιήθηκαν 1056 εικόνες. Για την εφαρμογή της φωτογραμετρίας χρησιμοποιήθηκαν 37 και 20 σημεία ελέγχου, για την βόρεια και την νότια περιοχή αντίστοιχα. Το τελικό μοντέλο εδάφους είχε μέγεθος πλέγματος 0.04μ. × 0.04μ. και η ορθοεικόνα μέγεθος εικονοστοιχείο 0.04μ.

Έτσι, από αυτή την διαδικασία παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα για τα χωρικά μοντέλα που μπορούν να παραχθούν με τη χρήση δορυφορικών δεδομένων πολύ υψηλής ανάλυσης και με τη χρήση UAV. Φάνηκε ότι με τη χρήση των δορυφορικών εικόνων μπορεί να παραχθεί ένα μοντέλο εδάφους με ακρίβεια της τάξης των 0.3-0.4μ. οριζόντια και 0.5-1.0μ. κάθετα, ενώ παράλληλα με τη χρήση των εικόνων από το UAV το μοντέλο εδάφους είχε ακρίβεια της τάξης του 0.01–0.02μ. οριζόντια και 0.02–0.04μ. κάθετα.

=='''Ανίχνευση μεταβολών : '''==

Στη συνέχεια παρουσιάζετε μια αναδρομή στα εργαλεία και τη μεθοδολογία που χρησιμοποιείτε γενικότερα για την ανίχνευση μεταβολών σε μια περιοχή με τη χρήση τηλεπισκοπικών μεθόδων. Έπειτα παρουσιάζονται δύο μελέτες περίπτωσης.

Αρχικά η έρευνα ασχολείται με την Λευκωσία, την πρωτεύουσα της Κύπρου. Για την μελέτη έγινε χρήση μιας δορυφορικής εικόνας QuickBird-2, με χωρική ανάλυση 0.6μ. η οποία πάρθηκε το 2006 για την γεωαναφορά των ιστορικών γεωγραφικών δεδομένων. Αρχικά αποκτήθηκε ένας ιστορικός χάρτης της Λευκωσίας, του 1956, με κλίμακα 1:2000. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις αεροφωτογραφίες του 1963, κλίμακας 1:5400. Συνδυάζοντας τις αεροφωτογραφίες δημιουργήθηκε ένα μωσαϊκό με χωρική ανάλυση 0.7μ. Τα σημεία ελέγχου για την γεωαναφορά επιλέχθηκαν βάση δομών που έχουν ακόμα διατηρηθεί.

Το επόμενο βήμα αφορούσε την ταξινόμηση της εικόνας QuickBird-2. Οι κατηγορίες που επιλέχθηκαν για την ταξινόμηση είναι: η σκιά, ο άσφαλτος, η βλάστηση, το έδαφος και τα κτίρια. Οι τρεις κατηγορίες που αφορούσαν το δομημένο περιβάλλον (άσφαλτος, κτίρια, σκιά) κάλυπταν το 65% της περιοχή ενώ οι άλλες δύο (βλάστηση και έδαφος) το άλλο 35%.

Όσο αφορά την ανίχνευση μεταβολών, η πρώτη σύγκριση έγινε ανάμεσα στον ιστορικό χάρτη του 1956 και τις αεροφωτογραφίες του 1963. Εντοπίστηκαν μεταβολές σε κτίρια και δρόμους. Συγκεκριμένα 6 κτίρια κατεδαφίστηκαν και κάποια από αυτά έδωσαν τις θέσεις τους σε νέα. Επίσης 7 δρόμοι κατασκευάστηκαν και ένας δρόμος καταστράφηκε. Η δεύτερη σύγκριση έγινε ανάμεσα στον ιστορικό χάρτη του 1956 και της δορυφορικής εικόνας QuickBird-2. Η σύγκριση ανάδειξε 9 κτίρια που καταστράφηκαν και μεταβολές μεγαλύτερης κλίμακας από την προηγούμενη σύγκριση όσο αφορά το οδικό δίκτυο. Μετά το 1963 ακόμα 7 δρόμοι κατασκευάστηκαν και 15 δρόμοι καταστράφηκαν, δίνοντας την θέση τους σε κτιριακές δομές ή κενούς χώρους. Έχοντας αυτό υπόψη, την περίοδο του 1956 με 2006, το ιστορικό κέντρο της Λευκωσίας διατηρήθηκε στο 86% όσο αφορά το ιστορικό κτιριακό του απόθεμα όπως επίσης και μεγάλο ποσοστό του οδικού δικτύου.

Τέλος έγινε ακόμα μια μελέτη περίπτωσης. Αυτή τη φορά αφορούσε την περιοχή της νέας Μεσημβρίας και είχε σκοπό τον εντοπισμό και ανάλυση πιθανών τάσεων στις μεταβολές στην περιοχή με την εφαρμογή στατιστικών δεικτών. Η μελέτη έγινε χρησιμοποιώντας πανχρωματικές αεροφωτογραφίες του 1951 και του 1990. Επίσης συλλέχθηκαν παλιοί χάρτες του Υπουργείου Γεωργίας για την κτηματολογική κατανομή για τα έτη 1969 και 1971 και τη κατανομή της γεωργικής έκτασης για τα έτη 1935, 1957 και 1966. Με τη φωτογραμμετρική επεξεργασία των αεροφωτογραφιών παράχθηκαν οι ορθοεικόνες κλίμακας 1:3000. Τέλος υπολογίστηκαν και εφαρμόστικαν οι στατιστικοί δείκτες στις εικόνες. Στην περίπτωση του προσφυγικού οικισμού της Νέας Μεσημβρίας, η εφαρμογή των στατιστικών δεικτών προσδιόρισε τη μεγάλη διακύμανση μεταξύ των αντίστοιχων εικονοστοιχείων των εικόνων, η οποία δείχνει τις σημαντικές μεταβολές στα διάφορα μέρη του οικισμού όπως επίσης και στην περιοχή γύρω από τον οικισμό.

=='''Συμπεράσματα'''==

Συμπερασματικά η παρούσα μελέτη αναφέρει την αναγκαιότητα της χρήσης διαχρονικών και γεωχωρικών δεδομένων για την ανάλυση και καταγραφή της εξέλιξης της πολιτισμικής κληρονομιάς. Ιδιαίτερα όμως είναι αναγκαία η χρήση δεδομένων πολλαπλών πηγών, όπως οι αεροφωτογραφίες και οι δορυφορικές εικόνες, όταν γίνετε εντοπισμός των μεταβολών σε ξεχωριστές χρονικές περιόδους. Επιπλέον χρήσιμοι είναι οι ποσοτικοί και ποιοτικοί δείκτες οι οποίοι μπορούν να μετρικοποιήσουν και να αναγνωρίσουν την φύση των μεταβολών.

[[Εικόνα: 51.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1. Οι ορθοεικόνες και το μοντέλο εδάφους που παρήχθηκαν από τις UAV εικόνες - Λευκάδα'']]

[[Εικόνα: 52.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 2. Μετασχηματισμός του δομημένου περιβάλλοντος – Λευκωσία Κύπρος, (a) 1956-1963 και (b) 1956-2006.'']]

[[category:Αρχαιολογία ]]
[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός ]]

Τοπία Αρχαιολογικής Αξίας και Πολιτισμικής Κληρονομιάς : Κλιματικοί Κινδίνοι και η Συμβολή των Τεχνολογιών της Τηλεπισκόπισης

2020-02-25T18:53:34Z

CharalamposMarangos: Νέα σελίδα με ''''Τίτλος άρθρου:''' Archaeological Landscapes and Built Heritage: Climate Risk and Contribution of Remote Sensing Technologies '''Σύνδεσμος πρω...'

'''Τίτλος άρθρου:''' Archaeological Landscapes and Built Heritage: Climate Risk and Contribution of Remote Sensing Technologies

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-10979-0_11

'''Συγγραφείς:''' Petros Patias, Charalampos Georgiadis, και Dimitrios Kaimaris

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' Τηλεπισκόπηση, Αύξηση της στάθμης της θάλασσας, Πολιτισμική κληρονομιά. Ανίχνευση μεταβολλών, Παραγωγή μοντέλου εδάφους – DEM, Μη επανδρωμένο αεροσκάφος – UAV

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==

Παράλληλα με διάφορους άλλους κινδύνους, η κλιματική αλλαγή έχει δημιουργήσει σημαντικές απειλές για πολλές περιοχές αρχαιολογικής και πολιτισμικής αξίας. Η συγκεκριμένη μελέτη εστιάζει στους τρόπους με τους οποίους η χρήση των μεθόδων τηλεπισκόπησης συμβάλει στην αντιμετώπιση των κλιματικών κινδύνων για αυτές τις περιοχές. Αρχικά εξετάζει την περίπτωση της αύξησης της στάθμης του νερού και των πιθανών απειλών που δημιουργούνται και στη συνέχεια εστιάζει στην παρακολούθηση των μεταβολών σε διαφορετικές χρονικές περιόδους σε περιοχές πολιτισμικής κληρονομιάς. Κάθε μια κατηγορία συνοδεύετε με την παρουσίαση μιας μελέτης εφαρμογής.

Γενικά, αναφέρετε πως για την μελέτη αυτών των μεταβολών κρίνετε απαραίτητη η χρήση διαχρονικών και πολλαπλών πηγών δεδομένων. Η χρήση των δορυφορικών εικόνων παράλληλα με ιστορικούς χάρτες και αεροφωτογραφίες είναι κάποια από τα βασικά υπόβαθρα για την ανίχνευση των αλλαγών. Επίσης αναφέρετε πως παράλληλα, η χρήση δεικτών για την μελέτη συγκεκριμένων χαρακτηριστικών παρουσιάζετε αρκετά αποτελεσματική.

=='''Άυξηση της στάθμης του νερού '''==

Αρχικά για την περίπτωση της αύξησης της στάθμης του νερού και τον εντοπισμό των απειλών είναι αναγκαίο ένα ακριβής και υψηλής ανάλυσης μοντέλο εδάφους (DEM) της περιοχής, όπως και το όριο της ακτογραμμής. Αυτό όπως αναφέρετε, μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας δορυφορικές λήψεις υψηλής ανάλυσης. Επίσης ανάλογα με το πόσο βραχυπρόθεσμο ή μακροπρόθεσμο είναι το σενάριο αλλάζει και η απαιτούμενη ανάλυση και ακρίβεια για το μοντέλο εδάφους.

Η πρώτη μελέτη εφαρμογής αφορά αυτό το θεματικό πλαίσιο και εστιάζει στην περιοχή της Λευκάδας, στην οποία χαρτογραφούνται δύο υποπεριοχές. Το βόρειο και το νότιο κομμάτι του νησιού. Σε κάθε περίπτωση χρησιμοποιούνται διαφορετικές προσεγγίσεις για την παραγωγή του μοντέλου εδάφους και των ορθοεικόνων. Η πρώτη βασίζετε σε δορυφορικές εικόνες (WorldView-1 και WorldView-3) και η δεύτερη σε εικόνες από μη επανδρωμένο αεροσκάφος - UAV.

Για την πρώτη προσέγγιση, έχουν παρθεί δύο διαφορετικά στερεοζεύγη εικόνων WorldView, ένα για την κάθε περιοχή. Για τη βόρεια περιοχή αποκτήθηκαν δύο πανχρωματικές εικόνες, με ανάλυση 0,50μ. που έχουν ληφθεί στις 11 Απριλίου 2017. Επιπλέον αποκτήθηκε μια πολυφασματική εικόνα με πανχρωματική ανάλυση 0,30μ. και ανάλυση MS 1,2μ που έχει ληφθεί στις 16 Απριλίου 2009. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν 26 σημεία εδάφους για την επεξεργασία και γεοαναφορά των εικόνων. Έπειτα, με τη χρήση του πρώτου στερεοζεύγους, δημιουργήθηκε ένα μοντέλο εδάφους με ένα πλέγμα της τάξης των 2μ × 2μ. Για τη δεύτερη περιοχή χρησιμοποιήθηκε ένα ζεύγος εικόνων WorldView-3 με χωρική ανάλυση 0.30μ. πανχρωματικό και 1.20μ. MS, το οποίο πάρθηκε στις 28 Δεκεμβρίου του 2015. Χρησιμοποιήθηκαν 27 σημεία εδάφους για την επεξεργασία των εικόνων. Η δημιουργία των ορθοεικόνων έγινε συγχέοντας δεδομένα από την MS και την πανχρωματική εικόνα.

Στη συνέχεια έγινε χαρτογράφηση με τη χρήση UAV (μη επανδρωμένου αεροσκάφους) και συγκεκριμένα του eBee fixed-wing UAV. Για την παραγωγή του μοντέλου εδάφους και της ορθοεικόνας για τη βόρεια περιοχή χρησιμοποιήθηκαν 2702 εικόνες ενώ για την δεύτερη χρησιμοποιήθηκαν 1056 εικόνες. Για την εφαρμογή της φωτογραμετρίας χρησιμοποιήθηκαν 37 και 20 σημεία ελέγχου, για την βόρεια και την νότια περιοχή αντίστοιχα. Το τελικό μοντέλο εδάφους είχε μέγεθος πλέγματος 0.04μ. × 0.04μ. και η ορθοεικόνα μέγεθος εικονοστοιχείο 0.04μ.

Έτσι, από αυτή την διαδικασία παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα για τα χωρικά μοντέλα που μπορούν να παραχθούν με τη χρήση δορυφορικών δεδομένων πολύ υψηλής ανάλυσης και με τη χρήση UAV. Φάνηκε ότι με τη χρήση των δορυφορικών εικόνων μπορεί να παραχθεί ένα μοντέλο εδάφους με ακρίβεια της τάξης των 0.3-0.4μ. οριζόντια και 0.5-1.0μ. κάθετα, ενώ παράλληλα με τη χρήση των εικόνων από το UAV το μοντέλο εδάφους είχε ακρίβεια της τάξης του 0.01–0.02μ. οριζόντια και 0.02–0.04μ. κάθετα.

=='''Ανίχνευση μεταβολών : '''==

Στη συνέχεια παρουσιάζετε μια αναδρομή στα εργαλεία και τη μεθοδολογία που χρησιμοποιείτε γενικότερα για την ανίχνευση μεταβολών σε μια περιοχή με τη χρήση τηλεπισκοπικών μεθόδων. Έπειτα παρουσιάζονται δύο μελέτες περίπτωσης.

Αρχικά η έρευνα ασχολείται με την Λευκωσία, την πρωτεύουσα της Κύπρου. Για την μελέτη έγινε χρήση μιας δορυφορικής εικόνας QuickBird-2, με χωρική ανάλυση 0.6μ. η οποία πάρθηκε το 2006 για την γεωαναφορά των ιστορικών γεωγραφικών δεδομένων. Αρχικά αποκτήθηκε ένας ιστορικός χάρτης της Λευκωσίας, του 1956, με κλίμακα 1:2000. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις αεροφωτογραφίες του 1963, κλίμακας 1:5400. Συνδυάζοντας τις αεροφωτογραφίες δημιουργήθηκε ένα μωσαϊκό με χωρική ανάλυση 0.7μ. Τα σημεία ελέγχου για την γεωαναφορά επιλέχθηκαν βάση δομών που έχουν ακόμα διατηρηθεί.

Το επόμενο βήμα αφορούσε την ταξινόμηση της εικόνας QuickBird-2. Οι κατηγορίες που επιλέχθηκαν για την ταξινόμηση είναι: η σκιά, ο άσφαλτος, η βλάστηση, το έδαφος και τα κτίρια. Οι τρεις κατηγορίες που αφορούσαν το δομημένο περιβάλλον (άσφαλτος, κτίρια, σκιά) κάλυπταν το 65% της περιοχή ενώ οι άλλες δύο (βλάστηση και έδαφος) το άλλο 35%.

Όσο αφορά την ανίχνευση μεταβολών, η πρώτη σύγκριση έγινε ανάμεσα στον ιστορικό χάρτη του 1956 και τις αεροφωτογραφίες του 1963. Εντοπίστηκαν μεταβολές σε κτίρια και δρόμους. Συγκεκριμένα 6 κτίρια κατεδαφίστηκαν και κάποια από αυτά έδωσαν τις θέσεις τους σε νέα. Επίσης 7 δρόμοι κατασκευάστηκαν και ένας δρόμος καταστράφηκε. Η δεύτερη σύγκριση έγινε ανάμεσα στον ιστορικό χάρτη του 1956 και της δορυφορικής εικόνας QuickBird-2. Η σύγκριση ανάδειξε 9 κτίρια που καταστράφηκαν και μεταβολές μεγαλύτερης κλίμακας από την προηγούμενη σύγκριση όσο αφορά το οδικό δίκτυο. Μετά το 1963 ακόμα 7 δρόμοι κατασκευάστηκαν και 15 δρόμοι καταστράφηκαν, δίνοντας την θέση τους σε κτιριακές δομές ή κενούς χώρους. Έχοντας αυτό υπόψη, την περίοδο του 1956 με 2006, το ιστορικό κέντρο της Λευκωσίας διατηρήθηκε στο 86% όσο αφορά το ιστορικό κτιριακό του απόθεμα όπως επίσης και μεγάλο ποσοστό του οδικού δικτύου.

Τέλος έγινε ακόμα μια μελέτη περίπτωσης. Αυτή τη φορά αφορούσε την περιοχή της νέας Μεσημβρίας και είχε σκοπό τον εντοπισμό και ανάλυση πιθανών τάσεων στις μεταβολές στην περιοχή με την εφαρμογή στατιστικών δεικτών. Η μελέτη έγινε χρησιμοποιώντας πανχρωματικές αεροφωτογραφίες του 1951 και του 1990. Επίσης συλλέχθηκαν παλιοί χάρτες του Υπουργείου Γεωργίας για την κτηματολογική κατανομή για τα έτη 1969 και 1971 και τη κατανομή της γεωργικής έκτασης για τα έτη 1935, 1957 και 1966. Με τη φωτογραμμετρική επεξεργασία των αεροφωτογραφιών παράχθηκαν οι ορθοεικόνες κλίμακας 1:3000. Τέλος υπολογίστηκαν και εφαρμόστικαν οι στατιστικοί δείκτες στις εικόνες. Στην περίπτωση του προσφυγικού οικισμού της Νέας Μεσημβρίας, η εφαρμογή των στατιστικών δεικτών προσδιόρισε τη μεγάλη διακύμανση μεταξύ των αντίστοιχων εικονοστοιχείων των εικόνων, η οποία δείχνει τις σημαντικές μεταβολές στα διάφορα μέρη του οικισμού όπως επίσης και στην περιοχή γύρω από τον οικισμό.

=='''Συμπεράσματα'''==

Συμπερασματικά η παρούσα μελέτη αναφέρει την αναγκαιότητα της χρήσης διαχρονικών και γεωχωρικών δεδομένων για την ανάλυση και καταγραφή της εξέλιξης της πολιτισμικής κληρονομιάς. Ιδιαίτερα όμως είναι αναγκαία η χρήση δεδομένων πολλαπλών πηγών, όπως οι αεροφωτογραφίες και οι δορυφορικές εικόνες, όταν γίνετε εντοπισμός των μεταβολών σε ξεχωριστές χρονικές περιόδους. Επιπλέον χρήσιμοι είναι οι ποσοτικοί και ποιοτικοί δείκτες οι οποίοι μπορούν να μετρικοποιήσουν και να αναγνωρίσουν την φύση των μεταβολών.

[[Εικόνα: 51.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1. Οι ορθοεικόνες και το μοντέλο εδάφους που παρήχθηκαν από τις UAV εικόνες - Λευκάδα'']]

[[Εικόνα: 52.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 2. Μετασχηματισμός του δομημένου περιβάλλοντος – Λευκωσία Κύπρος, (a) 1956-1963 και (b) 1956-2006.'']]

[[category:Αρχαιολογία ]]
[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός ]]

Αρχείο:51.png

2020-02-25T18:53:02Z

CharalamposMarangos:

Χρονική δυναμική ανάλυση ενός ορεινού οικοσυστήματος που βασίζεται σε δεδομένα τηλεπισκόπησης πολλαπλών πηγών και πολλαπλών κλιμάκων

2020-02-25T18:46:34Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Temporal dynamic analysis of a mountain ecosystem based on multi‐source and multi‐scale remote sensing data

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ecs2.2708

'''Συγγραφείς:''' Edurne Ibarrola‐Ulzurrun, Javier Marcello, Consuelo Gonzalo‐Martín, José Luis Martín‐Esquivel

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' ανίχνευση μεταβολών, υπερφασματική απεικόνιση, επεμβατικά είδη, πολυφασματικές εικόνες, εικόνες τηλεπισκόπισης, support vector machine

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==

Στην περιοχή του Εθνικού Πάρκου Teide στην Ισπανία η δομή της βλάστησης του ορεινού αυτού οικοσυστήματος έχει υποστεί αλλαγές, κυρίως από την εισαγωγή του ευρωπαϊκό κουνελιού από τον άνθρωπο καθώς και από περιόδους ξηρασίας. Αυτές οι αλλαγές εμπίπτουν σε ένα γενικότερο πλαίσιο, αφού λόγω της κλιματικής αλλαγής και της ανθρωπογενούς πίεσης έχουν μειωθεί οι φυσικοί πόροι σε πολλά οικοσυστήματα. Στην περιοχή έχουν γίνει μελέτες πεδίου, οι οποίες έχουν ασχοληθεί με τις αλλαγές στη δυναμική των δύο σημαντικότερων ειδών βλάστησης στην περιοχή, το Spartocytisus supranubius και το Pterocephalus lasiospermus. Υποστηρίζοντας ότι η τηλεπισκόπιση θεωρείτε ένα σημαντικό εργαλείο για την ταξινόμηση, την παρακολούθηση και την διαχείριση μεγάλων περιοχών με γρήγορο και οικονομικό τρόπο, η εργασία προτείνει ένα μεθοδολογικό πλαίσιο για την παρακολούθηση των αλλαγών που διαδραματίζονται σε αυτήν την προστατευόμενη περιοχή χρησιμοποιώντας εικόνες τηλεπισκόπησης πολλών πηγών. Τα αποτελέσματα έχουν σκοπό να ενισχύσουν και να επεκτείνουν την ανάλυση που ακολουθούν οι διαχειριστές του Εθνικού Πάρκου.

Ιστορικά υπήρξε έντονη η παρουσία του ανθρώπου στην περιοχή, κυρίως λόγω της βοσκής αιγών, των εξορυκτικών δραστηριοτήτων του εδάφους και της υλοτομίας. Σήμερα η βόσκηση αιγών έχει εξαφανιστεί, ενώ η υλοτομία θεωρείται παραδοσιακή δραστηριότητα χαμηλής έντασης. Οι σημαντικότερες προκλήσεις όσο αφορά τη διαχείριση του Πάρκου είναι η δημόσια χρήση, η πίεση που ασκείτε στα βότανα λόγω των κουνελιών, οι φάσεις ξηρασίας και η αύξηση της θερμοκρασίας. Όσο αφορά τη δημόσια χρήση, αναφέρεται η δυνατότητα επίσκεψης της περιοχής από τέσσερα εκατομμύρια επισκέπτες τον χρόνο και παράλληλα η προστασία και διατήρηση της φύσης. Η παρουσία φυτοφάγων εξακολουθεί να αποτελεί παράγοντα πίεσης στη χλωρίδα, ιδιαίτερα το ευρωπαϊκό κουνέλι (Oryctolagus cuniculus), το οποίο έχει εισάγει ο άνθρωπος τον 15ο αιώνα και τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρείτε αύξηση στον πληθυσμό του. Τα κουνέλια επηρεάζουν άμεσα τα οικοσυστήματα της περιοχής προκαλώντας αλλαγές στη δομή και τη σύνθεση του εδάφους, καθώς και στην ποικιλία της χλωρίδας. Παλαιότερες μελέτες έχουν μελετήσει πως τα κουνέλια έχουν επηρεάσει την δυναμική του πληθυσμού των ειδών S. supranubius και Pterocephalus lasiospermus, δύο από τα σημαντικότερα και πολυπληθέστερα είδη του συγκεκριμένου οικοσυστήματος. Ενώ τα κουνέλια περιορίζουν την επέκταση του S. supranubius επειδή τρώνε τους σπόρους του φυτού εμποδίζοντας έτσι την αναγέννηση του, παράλληλα ευνόησαν την επέκταση του P. lasiospermus επειδή αυτό το φυτό ήταν σε θέση να επωφεληθεί από τη συνεισφορά των επιπλέον θρεπτικών ουσιών από τα απορήματα των φυτοφάγων.

Το Spartocytisus supranubius είναι το βασικότερο είδος χλωρίδας του ορεινού οικοσυστήματος της Τενερίφης. Οι τάσεις εξαφάνισης του S. supranubius επηρεάζουν ολόκληρο το εθνικό πάρκο, αλλά τα αποτελέσματα είναι πιο αξιοσημείωτα στη νότια περιοχή λόγω της επίδρασης την ξηρασίας. Η τηλεπισκόπηση μπορεί να συμπληρώσει και να προσθέσει σχετικές πληροφορίες στις προηγούμενες μελέτες, καλύπτοντας μια ευρύτερη περιοχή μελέτης και ποσοτικοποιώντας την επιφάνεια του ίδιου είδους που εξετάζεται σε αυτή τη μελέτη, καθώς και άλλα σημαντικά είδη του Εθνικού Πάρκου Teide. Επιπλέον η συγκεκριμένη έρευνα υποστηρίζει την σημαντικότητας της ανίχνευσης των μεταβολών για ζητήματα αυτού του είδους.

=='''Μεθοδολογία'''==

Η ταξινόμηση των ειδών του Εθνικού Πάρκου Teide απαιτεί χωρική ανάλυση μικρότερη του ενός μέτρου, προκειμένου να γίνει διάκριση σε επίπεδο είδους λόγω της πολυπλοκότητας του οικοσυστήματος, με μικτή βλάστηση και μικρούς θάμνους. Ως εκ τούτου, η μελέτη ανίχνευσης των αλλαγών, η οποία κάλυπτε 15 έτη, πραγματοποιήθηκε με τη χρήση δεδομένων πολλαπλών πηγών και πολυδιάστατων δεδομένων. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές εικόνες υψηλής ανάλυσης στη μελέτη, δύο MS που παρείχαν οι αισθητήρες QuickBird (QB) και WorldView-2 (WV-2) και μια HS από τον αισθητήρα CASI 1550i. Αναφέρετε ότι για πιο ετερογενή οικοσυστήματα, όπως οι θάμνοι ή τα τροπικά δάση, οι εικόνες HS υψηλής χωρικής ανάλυσης είναι ιδανικές για την παρακολούθηση των οικοτόπων επειδή διαθέτουν πολλές φασματικές περιοχές και κατ’ επέκταση περισσότερες πληροφορίες για την διάκριση και ανάλυση διαφορετικών ειδών. Η ημερομηνία επίσης, είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην επιλογή της εικόνας που θα αναλυθεί. Έτσι, η απόκτηση των εικόνων του Teide έγινε κατά το τέλος της ανοιξιάτικης περιόδου καθώς τα είδη της βλάστησης έχουν μεγαλύτερη φασματική διαχωριστικότητα.

Κατά την υλοποίηση ενός έργου ανίχνευσης μεταβολών, εμπλέκονται τα ακόλουθα βήματα: προεπεξεργασία εικόνας, κατηγοριοποίηση, επιλογή κατάλληλων τεχνικών για την εφαρμογή αναλύσεων ανίχνευσης αλλαγών, και αξιολόγηση της ακρίβειας. Πριν την ανάλυση των εικόνων έγιναν διάφορα βήματα προεπεξεργασίας. Αρχικά έγινε ραδιομετρική και ατμοσφαιρική διόρθωση. Στη συνέχεια έγινε pansharpening και διόρθωση του μεγέθους των εικόνων, κάτι που θεωρείτε σημαντικό για την ανάλυση ετερογενών και μικτών οικοσυστημάτων χαμηλής βλάστησης, όπου το μέγεθος των φυτών είναι μικρό. Οι εικόνες CASI έχουν υψηλότερη χωρική ανάλυση από τις δύο εικόνες MS (QB και WV-2), επειδή η λήψη γίνεται σε αεροσκάφος αντί για δορυφόρο. Έτσι, πραγματοποιήθηκε αλλαγή μεγέθους των εικονοστοιχείων προκειμένου να υπάρχει το ίδιο μέγεθος εικονοστοιχείων (0.5 m), χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο nearest neighbor, για να αποφευχθεί η ανάμειξη πληροφοριών από γειτονικά εικονοστοιχεία. Επίσης εφαρμόστηκε ορθοαναγωγή (orthorectification) έτσι ώστε να αντιμετωπιστούν οι στρεβλώσεις που προκαλούνται από την έντονη τοπογραφία του ορεινού περιβάλλοντος και συν-εγγραφή (co-registration), γεωμετρική ευθυγράμμιση δηλαδή των εικόνων.

Αφού ολοκληρώθηκαν τα βήματα προεπεξεργασίας, πάρθηκαν εικόνες με διαφορετικές φασματικές ζώνες στα 50 cm χωρικής ανάλυσης που παρείχαν τιμές ανάκλασης της επιφάνειας της γης. Το επόμενο βήμα αφορούσε την δημιουργία μιας μάσκας για την εξάλειψη των εικονοστοιχείων χωρίς βλάστηση. Για την ενίσχυση των πληροφοριών σχετικά με τη βλάστηση και την εκτίμηση ποσοτικών χαρακτηριστικών, χρησιμοποιούνται οι δείκτες NDVI – κανονικοποιημένος δείκτης διαφοράς βλάστησης και MSAVI2 – τροποποιημένος δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος. Ο NDVI είναι ο λόγος μεταξύ της περιοχής του κόκκινου(RED) και του εγγύς υπέρυθρου(NIR), ενώ ο MSAVI2 είναι ένας πιο σύνθετος δείκτης που χρησιμοποιείτε σε περιοχές με μεγάλο ποσοστό γυμνού εδάφους. Μετά τον υπολογισμό και των δύο δεικτών βλάστησης, έγιναν αναλύσεις boxplot προκειμένου να επιλεγεί ο καταλληλότερος δείκτης βλάστησης για να γίνει διάκριση μεταξύ βλάστησης και μη βλάστησης. Στη συνέχεια, ορίζοντας το όριο του δείκτη αφαιρέθηκαν τα εικονοστοιχεία μη βλάστησης για να ταξινομηθούν στη συνέχεια οι περιοχές βλάστησης σε επίπεδο είδους.

Το επόμενο στάδιο αφορά την διαδικασία της ταξινόμησης της κάλυψης γης. Τα κύρια βήματα που εμπεριέχονται στο στάδιο αυτό περιλαμβάνουν τον καθορισμό ενός κατάλληλου συστήματος ταξινόμησης, όπως η επιλογή περιοχών εκπαίδευσης, η επιλογή ενός κατάλληλου μοντέλου ταξινόμησης και η αξιολόγηση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων. Οι περιοχές εκπαίδευσης επιλέχθηκαν κυρίως από την επιτόπια έρευνα ή χρησιμοποιώντας εικόνες με μεγάλη χωρική ανάλυση. Το πρώτο βήμα στη διαδικασία ταξινόμησης ήταν να προσδιοριστούν οι κατηγορίες που εμπεριέχονται στην περιοχή μελέτης. Οι κατηγορίες επιλέχθηκαν σύμφωνα με κριτήρια αντιπροσωπευτικότητας και αφθονίας στην περιοχη. Τα επιλεγμένα είδη ήταν τα ακόλουθα: S. supranubius, Ρ. Lasiospermus, D. bourgaeana και Ρ. Canariensis. Προκειμένου να αποκτηθούν αξιόπιστοι χάρτες ταξινόμησης, οι περιοχές εκπαίδευσης και δοκιμής επιλέχθηκαν κυρίως κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων πεδίου σε γνωστά σημεία γύρω από την περιοχή μελέτης. Για την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας του μοντέλου ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκαν οι μηχανισμοί φορέα υποστήριξης - support vector machines (SVM). Τέλος, έγινε η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης με στατιστική αξιολόγηση ακρίβειας.

Το τελικό βήμα είναι η ανάλυση των αλλαγών. Για αυτό το σκοπό επιλέχθηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης, η οποία ταξινομεί ανεξάρτητα κάθε εικόνα και συγκρίνει τους ταξινομημένους χάρτες σε βάση pixel-by-pixel για να προσδιορίσει τις αλλαγές. Εκτός αυτού, ελαχιστοποιεί τις επιπτώσεις των ατμοσφαιρικών, αισθητηριακών και περιβαλλοντικών διαφορών μεταξύ εικόνων πολλαπλών χρονικών και πολλαπλών πηγών. Στη μελέτη επισημαίνετε η δυσκολία ταξινόμησης ορισμένων τύπων βλάστησης λόγω της πολυπλοκότητας του οικοσυστήματος της χαμηλής βλάστησης, με μικτά και μικρά είδη βλάστησης, όπως για παράδειγμα το D. bourgaeana. Έτσι αναφέρετε ως το σημαντικότερο εμπόδιο, η λανθασμένη ταξινόμηση κάποιων ειδών λόγω της φασματικής τους ομοιότητας και της μεγάλης τους ανάμειξης σε κάποιες περιοχές. Τέλος εφαρμόστηκε μια οπτική επιθεώρηση για κάθε ταξινόμηση για τον προσδιορισμό των περιοχών σφάλματος μεταξύ ταξινομήσεων. Επιπλέον, τα αποτελέσματα της ταξινόμησης αξιολογήθηκαν ποσοτικά χρησιμοποιώντας τα confusion matrices, τη συνολική ακρίβεια και το kappa coefficient.

=='''Συμπεράσματα'''==

Συμπερασματικά παρατηρείται ο τρόπος με τον οποίο η συνολική βλάστηση σχεδόν διπλασιάστηκε από το 2002. Επιπλέον, αποδεικνύεται ότι το είδος P. canariensis και D. bourgaeana μετέβαλαν ελάχιστα την περιοχή κάλυψής τους, όπως αναμενόταν λαμβάνοντας υπόψη προηγούμενα έργα. Από την άλλη, το Pterocephalus lasiospermus, ένα πολύ σπάνιο είδος πριν από κάποιες δεκαετίες, έχει αυξηθεί από το 2002 έως το 2017, τριπλασιάζοντας την αρχική έκταση του τα τελευταία 15 έτη. Το S. supranubius παρουσίασε αύξηση από 0,032 km2 από το 2002 έως το 2011, ωστόσο, ο πληθυσμός του μειώθηκε έως το 2017 σε χαμηλότερες τιμές από ό, τι το 2002, με καθαρή απώλεια 0,014 km2 κατά τα 15 έτη που αναλύθηκαν. Στην παρούσα έρευνα αναγνωρίζετε το γεγονός πως τα αποτελέσματα επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες, όπως η χωρική ανάλυση των αισθητήρων, η ανάμειξη ειδών και η ακρίβεια ταξινόμησης. Ωστόσο, υποστηρίζετε ότι παρέχουν αρκετά ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τη δυναμική του οικοσυστήματος Teide και κατ’ επέκταση είναι δυνατόν να εντοπιστούν τάσεις μεταβολής της βλάστησης στην περιοχή. Η τηλεπισκόπιση έκανε δυνατή τη μελέτη αυτών των αλλαγών σε μια ευρύτερη περιοχή, καθώς και τη λήψη ποσοτικών αποτελεσμάτων για τον τρόπο με τον οποίο η κάλυψη και η τοποθεσία του είδους άλλαξαν κατά τη διάρκεια των ετών. Εν κατακλείδι, το προτεινόμενο πλαίσιο τηλεπισκόπησης είναι «οικολογικής σημασίας, στατιστικά αξιόπιστο, οικονομικά αποδοτικό, ευέλικτο και ευέλικτο στη χρήση του σε άλλα συστήματα», παρέχοντας έτσι οδηγίες στους περιβαλλοντικούς διαχειριστές.

[[Εικόνα: 41.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1: (α) Πρωτότυπη πολυφασματική εικόνα και (β) συγκολλημένη εικόνα. Πάνω σειρά: εικόνες QuickBird. Κάτω σειρά: εικόνες WorldView-2.'']]
[[Εικόνα: 42.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 2: Πάνω σειρά : Προεπεξεργασμενες εικόνες με μάσκα. Κάτω σειρά : Χάρτες ταξινόμισης'']]

[[category:Δασοπονία, Δασική διαχείριση ]]

Χρονική δυναμική ανάλυση ενός ορεινού οικοσυστήματος που βασίζεται σε δεδομένα τηλεπισκόπησης πολλαπλών πηγών και πολλαπλών κλιμάκων

2020-02-25T18:45:27Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Temporal dynamic analysis of a mountain ecosystem based on multi‐source and multi‐scale remote sensing data
'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ecs2.2708
'''Συγγραφείς:''' Edurne Ibarrola‐Ulzurrun, Javier Marcello, Consuelo Gonzalo‐Martín, José Luis Martín‐Esquivel
'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' ανίχνευση μεταβολών, υπερφασματική απεικόνιση, επεμβατικά είδη, πολυφασματικές εικόνες, εικόνες τηλεπισκόπισης, support vector machine

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==

Στην περιοχή του Εθνικού Πάρκου Teide στην Ισπανία η δομή της βλάστησης του ορεινού αυτού οικοσυστήματος έχει υποστεί αλλαγές, κυρίως από την εισαγωγή του ευρωπαϊκό κουνελιού από τον άνθρωπο καθώς και από περιόδους ξηρασίας. Αυτές οι αλλαγές εμπίπτουν σε ένα γενικότερο πλαίσιο, αφού λόγω της κλιματικής αλλαγής και της ανθρωπογενούς πίεσης έχουν μειωθεί οι φυσικοί πόροι σε πολλά οικοσυστήματα. Στην περιοχή έχουν γίνει μελέτες πεδίου, οι οποίες έχουν ασχοληθεί με τις αλλαγές στη δυναμική των δύο σημαντικότερων ειδών βλάστησης στην περιοχή, το Spartocytisus supranubius και το Pterocephalus lasiospermus. Υποστηρίζοντας ότι η τηλεπισκόπιση θεωρείτε ένα σημαντικό εργαλείο για την ταξινόμηση, την παρακολούθηση και την διαχείριση μεγάλων περιοχών με γρήγορο και οικονομικό τρόπο, η εργασία προτείνει ένα μεθοδολογικό πλαίσιο για την παρακολούθηση των αλλαγών που διαδραματίζονται σε αυτήν την προστατευόμενη περιοχή χρησιμοποιώντας εικόνες τηλεπισκόπησης πολλών πηγών. Τα αποτελέσματα έχουν σκοπό να ενισχύσουν και να επεκτείνουν την ανάλυση που ακολουθούν οι διαχειριστές του Εθνικού Πάρκου.

Ιστορικά υπήρξε έντονη η παρουσία του ανθρώπου στην περιοχή, κυρίως λόγω της βοσκής αιγών, των εξορυκτικών δραστηριοτήτων του εδάφους και της υλοτομίας. Σήμερα η βόσκηση αιγών έχει εξαφανιστεί, ενώ η υλοτομία θεωρείται παραδοσιακή δραστηριότητα χαμηλής έντασης. Οι σημαντικότερες προκλήσεις όσο αφορά τη διαχείριση του Πάρκου είναι η δημόσια χρήση, η πίεση που ασκείτε στα βότανα λόγω των κουνελιών, οι φάσεις ξηρασίας και η αύξηση της θερμοκρασίας. Όσο αφορά τη δημόσια χρήση, αναφέρεται η δυνατότητα επίσκεψης της περιοχής από τέσσερα εκατομμύρια επισκέπτες τον χρόνο και παράλληλα η προστασία και διατήρηση της φύσης. Η παρουσία φυτοφάγων εξακολουθεί να αποτελεί παράγοντα πίεσης στη χλωρίδα, ιδιαίτερα το ευρωπαϊκό κουνέλι (Oryctolagus cuniculus), το οποίο έχει εισάγει ο άνθρωπος τον 15ο αιώνα και τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρείτε αύξηση στον πληθυσμό του. Τα κουνέλια επηρεάζουν άμεσα τα οικοσυστήματα της περιοχής προκαλώντας αλλαγές στη δομή και τη σύνθεση του εδάφους, καθώς και στην ποικιλία της χλωρίδας. Παλαιότερες μελέτες έχουν μελετήσει πως τα κουνέλια έχουν επηρεάσει την δυναμική του πληθυσμού των ειδών S. supranubius και Pterocephalus lasiospermus, δύο από τα σημαντικότερα και πολυπληθέστερα είδη του συγκεκριμένου οικοσυστήματος. Ενώ τα κουνέλια περιορίζουν την επέκταση του S. supranubius επειδή τρώνε τους σπόρους του φυτού εμποδίζοντας έτσι την αναγέννηση του, παράλληλα ευνόησαν την επέκταση του P. lasiospermus επειδή αυτό το φυτό ήταν σε θέση να επωφεληθεί από τη συνεισφορά των επιπλέον θρεπτικών ουσιών από τα απορήματα των φυτοφάγων.

Το Spartocytisus supranubius είναι το βασικότερο είδος χλωρίδας του ορεινού οικοσυστήματος της Τενερίφης. Οι τάσεις εξαφάνισης του S. supranubius επηρεάζουν ολόκληρο το εθνικό πάρκο, αλλά τα αποτελέσματα είναι πιο αξιοσημείωτα στη νότια περιοχή λόγω της επίδρασης την ξηρασίας. Η τηλεπισκόπηση μπορεί να συμπληρώσει και να προσθέσει σχετικές πληροφορίες στις προηγούμενες μελέτες, καλύπτοντας μια ευρύτερη περιοχή μελέτης και ποσοτικοποιώντας την επιφάνεια του ίδιου είδους που εξετάζεται σε αυτή τη μελέτη, καθώς και άλλα σημαντικά είδη του Εθνικού Πάρκου Teide. Επιπλέον η συγκεκριμένη έρευνα υποστηρίζει την σημαντικότητας της ανίχνευσης των μεταβολών για ζητήματα αυτού του είδους.

=='''Μεθοδολογία'''==

Η ταξινόμηση των ειδών του Εθνικού Πάρκου Teide απαιτεί χωρική ανάλυση μικρότερη του ενός μέτρου, προκειμένου να γίνει διάκριση σε επίπεδο είδους λόγω της πολυπλοκότητας του οικοσυστήματος, με μικτή βλάστηση και μικρούς θάμνους. Ως εκ τούτου, η μελέτη ανίχνευσης των αλλαγών, η οποία κάλυπτε 15 έτη, πραγματοποιήθηκε με τη χρήση δεδομένων πολλαπλών πηγών και πολυδιάστατων δεδομένων. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές εικόνες υψηλής ανάλυσης στη μελέτη, δύο MS που παρείχαν οι αισθητήρες QuickBird (QB) και WorldView-2 (WV-2) και μια HS από τον αισθητήρα CASI 1550i. Αναφέρετε ότι για πιο ετερογενή οικοσυστήματα, όπως οι θάμνοι ή τα τροπικά δάση, οι εικόνες HS υψηλής χωρικής ανάλυσης είναι ιδανικές για την παρακολούθηση των οικοτόπων επειδή διαθέτουν πολλές φασματικές περιοχές και κατ’ επέκταση περισσότερες πληροφορίες για την διάκριση και ανάλυση διαφορετικών ειδών. Η ημερομηνία επίσης, είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην επιλογή της εικόνας που θα αναλυθεί. Έτσι, η απόκτηση των εικόνων του Teide έγινε κατά το τέλος της ανοιξιάτικης περιόδου καθώς τα είδη της βλάστησης έχουν μεγαλύτερη φασματική διαχωριστικότητα.

Κατά την υλοποίηση ενός έργου ανίχνευσης μεταβολών, εμπλέκονται τα ακόλουθα βήματα: προεπεξεργασία εικόνας, κατηγοριοποίηση, επιλογή κατάλληλων τεχνικών για την εφαρμογή αναλύσεων ανίχνευσης αλλαγών, και αξιολόγηση της ακρίβειας. Πριν την ανάλυση των εικόνων έγιναν διάφορα βήματα προεπεξεργασίας. Αρχικά έγινε ραδιομετρική και ατμοσφαιρική διόρθωση. Στη συνέχεια έγινε pansharpening και διόρθωση του μεγέθους των εικόνων, κάτι που θεωρείτε σημαντικό για την ανάλυση ετερογενών και μικτών οικοσυστημάτων χαμηλής βλάστησης, όπου το μέγεθος των φυτών είναι μικρό. Οι εικόνες CASI έχουν υψηλότερη χωρική ανάλυση από τις δύο εικόνες MS (QB και WV-2), επειδή η λήψη γίνεται σε αεροσκάφος αντί για δορυφόρο. Έτσι, πραγματοποιήθηκε αλλαγή μεγέθους των εικονοστοιχείων προκειμένου να υπάρχει το ίδιο μέγεθος εικονοστοιχείων (0.5 m), χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο nearest neighbor, για να αποφευχθεί η ανάμειξη πληροφοριών από γειτονικά εικονοστοιχεία. Επίσης εφαρμόστηκε ορθοαναγωγή (orthorectification) έτσι ώστε να αντιμετωπιστούν οι στρεβλώσεις που προκαλούνται από την έντονη τοπογραφία του ορεινού περιβάλλοντος και συν-εγγραφή (co-registration), γεωμετρική ευθυγράμμιση δηλαδή των εικόνων.

Αφού ολοκληρώθηκαν τα βήματα προεπεξεργασίας, πάρθηκαν εικόνες με διαφορετικές φασματικές ζώνες στα 50 cm χωρικής ανάλυσης που παρείχαν τιμές ανάκλασης της επιφάνειας της γης. Το επόμενο βήμα αφορούσε την δημιουργία μιας μάσκας για την εξάλειψη των εικονοστοιχείων χωρίς βλάστηση. Για την ενίσχυση των πληροφοριών σχετικά με τη βλάστηση και την εκτίμηση ποσοτικών χαρακτηριστικών, χρησιμοποιούνται οι δείκτες NDVI – κανονικοποιημένος δείκτης διαφοράς βλάστησης και MSAVI2 – τροποποιημένος δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος. Ο NDVI είναι ο λόγος μεταξύ της περιοχής του κόκκινου(RED) και του εγγύς υπέρυθρου(NIR), ενώ ο MSAVI2 είναι ένας πιο σύνθετος δείκτης που χρησιμοποιείτε σε περιοχές με μεγάλο ποσοστό γυμνού εδάφους. Μετά τον υπολογισμό και των δύο δεικτών βλάστησης, έγιναν αναλύσεις boxplot προκειμένου να επιλεγεί ο καταλληλότερος δείκτης βλάστησης για να γίνει διάκριση μεταξύ βλάστησης και μη βλάστησης. Στη συνέχεια, ορίζοντας το όριο του δείκτη αφαιρέθηκαν τα εικονοστοιχεία μη βλάστησης για να ταξινομηθούν στη συνέχεια οι περιοχές βλάστησης σε επίπεδο είδους.

Το επόμενο στάδιο αφορά την διαδικασία της ταξινόμησης της κάλυψης γης. Τα κύρια βήματα που εμπεριέχονται στο στάδιο αυτό περιλαμβάνουν τον καθορισμό ενός κατάλληλου συστήματος ταξινόμησης, όπως η επιλογή περιοχών εκπαίδευσης, η επιλογή ενός κατάλληλου μοντέλου ταξινόμησης και η αξιολόγηση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων. Οι περιοχές εκπαίδευσης επιλέχθηκαν κυρίως από την επιτόπια έρευνα ή χρησιμοποιώντας εικόνες με μεγάλη χωρική ανάλυση. Το πρώτο βήμα στη διαδικασία ταξινόμησης ήταν να προσδιοριστούν οι κατηγορίες που εμπεριέχονται στην περιοχή μελέτης. Οι κατηγορίες επιλέχθηκαν σύμφωνα με κριτήρια αντιπροσωπευτικότητας και αφθονίας στην περιοχη. Τα επιλεγμένα είδη ήταν τα ακόλουθα: S. supranubius, Ρ. Lasiospermus, D. bourgaeana και Ρ. Canariensis. Προκειμένου να αποκτηθούν αξιόπιστοι χάρτες ταξινόμησης, οι περιοχές εκπαίδευσης και δοκιμής επιλέχθηκαν κυρίως κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων πεδίου σε γνωστά σημεία γύρω από την περιοχή μελέτης. Για την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας του μοντέλου ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκαν οι μηχανισμοί φορέα υποστήριξης - support vector machines (SVM). Τέλος, έγινε η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης με στατιστική αξιολόγηση ακρίβειας.

Το τελικό βήμα είναι η ανάλυση των αλλαγών. Για αυτό το σκοπό επιλέχθηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης, η οποία ταξινομεί ανεξάρτητα κάθε εικόνα και συγκρίνει τους ταξινομημένους χάρτες σε βάση pixel-by-pixel για να προσδιορίσει τις αλλαγές. Εκτός αυτού, ελαχιστοποιεί τις επιπτώσεις των ατμοσφαιρικών, αισθητηριακών και περιβαλλοντικών διαφορών μεταξύ εικόνων πολλαπλών χρονικών και πολλαπλών πηγών. Στη μελέτη επισημαίνετε η δυσκολία ταξινόμησης ορισμένων τύπων βλάστησης λόγω της πολυπλοκότητας του οικοσυστήματος της χαμηλής βλάστησης, με μικτά και μικρά είδη βλάστησης, όπως για παράδειγμα το D. bourgaeana. Έτσι αναφέρετε ως το σημαντικότερο εμπόδιο, η λανθασμένη ταξινόμηση κάποιων ειδών λόγω της φασματικής τους ομοιότητας και της μεγάλης τους ανάμειξης σε κάποιες περιοχές. Τέλος εφαρμόστηκε μια οπτική επιθεώρηση για κάθε ταξινόμηση για τον προσδιορισμό των περιοχών σφάλματος μεταξύ ταξινομήσεων. Επιπλέον, τα αποτελέσματα της ταξινόμησης αξιολογήθηκαν ποσοτικά χρησιμοποιώντας τα confusion matrices, τη συνολική ακρίβεια και το kappa coefficient.

=='''Συμπεράσματα'''==

Συμπερασματικά παρατηρείται ο τρόπος με τον οποίο η συνολική βλάστηση σχεδόν διπλασιάστηκε από το 2002. Επιπλέον, αποδεικνύεται ότι το είδος P. canariensis και D. bourgaeana μετέβαλαν ελάχιστα την περιοχή κάλυψής τους, όπως αναμενόταν λαμβάνοντας υπόψη προηγούμενα έργα. Από την άλλη, το Pterocephalus lasiospermus, ένα πολύ σπάνιο είδος πριν από κάποιες δεκαετίες, έχει αυξηθεί από το 2002 έως το 2017, τριπλασιάζοντας την αρχική έκταση του τα τελευταία 15 έτη. Το S. supranubius παρουσίασε αύξηση από 0,032 km2 από το 2002 έως το 2011, ωστόσο, ο πληθυσμός του μειώθηκε έως το 2017 σε χαμηλότερες τιμές από ό, τι το 2002, με καθαρή απώλεια 0,014 km2 κατά τα 15 έτη που αναλύθηκαν. Στην παρούσα έρευνα αναγνωρίζετε το γεγονός πως τα αποτελέσματα επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες, όπως η χωρική ανάλυση των αισθητήρων, η ανάμειξη ειδών και η ακρίβεια ταξινόμησης. Ωστόσο, υποστηρίζετε ότι παρέχουν αρκετά ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τη δυναμική του οικοσυστήματος Teide και κατ’ επέκταση είναι δυνατόν να εντοπιστούν τάσεις μεταβολής της βλάστησης στην περιοχή. Η τηλεπισκόπιση έκανε δυνατή τη μελέτη αυτών των αλλαγών σε μια ευρύτερη περιοχή, καθώς και τη λήψη ποσοτικών αποτελεσμάτων για τον τρόπο με τον οποίο η κάλυψη και η τοποθεσία του είδους άλλαξαν κατά τη διάρκεια των ετών. Εν κατακλείδι, το προτεινόμενο πλαίσιο τηλεπισκόπησης είναι «οικολογικής σημασίας, στατιστικά αξιόπιστο, οικονομικά αποδοτικό, ευέλικτο και ευέλικτο στη χρήση του σε άλλα συστήματα», παρέχοντας έτσι οδηγίες στους περιβαλλοντικούς διαχειριστές.

[[Εικόνα: 41.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1: (α) Πρωτότυπη πολυφασματική εικόνα και (β) συγκολλημένη εικόνα. Πάνω σειρά: εικόνες QuickBird. Κάτω σειρά: εικόνες WorldView-2.'']]
[[Εικόνα: 42.jpg|500px| thumb | left|'' Πάνω σειρά : Προεπεξεργασμενες εικόνες με μάσκα. Κάτω σειρά : Χάρτες ταξινόμισης'']]

[[category:Δασοπονία, Δασική διαχείριση ]]

Χρονική δυναμική ανάλυση ενός ορεινού οικοσυστήματος που βασίζεται σε δεδομένα τηλεπισκόπησης πολλαπλών πηγών και πολλαπλών κλιμάκων

2020-02-25T18:45:12Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Temporal dynamic analysis of a mountain ecosystem based on multi‐source and multi‐scale remote sensing data

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ecs2.2708

'''Συγγραφείς:''' Edurne Ibarrola‐Ulzurrun, Javier Marcello, Consuelo Gonzalo‐Martín, José Luis Martín‐Esquivel

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' ανίχνευση μεταβολών, υπερφασματική απεικόνιση, επεμβατικά είδη, πολυφασματικές εικόνες, εικόνες τηλεπισκόπισης, support vector machine

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==

Στην περιοχή του Εθνικού Πάρκου Teide στην Ισπανία η δομή της βλάστησης του ορεινού αυτού οικοσυστήματος έχει υποστεί αλλαγές, κυρίως από την εισαγωγή του ευρωπαϊκό κουνελιού από τον άνθρωπο καθώς και από περιόδους ξηρασίας. Αυτές οι αλλαγές εμπίπτουν σε ένα γενικότερο πλαίσιο, αφού λόγω της κλιματικής αλλαγής και της ανθρωπογενούς πίεσης έχουν μειωθεί οι φυσικοί πόροι σε πολλά οικοσυστήματα. Στην περιοχή έχουν γίνει μελέτες πεδίου, οι οποίες έχουν ασχοληθεί με τις αλλαγές στη δυναμική των δύο σημαντικότερων ειδών βλάστησης στην περιοχή, το Spartocytisus supranubius και το Pterocephalus lasiospermus. Υποστηρίζοντας ότι η τηλεπισκόπιση θεωρείτε ένα σημαντικό εργαλείο για την ταξινόμηση, την παρακολούθηση και την διαχείριση μεγάλων περιοχών με γρήγορο και οικονομικό τρόπο, η εργασία προτείνει ένα μεθοδολογικό πλαίσιο για την παρακολούθηση των αλλαγών που διαδραματίζονται σε αυτήν την προστατευόμενη περιοχή χρησιμοποιώντας εικόνες τηλεπισκόπησης πολλών πηγών. Τα αποτελέσματα έχουν σκοπό να ενισχύσουν και να επεκτείνουν την ανάλυση που ακολουθούν οι διαχειριστές του Εθνικού Πάρκου.

Ιστορικά υπήρξε έντονη η παρουσία του ανθρώπου στην περιοχή, κυρίως λόγω της βοσκής αιγών, των εξορυκτικών δραστηριοτήτων του εδάφους και της υλοτομίας. Σήμερα η βόσκηση αιγών έχει εξαφανιστεί, ενώ η υλοτομία θεωρείται παραδοσιακή δραστηριότητα χαμηλής έντασης. Οι σημαντικότερες προκλήσεις όσο αφορά τη διαχείριση του Πάρκου είναι η δημόσια χρήση, η πίεση που ασκείτε στα βότανα λόγω των κουνελιών, οι φάσεις ξηρασίας και η αύξηση της θερμοκρασίας. Όσο αφορά τη δημόσια χρήση, αναφέρεται η δυνατότητα επίσκεψης της περιοχής από τέσσερα εκατομμύρια επισκέπτες τον χρόνο και παράλληλα η προστασία και διατήρηση της φύσης. Η παρουσία φυτοφάγων εξακολουθεί να αποτελεί παράγοντα πίεσης στη χλωρίδα, ιδιαίτερα το ευρωπαϊκό κουνέλι (Oryctolagus cuniculus), το οποίο έχει εισάγει ο άνθρωπος τον 15ο αιώνα και τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρείτε αύξηση στον πληθυσμό του. Τα κουνέλια επηρεάζουν άμεσα τα οικοσυστήματα της περιοχής προκαλώντας αλλαγές στη δομή και τη σύνθεση του εδάφους, καθώς και στην ποικιλία της χλωρίδας. Παλαιότερες μελέτες έχουν μελετήσει πως τα κουνέλια έχουν επηρεάσει την δυναμική του πληθυσμού των ειδών S. supranubius και Pterocephalus lasiospermus, δύο από τα σημαντικότερα και πολυπληθέστερα είδη του συγκεκριμένου οικοσυστήματος. Ενώ τα κουνέλια περιορίζουν την επέκταση του S. supranubius επειδή τρώνε τους σπόρους του φυτού εμποδίζοντας έτσι την αναγέννηση του, παράλληλα ευνόησαν την επέκταση του P. lasiospermus επειδή αυτό το φυτό ήταν σε θέση να επωφεληθεί από τη συνεισφορά των επιπλέον θρεπτικών ουσιών από τα απορήματα των φυτοφάγων.

Το Spartocytisus supranubius είναι το βασικότερο είδος χλωρίδας του ορεινού οικοσυστήματος της Τενερίφης. Οι τάσεις εξαφάνισης του S. supranubius επηρεάζουν ολόκληρο το εθνικό πάρκο, αλλά τα αποτελέσματα είναι πιο αξιοσημείωτα στη νότια περιοχή λόγω της επίδρασης την ξηρασίας. Η τηλεπισκόπηση μπορεί να συμπληρώσει και να προσθέσει σχετικές πληροφορίες στις προηγούμενες μελέτες, καλύπτοντας μια ευρύτερη περιοχή μελέτης και ποσοτικοποιώντας την επιφάνεια του ίδιου είδους που εξετάζεται σε αυτή τη μελέτη, καθώς και άλλα σημαντικά είδη του Εθνικού Πάρκου Teide. Επιπλέον η συγκεκριμένη έρευνα υποστηρίζει την σημαντικότητας της ανίχνευσης των μεταβολών για ζητήματα αυτού του είδους.

=='''Μεθοδολογία'''==

Η ταξινόμηση των ειδών του Εθνικού Πάρκου Teide απαιτεί χωρική ανάλυση μικρότερη του ενός μέτρου, προκειμένου να γίνει διάκριση σε επίπεδο είδους λόγω της πολυπλοκότητας του οικοσυστήματος, με μικτή βλάστηση και μικρούς θάμνους. Ως εκ τούτου, η μελέτη ανίχνευσης των αλλαγών, η οποία κάλυπτε 15 έτη, πραγματοποιήθηκε με τη χρήση δεδομένων πολλαπλών πηγών και πολυδιάστατων δεδομένων. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές εικόνες υψηλής ανάλυσης στη μελέτη, δύο MS που παρείχαν οι αισθητήρες QuickBird (QB) και WorldView-2 (WV-2) και μια HS από τον αισθητήρα CASI 1550i. Αναφέρετε ότι για πιο ετερογενή οικοσυστήματα, όπως οι θάμνοι ή τα τροπικά δάση, οι εικόνες HS υψηλής χωρικής ανάλυσης είναι ιδανικές για την παρακολούθηση των οικοτόπων επειδή διαθέτουν πολλές φασματικές περιοχές και κατ’ επέκταση περισσότερες πληροφορίες για την διάκριση και ανάλυση διαφορετικών ειδών. Η ημερομηνία επίσης, είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην επιλογή της εικόνας που θα αναλυθεί. Έτσι, η απόκτηση των εικόνων του Teide έγινε κατά το τέλος της ανοιξιάτικης περιόδου καθώς τα είδη της βλάστησης έχουν μεγαλύτερη φασματική διαχωριστικότητα.

Κατά την υλοποίηση ενός έργου ανίχνευσης μεταβολών, εμπλέκονται τα ακόλουθα βήματα: προεπεξεργασία εικόνας, κατηγοριοποίηση, επιλογή κατάλληλων τεχνικών για την εφαρμογή αναλύσεων ανίχνευσης αλλαγών, και αξιολόγηση της ακρίβειας. Πριν την ανάλυση των εικόνων έγιναν διάφορα βήματα προεπεξεργασίας. Αρχικά έγινε ραδιομετρική και ατμοσφαιρική διόρθωση. Στη συνέχεια έγινε pansharpening και διόρθωση του μεγέθους των εικόνων, κάτι που θεωρείτε σημαντικό για την ανάλυση ετερογενών και μικτών οικοσυστημάτων χαμηλής βλάστησης, όπου το μέγεθος των φυτών είναι μικρό. Οι εικόνες CASI έχουν υψηλότερη χωρική ανάλυση από τις δύο εικόνες MS (QB και WV-2), επειδή η λήψη γίνεται σε αεροσκάφος αντί για δορυφόρο. Έτσι, πραγματοποιήθηκε αλλαγή μεγέθους των εικονοστοιχείων προκειμένου να υπάρχει το ίδιο μέγεθος εικονοστοιχείων (0.5 m), χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο nearest neighbor, για να αποφευχθεί η ανάμειξη πληροφοριών από γειτονικά εικονοστοιχεία. Επίσης εφαρμόστηκε ορθοαναγωγή (orthorectification) έτσι ώστε να αντιμετωπιστούν οι στρεβλώσεις που προκαλούνται από την έντονη τοπογραφία του ορεινού περιβάλλοντος και συν-εγγραφή (co-registration), γεωμετρική ευθυγράμμιση δηλαδή των εικόνων.

Αφού ολοκληρώθηκαν τα βήματα προεπεξεργασίας, πάρθηκαν εικόνες με διαφορετικές φασματικές ζώνες στα 50 cm χωρικής ανάλυσης που παρείχαν τιμές ανάκλασης της επιφάνειας της γης. Το επόμενο βήμα αφορούσε την δημιουργία μιας μάσκας για την εξάλειψη των εικονοστοιχείων χωρίς βλάστηση. Για την ενίσχυση των πληροφοριών σχετικά με τη βλάστηση και την εκτίμηση ποσοτικών χαρακτηριστικών, χρησιμοποιούνται οι δείκτες NDVI – κανονικοποιημένος δείκτης διαφοράς βλάστησης και MSAVI2 – τροποποιημένος δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος. Ο NDVI είναι ο λόγος μεταξύ της περιοχής του κόκκινου(RED) και του εγγύς υπέρυθρου(NIR), ενώ ο MSAVI2 είναι ένας πιο σύνθετος δείκτης που χρησιμοποιείτε σε περιοχές με μεγάλο ποσοστό γυμνού εδάφους. Μετά τον υπολογισμό και των δύο δεικτών βλάστησης, έγιναν αναλύσεις boxplot προκειμένου να επιλεγεί ο καταλληλότερος δείκτης βλάστησης για να γίνει διάκριση μεταξύ βλάστησης και μη βλάστησης. Στη συνέχεια, ορίζοντας το όριο του δείκτη αφαιρέθηκαν τα εικονοστοιχεία μη βλάστησης για να ταξινομηθούν στη συνέχεια οι περιοχές βλάστησης σε επίπεδο είδους.

Το επόμενο στάδιο αφορά την διαδικασία της ταξινόμησης της κάλυψης γης. Τα κύρια βήματα που εμπεριέχονται στο στάδιο αυτό περιλαμβάνουν τον καθορισμό ενός κατάλληλου συστήματος ταξινόμησης, όπως η επιλογή περιοχών εκπαίδευσης, η επιλογή ενός κατάλληλου μοντέλου ταξινόμησης και η αξιολόγηση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων. Οι περιοχές εκπαίδευσης επιλέχθηκαν κυρίως από την επιτόπια έρευνα ή χρησιμοποιώντας εικόνες με μεγάλη χωρική ανάλυση. Το πρώτο βήμα στη διαδικασία ταξινόμησης ήταν να προσδιοριστούν οι κατηγορίες που εμπεριέχονται στην περιοχή μελέτης. Οι κατηγορίες επιλέχθηκαν σύμφωνα με κριτήρια αντιπροσωπευτικότητας και αφθονίας στην περιοχη. Τα επιλεγμένα είδη ήταν τα ακόλουθα: S. supranubius, Ρ. Lasiospermus, D. bourgaeana και Ρ. Canariensis. Προκειμένου να αποκτηθούν αξιόπιστοι χάρτες ταξινόμησης, οι περιοχές εκπαίδευσης και δοκιμής επιλέχθηκαν κυρίως κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων πεδίου σε γνωστά σημεία γύρω από την περιοχή μελέτης. Για την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας του μοντέλου ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκαν οι μηχανισμοί φορέα υποστήριξης - support vector machines (SVM). Τέλος, έγινε η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης με στατιστική αξιολόγηση ακρίβειας.

Το τελικό βήμα είναι η ανάλυση των αλλαγών. Για αυτό το σκοπό επιλέχθηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης, η οποία ταξινομεί ανεξάρτητα κάθε εικόνα και συγκρίνει τους ταξινομημένους χάρτες σε βάση pixel-by-pixel για να προσδιορίσει τις αλλαγές. Εκτός αυτού, ελαχιστοποιεί τις επιπτώσεις των ατμοσφαιρικών, αισθητηριακών και περιβαλλοντικών διαφορών μεταξύ εικόνων πολλαπλών χρονικών και πολλαπλών πηγών. Στη μελέτη επισημαίνετε η δυσκολία ταξινόμησης ορισμένων τύπων βλάστησης λόγω της πολυπλοκότητας του οικοσυστήματος της χαμηλής βλάστησης, με μικτά και μικρά είδη βλάστησης, όπως για παράδειγμα το D. bourgaeana. Έτσι αναφέρετε ως το σημαντικότερο εμπόδιο, η λανθασμένη ταξινόμηση κάποιων ειδών λόγω της φασματικής τους ομοιότητας και της μεγάλης τους ανάμειξης σε κάποιες περιοχές. Τέλος εφαρμόστηκε μια οπτική επιθεώρηση για κάθε ταξινόμηση για τον προσδιορισμό των περιοχών σφάλματος μεταξύ ταξινομήσεων. Επιπλέον, τα αποτελέσματα της ταξινόμησης αξιολογήθηκαν ποσοτικά χρησιμοποιώντας τα confusion matrices, τη συνολική ακρίβεια και το kappa coefficient.

=='''Συμπεράσματα'''==

Συμπερασματικά παρατηρείται ο τρόπος με τον οποίο η συνολική βλάστηση σχεδόν διπλασιάστηκε από το 2002. Επιπλέον, αποδεικνύεται ότι το είδος P. canariensis και D. bourgaeana μετέβαλαν ελάχιστα την περιοχή κάλυψής τους, όπως αναμενόταν λαμβάνοντας υπόψη προηγούμενα έργα. Από την άλλη, το Pterocephalus lasiospermus, ένα πολύ σπάνιο είδος πριν από κάποιες δεκαετίες, έχει αυξηθεί από το 2002 έως το 2017, τριπλασιάζοντας την αρχική έκταση του τα τελευταία 15 έτη. Το S. supranubius παρουσίασε αύξηση από 0,032 km2 από το 2002 έως το 2011, ωστόσο, ο πληθυσμός του μειώθηκε έως το 2017 σε χαμηλότερες τιμές από ό, τι το 2002, με καθαρή απώλεια 0,014 km2 κατά τα 15 έτη που αναλύθηκαν. Στην παρούσα έρευνα αναγνωρίζετε το γεγονός πως τα αποτελέσματα επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες, όπως η χωρική ανάλυση των αισθητήρων, η ανάμειξη ειδών και η ακρίβεια ταξινόμησης. Ωστόσο, υποστηρίζετε ότι παρέχουν αρκετά ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τη δυναμική του οικοσυστήματος Teide και κατ’ επέκταση είναι δυνατόν να εντοπιστούν τάσεις μεταβολής της βλάστησης στην περιοχή. Η τηλεπισκόπιση έκανε δυνατή τη μελέτη αυτών των αλλαγών σε μια ευρύτερη περιοχή, καθώς και τη λήψη ποσοτικών αποτελεσμάτων για τον τρόπο με τον οποίο η κάλυψη και η τοποθεσία του είδους άλλαξαν κατά τη διάρκεια των ετών. Εν κατακλείδι, το προτεινόμενο πλαίσιο τηλεπισκόπησης είναι «οικολογικής σημασίας, στατιστικά αξιόπιστο, οικονομικά αποδοτικό, ευέλικτο και ευέλικτο στη χρήση του σε άλλα συστήματα», παρέχοντας έτσι οδηγίες στους περιβαλλοντικούς διαχειριστές.

[[Εικόνα: 41.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1: (α) Πρωτότυπη πολυφασματική εικόνα και (β) συγκολλημένη εικόνα. Πάνω σειρά: εικόνες QuickBird. Κάτω σειρά: εικόνες WorldView-2.'']]
[[Εικόνα: 42.jpg|500px| thumb | left|'' Πάνω σειρά : Προεπεξεργασμενες εικόνες με μάσκα. Κάτω σειρά : Χάρτες ταξινόμισης'']]

[[category:Δασοπονία, Δασική διαχείριση ]]

Χρονική δυναμική ανάλυση ενός ορεινού οικοσυστήματος που βασίζεται σε δεδομένα τηλεπισκόπησης πολλαπλών πηγών και πολλαπλών κλιμάκων

2020-02-25T18:45:00Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Temporal dynamic analysis of a mountain ecosystem based on multi‐source and multi‐scale remote sensing data

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ecs2.2708

'''Συγγραφείς:''' Edurne Ibarrola‐Ulzurrun, Javier Marcello, Consuelo Gonzalo‐Martín, José Luis Martín‐Esquivel

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' ανίχνευση μεταβολών, υπερφασματική απεικόνιση, επεμβατικά είδη, πολυφασματικές εικόνες, εικόνες τηλεπισκόπισης, support vector machine

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==

Στην περιοχή του Εθνικού Πάρκου Teide στην Ισπανία η δομή της βλάστησης του ορεινού αυτού οικοσυστήματος έχει υποστεί αλλαγές, κυρίως από την εισαγωγή του ευρωπαϊκό κουνελιού από τον άνθρωπο καθώς και από περιόδους ξηρασίας. Αυτές οι αλλαγές εμπίπτουν σε ένα γενικότερο πλαίσιο, αφού λόγω της κλιματικής αλλαγής και της ανθρωπογενούς πίεσης έχουν μειωθεί οι φυσικοί πόροι σε πολλά οικοσυστήματα. Στην περιοχή έχουν γίνει μελέτες πεδίου, οι οποίες έχουν ασχοληθεί με τις αλλαγές στη δυναμική των δύο σημαντικότερων ειδών βλάστησης στην περιοχή, το Spartocytisus supranubius και το Pterocephalus lasiospermus. Υποστηρίζοντας ότι η τηλεπισκόπιση θεωρείτε ένα σημαντικό εργαλείο για την ταξινόμηση, την παρακολούθηση και την διαχείριση μεγάλων περιοχών με γρήγορο και οικονομικό τρόπο, η εργασία προτείνει ένα μεθοδολογικό πλαίσιο για την παρακολούθηση των αλλαγών που διαδραματίζονται σε αυτήν την προστατευόμενη περιοχή χρησιμοποιώντας εικόνες τηλεπισκόπησης πολλών πηγών. Τα αποτελέσματα έχουν σκοπό να ενισχύσουν και να επεκτείνουν την ανάλυση που ακολουθούν οι διαχειριστές του Εθνικού Πάρκου.

Ιστορικά υπήρξε έντονη η παρουσία του ανθρώπου στην περιοχή, κυρίως λόγω της βοσκής αιγών, των εξορυκτικών δραστηριοτήτων του εδάφους και της υλοτομίας. Σήμερα η βόσκηση αιγών έχει εξαφανιστεί, ενώ η υλοτομία θεωρείται παραδοσιακή δραστηριότητα χαμηλής έντασης. Οι σημαντικότερες προκλήσεις όσο αφορά τη διαχείριση του Πάρκου είναι η δημόσια χρήση, η πίεση που ασκείτε στα βότανα λόγω των κουνελιών, οι φάσεις ξηρασίας και η αύξηση της θερμοκρασίας. Όσο αφορά τη δημόσια χρήση, αναφέρεται η δυνατότητα επίσκεψης της περιοχής από τέσσερα εκατομμύρια επισκέπτες τον χρόνο και παράλληλα η προστασία και διατήρηση της φύσης. Η παρουσία φυτοφάγων εξακολουθεί να αποτελεί παράγοντα πίεσης στη χλωρίδα, ιδιαίτερα το ευρωπαϊκό κουνέλι (Oryctolagus cuniculus), το οποίο έχει εισάγει ο άνθρωπος τον 15ο αιώνα και τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρείτε αύξηση στον πληθυσμό του. Τα κουνέλια επηρεάζουν άμεσα τα οικοσυστήματα της περιοχής προκαλώντας αλλαγές στη δομή και τη σύνθεση του εδάφους, καθώς και στην ποικιλία της χλωρίδας. Παλαιότερες μελέτες έχουν μελετήσει πως τα κουνέλια έχουν επηρεάσει την δυναμική του πληθυσμού των ειδών S. supranubius και Pterocephalus lasiospermus, δύο από τα σημαντικότερα και πολυπληθέστερα είδη του συγκεκριμένου οικοσυστήματος. Ενώ τα κουνέλια περιορίζουν την επέκταση του S. supranubius επειδή τρώνε τους σπόρους του φυτού εμποδίζοντας έτσι την αναγέννηση του, παράλληλα ευνόησαν την επέκταση του P. lasiospermus επειδή αυτό το φυτό ήταν σε θέση να επωφεληθεί από τη συνεισφορά των επιπλέον θρεπτικών ουσιών από τα απορήματα των φυτοφάγων.

Το Spartocytisus supranubius είναι το βασικότερο είδος χλωρίδας του ορεινού οικοσυστήματος της Τενερίφης. Οι τάσεις εξαφάνισης του S. supranubius επηρεάζουν ολόκληρο το εθνικό πάρκο, αλλά τα αποτελέσματα είναι πιο αξιοσημείωτα στη νότια περιοχή λόγω της επίδρασης την ξηρασίας. Η τηλεπισκόπηση μπορεί να συμπληρώσει και να προσθέσει σχετικές πληροφορίες στις προηγούμενες μελέτες, καλύπτοντας μια ευρύτερη περιοχή μελέτης και ποσοτικοποιώντας την επιφάνεια του ίδιου είδους που εξετάζεται σε αυτή τη μελέτη, καθώς και άλλα σημαντικά είδη του Εθνικού Πάρκου Teide. Επιπλέον η συγκεκριμένη έρευνα υποστηρίζει την σημαντικότητας της ανίχνευσης των μεταβολών για ζητήματα αυτού του είδους.

=='''Μεθοδολογία'''==

Η ταξινόμηση των ειδών του Εθνικού Πάρκου Teide απαιτεί χωρική ανάλυση μικρότερη του ενός μέτρου, προκειμένου να γίνει διάκριση σε επίπεδο είδους λόγω της πολυπλοκότητας του οικοσυστήματος, με μικτή βλάστηση και μικρούς θάμνους. Ως εκ τούτου, η μελέτη ανίχνευσης των αλλαγών, η οποία κάλυπτε 15 έτη, πραγματοποιήθηκε με τη χρήση δεδομένων πολλαπλών πηγών και πολυδιάστατων δεδομένων. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές εικόνες υψηλής ανάλυσης στη μελέτη, δύο MS που παρείχαν οι αισθητήρες QuickBird (QB) και WorldView-2 (WV-2) και μια HS από τον αισθητήρα CASI 1550i. Αναφέρετε ότι για πιο ετερογενή οικοσυστήματα, όπως οι θάμνοι ή τα τροπικά δάση, οι εικόνες HS υψηλής χωρικής ανάλυσης είναι ιδανικές για την παρακολούθηση των οικοτόπων επειδή διαθέτουν πολλές φασματικές περιοχές και κατ’ επέκταση περισσότερες πληροφορίες για την διάκριση και ανάλυση διαφορετικών ειδών. Η ημερομηνία επίσης, είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην επιλογή της εικόνας που θα αναλυθεί. Έτσι, η απόκτηση των εικόνων του Teide έγινε κατά το τέλος της ανοιξιάτικης περιόδου καθώς τα είδη της βλάστησης έχουν μεγαλύτερη φασματική διαχωριστικότητα.

Κατά την υλοποίηση ενός έργου ανίχνευσης μεταβολών, εμπλέκονται τα ακόλουθα βήματα: προεπεξεργασία εικόνας, κατηγοριοποίηση, επιλογή κατάλληλων τεχνικών για την εφαρμογή αναλύσεων ανίχνευσης αλλαγών, και αξιολόγηση της ακρίβειας. Πριν την ανάλυση των εικόνων έγιναν διάφορα βήματα προεπεξεργασίας. Αρχικά έγινε ραδιομετρική και ατμοσφαιρική διόρθωση. Στη συνέχεια έγινε pansharpening και διόρθωση του μεγέθους των εικόνων, κάτι που θεωρείτε σημαντικό για την ανάλυση ετερογενών και μικτών οικοσυστημάτων χαμηλής βλάστησης, όπου το μέγεθος των φυτών είναι μικρό. Οι εικόνες CASI έχουν υψηλότερη χωρική ανάλυση από τις δύο εικόνες MS (QB και WV-2), επειδή η λήψη γίνεται σε αεροσκάφος αντί για δορυφόρο. Έτσι, πραγματοποιήθηκε αλλαγή μεγέθους των εικονοστοιχείων προκειμένου να υπάρχει το ίδιο μέγεθος εικονοστοιχείων (0.5 m), χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο nearest neighbor, για να αποφευχθεί η ανάμειξη πληροφοριών από γειτονικά εικονοστοιχεία. Επίσης εφαρμόστηκε ορθοαναγωγή (orthorectification) έτσι ώστε να αντιμετωπιστούν οι στρεβλώσεις που προκαλούνται από την έντονη τοπογραφία του ορεινού περιβάλλοντος και συν-εγγραφή (co-registration), γεωμετρική ευθυγράμμιση δηλαδή των εικόνων.

Αφού ολοκληρώθηκαν τα βήματα προεπεξεργασίας, πάρθηκαν εικόνες με διαφορετικές φασματικές ζώνες στα 50 cm χωρικής ανάλυσης που παρείχαν τιμές ανάκλασης της επιφάνειας της γης. Το επόμενο βήμα αφορούσε την δημιουργία μιας μάσκας για την εξάλειψη των εικονοστοιχείων χωρίς βλάστηση. Για την ενίσχυση των πληροφοριών σχετικά με τη βλάστηση και την εκτίμηση ποσοτικών χαρακτηριστικών, χρησιμοποιούνται οι δείκτες NDVI – κανονικοποιημένος δείκτης διαφοράς βλάστησης και MSAVI2 – τροποποιημένος δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος. Ο NDVI είναι ο λόγος μεταξύ της περιοχής του κόκκινου(RED) και του εγγύς υπέρυθρου(NIR), ενώ ο MSAVI2 είναι ένας πιο σύνθετος δείκτης που χρησιμοποιείτε σε περιοχές με μεγάλο ποσοστό γυμνού εδάφους. Μετά τον υπολογισμό και των δύο δεικτών βλάστησης, έγιναν αναλύσεις boxplot προκειμένου να επιλεγεί ο καταλληλότερος δείκτης βλάστησης για να γίνει διάκριση μεταξύ βλάστησης και μη βλάστησης. Στη συνέχεια, ορίζοντας το όριο του δείκτη αφαιρέθηκαν τα εικονοστοιχεία μη βλάστησης για να ταξινομηθούν στη συνέχεια οι περιοχές βλάστησης σε επίπεδο είδους.

Το επόμενο στάδιο αφορά την διαδικασία της ταξινόμησης της κάλυψης γης. Τα κύρια βήματα που εμπεριέχονται στο στάδιο αυτό περιλαμβάνουν τον καθορισμό ενός κατάλληλου συστήματος ταξινόμησης, όπως η επιλογή περιοχών εκπαίδευσης, η επιλογή ενός κατάλληλου μοντέλου ταξινόμησης και η αξιολόγηση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων. Οι περιοχές εκπαίδευσης επιλέχθηκαν κυρίως από την επιτόπια έρευνα ή χρησιμοποιώντας εικόνες με μεγάλη χωρική ανάλυση. Το πρώτο βήμα στη διαδικασία ταξινόμησης ήταν να προσδιοριστούν οι κατηγορίες που εμπεριέχονται στην περιοχή μελέτης. Οι κατηγορίες επιλέχθηκαν σύμφωνα με κριτήρια αντιπροσωπευτικότητας και αφθονίας στην περιοχη. Τα επιλεγμένα είδη ήταν τα ακόλουθα: S. supranubius, Ρ. Lasiospermus, D. bourgaeana και Ρ. Canariensis. Προκειμένου να αποκτηθούν αξιόπιστοι χάρτες ταξινόμησης, οι περιοχές εκπαίδευσης και δοκιμής επιλέχθηκαν κυρίως κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων πεδίου σε γνωστά σημεία γύρω από την περιοχή μελέτης. Για την ενίσχυση της αποτελεσματικότητας του μοντέλου ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκαν οι μηχανισμοί φορέα υποστήριξης - support vector machines (SVM). Τέλος, έγινε η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης με στατιστική αξιολόγηση ακρίβειας.

Το τελικό βήμα είναι η ανάλυση των αλλαγών. Για αυτό το σκοπό επιλέχθηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης, η οποία ταξινομεί ανεξάρτητα κάθε εικόνα και συγκρίνει τους ταξινομημένους χάρτες σε βάση pixel-by-pixel για να προσδιορίσει τις αλλαγές. Εκτός αυτού, ελαχιστοποιεί τις επιπτώσεις των ατμοσφαιρικών, αισθητηριακών και περιβαλλοντικών διαφορών μεταξύ εικόνων πολλαπλών χρονικών και πολλαπλών πηγών. Στη μελέτη επισημαίνετε η δυσκολία ταξινόμησης ορισμένων τύπων βλάστησης λόγω της πολυπλοκότητας του οικοσυστήματος της χαμηλής βλάστησης, με μικτά και μικρά είδη βλάστησης, όπως για παράδειγμα το D. bourgaeana. Έτσι αναφέρετε ως το σημαντικότερο εμπόδιο, η λανθασμένη ταξινόμηση κάποιων ειδών λόγω της φασματικής τους ομοιότητας και της μεγάλης τους ανάμειξης σε κάποιες περιοχές. Τέλος εφαρμόστηκε μια οπτική επιθεώρηση για κάθε ταξινόμηση για τον προσδιορισμό των περιοχών σφάλματος μεταξύ ταξινομήσεων. Επιπλέον, τα αποτελέσματα της ταξινόμησης αξιολογήθηκαν ποσοτικά χρησιμοποιώντας τα confusion matrices, τη συνολική ακρίβεια και το kappa coefficient.

=='''Συμπεράσματα'''==

Συμπερασματικά παρατηρείται ο τρόπος με τον οποίο η συνολική βλάστηση σχεδόν διπλασιάστηκε από το 2002. Επιπλέον, αποδεικνύεται ότι το είδος P. canariensis και D. bourgaeana μετέβαλαν ελάχιστα την περιοχή κάλυψής τους, όπως αναμενόταν λαμβάνοντας υπόψη προηγούμενα έργα. Από την άλλη, το Pterocephalus lasiospermus, ένα πολύ σπάνιο είδος πριν από κάποιες δεκαετίες, έχει αυξηθεί από το 2002 έως το 2017, τριπλασιάζοντας την αρχική έκταση του τα τελευταία 15 έτη. Το S. supranubius παρουσίασε αύξηση από 0,032 km2 από το 2002 έως το 2011, ωστόσο, ο πληθυσμός του μειώθηκε έως το 2017 σε χαμηλότερες τιμές από ό, τι το 2002, με καθαρή απώλεια 0,014 km2 κατά τα 15 έτη που αναλύθηκαν. Στην παρούσα έρευνα αναγνωρίζετε το γεγονός πως τα αποτελέσματα επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες, όπως η χωρική ανάλυση των αισθητήρων, η ανάμειξη ειδών και η ακρίβεια ταξινόμησης. Ωστόσο, υποστηρίζετε ότι παρέχουν αρκετά ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τη δυναμική του οικοσυστήματος Teide και κατ’ επέκταση είναι δυνατόν να εντοπιστούν τάσεις μεταβολής της βλάστησης στην περιοχή. Η τηλεπισκόπιση έκανε δυνατή τη μελέτη αυτών των αλλαγών σε μια ευρύτερη περιοχή, καθώς και τη λήψη ποσοτικών αποτελεσμάτων για τον τρόπο με τον οποίο η κάλυψη και η τοποθεσία του είδους άλλαξαν κατά τη διάρκεια των ετών. Εν κατακλείδι, το προτεινόμενο πλαίσιο τηλεπισκόπησης είναι «οικολογικής σημασίας, στατιστικά αξιόπιστο, οικονομικά αποδοτικό, ευέλικτο και ευέλικτο στη χρήση του σε άλλα συστήματα», παρέχοντας έτσι οδηγίες στους περιβαλλοντικούς διαχειριστές.

[[Εικόνα: 41.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1: (α) Πρωτότυπη πολυφασματική εικόνα και (β) συγκολλημένη εικόνα. Πάνω σειρά: εικόνες QuickBird. Κάτω σειρά: εικόνες WorldView-2.'']]
[[Εικόνα: 42.jpg|500px| thumb | left|'' Πάνω σειρά : Προεπεξεργασμενες εικόνες με μάσκα. Κάτω σειρά : Χάρτες ταξινόμισης'']]

[[category:Δασοπονία, Δασική διαχείριση ]]

Αρχείο:42.jpg

2020-02-25T18:44:48Z

CharalamposMarangos:

Αρχείο:41.jpg

2020-02-25T18:44:12Z

CharalamposMarangos:

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T18:39:58Z

CharalamposMarangos:

*[[Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση]]

*[[Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...]]

*[[Αναγνώριση Κτιρίων που Έχουν Υποστεί Ζημιές από Φυσικούς Κινδύνους...]]

*[[Χρονική δυναμική ανάλυση ενός ορεινού οικοσυστήματος που βασίζεται σε δεδομένα τηλεπισκόπησης πολλαπλών πηγών και πολλαπλών κλιμάκων]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο) ]]

Χρονική δυναμική ανάλυση ενός ορεινού οικοσυστήματος που βασίζεται σε δεδομένα τηλεπισκόπησης πολλαπλών πηγών και πολλαπλών κλιμάκων

2020-02-25T18:39:34Z

CharalamposMarangos: Νέα σελίδα με 'Add Your Content Here category:Δασοπονία, Δασική διαχείριση '

Add Your Content Here

[[category:Δασοπονία, Δασική διαχείριση ]]

Αναγνώριση Κτιρίων που Έχουν Υποστεί Ζημιές από Φυσικούς Κινδύνους...

2020-02-25T18:18:52Z

CharalamposMarangos:

'''Αναγνώριση Κτιρίων που Έχουν Υποστεί Ζημιές από Φυσικούς Κινδύνους με τη Χρήση Δορυφορικών Εικόνων Υψηλής Ανάλυσης : Η Περίπτωση του Σεισμού στην L'Aquila της Ιταλίας'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Identification of Buildings Damaged by Natural Hazards Using Very High Resolution Satellite Images: The Case of Earthquake in L’Aquila, Italy

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-10979-0_9

'''Συγγραφείς:'''Luigi Barazzetti και Branka Cuca

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''L’ Aquila, Σεισμός, Quickbird, Δορυφορικές εικόνες υψηλής ανάλυσης, Τηλεπισκόπηση, Ιστορικό κέντρο

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==

Τις τελευταίες δεκαετίες γίνετε όλο και πιο σημαντική η έγκαιρη αξιολόγηση των ζημιών και η εκτίμηση των κινδύνων όσο αφορά τις φυσικές απειλές και καταστροφές, τόσο για ανθρωπιστικούς και κοινωνικούς, όσο και για οικονομικούς λόγους και ζητήματα διαχείρισης. Οι τεχνολογίες παρατήρησης της γης, ιδιαίτερα τα τελευταία χρόνια, αποκτούν ένα ολοένα και σημαντικότερο ρόλο στην ανίχνευση των μεταβολών σε αστικές περιοχές που προκαλούνται από κάποια φυσική καταστροφή, όπως σεισμοί, πλημμύρες και κατολισθήσεις.

Όσο αφορά τους σεισμούς τα πιο σημαντικά μέτρα που παίρνονται στις στρατηγικές διαχείρισης έκτακτων περιστατικών αφορούν το κομμάτι της ετοιμότητας και της αντίδρασης, αφού οι σεισμοί δεν μπορούν ούτε να αποφευχθούν ούτε να ελεγχθούν, σε αντίθεση με τη φωτιά ή και τις πλημμύρες κάποιες φορές. Έτσι, αναφέρετε πως η φάση της εκτίμησης και αξιολόγησης των ζημιών, ιδιαίτερα για την άμεση αντίδραση έκτακτης ανάγκης, είναι πολύ σημαντική για την ασφάλεια ανθρώπων, ζώων και υποδομών. Επίσης είναι σημαντική κατά τη διάρκεια ανάκαμψης για την βοήθεια από τις υποστηρικτικές ομάδες που σπεύδουν στην περιοχή. Επίσης τέτοιες πληροφορίες μπορεί να είναι σημαντικές για την εξέταση του βαθμού ετοιμότητας πριν το συμβάν αλλά και για την αξιολόγηση μελλοντικών σχεδίων αστικής ανάπτυξης και ανθεκτικότητας. Πιο συγκεκριμένα, ο εντοπισμός και η αξιολόγηση των ζημιών σε περιοχές ή κτίρια πολιτιστικής κληρονομιάς είναι μεγάλης σημασίας τόσο για την πολιτιστική και κοινωνική τους αξία όσο για οικονομικούς λόγους. Επίσης ιδιαίτερα μεγάλο ζήτημα είναι η πιθανές ζημιές στα συστήματα υποδομών (ηλεκτροδότησης, επικοινωνίας κ.α.) συμπεριλαμβανομένων των διόδων πρόσβασης στην περιοχή. Σε αυτά τα σενάρια η ανάγκη για αξιόπιστες πληροφορίες από τις πρώτες φάσεις του σεισμού είναι ακόμα πιο μεγάλη για της αποτελεσματική και άμεση αντίδραση αντιμετώπισης.

Η έρευνα αυτή προτείνει μια μεθοδολογία για την ανίχνευσης των ζημιών σε ένα αστικό περιβάλλον μετά από ένα σεισμό, με την χρήση και ανάλυση δορυφορικών εικόνων μεγάλης χωρικής ανάλυσης. Η αξιολόγηση των ζημιών με τη χρήση της τηλεπισκόπησης έχει ήδη εφαρμοστεί ευρέως, ιδίως σε περιπτώσεις καταστροφής που έχουν συμβεί σε αστικές περιοχές. Η περιοχή μελέτης που εξετάζει η συγκεκριμένη έρευνα είναι η πόλη L'Aquila που βρίσκεται στην κεντρική Ιταλία. Ο σεισμός που έπληξε την L'Aquila στις 6 Απριλίου 2009 είχε ένταση 5,8-5,9 βαθμών στην κλίμακα Richter και προκάλεσε 309 θύματα ανθρώπων στην περιοχή. Πολλά κτίρια, ιδιαίτερα στο ιστορικό κέντρο έχουν υποστεί σοβαρές δομικές βλάβες. Ως αποτέλεσμα σχεδόν ολόκληρο το ιστορικό κέντρο εκκενώθηκε, κάτι που ισχύει μέχρι και σήμερα για το μεγαλύτερο ποσοστό των οικιστικών μονάδων. Πέρα από τα οικιστικά κτίρια, πολλές εκκλησίες και άλλα κτίρια ιστορικής και πολιτισμικής σημασίας για την περιοχή έχουν υποστεί σημαντικές ζημιές.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά η παρούσα έρευνα επικεντρώθηκε σε εικόνες υψηλής ποιότητας, οι οποίες έχουν παρθεί πάνω από το ιστορικό κέντρο της L'Aquila. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιεί δύο εικόνες Quickbird που ονομάζει Ipre και Ipost που πάρθηκαν στις 4 Σεπτεμβρίου 2006 και 8 Απριλίου 2009 αντίστοιχα. Αυτές οι εικόνες έχουν χωρική ανάλυση περίπου 0,6 μέτρα. Σημαντικό στοιχείο για αυτές τις εικόνες, όπως θα δούμε και στη συνέχεια είναι η διαφορετική γωνιά που έχουν (10,65 ° και 5,6 °), η οποία επηρεάζει άμεσα τα ζητήματα της αυτοματοποιημένης ανίχνευσης αλλαγών που θα εφαρμοστεί, αφού με αυτό τον τρόπο δεν υπάρχει επαρκής αλληλοκάλυψη μεταξύ των αντικειμένων. Στην μελέτη αυτή η σύγκριση των δύο εικόνων δεν γίνετε με την σύγκριση εικονοστοιχείων (pixel-to-pixel) αλλά μέσω της αντικειμενοστρεφής ανάλυσης και ταξινόμησης και στη συνέχεια, μετά την ευθυγράμμιση των αντικειμένων, αυτά συγκρίνονται.

Τα στάδια της προεπεξεργασίας των δεδομένων εμπεριέχουν το pan-sharpening και την ορθοαναγωγή (orthorectification).Η χρήση της αντικειμενοστρεφής ανάλυσης αποδεικνύετε ιδιαίτερα χρήσιμη για την βελτίωση της ακρίβειας της ταξινόμησης εικόνων με μεγάλη χωρική ανάλυση. Για την ταξινόμηση χρησιμοποιούνται τρία επίπεδα που επιλέχθηκαν για την περιοχή L’Aquila. Αρχικά με την χρήση του NDVI - κανονικοποιημένου δείκτη βλάστηση, εντοπίστηκαν οι περιοχές βλάστησης και στην συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ένα κατώτατο όριο για την ταξινόμηση αντικειμένων ως βλάστηση στις δύο εικόνες και την αφαίρεση τους από την επεξεργασία. Τα επίπεδα ταξινόμησης ονομάζονται Vpre – βλάστηση πριν και Vpost – βλάστηση μετά. Η επόμενη κατηγορία αφορά τις σκιές οι οποίες εντοπίζονται στην ταξινόμηση χρησιμοποιώντας την πράξη φωτεινότητας BRI = [R + G + B] / 3. Έτσι υπάρχουν δύο νέες υποκατηγορίες, η σκιά πριν - Spre και η σκιά μετά - Spost. Τέλος δημιουργείτε η τελευταία κατηγορία, της οποίας τα αντικείμενα δεν εμπεριέχονται στις προηγούμενες κατηγορίες και αφορά δύο νέα επίπεδα που ονομάζονται Opre και Opost. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για μια υποπεριοχή στην L'Aquila. Όπως φαίνεται στην ταξινόμηση δεν διαχωρίζονται η τα κτίρια και οι δρόμοι, αφού εμφανίζονται στην ίδια κατηγορία.

Η ανίχνευση των μεταβολών χρησιμοποιεί τα επίπεδα που δημιουργήθηκαν από την ταξινόμηση. Η μέθοδος αυτή στηρίζετε στην ιδέα πως εάν μια σκιά ενός κτιρίου εμφανίζετε στην εικόνα μετά τον σεισμό, αυτό υποδηλώνει μια ζημιά, όπως για παράδειγμα την κατάρρευση της στέγης. Έχοντας αυτό υπόψη σημειώνετε ότι με την συγκεκριμένη μέθοδο δεν εντοπίζονται τα κτίρια που έχουν καταρρεύσει εντελώς, αλλά αυτά που έχουν υποστεί εν μέρη ζημιά.

Όπως αναφέραμε, λόγω του ότι οι εικόνες έχουν διαφορετική γωνιά, αυτό δεν επιτρέπει την απευθείας σύγκριση pixel-to-pixel. Επιπλέον, λόγω της διαφορετικής γωνιάς, στην συνέχεια πραγματοποιείτε μια πρόσθετη διαδικασία για να μειωθεί η γεωμετρική απόκλιση ανάμεσα στα σχήματα της ταξινόμησης. Αναφέρετε ότι το τελικό αποτέλεσμα δεν πετυχαίνει τέλεια αντιστοίχιση μεταξύ των επιπέδων αλλά μειώνει σε μεγάλο βαθμό την αρχική ελλιπής ευθυγράμμιση. Τέλος πραγματοποιείτε ακόμα ένας έλεγχος για την αφαίρεση λανθασμένων αντιστοιχιών.

Πριν την έναρξη της ανίχνευσης μεταβολών, η τομή ανάμεσα στο επίπεδο σκιάς μετά τον σεισμό Spost και παράλληλα της βλάστησης και της σκιάς πριν τον σεισμό V*pre και S*pre αφαιρείτε από τον υπολογισμό. Στην συνέχεια εφαρμόζετε η τομή (Spost \ Spost ∩ (V*pre ∪S*pre))∩ O*pre για να εντοπιστούν οι μερικές ζημιές. Σε αυτή την τομή λόγω της μεταβλητής γωνιάς off-nadir, δημιουργούνται σφάλματα επιμήκων στοιχείων σε περιοχές κοντά στις άκρες των πολυγώνων. Μέσω της ρύθμισης των γεωμετρικών παραγόντων διαχωρίζονται αποτελεσματικά οι περιοχές σφάλματος που αναφέραμε με τις πραγματικές ζημιές, οι οποίες δεν έχουν τόσο επίμηκες γεωμετρία.

=='''Συμπεράσματα'''==

Έτσι στο τελικό αποτέλεσμα παρουσιάζετε ένα παράδειγμα κατεστραμμένου κτιρίου στην υποπεριοχή που αναφέραμε, αυτό της εκκλησίας της Santa Maria Paganica. Επίσης αναφέρετε ότι αφού αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών είναι δυνατό να παρέχονται παράλληλα σημαντικές πληροφορίες στον πίνακα χαρακτηριστικών, όπως η γεωγραφική του θέση, η διεύθυνση του κτιρίου και διάφορα άλλα. Με αυτό τον τρόπο η μέθοδος που χρησιμοποιείτε, της φωτογραμμετρίας και της οπτικοποίησης σε δορυφορικά δεδομένα μεγάλης ανάλυσης μπορεί να συμβάλλει στη χαρτογράφηση κατεστραμμένων κτιρίων μετά από ένα σεισμό, παρέχοντας ποιοτική αλλά και ποσοτική πληροφορία για ένα κτίριο ή μια περιοχή.

[[Εικόνα: 32.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1. Η εικόνα Quickbird μετά τον σεισμό και το αποτέλεσμα της ταξινόμησης'']]

[[Εικόνα: 33.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 2. Η περιοχή γύρω από την εκκλησία Santa Maria Paganica: Εικόνες πριν (a και c) και μετά (b και d) τον σεισμό. Η ανίχνευση των ζημιών πριν την αφαίρεση των επιμήκων λανθασμένων σχημάτων (e) και μετά την αφαίρεση (f)'']]

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός ]]
[[category:Διαχείριση κινδύνων ]]

Αρχείο:32.png

2020-02-25T18:18:27Z

CharalamposMarangos: ανέβασμα νέας έκδοσης του "Αρχείο:32.png"

Αναγνώριση Κτιρίων που Έχουν Υποστεί Ζημιές από Φυσικούς Κινδύνους...

2020-02-25T18:17:49Z

CharalamposMarangos:

'''Αναγνώριση Κτιρίων που Έχουν Υποστεί Ζημιές από Φυσικούς Κινδύνους με τη Χρήση Δορυφορικών Εικόνων Υψηλής Ανάλυσης : Η Περίπτωση του Σεισμού στην L'Aquila της Ιταλίας'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Identification of Buildings Damaged by Natural Hazards Using Very High Resolution Satellite Images: The Case of Earthquake in L’Aquila, Italy

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-10979-0_9

'''Συγγραφείς:'''Luigi Barazzetti και Branka Cuca

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''L’ Aquila, Σεισμός, Quickbird, Δορυφορικές εικόνες υψηλής ανάλυσης, Τηλεπισκόπηση, Ιστορικό κέντρο

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==

Τις τελευταίες δεκαετίες γίνετε όλο και πιο σημαντική η έγκαιρη αξιολόγηση των ζημιών και η εκτίμηση των κινδύνων όσο αφορά τις φυσικές απειλές και καταστροφές, τόσο για ανθρωπιστικούς και κοινωνικούς, όσο και για οικονομικούς λόγους και ζητήματα διαχείρισης. Οι τεχνολογίες παρατήρησης της γης, ιδιαίτερα τα τελευταία χρόνια, αποκτούν ένα ολοένα και σημαντικότερο ρόλο στην ανίχνευση των μεταβολών σε αστικές περιοχές που προκαλούνται από κάποια φυσική καταστροφή, όπως σεισμοί, πλημμύρες και κατολισθήσεις.

Όσο αφορά τους σεισμούς τα πιο σημαντικά μέτρα που παίρνονται στις στρατηγικές διαχείρισης έκτακτων περιστατικών αφορούν το κομμάτι της ετοιμότητας και της αντίδρασης, αφού οι σεισμοί δεν μπορούν ούτε να αποφευχθούν ούτε να ελεγχθούν, σε αντίθεση με τη φωτιά ή και τις πλημμύρες κάποιες φορές. Έτσι, αναφέρετε πως η φάση της εκτίμησης και αξιολόγησης των ζημιών, ιδιαίτερα για την άμεση αντίδραση έκτακτης ανάγκης, είναι πολύ σημαντική για την ασφάλεια ανθρώπων, ζώων και υποδομών. Επίσης είναι σημαντική κατά τη διάρκεια ανάκαμψης για την βοήθεια από τις υποστηρικτικές ομάδες που σπεύδουν στην περιοχή. Επίσης τέτοιες πληροφορίες μπορεί να είναι σημαντικές για την εξέταση του βαθμού ετοιμότητας πριν το συμβάν αλλά και για την αξιολόγηση μελλοντικών σχεδίων αστικής ανάπτυξης και ανθεκτικότητας. Πιο συγκεκριμένα, ο εντοπισμός και η αξιολόγηση των ζημιών σε περιοχές ή κτίρια πολιτιστικής κληρονομιάς είναι μεγάλης σημασίας τόσο για την πολιτιστική και κοινωνική τους αξία όσο για οικονομικούς λόγους. Επίσης ιδιαίτερα μεγάλο ζήτημα είναι η πιθανές ζημιές στα συστήματα υποδομών (ηλεκτροδότησης, επικοινωνίας κ.α.) συμπεριλαμβανομένων των διόδων πρόσβασης στην περιοχή. Σε αυτά τα σενάρια η ανάγκη για αξιόπιστες πληροφορίες από τις πρώτες φάσεις του σεισμού είναι ακόμα πιο μεγάλη για της αποτελεσματική και άμεση αντίδραση αντιμετώπισης.

Η έρευνα αυτή προτείνει μια μεθοδολογία για την ανίχνευσης των ζημιών σε ένα αστικό περιβάλλον μετά από ένα σεισμό, με την χρήση και ανάλυση δορυφορικών εικόνων μεγάλης χωρικής ανάλυσης. Η αξιολόγηση των ζημιών με τη χρήση της τηλεπισκόπησης έχει ήδη εφαρμοστεί ευρέως, ιδίως σε περιπτώσεις καταστροφής που έχουν συμβεί σε αστικές περιοχές. Η περιοχή μελέτης που εξετάζει η συγκεκριμένη έρευνα είναι η πόλη L'Aquila που βρίσκεται στην κεντρική Ιταλία. Ο σεισμός που έπληξε την L'Aquila στις 6 Απριλίου 2009 είχε ένταση 5,8-5,9 βαθμών στην κλίμακα Richter και προκάλεσε 309 θύματα ανθρώπων στην περιοχή. Πολλά κτίρια, ιδιαίτερα στο ιστορικό κέντρο έχουν υποστεί σοβαρές δομικές βλάβες. Ως αποτέλεσμα σχεδόν ολόκληρο το ιστορικό κέντρο εκκενώθηκε, κάτι που ισχύει μέχρι και σήμερα για το μεγαλύτερο ποσοστό των οικιστικών μονάδων. Πέρα από τα οικιστικά κτίρια, πολλές εκκλησίες και άλλα κτίρια ιστορικής και πολιτισμικής σημασίας για την περιοχή έχουν υποστεί σημαντικές ζημιές.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά η παρούσα έρευνα επικεντρώθηκε σε εικόνες υψηλής ποιότητας, οι οποίες έχουν παρθεί πάνω από το ιστορικό κέντρο της L'Aquila. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιεί δύο εικόνες Quickbird που ονομάζει Ipre και Ipost που πάρθηκαν στις 4 Σεπτεμβρίου 2006 και 8 Απριλίου 2009 αντίστοιχα. Αυτές οι εικόνες έχουν χωρική ανάλυση περίπου 0,6 μέτρα. Σημαντικό στοιχείο για αυτές τις εικόνες, όπως θα δούμε και στη συνέχεια είναι η διαφορετική γωνιά που έχουν (10,65 ° και 5,6 °), η οποία επηρεάζει άμεσα τα ζητήματα της αυτοματοποιημένης ανίχνευσης αλλαγών που θα εφαρμοστεί, αφού με αυτό τον τρόπο δεν υπάρχει επαρκής αλληλοκάλυψη μεταξύ των αντικειμένων. Στην μελέτη αυτή η σύγκριση των δύο εικόνων δεν γίνετε με την σύγκριση εικονοστοιχείων (pixel-to-pixel) αλλά μέσω της αντικειμενοστρεφής ανάλυσης και ταξινόμησης και στη συνέχεια, μετά την ευθυγράμμιση των αντικειμένων, αυτά συγκρίνονται.

Τα στάδια της προεπεξεργασίας των δεδομένων εμπεριέχουν το pan-sharpening και την ορθοαναγωγή (orthorectification).Η χρήση της αντικειμενοστρεφής ανάλυσης αποδεικνύετε ιδιαίτερα χρήσιμη για την βελτίωση της ακρίβειας της ταξινόμησης εικόνων με μεγάλη χωρική ανάλυση. Για την ταξινόμηση χρησιμοποιούνται τρία επίπεδα που επιλέχθηκαν για την περιοχή L’Aquila. Αρχικά με την χρήση του NDVI - κανονικοποιημένου δείκτη βλάστηση, εντοπίστηκαν οι περιοχές βλάστησης και στην συνέχεια χρησιμοποιήθηκε ένα κατώτατο όριο για την ταξινόμηση αντικειμένων ως βλάστηση στις δύο εικόνες και την αφαίρεση τους από την επεξεργασία. Τα επίπεδα ταξινόμησης ονομάζονται Vpre – βλάστηση πριν και Vpost – βλάστηση μετά. Η επόμενη κατηγορία αφορά τις σκιές οι οποίες εντοπίζονται στην ταξινόμηση χρησιμοποιώντας την πράξη φωτεινότητας BRI = [R + G + B] / 3. Έτσι υπάρχουν δύο νέες υποκατηγορίες, η σκιά πριν - Spre και η σκιά μετά - Spost. Τέλος δημιουργείτε η τελευταία κατηγορία, της οποίας τα αντικείμενα δεν εμπεριέχονται στις προηγούμενες κατηγορίες και αφορά δύο νέα επίπεδα που ονομάζονται Opre και Opost. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για μια υποπεριοχή στην L'Aquila. Όπως φαίνεται στην ταξινόμηση δεν διαχωρίζονται η τα κτίρια και οι δρόμοι, αφού εμφανίζονται στην ίδια κατηγορία.

Η ανίχνευση των μεταβολών χρησιμοποιεί τα επίπεδα που δημιουργήθηκαν από την ταξινόμηση. Η μέθοδος αυτή στηρίζετε στην ιδέα πως εάν μια σκιά ενός κτιρίου εμφανίζετε στην εικόνα μετά τον σεισμό, αυτό υποδηλώνει μια ζημιά, όπως για παράδειγμα την κατάρρευση της στέγης. Έχοντας αυτό υπόψη σημειώνετε ότι με την συγκεκριμένη μέθοδο δεν εντοπίζονται τα κτίρια που έχουν καταρρεύσει εντελώς, αλλά αυτά που έχουν υποστεί εν μέρη ζημιά.

Όπως αναφέραμε, λόγω του ότι οι εικόνες έχουν διαφορετική γωνιά, αυτό δεν επιτρέπει την απευθείας σύγκριση pixel-to-pixel. Επιπλέον, λόγω της διαφορετικής γωνιάς, στην συνέχεια πραγματοποιείτε μια πρόσθετη διαδικασία για να μειωθεί η γεωμετρική απόκλιση ανάμεσα στα σχήματα της ταξινόμησης. Αναφέρετε ότι το τελικό αποτέλεσμα δεν πετυχαίνει τέλεια αντιστοίχιση μεταξύ των επιπέδων αλλά μειώνει σε μεγάλο βαθμό την αρχική ελλιπής ευθυγράμμιση. Τέλος πραγματοποιείτε ακόμα ένας έλεγχος για την αφαίρεση λανθασμένων αντιστοιχιών.

Πριν την έναρξη της ανίχνευσης μεταβολών, η τομή ανάμεσα στο επίπεδο σκιάς μετά τον σεισμό Spost και παράλληλα της βλάστησης και της σκιάς πριν τον σεισμό V*pre και S*pre αφαιρείτε από τον υπολογισμό. Στην συνέχεια εφαρμόζετε η τομή (Spost \ Spost ∩ (V*pre ∪S*pre))∩ O*pre για να εντοπιστούν οι μερικές ζημιές. Σε αυτή την τομή λόγω της μεταβλητής γωνιάς off-nadir, δημιουργούνται σφάλματα επιμήκων στοιχείων σε περιοχές κοντά στις άκρες των πολυγώνων. Μέσω της ρύθμισης των γεωμετρικών παραγόντων διαχωρίζονται αποτελεσματικά οι περιοχές σφάλματος που αναφέραμε με τις πραγματικές ζημιές, οι οποίες δεν έχουν τόσο επίμηκες γεωμετρία.

=='''Συμπεράσματα'''==

Έτσι στο τελικό αποτέλεσμα παρουσιάζετε ένα παράδειγμα κατεστραμμένου κτιρίου στην υποπεριοχή που αναφέραμε, αυτό της εκκλησίας της Santa Maria Paganica. Επίσης αναφέρετε ότι αφού αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών είναι δυνατό να παρέχονται παράλληλα σημαντικές πληροφορίες στον πίνακα χαρακτηριστικών, όπως η γεωγραφική του θέση, η διεύθυνση του κτιρίου και διάφορα άλλα. Με αυτό τον τρόπο η μέθοδος που χρησιμοποιείτε, της φωτογραμμετρίας και της οπτικοποίησης σε δορυφορικά δεδομένα μεγάλης ανάλυσης μπορεί να συμβάλλει στη χαρτογράφηση κατεστραμμένων κτιρίων μετά από ένα σεισμό, παρέχοντας ποιοτική αλλά και ποσοτική πληροφορία για ένα κτίριο ή μια περιοχή.

[[Εικόνα: 32.png.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1. Η εικόνα Quickbird μετά τον σεισμό και το αποτέλεσμα της ταξινόμησης'']]

[[Εικόνα: 33.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 2. Η περιοχή γύρω από την εκκλησία Santa Maria Paganica: Εικόνες πριν (a και c) και μετά (b και d) τον σεισμό. Η ανίχνευση των ζημιών πριν την αφαίρεση των επιμήκων λανθασμένων σχημάτων (e) και μετά την αφαίρεση (f)'']]

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός ]]
[[category:Διαχείριση κινδύνων ]]

Αρχείο:33.png

2020-02-25T18:16:52Z

CharalamposMarangos:

Αρχείο:32.png

2020-02-25T18:16:37Z

CharalamposMarangos:

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T18:12:16Z

CharalamposMarangos:

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T18:12:07Z

CharalamposMarangos:

Αναγνώριση Κτιρίων που Έχουν Υποστεί Ζημιές από Φυσικούς Κινδύνους...

2020-02-25T18:11:36Z

CharalamposMarangos: Νέα σελίδα με 'Add Your Content Here category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός category:Διαχείριση κινδύνων '

Add Your Content Here

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός ]]
[[category:Διαχείριση κινδύνων ]]

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T18:08:20Z

CharalamposMarangos:

'''Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Monitoring Land Cover Change and Disturbance of the Mount Wutai World Cultural Landscape Heritage Protected Area, Based on Remote Sensing Time-Series Images from 1987 to 2018

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://www.researchgate.net/publication/333587826_Monitoring_Land_Cover_Change_and_Disturbance_of_the_Mount_Wutai_World_Cultural_Landscape_Heritage_Protected_Area_Based_on_Remote_Sensing_Time-Series_Images_from_1987_to_2018

'''Συγγραφείς:'''Xuyu Bai, Peijun Du, Shanchuan Guo, Peng Zhang, Cong Lin,Pengfei Tang and Ce Zhang

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Αντικείμενο της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της χωροχρονικής εξέλιξης των χρήσεων γης / κάλυψης γης (land use/land cover - LULC) και η αναγνώριση των απειλών που παρουσιάζονται για την περιοχή του όρους Wutai. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στην περιοχή του όρους η οποία έχει καταχωρηθεί ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO (Mount Wutai World Heritage Area). Η συγκεκριμένη έρευνα στηρίζεται στην ιδέα πως μια ανάλυση για μια περιοχή Παγκόσμιας Κληρονομιάς πρέπει να εμπεριέχει τις περιοχές με το πολιτισμικό υπόβαθρό αλλά και το ευρύτερο περιβάλλον μέσα στο οποίο εντάσσονται. Με βάση τους δείκτες NDVI, NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους), MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) και τα δεδομένα χρήσης γης - LULC που εξάγονται από τις εικόνες Landsat στο Mount Wutai, η μελέτη αυτή προσδιορίζει τους πιθανούς κινδύνους και τις σημαντικές διαταραχές της WHA, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αφθονίας, του βαθμού πίεσης (stress) του εδάφους της γης, της κάλυψης της βλάστησης και της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου. Για την αξιολόγηση και ανάλυση της χωροχρονικής διακύμανσης της χρήσης γης και των απειλών για την περιοχή του Όρους Wutai δημιουργείτε ένας προτεινόμενος δείκτης απειλών (Comprehensive Heritage Area Threats Index - CHATI). Αρχικά, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS συνδυάζονται με δεδομένα πολλαπλών πηγών για την εξαγωγή αυτών των βασικών παραγόντων από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της περιοχής αναλύονται ξεχωριστά για κάθε παράγοντα και οπτική, και στην συνέχεια καθιερώνεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης και ένα μακροπρόθεσμο πλαίσιο ακολουθίας.

Αφορμή της έρευνας αποτελούν οι διαταραχές και οι απειλές για την ασφάλεια των Μνημείων Παγκόσμιας Κληρονομιά που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή. Με αυτή την αφορμή, υποστηρίζεται πως οι αλλαγές στις χρήσεις γης μιας περιοχής έχουν συνήθως σημαντική επίδραση στις περισσότερες πτυχές του περιβάλλοντος. Η εξέλιξη στις χρήσεις γης μιας περιοχής είναι μια συνεχής και δυναμική διαδικασία. Έτσι η μελέτη του αντίκτυπου των χρήσεων γης στην περιοχή γίνεται μέσω της επισκόπησης μιας διαχρονικής σειράς από στιγμιότυπα, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά, η έρευνα αξιοποιεί δεδομένα από πολλές πηγές και απο πολλές χρονικές στιγμές. Αρχικά χρησιμοποιεί τα δεδομένα MODIS NDVI (normalized difference vegetation index - κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) τα οποία παράγονται από την NASA. Τα δεδομένα αυτά τα οποία αφορούν εικόνες από το 2000 μέχρι το 2018 χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση της εποχιακής διακύμανσης στην βλάστηση της περιοχής και στην συνολικότερη κατάσταση της. Τα αποτελέσματα από αυτά δεδομένα παρέχουν καθοδήγηση όσο αφορά την επιλογή των εικόνων Landsat στην συνέχεια.

Κυρίως, τα δεδομένα που χρησιμοποιεί η έρευνα είναι δεδομένα Landsat, τα οποία συλλέχθηκαν από το 1987 μέχρι το 2018. Περιλαμβάνουν εικόνες TM (Thematic Mapper) και OLI (Operational Land Imager) με χωρική ανάλυση 30 μέτρων και κάλυψη σύννεφων κάτω του 90%. Σύμφωνα με τον μέσο όρο του NDVI για την περιοχή μελέτης που έχει προκύψει από τα δεδομένα MODIS NDVI και το πρότυπο της εποχιακής δυναμικής που παρατηρείται, επιλέγετε η περίοδος από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο ως η καλύτερη επιλογή για την παρακολούθηση της κατάστασης της βλάστησης. Τέλος συλλέχθηκαν δεδομένα τοπογραφικών χαρτών και δεδομένα των δασικών πόρων από το 2016 μέχρι το 2017 τα οποία αξιοποιήθηκαν για την έρευνα πεδίου. Για την επεξεργασία των δεδομένων των εικόνων TM / OLI χρησιμοποιούνται τα λογισμικά ENVI και ArcGIS. Στην προεπεξεργασία, οι εικόνες υποβάλλονται σε ραδιομετρική, ατμοσφαιρική και τέλος σε γεωμετρική διόρθωση.
Οι κύριοι δείκτες που χρησιμοποιούνται είναι οι NDVI, NDSI και MNDWI. Ο NDVI (κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) είναι η αναλογία του κοντινού υπέρυθρου (NIR) και του κόκκινου (R) καναλιού των εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο δείκτης MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) αναπτύσσεται από το NDWI (κανονικοποιημένος δείκτης νερού), το οποίο μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά τις περιοχές νερού από τις εικόνες. Ο δείκτης NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους) αναπτύσσεται από τον δείκτη εδάφους (SI), όπου ο δείκτης εδάφους συνδυάζεται με τον δείκτη IBI (index based building index) και χρησιμοποιεί το SAVI (δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος) για να ελαχιστοποιήσει την επιρροή της βλάστησης. Συνεπώς, το NDSI είναι κατάλληλος δείκτης για τις δομημένες περιοχές και τις περιοχές με γυμνό έδαφος.

Για την παραγωγή των χαρτών χρήσης γης ακολουθούνται τα βήματα που έχουμε αναφέρει. Στη συνέχεια ορίζονται οι περιοχές εκπαίδευσης και χρησιμοποιούνται 3 διαφορετικοί τρόποι ταξινόμησης, μέγιστης πιθανοφάνειας - maximum likelihood classification (MLC), neural net classification (NN) και support vector machine classification (SVM) για την παραγωγή 3 χαρτών κάλυψης γης κάθε χρόνο. Με την ταξινόμηση διαφοροποιούνται 7 κατηγορίες χρήσης γης: δάση, λιβάδια, καλλιέργειες, ορυχεία, γυμνό έδαφος και νερό.
Το ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης των απειλών για την περιοχή μελέτης αναπτύσσεται μέσω του Περιβαλλοντικού Δείκτη (EI – Environment Index). Σε αυτό το σύστημα, οι οικολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος μπορούν να αξιολογηθούν μέσω έξι πτυχές, όπως ο βιολογικός πλούτος, η κάλυψη της βλάστηση, η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, η πίεση στο έδαφος, το φορτίο της ρύπανσης και ο περιβαλλοντικός περιορισμός (environmental restriction). Για τη συστηματική αξιολόγηση των συνθηκών περιβάλλοντος, κάθε μία από τις έξι πτυχές ανέπτυξε ένα δείκτη με ένα αντίστοιχο βάρος. Για να γίνει αυτή η εκτίμηση μέσω της τηλεπισκόπισης, έχει αναπτυχθεί ο δείκτης EECI (Ecological Environment Conditions Index).

EECI = α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS

Όπου :

-NHQ = normalized habitat quality index

-NNDVI = normalized NDVI

-NWD = normalized water network denseness

-NLS = the degree of land stress

και α = 0.35, β = 0.35, γ = 0.15, δ = 0.15

Όσον αφορά την EECI, μια υψηλή τιμή EECI υποδηλώνει ότι οι οικολογικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι πιο βιώσιμες και επηρεάζονται λιγότερο από τη διαταραχή. Αντίθετα, μια χαμηλή τιμή σημαίνει μια μεγάλη απειλή σε αυτόν τον τομέα. Προκειμένου να αναλυθεί το αποτέλεσμα που συνάδει με την τιμή απειλής, ο προτεινόμενος δείκτης απειλών (CHATI) έχει οριστεί ως εξής:
CHATI = 1 − (α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS).

=='''Συμπεράσματα'''==

Από τα στατιστικά δεδομένα και τους χάρτες χρήσης γης για την περιοχή του Όρους Wutai για το διάστημα των 30 ετών, από το 1987 έως το 2018, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα. Συνολικά η κάλυψη των δασών της περιοχής μειώνετε, ενώ αντίθετα η περιοχή του δομημένου περιβάλλοντος παρουσιάζει σημαντική αύξηση. Οι περιοχές ορυχείων σε μικρό χρονικό διάστημα έφτασε σε μια σημαντική αύξηση και στην συνέχεια μειώθηκε με αργό ρυθμό. Το γυμνό έδαφος παρουσιάζει μια αυξητική τάση. Οι καλλιέργειες αρχικά παρουσίασαν μείωση και στην συνέχεια μια μικρή αύξηση. Στην περιοχή υπάρχει μια μικρή έκταση νερού, η οποία διατηρείται σταθερή. Όσο αφορά τα λιβάδια, η έκταση τους κυμαίνεται σημαντικά.

Εστιάζοντας, παρατηρείται από τους χάρτες χρήσης γης, όσο αφορά τα δάση, ότι υπάρχει μια αύξηση της έκτασης γύρω από τον πυρήνα της προστατευμένης περιοχής ενώ η σημαντικότερη μείωση παρουσιάζεται στις πλέον δομημένες περιοχές και στα ορυχεία.

Επίσης στην έρευνα χρησιμοποιείται το NDVI που έχει παραχθεί από τις εικόνες Landsat για κάθε χρόνο για να προσδιοριστεί η κατάσταση της βλάστησης. Για ολόκληρη την περιοχή το μέσο NDVI παρέμεινε σταθερό. Για να αναγνωριστούν όμως οι χωρικές διαφοροποιήσεις της κατάστασης της βλάστησης έχει παραχθεί ένας ακόμα χάρτης ο οποίος δείχνει άμεσα την τάση των αλλαγών σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel). Αυτό πετυχαίνετε μέσω της διαδικασίας F-test. Όπως φαίνεται στον χάρτη σημαντική μείωση στην κατάσταση βλάστησης υπάρχει στις περιοχές των ορυχείων, στις δομημένες περιοχές και σε μια γραμμική έκταση η οποία ακολουθεί την πορεία του οδικού δικτύου που κατασκευάστηκε μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.

Όπως αναφέραμε, αυτή η έρευνα πρότεινε ένα Δείκτη Απειλών για την περιοχή, το Comprehensive Heritage Area Threats Index (CHATI). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τέσσερις βασικούς κανονικοποιημένους δείκτες δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα για την αξιολόγηση των απειλών ολόκληρης της περιοχής. Ο έλεγχος ακρίβειας, βασισμένος στην επικύρωση πεδίου, έχει αποδείξει ότι αυτό το πλαίσιο λειτουργεί, αλλά υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα. Με βάση το αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε περιοχές υψηλού κινδύνου και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι περιοχές είναι σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το χάρτη χρήσης γης. Από αυτή την άποψη, το CHATI πρότεινε έναν αποτελεσματικό τρόπο μέτρησης των απειλών της περιοχής. Τέλος, στην παρούσα έρευνα υιοθετήθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης (linear regression) και ένα F-test για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της χωροχρονικής διακύμανσης. Από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, ο πυρήνας της προστατευόμενης περιοχής του Όρους Wutai άλλαξε δραματικά αλλά τείνει σε λιγότερες απειλές. Αντίθετα, η οικιστική περιοχή και οι περιοχές με τα ορυχεία εμφάνισαν μεγάλη απειλή.

Εν κατακλείδι, η μελέτη δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS σε συνδυασμό με ένα σύστημα αξιολόγησης για τον εντοπισμό των απειλών για τις περιοχές Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Τα μακροχρόνια δεδομένα από τους δορυφόρους θα μπορούσαν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες για την υποστήριξη της παρακολούθησης και της διαχείρισης μιας Περιοχής Παγκόσμιας Κληρονομιάς.

[[Εικόνα: 21.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1. Η χρήση γης / κάλυψη εδάφους (LULC) του όρους Wutai από το 1987 έως το 2018 (δείγμα από το 2016 και το 2018).'']]
[[Εικόνα: Wqe.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 2. Η χωρική κατανομή των διαταραχών απειλής το 2018 βάση του CHATI'']]
[[Εικόνα: 23.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 3. Η χωρική κατανομή της τάσης μεταβολής της τιμής CHATI από το 1987-2018 στο όρος Wutai.'']]

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Αρχείο:Wqe.png

2020-02-25T18:08:02Z

CharalamposMarangos:

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T18:06:23Z

CharalamposMarangos:

'''Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Monitoring Land Cover Change and Disturbance of the Mount Wutai World Cultural Landscape Heritage Protected Area, Based on Remote Sensing Time-Series Images from 1987 to 2018

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://www.researchgate.net/publication/333587826_Monitoring_Land_Cover_Change_and_Disturbance_of_the_Mount_Wutai_World_Cultural_Landscape_Heritage_Protected_Area_Based_on_Remote_Sensing_Time-Series_Images_from_1987_to_2018

'''Συγγραφείς:'''Xuyu Bai, Peijun Du, Shanchuan Guo, Peng Zhang, Cong Lin,Pengfei Tang and Ce Zhang

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Αντικείμενο της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της χωροχρονικής εξέλιξης των χρήσεων γης / κάλυψης γης (land use/land cover - LULC) και η αναγνώριση των απειλών που παρουσιάζονται για την περιοχή του όρους Wutai. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στην περιοχή του όρους η οποία έχει καταχωρηθεί ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO (Mount Wutai World Heritage Area). Η συγκεκριμένη έρευνα στηρίζεται στην ιδέα πως μια ανάλυση για μια περιοχή Παγκόσμιας Κληρονομιάς πρέπει να εμπεριέχει τις περιοχές με το πολιτισμικό υπόβαθρό αλλά και το ευρύτερο περιβάλλον μέσα στο οποίο εντάσσονται. Με βάση τους δείκτες NDVI, NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους), MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) και τα δεδομένα χρήσης γης - LULC που εξάγονται από τις εικόνες Landsat στο Mount Wutai, η μελέτη αυτή προσδιορίζει τους πιθανούς κινδύνους και τις σημαντικές διαταραχές της WHA, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αφθονίας, του βαθμού πίεσης (stress) του εδάφους της γης, της κάλυψης της βλάστησης και της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου. Για την αξιολόγηση και ανάλυση της χωροχρονικής διακύμανσης της χρήσης γης και των απειλών για την περιοχή του Όρους Wutai δημιουργείτε ένας προτεινόμενος δείκτης απειλών (Comprehensive Heritage Area Threats Index - CHATI). Αρχικά, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS συνδυάζονται με δεδομένα πολλαπλών πηγών για την εξαγωγή αυτών των βασικών παραγόντων από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της περιοχής αναλύονται ξεχωριστά για κάθε παράγοντα και οπτική, και στην συνέχεια καθιερώνεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης και ένα μακροπρόθεσμο πλαίσιο ακολουθίας.

Αφορμή της έρευνας αποτελούν οι διαταραχές και οι απειλές για την ασφάλεια των Μνημείων Παγκόσμιας Κληρονομιά που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή. Με αυτή την αφορμή, υποστηρίζεται πως οι αλλαγές στις χρήσεις γης μιας περιοχής έχουν συνήθως σημαντική επίδραση στις περισσότερες πτυχές του περιβάλλοντος. Η εξέλιξη στις χρήσεις γης μιας περιοχής είναι μια συνεχής και δυναμική διαδικασία. Έτσι η μελέτη του αντίκτυπου των χρήσεων γης στην περιοχή γίνεται μέσω της επισκόπησης μιας διαχρονικής σειράς από στιγμιότυπα, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά, η έρευνα αξιοποιεί δεδομένα από πολλές πηγές και απο πολλές χρονικές στιγμές. Αρχικά χρησιμοποιεί τα δεδομένα MODIS NDVI (normalized difference vegetation index - κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) τα οποία παράγονται από την NASA. Τα δεδομένα αυτά τα οποία αφορούν εικόνες από το 2000 μέχρι το 2018 χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση της εποχιακής διακύμανσης στην βλάστηση της περιοχής και στην συνολικότερη κατάσταση της. Τα αποτελέσματα από αυτά δεδομένα παρέχουν καθοδήγηση όσο αφορά την επιλογή των εικόνων Landsat στην συνέχεια.

Κυρίως, τα δεδομένα που χρησιμοποιεί η έρευνα είναι δεδομένα Landsat, τα οποία συλλέχθηκαν από το 1987 μέχρι το 2018. Περιλαμβάνουν εικόνες TM (Thematic Mapper) και OLI (Operational Land Imager) με χωρική ανάλυση 30 μέτρων και κάλυψη σύννεφων κάτω του 90%. Σύμφωνα με τον μέσο όρο του NDVI για την περιοχή μελέτης που έχει προκύψει από τα δεδομένα MODIS NDVI και το πρότυπο της εποχιακής δυναμικής που παρατηρείται, επιλέγετε η περίοδος από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο ως η καλύτερη επιλογή για την παρακολούθηση της κατάστασης της βλάστησης. Τέλος συλλέχθηκαν δεδομένα τοπογραφικών χαρτών και δεδομένα των δασικών πόρων από το 2016 μέχρι το 2017 τα οποία αξιοποιήθηκαν για την έρευνα πεδίου. Για την επεξεργασία των δεδομένων των εικόνων TM / OLI χρησιμοποιούνται τα λογισμικά ENVI και ArcGIS. Στην προεπεξεργασία, οι εικόνες υποβάλλονται σε ραδιομετρική, ατμοσφαιρική και τέλος σε γεωμετρική διόρθωση.
Οι κύριοι δείκτες που χρησιμοποιούνται είναι οι NDVI, NDSI και MNDWI. Ο NDVI (κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) είναι η αναλογία του κοντινού υπέρυθρου (NIR) και του κόκκινου (R) καναλιού των εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο δείκτης MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) αναπτύσσεται από το NDWI (κανονικοποιημένος δείκτης νερού), το οποίο μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά τις περιοχές νερού από τις εικόνες. Ο δείκτης NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους) αναπτύσσεται από τον δείκτη εδάφους (SI), όπου ο δείκτης εδάφους συνδυάζεται με τον δείκτη IBI (index based building index) και χρησιμοποιεί το SAVI (δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος) για να ελαχιστοποιήσει την επιρροή της βλάστησης. Συνεπώς, το NDSI είναι κατάλληλος δείκτης για τις δομημένες περιοχές και τις περιοχές με γυμνό έδαφος.

Για την παραγωγή των χαρτών χρήσης γης ακολουθούνται τα βήματα που έχουμε αναφέρει. Στη συνέχεια ορίζονται οι περιοχές εκπαίδευσης και χρησιμοποιούνται 3 διαφορετικοί τρόποι ταξινόμησης, μέγιστης πιθανοφάνειας - maximum likelihood classification (MLC), neural net classification (NN) και support vector machine classification (SVM) για την παραγωγή 3 χαρτών κάλυψης γης κάθε χρόνο. Με την ταξινόμηση διαφοροποιούνται 7 κατηγορίες χρήσης γης: δάση, λιβάδια, καλλιέργειες, ορυχεία, γυμνό έδαφος και νερό.
Το ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης των απειλών για την περιοχή μελέτης αναπτύσσεται μέσω του Περιβαλλοντικού Δείκτη (EI – Environment Index). Σε αυτό το σύστημα, οι οικολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος μπορούν να αξιολογηθούν μέσω έξι πτυχές, όπως ο βιολογικός πλούτος, η κάλυψη της βλάστηση, η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, η πίεση στο έδαφος, το φορτίο της ρύπανσης και ο περιβαλλοντικός περιορισμός (environmental restriction). Για τη συστηματική αξιολόγηση των συνθηκών περιβάλλοντος, κάθε μία από τις έξι πτυχές ανέπτυξε ένα δείκτη με ένα αντίστοιχο βάρος. Για να γίνει αυτή η εκτίμηση μέσω της τηλεπισκόπισης, έχει αναπτυχθεί ο δείκτης EECI (Ecological Environment Conditions Index).

EECI = α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS

Όπου :

-NHQ = normalized habitat quality index

-NNDVI = normalized NDVI

-NWD = normalized water network denseness

-NLS = the degree of land stress

και α = 0.35, β = 0.35, γ = 0.15, δ = 0.15

Όσον αφορά την EECI, μια υψηλή τιμή EECI υποδηλώνει ότι οι οικολογικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι πιο βιώσιμες και επηρεάζονται λιγότερο από τη διαταραχή. Αντίθετα, μια χαμηλή τιμή σημαίνει μια μεγάλη απειλή σε αυτόν τον τομέα. Προκειμένου να αναλυθεί το αποτέλεσμα που συνάδει με την τιμή απειλής, ο προτεινόμενος δείκτης απειλών (CHATI) έχει οριστεί ως εξής:
CHATI = 1 − (α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS).

=='''Συμπεράσματα'''==

Από τα στατιστικά δεδομένα και τους χάρτες χρήσης γης για την περιοχή του Όρους Wutai για το διάστημα των 30 ετών, από το 1987 έως το 2018, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα. Συνολικά η κάλυψη των δασών της περιοχής μειώνετε, ενώ αντίθετα η περιοχή του δομημένου περιβάλλοντος παρουσιάζει σημαντική αύξηση. Οι περιοχές ορυχείων σε μικρό χρονικό διάστημα έφτασε σε μια σημαντική αύξηση και στην συνέχεια μειώθηκε με αργό ρυθμό. Το γυμνό έδαφος παρουσιάζει μια αυξητική τάση. Οι καλλιέργειες αρχικά παρουσίασαν μείωση και στην συνέχεια μια μικρή αύξηση. Στην περιοχή υπάρχει μια μικρή έκταση νερού, η οποία διατηρείται σταθερή. Όσο αφορά τα λιβάδια, η έκταση τους κυμαίνεται σημαντικά.

Εστιάζοντας, παρατηρείται από τους χάρτες χρήσης γης, όσο αφορά τα δάση, ότι υπάρχει μια αύξηση της έκτασης γύρω από τον πυρήνα της προστατευμένης περιοχής ενώ η σημαντικότερη μείωση παρουσιάζεται στις πλέον δομημένες περιοχές και στα ορυχεία.

Επίσης στην έρευνα χρησιμοποιείται το NDVI που έχει παραχθεί από τις εικόνες Landsat για κάθε χρόνο για να προσδιοριστεί η κατάσταση της βλάστησης. Για ολόκληρη την περιοχή το μέσο NDVI παρέμεινε σταθερό. Για να αναγνωριστούν όμως οι χωρικές διαφοροποιήσεις της κατάστασης της βλάστησης έχει παραχθεί ένας ακόμα χάρτης ο οποίος δείχνει άμεσα την τάση των αλλαγών σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel). Αυτό πετυχαίνετε μέσω της διαδικασίας F-test. Όπως φαίνεται στον χάρτη σημαντική μείωση στην κατάσταση βλάστησης υπάρχει στις περιοχές των ορυχείων, στις δομημένες περιοχές και σε μια γραμμική έκταση η οποία ακολουθεί την πορεία του οδικού δικτύου που κατασκευάστηκε μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.

Όπως αναφέραμε, αυτή η έρευνα πρότεινε ένα Δείκτη Απειλών για την περιοχή, το Comprehensive Heritage Area Threats Index (CHATI). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τέσσερις βασικούς κανονικοποιημένους δείκτες δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα για την αξιολόγηση των απειλών ολόκληρης της περιοχής. Ο έλεγχος ακρίβειας, βασισμένος στην επικύρωση πεδίου, έχει αποδείξει ότι αυτό το πλαίσιο λειτουργεί, αλλά υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα. Με βάση το αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε περιοχές υψηλού κινδύνου και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι περιοχές είναι σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το χάρτη χρήσης γης. Από αυτή την άποψη, το CHATI πρότεινε έναν αποτελεσματικό τρόπο μέτρησης των απειλών της περιοχής. Τέλος, στην παρούσα έρευνα υιοθετήθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης (linear regression) και ένα F-test για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της χωροχρονικής διακύμανσης. Από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, ο πυρήνας της προστατευόμενης περιοχής του Όρους Wutai άλλαξε δραματικά αλλά τείνει σε λιγότερες απειλές. Αντίθετα, η οικιστική περιοχή και οι περιοχές με τα ορυχεία εμφάνισαν μεγάλη απειλή.

Εν κατακλείδι, η μελέτη δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS σε συνδυασμό με ένα σύστημα αξιολόγησης για τον εντοπισμό των απειλών για τις περιοχές Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Τα μακροχρόνια δεδομένα από τους δορυφόρους θα μπορούσαν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες για την υποστήριξη της παρακολούθησης και της διαχείρισης μιας Περιοχής Παγκόσμιας Κληρονομιάς.

[[Εικόνα: 21.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1. Η χρήση γης / κάλυψη εδάφους (LULC) του όρους Wutai από το 1987 έως το 2018 (δείγμα από το 2016 και το 2018).'']]
[[Εικόνα: Fewfe.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 2. Η χωρική κατανομή των διαταραχών απειλής το 2018 βάση του CHATI'']]
[[Εικόνα: 23.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 3. Η χωρική κατανομή της τάσης μεταβολής της τιμής CHATI από το 1987-2018 στο όρος Wutai.'']]

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T18:02:07Z

CharalamposMarangos:

'''Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Monitoring Land Cover Change and Disturbance of the Mount Wutai World Cultural Landscape Heritage Protected Area, Based on Remote Sensing Time-Series Images from 1987 to 2018

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://www.researchgate.net/publication/333587826_Monitoring_Land_Cover_Change_and_Disturbance_of_the_Mount_Wutai_World_Cultural_Landscape_Heritage_Protected_Area_Based_on_Remote_Sensing_Time-Series_Images_from_1987_to_2018

'''Συγγραφείς:'''Xuyu Bai, Peijun Du, Shanchuan Guo, Peng Zhang, Cong Lin,Pengfei Tang and Ce Zhang

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Αντικείμενο της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της χωροχρονικής εξέλιξης των χρήσεων γης / κάλυψης γης (land use/land cover - LULC) και η αναγνώριση των απειλών που παρουσιάζονται για την περιοχή του όρους Wutai. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στην περιοχή του όρους η οποία έχει καταχωρηθεί ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO (Mount Wutai World Heritage Area). Η συγκεκριμένη έρευνα στηρίζεται στην ιδέα πως μια ανάλυση για μια περιοχή Παγκόσμιας Κληρονομιάς πρέπει να εμπεριέχει τις περιοχές με το πολιτισμικό υπόβαθρό αλλά και το ευρύτερο περιβάλλον μέσα στο οποίο εντάσσονται. Με βάση τους δείκτες NDVI, NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους), MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) και τα δεδομένα χρήσης γης - LULC που εξάγονται από τις εικόνες Landsat στο Mount Wutai, η μελέτη αυτή προσδιορίζει τους πιθανούς κινδύνους και τις σημαντικές διαταραχές της WHA, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αφθονίας, του βαθμού πίεσης (stress) του εδάφους της γης, της κάλυψης της βλάστησης και της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου. Για την αξιολόγηση και ανάλυση της χωροχρονικής διακύμανσης της χρήσης γης και των απειλών για την περιοχή του Όρους Wutai δημιουργείτε ένας προτεινόμενος δείκτης απειλών (Comprehensive Heritage Area Threats Index - CHATI). Αρχικά, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS συνδυάζονται με δεδομένα πολλαπλών πηγών για την εξαγωγή αυτών των βασικών παραγόντων από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της περιοχής αναλύονται ξεχωριστά για κάθε παράγοντα και οπτική, και στην συνέχεια καθιερώνεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης και ένα μακροπρόθεσμο πλαίσιο ακολουθίας.

Αφορμή της έρευνας αποτελούν οι διαταραχές και οι απειλές για την ασφάλεια των Μνημείων Παγκόσμιας Κληρονομιά που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή. Με αυτή την αφορμή, υποστηρίζεται πως οι αλλαγές στις χρήσεις γης μιας περιοχής έχουν συνήθως σημαντική επίδραση στις περισσότερες πτυχές του περιβάλλοντος. Η εξέλιξη στις χρήσεις γης μιας περιοχής είναι μια συνεχής και δυναμική διαδικασία. Έτσι η μελέτη του αντίκτυπου των χρήσεων γης στην περιοχή γίνεται μέσω της επισκόπησης μιας διαχρονικής σειράς από στιγμιότυπα, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά, η έρευνα αξιοποιεί δεδομένα από πολλές πηγές και απο πολλές χρονικές στιγμές. Αρχικά χρησιμοποιεί τα δεδομένα MODIS NDVI (normalized difference vegetation index - κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) τα οποία παράγονται από την NASA. Τα δεδομένα αυτά τα οποία αφορούν εικόνες από το 2000 μέχρι το 2018 χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση της εποχιακής διακύμανσης στην βλάστηση της περιοχής και στην συνολικότερη κατάσταση της. Τα αποτελέσματα από αυτά δεδομένα παρέχουν καθοδήγηση όσο αφορά την επιλογή των εικόνων Landsat στην συνέχεια.

Κυρίως, τα δεδομένα που χρησιμοποιεί η έρευνα είναι δεδομένα Landsat, τα οποία συλλέχθηκαν από το 1987 μέχρι το 2018. Περιλαμβάνουν εικόνες TM (Thematic Mapper) και OLI (Operational Land Imager) με χωρική ανάλυση 30 μέτρων και κάλυψη σύννεφων κάτω του 90%. Σύμφωνα με τον μέσο όρο του NDVI για την περιοχή μελέτης που έχει προκύψει από τα δεδομένα MODIS NDVI και το πρότυπο της εποχιακής δυναμικής που παρατηρείται, επιλέγετε η περίοδος από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο ως η καλύτερη επιλογή για την παρακολούθηση της κατάστασης της βλάστησης. Τέλος συλλέχθηκαν δεδομένα τοπογραφικών χαρτών και δεδομένα των δασικών πόρων από το 2016 μέχρι το 2017 τα οποία αξιοποιήθηκαν για την έρευνα πεδίου. Για την επεξεργασία των δεδομένων των εικόνων TM / OLI χρησιμοποιούνται τα λογισμικά ENVI και ArcGIS. Στην προεπεξεργασία, οι εικόνες υποβάλλονται σε ραδιομετρική, ατμοσφαιρική και τέλος σε γεωμετρική διόρθωση.
Οι κύριοι δείκτες που χρησιμοποιούνται είναι οι NDVI, NDSI και MNDWI. Ο NDVI (κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) είναι η αναλογία του κοντινού υπέρυθρου (NIR) και του κόκκινου (R) καναλιού των εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο δείκτης MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) αναπτύσσεται από το NDWI (κανονικοποιημένος δείκτης νερού), το οποίο μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά τις περιοχές νερού από τις εικόνες. Ο δείκτης NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους) αναπτύσσεται από τον δείκτη εδάφους (SI), όπου ο δείκτης εδάφους συνδυάζεται με τον δείκτη IBI (index based building index) και χρησιμοποιεί το SAVI (δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος) για να ελαχιστοποιήσει την επιρροή της βλάστησης. Συνεπώς, το NDSI είναι κατάλληλος δείκτης για τις δομημένες περιοχές και τις περιοχές με γυμνό έδαφος.

Για την παραγωγή των χαρτών χρήσης γης ακολουθούνται τα βήματα που έχουμε αναφέρει. Στη συνέχεια ορίζονται οι περιοχές εκπαίδευσης και χρησιμοποιούνται 3 διαφορετικοί τρόποι ταξινόμησης, μέγιστης πιθανοφάνειας - maximum likelihood classification (MLC), neural net classification (NN) και support vector machine classification (SVM) για την παραγωγή 3 χαρτών κάλυψης γης κάθε χρόνο. Με την ταξινόμηση διαφοροποιούνται 7 κατηγορίες χρήσης γης: δάση, λιβάδια, καλλιέργειες, ορυχεία, γυμνό έδαφος και νερό.
Το ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης των απειλών για την περιοχή μελέτης αναπτύσσεται μέσω του Περιβαλλοντικού Δείκτη (EI – Environment Index). Σε αυτό το σύστημα, οι οικολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος μπορούν να αξιολογηθούν μέσω έξι πτυχές, όπως ο βιολογικός πλούτος, η κάλυψη της βλάστηση, η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, η πίεση στο έδαφος, το φορτίο της ρύπανσης και ο περιβαλλοντικός περιορισμός (environmental restriction). Για τη συστηματική αξιολόγηση των συνθηκών περιβάλλοντος, κάθε μία από τις έξι πτυχές ανέπτυξε ένα δείκτη με ένα αντίστοιχο βάρος. Για να γίνει αυτή η εκτίμηση μέσω της τηλεπισκόπισης, έχει αναπτυχθεί ο δείκτης EECI (Ecological Environment Conditions Index).

EECI = α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS

Όπου :

-NHQ = normalized habitat quality index

-NNDVI = normalized NDVI

-NWD = normalized water network denseness

-NLS = the degree of land stress

και α = 0.35, β = 0.35, γ = 0.15, δ = 0.15

Όσον αφορά την EECI, μια υψηλή τιμή EECI υποδηλώνει ότι οι οικολογικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι πιο βιώσιμες και επηρεάζονται λιγότερο από τη διαταραχή. Αντίθετα, μια χαμηλή τιμή σημαίνει μια μεγάλη απειλή σε αυτόν τον τομέα. Προκειμένου να αναλυθεί το αποτέλεσμα που συνάδει με την τιμή απειλής, ο προτεινόμενος δείκτης απειλών (CHATI) έχει οριστεί ως εξής:
CHATI = 1 − (α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS).

=='''Συμπεράσματα'''==

Από τα στατιστικά δεδομένα και τους χάρτες χρήσης γης για την περιοχή του Όρους Wutai για το διάστημα των 30 ετών, από το 1987 έως το 2018, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα. Συνολικά η κάλυψη των δασών της περιοχής μειώνετε, ενώ αντίθετα η περιοχή του δομημένου περιβάλλοντος παρουσιάζει σημαντική αύξηση. Οι περιοχές ορυχείων σε μικρό χρονικό διάστημα έφτασε σε μια σημαντική αύξηση και στην συνέχεια μειώθηκε με αργό ρυθμό. Το γυμνό έδαφος παρουσιάζει μια αυξητική τάση. Οι καλλιέργειες αρχικά παρουσίασαν μείωση και στην συνέχεια μια μικρή αύξηση. Στην περιοχή υπάρχει μια μικρή έκταση νερού, η οποία διατηρείται σταθερή. Όσο αφορά τα λιβάδια, η έκταση τους κυμαίνεται σημαντικά.

Εστιάζοντας, παρατηρείται από τους χάρτες χρήσης γης, όσο αφορά τα δάση, ότι υπάρχει μια αύξηση της έκτασης γύρω από τον πυρήνα της προστατευμένης περιοχής ενώ η σημαντικότερη μείωση παρουσιάζεται στις πλέον δομημένες περιοχές και στα ορυχεία.

Επίσης στην έρευνα χρησιμοποιείται το NDVI που έχει παραχθεί από τις εικόνες Landsat για κάθε χρόνο για να προσδιοριστεί η κατάσταση της βλάστησης. Για ολόκληρη την περιοχή το μέσο NDVI παρέμεινε σταθερό. Για να αναγνωριστούν όμως οι χωρικές διαφοροποιήσεις της κατάστασης της βλάστησης έχει παραχθεί ένας ακόμα χάρτης ο οποίος δείχνει άμεσα την τάση των αλλαγών σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel). Αυτό πετυχαίνετε μέσω της διαδικασίας F-test. Όπως φαίνεται στον χάρτη σημαντική μείωση στην κατάσταση βλάστησης υπάρχει στις περιοχές των ορυχείων, στις δομημένες περιοχές και σε μια γραμμική έκταση η οποία ακολουθεί την πορεία του οδικού δικτύου που κατασκευάστηκε μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.

Όπως αναφέραμε, αυτή η έρευνα πρότεινε ένα Δείκτη Απειλών για την περιοχή, το Comprehensive Heritage Area Threats Index (CHATI). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τέσσερις βασικούς κανονικοποιημένους δείκτες δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα για την αξιολόγηση των απειλών ολόκληρης της περιοχής. Ο έλεγχος ακρίβειας, βασισμένος στην επικύρωση πεδίου, έχει αποδείξει ότι αυτό το πλαίσιο λειτουργεί, αλλά υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα. Με βάση το αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε περιοχές υψηλού κινδύνου και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι περιοχές είναι σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το χάρτη χρήσης γης. Από αυτή την άποψη, το CHATI πρότεινε έναν αποτελεσματικό τρόπο μέτρησης των απειλών της περιοχής. Τέλος, στην παρούσα έρευνα υιοθετήθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης (linear regression) και ένα F-test για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της χωροχρονικής διακύμανσης. Από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, ο πυρήνας της προστατευόμενης περιοχής του Όρους Wutai άλλαξε δραματικά αλλά τείνει σε λιγότερες απειλές. Αντίθετα, η οικιστική περιοχή και οι περιοχές με τα ορυχεία εμφάνισαν μεγάλη απειλή.

Εν κατακλείδι, η μελέτη δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS σε συνδυασμό με ένα σύστημα αξιολόγησης για τον εντοπισμό των απειλών για τις περιοχές Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Τα μακροχρόνια δεδομένα από τους δορυφόρους θα μπορούσαν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες για την υποστήριξη της παρακολούθησης και της διαχείρισης μιας Περιοχής Παγκόσμιας Κληρονομιάς.

[[Εικόνα: 21.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1. Η χρήση γης / κάλυψη εδάφους (LULC) του όρους Wutai από το 1987 έως το 2018 (δείγμα από το 2016 και το 2018).'']]
[[Εικόνα: 23.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 3. Η χωρική κατανομή της τάσης μεταβολής της τιμής CHATI από το 1987-2018 στο όρος Wutai.'']]

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Αρχείο:23.png

2020-02-25T18:01:46Z

CharalamposMarangos:

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T18:00:37Z

CharalamposMarangos:

'''Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Monitoring Land Cover Change and Disturbance of the Mount Wutai World Cultural Landscape Heritage Protected Area, Based on Remote Sensing Time-Series Images from 1987 to 2018

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://www.researchgate.net/publication/333587826_Monitoring_Land_Cover_Change_and_Disturbance_of_the_Mount_Wutai_World_Cultural_Landscape_Heritage_Protected_Area_Based_on_Remote_Sensing_Time-Series_Images_from_1987_to_2018

'''Συγγραφείς:'''Xuyu Bai, Peijun Du, Shanchuan Guo, Peng Zhang, Cong Lin,Pengfei Tang and Ce Zhang

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Αντικείμενο της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της χωροχρονικής εξέλιξης των χρήσεων γης / κάλυψης γης (land use/land cover - LULC) και η αναγνώριση των απειλών που παρουσιάζονται για την περιοχή του όρους Wutai. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στην περιοχή του όρους η οποία έχει καταχωρηθεί ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO (Mount Wutai World Heritage Area). Η συγκεκριμένη έρευνα στηρίζεται στην ιδέα πως μια ανάλυση για μια περιοχή Παγκόσμιας Κληρονομιάς πρέπει να εμπεριέχει τις περιοχές με το πολιτισμικό υπόβαθρό αλλά και το ευρύτερο περιβάλλον μέσα στο οποίο εντάσσονται. Με βάση τους δείκτες NDVI, NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους), MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) και τα δεδομένα χρήσης γης - LULC που εξάγονται από τις εικόνες Landsat στο Mount Wutai, η μελέτη αυτή προσδιορίζει τους πιθανούς κινδύνους και τις σημαντικές διαταραχές της WHA, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αφθονίας, του βαθμού πίεσης (stress) του εδάφους της γης, της κάλυψης της βλάστησης και της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου. Για την αξιολόγηση και ανάλυση της χωροχρονικής διακύμανσης της χρήσης γης και των απειλών για την περιοχή του Όρους Wutai δημιουργείτε ένας προτεινόμενος δείκτης απειλών (Comprehensive Heritage Area Threats Index - CHATI). Αρχικά, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS συνδυάζονται με δεδομένα πολλαπλών πηγών για την εξαγωγή αυτών των βασικών παραγόντων από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της περιοχής αναλύονται ξεχωριστά για κάθε παράγοντα και οπτική, και στην συνέχεια καθιερώνεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης και ένα μακροπρόθεσμο πλαίσιο ακολουθίας.

Αφορμή της έρευνας αποτελούν οι διαταραχές και οι απειλές για την ασφάλεια των Μνημείων Παγκόσμιας Κληρονομιά που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή. Με αυτή την αφορμή, υποστηρίζεται πως οι αλλαγές στις χρήσεις γης μιας περιοχής έχουν συνήθως σημαντική επίδραση στις περισσότερες πτυχές του περιβάλλοντος. Η εξέλιξη στις χρήσεις γης μιας περιοχής είναι μια συνεχής και δυναμική διαδικασία. Έτσι η μελέτη του αντίκτυπου των χρήσεων γης στην περιοχή γίνεται μέσω της επισκόπησης μιας διαχρονικής σειράς από στιγμιότυπα, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά, η έρευνα αξιοποιεί δεδομένα από πολλές πηγές και απο πολλές χρονικές στιγμές. Αρχικά χρησιμοποιεί τα δεδομένα MODIS NDVI (normalized difference vegetation index - κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) τα οποία παράγονται από την NASA. Τα δεδομένα αυτά τα οποία αφορούν εικόνες από το 2000 μέχρι το 2018 χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση της εποχιακής διακύμανσης στην βλάστηση της περιοχής και στην συνολικότερη κατάσταση της. Τα αποτελέσματα από αυτά δεδομένα παρέχουν καθοδήγηση όσο αφορά την επιλογή των εικόνων Landsat στην συνέχεια.

Κυρίως, τα δεδομένα που χρησιμοποιεί η έρευνα είναι δεδομένα Landsat, τα οποία συλλέχθηκαν από το 1987 μέχρι το 2018. Περιλαμβάνουν εικόνες TM (Thematic Mapper) και OLI (Operational Land Imager) με χωρική ανάλυση 30 μέτρων και κάλυψη σύννεφων κάτω του 90%. Σύμφωνα με τον μέσο όρο του NDVI για την περιοχή μελέτης που έχει προκύψει από τα δεδομένα MODIS NDVI και το πρότυπο της εποχιακής δυναμικής που παρατηρείται, επιλέγετε η περίοδος από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο ως η καλύτερη επιλογή για την παρακολούθηση της κατάστασης της βλάστησης. Τέλος συλλέχθηκαν δεδομένα τοπογραφικών χαρτών και δεδομένα των δασικών πόρων από το 2016 μέχρι το 2017 τα οποία αξιοποιήθηκαν για την έρευνα πεδίου. Για την επεξεργασία των δεδομένων των εικόνων TM / OLI χρησιμοποιούνται τα λογισμικά ENVI και ArcGIS. Στην προεπεξεργασία, οι εικόνες υποβάλλονται σε ραδιομετρική, ατμοσφαιρική και τέλος σε γεωμετρική διόρθωση.
Οι κύριοι δείκτες που χρησιμοποιούνται είναι οι NDVI, NDSI και MNDWI. Ο NDVI (κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) είναι η αναλογία του κοντινού υπέρυθρου (NIR) και του κόκκινου (R) καναλιού των εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο δείκτης MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) αναπτύσσεται από το NDWI (κανονικοποιημένος δείκτης νερού), το οποίο μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά τις περιοχές νερού από τις εικόνες. Ο δείκτης NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους) αναπτύσσεται από τον δείκτη εδάφους (SI), όπου ο δείκτης εδάφους συνδυάζεται με τον δείκτη IBI (index based building index) και χρησιμοποιεί το SAVI (δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος) για να ελαχιστοποιήσει την επιρροή της βλάστησης. Συνεπώς, το NDSI είναι κατάλληλος δείκτης για τις δομημένες περιοχές και τις περιοχές με γυμνό έδαφος.

Για την παραγωγή των χαρτών χρήσης γης ακολουθούνται τα βήματα που έχουμε αναφέρει. Στη συνέχεια ορίζονται οι περιοχές εκπαίδευσης και χρησιμοποιούνται 3 διαφορετικοί τρόποι ταξινόμησης, μέγιστης πιθανοφάνειας - maximum likelihood classification (MLC), neural net classification (NN) και support vector machine classification (SVM) για την παραγωγή 3 χαρτών κάλυψης γης κάθε χρόνο. Με την ταξινόμηση διαφοροποιούνται 7 κατηγορίες χρήσης γης: δάση, λιβάδια, καλλιέργειες, ορυχεία, γυμνό έδαφος και νερό.
Το ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης των απειλών για την περιοχή μελέτης αναπτύσσεται μέσω του Περιβαλλοντικού Δείκτη (EI – Environment Index). Σε αυτό το σύστημα, οι οικολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος μπορούν να αξιολογηθούν μέσω έξι πτυχές, όπως ο βιολογικός πλούτος, η κάλυψη της βλάστηση, η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, η πίεση στο έδαφος, το φορτίο της ρύπανσης και ο περιβαλλοντικός περιορισμός (environmental restriction). Για τη συστηματική αξιολόγηση των συνθηκών περιβάλλοντος, κάθε μία από τις έξι πτυχές ανέπτυξε ένα δείκτη με ένα αντίστοιχο βάρος. Για να γίνει αυτή η εκτίμηση μέσω της τηλεπισκόπισης, έχει αναπτυχθεί ο δείκτης EECI (Ecological Environment Conditions Index).

EECI = α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS

Όπου :

-NHQ = normalized habitat quality index

-NNDVI = normalized NDVI

-NWD = normalized water network denseness

-NLS = the degree of land stress

και α = 0.35, β = 0.35, γ = 0.15, δ = 0.15

Όσον αφορά την EECI, μια υψηλή τιμή EECI υποδηλώνει ότι οι οικολογικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι πιο βιώσιμες και επηρεάζονται λιγότερο από τη διαταραχή. Αντίθετα, μια χαμηλή τιμή σημαίνει μια μεγάλη απειλή σε αυτόν τον τομέα. Προκειμένου να αναλυθεί το αποτέλεσμα που συνάδει με την τιμή απειλής, ο προτεινόμενος δείκτης απειλών (CHATI) έχει οριστεί ως εξής:
CHATI = 1 − (α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS).

=='''Συμπεράσματα'''==

Από τα στατιστικά δεδομένα και τους χάρτες χρήσης γης για την περιοχή του Όρους Wutai για το διάστημα των 30 ετών, από το 1987 έως το 2018, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα. Συνολικά η κάλυψη των δασών της περιοχής μειώνετε, ενώ αντίθετα η περιοχή του δομημένου περιβάλλοντος παρουσιάζει σημαντική αύξηση. Οι περιοχές ορυχείων σε μικρό χρονικό διάστημα έφτασε σε μια σημαντική αύξηση και στην συνέχεια μειώθηκε με αργό ρυθμό. Το γυμνό έδαφος παρουσιάζει μια αυξητική τάση. Οι καλλιέργειες αρχικά παρουσίασαν μείωση και στην συνέχεια μια μικρή αύξηση. Στην περιοχή υπάρχει μια μικρή έκταση νερού, η οποία διατηρείται σταθερή. Όσο αφορά τα λιβάδια, η έκταση τους κυμαίνεται σημαντικά.

Εστιάζοντας, παρατηρείται από τους χάρτες χρήσης γης, όσο αφορά τα δάση, ότι υπάρχει μια αύξηση της έκτασης γύρω από τον πυρήνα της προστατευμένης περιοχής ενώ η σημαντικότερη μείωση παρουσιάζεται στις πλέον δομημένες περιοχές και στα ορυχεία.

Επίσης στην έρευνα χρησιμοποιείται το NDVI που έχει παραχθεί από τις εικόνες Landsat για κάθε χρόνο για να προσδιοριστεί η κατάσταση της βλάστησης. Για ολόκληρη την περιοχή το μέσο NDVI παρέμεινε σταθερό. Για να αναγνωριστούν όμως οι χωρικές διαφοροποιήσεις της κατάστασης της βλάστησης έχει παραχθεί ένας ακόμα χάρτης ο οποίος δείχνει άμεσα την τάση των αλλαγών σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel). Αυτό πετυχαίνετε μέσω της διαδικασίας F-test. Όπως φαίνεται στον χάρτη σημαντική μείωση στην κατάσταση βλάστησης υπάρχει στις περιοχές των ορυχείων, στις δομημένες περιοχές και σε μια γραμμική έκταση η οποία ακολουθεί την πορεία του οδικού δικτύου που κατασκευάστηκε μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.

Όπως αναφέραμε, αυτή η έρευνα πρότεινε ένα Δείκτη Απειλών για την περιοχή, το Comprehensive Heritage Area Threats Index (CHATI). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τέσσερις βασικούς κανονικοποιημένους δείκτες δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα για την αξιολόγηση των απειλών ολόκληρης της περιοχής. Ο έλεγχος ακρίβειας, βασισμένος στην επικύρωση πεδίου, έχει αποδείξει ότι αυτό το πλαίσιο λειτουργεί, αλλά υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα. Με βάση το αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε περιοχές υψηλού κινδύνου και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι περιοχές είναι σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το χάρτη χρήσης γης. Από αυτή την άποψη, το CHATI πρότεινε έναν αποτελεσματικό τρόπο μέτρησης των απειλών της περιοχής. Τέλος, στην παρούσα έρευνα υιοθετήθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης (linear regression) και ένα F-test για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της χωροχρονικής διακύμανσης. Από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, ο πυρήνας της προστατευόμενης περιοχής του Όρους Wutai άλλαξε δραματικά αλλά τείνει σε λιγότερες απειλές. Αντίθετα, η οικιστική περιοχή και οι περιοχές με τα ορυχεία εμφάνισαν μεγάλη απειλή.

Εν κατακλείδι, η μελέτη δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS σε συνδυασμό με ένα σύστημα αξιολόγησης για τον εντοπισμό των απειλών για τις περιοχές Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Τα μακροχρόνια δεδομένα από τους δορυφόρους θα μπορούσαν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες για την υποστήριξη της παρακολούθησης και της διαχείρισης μιας Περιοχής Παγκόσμιας Κληρονομιάς.

[[Εικόνα: 21.png|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1. Η χρήση γης / κάλυψη εδάφους (LULC) του όρους Wutai από το 1987 έως το 2018 (δείγμα από το 2016 και το 2018).'']]

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Αρχείο:21.png

2020-02-25T17:58:52Z

CharalamposMarangos:

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T17:57:31Z

CharalamposMarangos:

'''Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Monitoring Land Cover Change and Disturbance of the Mount Wutai World Cultural Landscape Heritage Protected Area, Based on Remote Sensing Time-Series Images from 1987 to 2018

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://www.researchgate.net/publication/333587826_Monitoring_Land_Cover_Change_and_Disturbance_of_the_Mount_Wutai_World_Cultural_Landscape_Heritage_Protected_Area_Based_on_Remote_Sensing_Time-Series_Images_from_1987_to_2018

'''Συγγραφείς:'''Xuyu Bai, Peijun Du, Shanchuan Guo, Peng Zhang, Cong Lin,Pengfei Tang and Ce Zhang

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Αντικείμενο της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της χωροχρονικής εξέλιξης των χρήσεων γης / κάλυψης γης (land use/land cover - LULC) και η αναγνώριση των απειλών που παρουσιάζονται για την περιοχή του όρους Wutai. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στην περιοχή του όρους η οποία έχει καταχωρηθεί ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO (Mount Wutai World Heritage Area). Η συγκεκριμένη έρευνα στηρίζεται στην ιδέα πως μια ανάλυση για μια περιοχή Παγκόσμιας Κληρονομιάς πρέπει να εμπεριέχει τις περιοχές με το πολιτισμικό υπόβαθρό αλλά και το ευρύτερο περιβάλλον μέσα στο οποίο εντάσσονται. Με βάση τους δείκτες NDVI, NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους), MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) και τα δεδομένα χρήσης γης - LULC που εξάγονται από τις εικόνες Landsat στο Mount Wutai, η μελέτη αυτή προσδιορίζει τους πιθανούς κινδύνους και τις σημαντικές διαταραχές της WHA, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αφθονίας, του βαθμού πίεσης (stress) του εδάφους της γης, της κάλυψης της βλάστησης και της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου. Για την αξιολόγηση και ανάλυση της χωροχρονικής διακύμανσης της χρήσης γης και των απειλών για την περιοχή του Όρους Wutai δημιουργείτε ένας προτεινόμενος δείκτης απειλών (Comprehensive Heritage Area Threats Index - CHATI). Αρχικά, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS συνδυάζονται με δεδομένα πολλαπλών πηγών για την εξαγωγή αυτών των βασικών παραγόντων από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της περιοχής αναλύονται ξεχωριστά για κάθε παράγοντα και οπτική, και στην συνέχεια καθιερώνεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης και ένα μακροπρόθεσμο πλαίσιο ακολουθίας.

Αφορμή της έρευνας αποτελούν οι διαταραχές και οι απειλές για την ασφάλεια των Μνημείων Παγκόσμιας Κληρονομιά που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή. Με αυτή την αφορμή, υποστηρίζεται πως οι αλλαγές στις χρήσεις γης μιας περιοχής έχουν συνήθως σημαντική επίδραση στις περισσότερες πτυχές του περιβάλλοντος. Η εξέλιξη στις χρήσεις γης μιας περιοχής είναι μια συνεχής και δυναμική διαδικασία. Έτσι η μελέτη του αντίκτυπου των χρήσεων γης στην περιοχή γίνεται μέσω της επισκόπησης μιας διαχρονικής σειράς από στιγμιότυπα, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά, η έρευνα αξιοποιεί δεδομένα από πολλές πηγές και απο πολλές χρονικές στιγμές. Αρχικά χρησιμοποιεί τα δεδομένα MODIS NDVI (normalized difference vegetation index - κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) τα οποία παράγονται από την NASA. Τα δεδομένα αυτά τα οποία αφορούν εικόνες από το 2000 μέχρι το 2018 χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση της εποχιακής διακύμανσης στην βλάστηση της περιοχής και στην συνολικότερη κατάσταση της. Τα αποτελέσματα από αυτά δεδομένα παρέχουν καθοδήγηση όσο αφορά την επιλογή των εικόνων Landsat στην συνέχεια.

Κυρίως, τα δεδομένα που χρησιμοποιεί η έρευνα είναι δεδομένα Landsat, τα οποία συλλέχθηκαν από το 1987 μέχρι το 2018. Περιλαμβάνουν εικόνες TM (Thematic Mapper) και OLI (Operational Land Imager) με χωρική ανάλυση 30 μέτρων και κάλυψη σύννεφων κάτω του 90%. Σύμφωνα με τον μέσο όρο του NDVI για την περιοχή μελέτης που έχει προκύψει από τα δεδομένα MODIS NDVI και το πρότυπο της εποχιακής δυναμικής που παρατηρείται, επιλέγετε η περίοδος από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο ως η καλύτερη επιλογή για την παρακολούθηση της κατάστασης της βλάστησης. Τέλος συλλέχθηκαν δεδομένα τοπογραφικών χαρτών και δεδομένα των δασικών πόρων από το 2016 μέχρι το 2017 τα οποία αξιοποιήθηκαν για την έρευνα πεδίου. Για την επεξεργασία των δεδομένων των εικόνων TM / OLI χρησιμοποιούνται τα λογισμικά ENVI και ArcGIS. Στην προεπεξεργασία, οι εικόνες υποβάλλονται σε ραδιομετρική, ατμοσφαιρική και τέλος σε γεωμετρική διόρθωση.
Οι κύριοι δείκτες που χρησιμοποιούνται είναι οι NDVI, NDSI και MNDWI. Ο NDVI (κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) είναι η αναλογία του κοντινού υπέρυθρου (NIR) και του κόκκινου (R) καναλιού των εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο δείκτης MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) αναπτύσσεται από το NDWI (κανονικοποιημένος δείκτης νερού), το οποίο μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά τις περιοχές νερού από τις εικόνες. Ο δείκτης NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους) αναπτύσσεται από τον δείκτη εδάφους (SI), όπου ο δείκτης εδάφους συνδυάζεται με τον δείκτη IBI (index based building index) και χρησιμοποιεί το SAVI (δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος) για να ελαχιστοποιήσει την επιρροή της βλάστησης. Συνεπώς, το NDSI είναι κατάλληλος δείκτης για τις δομημένες περιοχές και τις περιοχές με γυμνό έδαφος.

Για την παραγωγή των χαρτών χρήσης γης ακολουθούνται τα βήματα που έχουμε αναφέρει. Στη συνέχεια ορίζονται οι περιοχές εκπαίδευσης και χρησιμοποιούνται 3 διαφορετικοί τρόποι ταξινόμησης, μέγιστης πιθανοφάνειας - maximum likelihood classification (MLC), neural net classification (NN) και support vector machine classification (SVM) για την παραγωγή 3 χαρτών κάλυψης γης κάθε χρόνο. Με την ταξινόμηση διαφοροποιούνται 7 κατηγορίες χρήσης γης: δάση, λιβάδια, καλλιέργειες, ορυχεία, γυμνό έδαφος και νερό.
Το ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης των απειλών για την περιοχή μελέτης αναπτύσσεται μέσω του Περιβαλλοντικού Δείκτη (EI – Environment Index). Σε αυτό το σύστημα, οι οικολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος μπορούν να αξιολογηθούν μέσω έξι πτυχές, όπως ο βιολογικός πλούτος, η κάλυψη της βλάστηση, η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, η πίεση στο έδαφος, το φορτίο της ρύπανσης και ο περιβαλλοντικός περιορισμός (environmental restriction). Για τη συστηματική αξιολόγηση των συνθηκών περιβάλλοντος, κάθε μία από τις έξι πτυχές ανέπτυξε ένα δείκτη με ένα αντίστοιχο βάρος. Για να γίνει αυτή η εκτίμηση μέσω της τηλεπισκόπισης, έχει αναπτυχθεί ο δείκτης EECI (Ecological Environment Conditions Index).

EECI = α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS

Όπου :

-NHQ = normalized habitat quality index

-NNDVI = normalized NDVI

-NWD = normalized water network denseness

-NLS = the degree of land stress

και α = 0.35, β = 0.35, γ = 0.15, δ = 0.15

Όσον αφορά την EECI, μια υψηλή τιμή EECI υποδηλώνει ότι οι οικολογικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι πιο βιώσιμες και επηρεάζονται λιγότερο από τη διαταραχή. Αντίθετα, μια χαμηλή τιμή σημαίνει μια μεγάλη απειλή σε αυτόν τον τομέα. Προκειμένου να αναλυθεί το αποτέλεσμα που συνάδει με την τιμή απειλής, ο προτεινόμενος δείκτης απειλών (CHATI) έχει οριστεί ως εξής:
CHATI = 1 − (α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS).

=='''Συμπεράσματα'''==

Από τα στατιστικά δεδομένα και τους χάρτες χρήσης γης για την περιοχή του Όρους Wutai για το διάστημα των 30 ετών, από το 1987 έως το 2018, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα. Συνολικά η κάλυψη των δασών της περιοχής μειώνετε, ενώ αντίθετα η περιοχή του δομημένου περιβάλλοντος παρουσιάζει σημαντική αύξηση. Οι περιοχές ορυχείων σε μικρό χρονικό διάστημα έφτασε σε μια σημαντική αύξηση και στην συνέχεια μειώθηκε με αργό ρυθμό. Το γυμνό έδαφος παρουσιάζει μια αυξητική τάση. Οι καλλιέργειες αρχικά παρουσίασαν μείωση και στην συνέχεια μια μικρή αύξηση. Στην περιοχή υπάρχει μια μικρή έκταση νερού, η οποία διατηρείται σταθερή. Όσο αφορά τα λιβάδια, η έκταση τους κυμαίνεται σημαντικά.

Εστιάζοντας, παρατηρείται από τους χάρτες χρήσης γης, όσο αφορά τα δάση, ότι υπάρχει μια αύξηση της έκτασης γύρω από τον πυρήνα της προστατευμένης περιοχής ενώ η σημαντικότερη μείωση παρουσιάζεται στις πλέον δομημένες περιοχές και στα ορυχεία.

Επίσης στην έρευνα χρησιμοποιείται το NDVI που έχει παραχθεί από τις εικόνες Landsat για κάθε χρόνο για να προσδιοριστεί η κατάσταση της βλάστησης. Για ολόκληρη την περιοχή το μέσο NDVI παρέμεινε σταθερό. Για να αναγνωριστούν όμως οι χωρικές διαφοροποιήσεις της κατάστασης της βλάστησης έχει παραχθεί ένας ακόμα χάρτης ο οποίος δείχνει άμεσα την τάση των αλλαγών σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel). Αυτό πετυχαίνετε μέσω της διαδικασίας F-test. Όπως φαίνεται στον χάρτη σημαντική μείωση στην κατάσταση βλάστησης υπάρχει στις περιοχές των ορυχείων, στις δομημένες περιοχές και σε μια γραμμική έκταση η οποία ακολουθεί την πορεία του οδικού δικτύου που κατασκευάστηκε μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.

Όπως αναφέραμε, αυτή η έρευνα πρότεινε ένα Δείκτη Απειλών για την περιοχή, το Comprehensive Heritage Area Threats Index (CHATI). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τέσσερις βασικούς κανονικοποιημένους δείκτες δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα για την αξιολόγηση των απειλών ολόκληρης της περιοχής. Ο έλεγχος ακρίβειας, βασισμένος στην επικύρωση πεδίου, έχει αποδείξει ότι αυτό το πλαίσιο λειτουργεί, αλλά υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα. Με βάση το αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε περιοχές υψηλού κινδύνου και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι περιοχές είναι σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το χάρτη χρήσης γης. Από αυτή την άποψη, το CHATI πρότεινε έναν αποτελεσματικό τρόπο μέτρησης των απειλών της περιοχής. Τέλος, στην παρούσα έρευνα υιοθετήθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης (linear regression) και ένα F-test για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της χωροχρονικής διακύμανσης. Από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, ο πυρήνας της προστατευόμενης περιοχής του Όρους Wutai άλλαξε δραματικά αλλά τείνει σε λιγότερες απειλές. Αντίθετα, η οικιστική περιοχή και οι περιοχές με τα ορυχεία εμφάνισαν μεγάλη απειλή.

Εν κατακλείδι, η μελέτη δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS σε συνδυασμό με ένα σύστημα αξιολόγησης για τον εντοπισμό των απειλών για τις περιοχές Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Τα μακροχρόνια δεδομένα από τους δορυφόρους θα μπορούσαν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες για την υποστήριξη της παρακολούθησης και της διαχείρισης μιας Περιοχής Παγκόσμιας Κληρονομιάς.

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T17:57:08Z

CharalamposMarangos:

'''Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Monitoring Land Cover Change and Disturbance of the Mount Wutai World Cultural Landscape Heritage Protected Area, Based on Remote Sensing Time-Series Images from 1987 to 2018

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://www.researchgate.net/publication/333587826_Monitoring_Land_Cover_Change_and_Disturbance_of_the_Mount_Wutai_World_Cultural_Landscape_Heritage_Protected_Area_Based_on_Remote_Sensing_Time-Series_Images_from_1987_to_2018

'''Συγγραφείς:'''Xuyu Bai, Peijun Du, Shanchuan Guo, Peng Zhang, Cong Lin,Pengfei Tang and Ce Zhang

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Αντικείμενο της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της χωροχρονικής εξέλιξης των χρήσεων γης / κάλυψης γης (land use/land cover - LULC) και η αναγνώριση των απειλών που παρουσιάζονται για την περιοχή του όρους Wutai. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στην περιοχή του όρους η οποία έχει καταχωρηθεί ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO (Mount Wutai World Heritage Area). Η συγκεκριμένη έρευνα στηρίζεται στην ιδέα πως μια ανάλυση για μια περιοχή Παγκόσμιας Κληρονομιάς πρέπει να εμπεριέχει τις περιοχές με το πολιτισμικό υπόβαθρό αλλά και το ευρύτερο περιβάλλον μέσα στο οποίο εντάσσονται. Με βάση τους δείκτες NDVI, NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους), MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) και τα δεδομένα χρήσης γης - LULC που εξάγονται από τις εικόνες Landsat στο Mount Wutai, η μελέτη αυτή προσδιορίζει τους πιθανούς κινδύνους και τις σημαντικές διαταραχές της WHA, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αφθονίας, του βαθμού πίεσης (stress) του εδάφους της γης, της κάλυψης της βλάστησης και της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου. Για την αξιολόγηση και ανάλυση της χωροχρονικής διακύμανσης της χρήσης γης και των απειλών για την περιοχή του Όρους Wutai δημιουργείτε ένας προτεινόμενος δείκτης απειλών (Comprehensive Heritage Area Threats Index - CHATI). Αρχικά, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS συνδυάζονται με δεδομένα πολλαπλών πηγών για την εξαγωγή αυτών των βασικών παραγόντων από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της περιοχής αναλύονται ξεχωριστά για κάθε παράγοντα και οπτική, και στην συνέχεια καθιερώνεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης και ένα μακροπρόθεσμο πλαίσιο ακολουθίας.

Αφορμή της έρευνας αποτελούν οι διαταραχές και οι απειλές για την ασφάλεια των Μνημείων Παγκόσμιας Κληρονομιά που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή. Με αυτή την αφορμή, υποστηρίζεται πως οι αλλαγές στις χρήσεις γης μιας περιοχής έχουν συνήθως σημαντική επίδραση στις περισσότερες πτυχές του περιβάλλοντος. Η εξέλιξη στις χρήσεις γης μιας περιοχής είναι μια συνεχής και δυναμική διαδικασία. Έτσι η μελέτη του αντίκτυπου των χρήσεων γης στην περιοχή γίνεται μέσω της επισκόπησης μιας διαχρονικής σειράς από στιγμιότυπα, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά, η έρευνα αξιοποιεί δεδομένα από πολλές πηγές και απο πολλές χρονικές στιγμές. Αρχικά χρησιμοποιεί τα δεδομένα MODIS NDVI (normalized difference vegetation index - κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) τα οποία παράγονται από την NASA. Τα δεδομένα αυτά τα οποία αφορούν εικόνες από το 2000 μέχρι το 2018 χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση της εποχιακής διακύμανσης στην βλάστηση της περιοχής και στην συνολικότερη κατάσταση της. Τα αποτελέσματα από αυτά δεδομένα παρέχουν καθοδήγηση όσο αφορά την επιλογή των εικόνων Landsat στην συνέχεια.

Κυρίως, τα δεδομένα που χρησιμοποιεί η έρευνα είναι δεδομένα Landsat, τα οποία συλλέχθηκαν από το 1987 μέχρι το 2018. Περιλαμβάνουν εικόνες TM (Thematic Mapper) και OLI (Operational Land Imager) με χωρική ανάλυση 30 μέτρων και κάλυψη σύννεφων κάτω του 90%. Σύμφωνα με τον μέσο όρο του NDVI για την περιοχή μελέτης που έχει προκύψει από τα δεδομένα MODIS NDVI και το πρότυπο της εποχιακής δυναμικής που παρατηρείται, επιλέγετε η περίοδος από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο ως η καλύτερη επιλογή για την παρακολούθηση της κατάστασης της βλάστησης. Τέλος συλλέχθηκαν δεδομένα τοπογραφικών χαρτών και δεδομένα των δασικών πόρων από το 2016 μέχρι το 2017 τα οποία αξιοποιήθηκαν για την έρευνα πεδίου. Για την επεξεργασία των δεδομένων των εικόνων TM / OLI χρησιμοποιούνται τα λογισμικά ENVI και ArcGIS. Στην προεπεξεργασία, οι εικόνες υποβάλλονται σε ραδιομετρική, ατμοσφαιρική και τέλος σε γεωμετρική διόρθωση.
Οι κύριοι δείκτες που χρησιμοποιούνται είναι οι NDVI, NDSI και MNDWI. Ο NDVI (κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) είναι η αναλογία του κοντινού υπέρυθρου (NIR) και του κόκκινου (R) καναλιού των εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο δείκτης MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) αναπτύσσεται από το NDWI (κανονικοποιημένος δείκτης νερού), το οποίο μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά τις περιοχές νερού από τις εικόνες. Ο δείκτης NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους) αναπτύσσεται από τον δείκτη εδάφους (SI), όπου ο δείκτης εδάφους συνδυάζεται με τον δείκτη IBI (index based building index) και χρησιμοποιεί το SAVI (δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος) για να ελαχιστοποιήσει την επιρροή της βλάστησης. Συνεπώς, το NDSI είναι κατάλληλος δείκτης για τις δομημένες περιοχές και τις περιοχές με γυμνό έδαφος.

Για την παραγωγή των χαρτών χρήσης γης ακολουθούνται τα βήματα που έχουμε αναφέρει. Στη συνέχεια ορίζονται οι περιοχές εκπαίδευσης και χρησιμοποιούνται 3 διαφορετικοί τρόποι ταξινόμησης, μέγιστης πιθανοφάνειας - maximum likelihood classification (MLC), neural net classification (NN) και support vector machine classification (SVM) για την παραγωγή 3 χαρτών κάλυψης γης κάθε χρόνο. Με την ταξινόμηση διαφοροποιούνται 7 κατηγορίες χρήσης γης: δάση, λιβάδια, καλλιέργειες, ορυχεία, γυμνό έδαφος και νερό.
Το ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης των απειλών για την περιοχή μελέτης αναπτύσσεται μέσω του Περιβαλλοντικού Δείκτη (EI – Environment Index). Σε αυτό το σύστημα, οι οικολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος μπορούν να αξιολογηθούν μέσω έξι πτυχές, όπως ο βιολογικός πλούτος, η κάλυψη της βλάστηση, η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, η πίεση στο έδαφος, το φορτίο της ρύπανσης και ο περιβαλλοντικός περιορισμός (environmental restriction). Για τη συστηματική αξιολόγηση των συνθηκών περιβάλλοντος, κάθε μία από τις έξι πτυχές ανέπτυξε ένα δείκτη με ένα αντίστοιχο βάρος. Για να γίνει αυτή η εκτίμηση μέσω της τηλεπισκόπισης, έχει αναπτυχθεί ο δείκτης EECI (Ecological Environment Conditions Index).

EECI = α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS

Όπου :

NHQ = normalized habitat quality index

/NNDVI = normalized NDVI

/NWD = normalized water network denseness

/NLS = the degree of land stress

/και α = 0.35, β = 0.35, γ = 0.15, δ = 0.15

Όσον αφορά την EECI, μια υψηλή τιμή EECI υποδηλώνει ότι οι οικολογικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι πιο βιώσιμες και επηρεάζονται λιγότερο από τη διαταραχή. Αντίθετα, μια χαμηλή τιμή σημαίνει μια μεγάλη απειλή σε αυτόν τον τομέα. Προκειμένου να αναλυθεί το αποτέλεσμα που συνάδει με την τιμή απειλής, ο προτεινόμενος δείκτης απειλών (CHATI) έχει οριστεί ως εξής:
CHATI = 1 − (α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS).

=='''Συμπεράσματα'''==

Από τα στατιστικά δεδομένα και τους χάρτες χρήσης γης για την περιοχή του Όρους Wutai για το διάστημα των 30 ετών, από το 1987 έως το 2018, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα. Συνολικά η κάλυψη των δασών της περιοχής μειώνετε, ενώ αντίθετα η περιοχή του δομημένου περιβάλλοντος παρουσιάζει σημαντική αύξηση. Οι περιοχές ορυχείων σε μικρό χρονικό διάστημα έφτασε σε μια σημαντική αύξηση και στην συνέχεια μειώθηκε με αργό ρυθμό. Το γυμνό έδαφος παρουσιάζει μια αυξητική τάση. Οι καλλιέργειες αρχικά παρουσίασαν μείωση και στην συνέχεια μια μικρή αύξηση. Στην περιοχή υπάρχει μια μικρή έκταση νερού, η οποία διατηρείται σταθερή. Όσο αφορά τα λιβάδια, η έκταση τους κυμαίνεται σημαντικά.

Εστιάζοντας, παρατηρείται από τους χάρτες χρήσης γης, όσο αφορά τα δάση, ότι υπάρχει μια αύξηση της έκτασης γύρω από τον πυρήνα της προστατευμένης περιοχής ενώ η σημαντικότερη μείωση παρουσιάζεται στις πλέον δομημένες περιοχές και στα ορυχεία.

Επίσης στην έρευνα χρησιμοποιείται το NDVI που έχει παραχθεί από τις εικόνες Landsat για κάθε χρόνο για να προσδιοριστεί η κατάσταση της βλάστησης. Για ολόκληρη την περιοχή το μέσο NDVI παρέμεινε σταθερό. Για να αναγνωριστούν όμως οι χωρικές διαφοροποιήσεις της κατάστασης της βλάστησης έχει παραχθεί ένας ακόμα χάρτης ο οποίος δείχνει άμεσα την τάση των αλλαγών σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel). Αυτό πετυχαίνετε μέσω της διαδικασίας F-test. Όπως φαίνεται στον χάρτη σημαντική μείωση στην κατάσταση βλάστησης υπάρχει στις περιοχές των ορυχείων, στις δομημένες περιοχές και σε μια γραμμική έκταση η οποία ακολουθεί την πορεία του οδικού δικτύου που κατασκευάστηκε μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.

Όπως αναφέραμε, αυτή η έρευνα πρότεινε ένα Δείκτη Απειλών για την περιοχή, το Comprehensive Heritage Area Threats Index (CHATI). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τέσσερις βασικούς κανονικοποιημένους δείκτες δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα για την αξιολόγηση των απειλών ολόκληρης της περιοχής. Ο έλεγχος ακρίβειας, βασισμένος στην επικύρωση πεδίου, έχει αποδείξει ότι αυτό το πλαίσιο λειτουργεί, αλλά υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα. Με βάση το αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε περιοχές υψηλού κινδύνου και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι περιοχές είναι σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το χάρτη χρήσης γης. Από αυτή την άποψη, το CHATI πρότεινε έναν αποτελεσματικό τρόπο μέτρησης των απειλών της περιοχής. Τέλος, στην παρούσα έρευνα υιοθετήθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης (linear regression) και ένα F-test για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της χωροχρονικής διακύμανσης. Από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, ο πυρήνας της προστατευόμενης περιοχής του Όρους Wutai άλλαξε δραματικά αλλά τείνει σε λιγότερες απειλές. Αντίθετα, η οικιστική περιοχή και οι περιοχές με τα ορυχεία εμφάνισαν μεγάλη απειλή.

Εν κατακλείδι, η μελέτη δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS σε συνδυασμό με ένα σύστημα αξιολόγησης για τον εντοπισμό των απειλών για τις περιοχές Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Τα μακροχρόνια δεδομένα από τους δορυφόρους θα μπορούσαν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες για την υποστήριξη της παρακολούθησης και της διαχείρισης μιας Περιοχής Παγκόσμιας Κληρονομιάς.

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T17:56:34Z

CharalamposMarangos:

'''Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Monitoring Land Cover Change and Disturbance of the Mount Wutai World Cultural Landscape Heritage Protected Area, Based on Remote Sensing Time-Series Images from 1987 to 2018

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://www.researchgate.net/publication/333587826_Monitoring_Land_Cover_Change_and_Disturbance_of_the_Mount_Wutai_World_Cultural_Landscape_Heritage_Protected_Area_Based_on_Remote_Sensing_Time-Series_Images_from_1987_to_2018

'''Συγγραφείς:'''Xuyu Bai, Peijun Du, Shanchuan Guo, Peng Zhang, Cong Lin,Pengfei Tang and Ce Zhang

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Αντικείμενο της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της χωροχρονικής εξέλιξης των χρήσεων γης / κάλυψης γης (land use/land cover - LULC) και η αναγνώριση των απειλών που παρουσιάζονται για την περιοχή του όρους Wutai. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στην περιοχή του όρους η οποία έχει καταχωρηθεί ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO (Mount Wutai World Heritage Area). Η συγκεκριμένη έρευνα στηρίζεται στην ιδέα πως μια ανάλυση για μια περιοχή Παγκόσμιας Κληρονομιάς πρέπει να εμπεριέχει τις περιοχές με το πολιτισμικό υπόβαθρό αλλά και το ευρύτερο περιβάλλον μέσα στο οποίο εντάσσονται. Με βάση τους δείκτες NDVI, NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους), MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) και τα δεδομένα χρήσης γης - LULC που εξάγονται από τις εικόνες Landsat στο Mount Wutai, η μελέτη αυτή προσδιορίζει τους πιθανούς κινδύνους και τις σημαντικές διαταραχές της WHA, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αφθονίας, του βαθμού πίεσης (stress) του εδάφους της γης, της κάλυψης της βλάστησης και της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου. Για την αξιολόγηση και ανάλυση της χωροχρονικής διακύμανσης της χρήσης γης και των απειλών για την περιοχή του Όρους Wutai δημιουργείτε ένας προτεινόμενος δείκτης απειλών (Comprehensive Heritage Area Threats Index - CHATI). Αρχικά, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS συνδυάζονται με δεδομένα πολλαπλών πηγών για την εξαγωγή αυτών των βασικών παραγόντων από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της περιοχής αναλύονται ξεχωριστά για κάθε παράγοντα και οπτική, και στην συνέχεια καθιερώνεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης και ένα μακροπρόθεσμο πλαίσιο ακολουθίας.

Αφορμή της έρευνας αποτελούν οι διαταραχές και οι απειλές για την ασφάλεια των Μνημείων Παγκόσμιας Κληρονομιά που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή. Με αυτή την αφορμή, υποστηρίζεται πως οι αλλαγές στις χρήσεις γης μιας περιοχής έχουν συνήθως σημαντική επίδραση στις περισσότερες πτυχές του περιβάλλοντος. Η εξέλιξη στις χρήσεις γης μιας περιοχής είναι μια συνεχής και δυναμική διαδικασία. Έτσι η μελέτη του αντίκτυπου των χρήσεων γης στην περιοχή γίνεται μέσω της επισκόπησης μιας διαχρονικής σειράς από στιγμιότυπα, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά, η έρευνα αξιοποιεί δεδομένα από πολλές πηγές και απο πολλές χρονικές στιγμές. Αρχικά χρησιμοποιεί τα δεδομένα MODIS NDVI (normalized difference vegetation index - κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) τα οποία παράγονται από την NASA. Τα δεδομένα αυτά τα οποία αφορούν εικόνες από το 2000 μέχρι το 2018 χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση της εποχιακής διακύμανσης στην βλάστηση της περιοχής και στην συνολικότερη κατάσταση της. Τα αποτελέσματα από αυτά δεδομένα παρέχουν καθοδήγηση όσο αφορά την επιλογή των εικόνων Landsat στην συνέχεια.

Κυρίως, τα δεδομένα που χρησιμοποιεί η έρευνα είναι δεδομένα Landsat, τα οποία συλλέχθηκαν από το 1987 μέχρι το 2018. Περιλαμβάνουν εικόνες TM (Thematic Mapper) και OLI (Operational Land Imager) με χωρική ανάλυση 30 μέτρων και κάλυψη σύννεφων κάτω του 90%. Σύμφωνα με τον μέσο όρο του NDVI για την περιοχή μελέτης που έχει προκύψει από τα δεδομένα MODIS NDVI και το πρότυπο της εποχιακής δυναμικής που παρατηρείται, επιλέγετε η περίοδος από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο ως η καλύτερη επιλογή για την παρακολούθηση της κατάστασης της βλάστησης. Τέλος συλλέχθηκαν δεδομένα τοπογραφικών χαρτών και δεδομένα των δασικών πόρων από το 2016 μέχρι το 2017 τα οποία αξιοποιήθηκαν για την έρευνα πεδίου. Για την επεξεργασία των δεδομένων των εικόνων TM / OLI χρησιμοποιούνται τα λογισμικά ENVI και ArcGIS. Στην προεπεξεργασία, οι εικόνες υποβάλλονται σε ραδιομετρική, ατμοσφαιρική και τέλος σε γεωμετρική διόρθωση.
Οι κύριοι δείκτες που χρησιμοποιούνται είναι οι NDVI, NDSI και MNDWI. Ο NDVI (κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) είναι η αναλογία του κοντινού υπέρυθρου (NIR) και του κόκκινου (R) καναλιού των εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο δείκτης MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) αναπτύσσεται από το NDWI (κανονικοποιημένος δείκτης νερού), το οποίο μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά τις περιοχές νερού από τις εικόνες. Ο δείκτης NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους) αναπτύσσεται από τον δείκτη εδάφους (SI), όπου ο δείκτης εδάφους συνδυάζεται με τον δείκτη IBI (index based building index) και χρησιμοποιεί το SAVI (δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος) για να ελαχιστοποιήσει την επιρροή της βλάστησης. Συνεπώς, το NDSI είναι κατάλληλος δείκτης για τις δομημένες περιοχές και τις περιοχές με γυμνό έδαφος.

Για την παραγωγή των χαρτών χρήσης γης ακολουθούνται τα βήματα που έχουμε αναφέρει. Στη συνέχεια ορίζονται οι περιοχές εκπαίδευσης και χρησιμοποιούνται 3 διαφορετικοί τρόποι ταξινόμησης, μέγιστης πιθανοφάνειας - maximum likelihood classification (MLC), neural net classification (NN) και support vector machine classification (SVM) για την παραγωγή 3 χαρτών κάλυψης γης κάθε χρόνο. Με την ταξινόμηση διαφοροποιούνται 7 κατηγορίες χρήσης γης: δάση, λιβάδια, καλλιέργειες, ορυχεία, γυμνό έδαφος και νερό.
Το ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης των απειλών για την περιοχή μελέτης αναπτύσσεται μέσω του Περιβαλλοντικού Δείκτη (EI – Environment Index). Σε αυτό το σύστημα, οι οικολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος μπορούν να αξιολογηθούν μέσω έξι πτυχές, όπως ο βιολογικός πλούτος, η κάλυψη της βλάστηση, η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, η πίεση στο έδαφος, το φορτίο της ρύπανσης και ο περιβαλλοντικός περιορισμός (environmental restriction). Για τη συστηματική αξιολόγηση των συνθηκών περιβάλλοντος, κάθε μία από τις έξι πτυχές ανέπτυξε ένα δείκτη με ένα αντίστοιχο βάρος. Για να γίνει αυτή η εκτίμηση μέσω της τηλεπισκόπισης, έχει αναπτυχθεί ο δείκτης EECI (Ecological Environment Conditions Index).

EECI = α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS

Όπου :

NHQ = normalized habitat quality index

NNDVI = normalized NDVI

NWD = normalized water network denseness

NLS = the degree of land stress

και α = 0.35, β = 0.35, γ = 0.15, δ = 0.15

Όσον αφορά την EECI, μια υψηλή τιμή EECI υποδηλώνει ότι οι οικολογικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι πιο βιώσιμες και επηρεάζονται λιγότερο από τη διαταραχή. Αντίθετα, μια χαμηλή τιμή σημαίνει μια μεγάλη απειλή σε αυτόν τον τομέα. Προκειμένου να αναλυθεί το αποτέλεσμα που συνάδει με την τιμή απειλής, ο προτεινόμενος δείκτης απειλών (CHATI) έχει οριστεί ως εξής:
CHATI = 1 − (α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS).

=='''Συμπεράσματα'''==

Από τα στατιστικά δεδομένα και τους χάρτες χρήσης γης για την περιοχή του Όρους Wutai για το διάστημα των 30 ετών, από το 1987 έως το 2018, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα. Συνολικά η κάλυψη των δασών της περιοχής μειώνετε, ενώ αντίθετα η περιοχή του δομημένου περιβάλλοντος παρουσιάζει σημαντική αύξηση. Οι περιοχές ορυχείων σε μικρό χρονικό διάστημα έφτασε σε μια σημαντική αύξηση και στην συνέχεια μειώθηκε με αργό ρυθμό. Το γυμνό έδαφος παρουσιάζει μια αυξητική τάση. Οι καλλιέργειες αρχικά παρουσίασαν μείωση και στην συνέχεια μια μικρή αύξηση. Στην περιοχή υπάρχει μια μικρή έκταση νερού, η οποία διατηρείται σταθερή. Όσο αφορά τα λιβάδια, η έκταση τους κυμαίνεται σημαντικά.

Εστιάζοντας, παρατηρείται από τους χάρτες χρήσης γης, όσο αφορά τα δάση, ότι υπάρχει μια αύξηση της έκτασης γύρω από τον πυρήνα της προστατευμένης περιοχής ενώ η σημαντικότερη μείωση παρουσιάζεται στις πλέον δομημένες περιοχές και στα ορυχεία.

Επίσης στην έρευνα χρησιμοποιείται το NDVI που έχει παραχθεί από τις εικόνες Landsat για κάθε χρόνο για να προσδιοριστεί η κατάσταση της βλάστησης. Για ολόκληρη την περιοχή το μέσο NDVI παρέμεινε σταθερό. Για να αναγνωριστούν όμως οι χωρικές διαφοροποιήσεις της κατάστασης της βλάστησης έχει παραχθεί ένας ακόμα χάρτης ο οποίος δείχνει άμεσα την τάση των αλλαγών σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel). Αυτό πετυχαίνετε μέσω της διαδικασίας F-test. Όπως φαίνεται στον χάρτη σημαντική μείωση στην κατάσταση βλάστησης υπάρχει στις περιοχές των ορυχείων, στις δομημένες περιοχές και σε μια γραμμική έκταση η οποία ακολουθεί την πορεία του οδικού δικτύου που κατασκευάστηκε μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.

Όπως αναφέραμε, αυτή η έρευνα πρότεινε ένα Δείκτη Απειλών για την περιοχή, το Comprehensive Heritage Area Threats Index (CHATI). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τέσσερις βασικούς κανονικοποιημένους δείκτες δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα για την αξιολόγηση των απειλών ολόκληρης της περιοχής. Ο έλεγχος ακρίβειας, βασισμένος στην επικύρωση πεδίου, έχει αποδείξει ότι αυτό το πλαίσιο λειτουργεί, αλλά υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα. Με βάση το αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε περιοχές υψηλού κινδύνου και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι περιοχές είναι σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το χάρτη χρήσης γης. Από αυτή την άποψη, το CHATI πρότεινε έναν αποτελεσματικό τρόπο μέτρησης των απειλών της περιοχής. Τέλος, στην παρούσα έρευνα υιοθετήθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης (linear regression) και ένα F-test για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της χωροχρονικής διακύμανσης. Από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, ο πυρήνας της προστατευόμενης περιοχής του Όρους Wutai άλλαξε δραματικά αλλά τείνει σε λιγότερες απειλές. Αντίθετα, η οικιστική περιοχή και οι περιοχές με τα ορυχεία εμφάνισαν μεγάλη απειλή.

Εν κατακλείδι, η μελέτη δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS σε συνδυασμό με ένα σύστημα αξιολόγησης για τον εντοπισμό των απειλών για τις περιοχές Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Τα μακροχρόνια δεδομένα από τους δορυφόρους θα μπορούσαν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες για την υποστήριξη της παρακολούθησης και της διαχείρισης μιας Περιοχής Παγκόσμιας Κληρονομιάς.

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T17:56:06Z

CharalamposMarangos:

'''Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Monitoring Land Cover Change and Disturbance of the Mount Wutai World Cultural Landscape Heritage Protected Area, Based on Remote Sensing Time-Series Images from 1987 to 2018

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://www.researchgate.net/publication/333587826_Monitoring_Land_Cover_Change_and_Disturbance_of_the_Mount_Wutai_World_Cultural_Landscape_Heritage_Protected_Area_Based_on_Remote_Sensing_Time-Series_Images_from_1987_to_2018

'''Συγγραφείς:'''Xuyu Bai, Peijun Du, Shanchuan Guo, Peng Zhang, Cong Lin,Pengfei Tang and Ce Zhang

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Αντικείμενο της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της χωροχρονικής εξέλιξης των χρήσεων γης / κάλυψης γης (land use/land cover - LULC) και η αναγνώριση των απειλών που παρουσιάζονται για την περιοχή του όρους Wutai. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στην περιοχή του όρους η οποία έχει καταχωρηθεί ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO (Mount Wutai World Heritage Area). Η συγκεκριμένη έρευνα στηρίζεται στην ιδέα πως μια ανάλυση για μια περιοχή Παγκόσμιας Κληρονομιάς πρέπει να εμπεριέχει τις περιοχές με το πολιτισμικό υπόβαθρό αλλά και το ευρύτερο περιβάλλον μέσα στο οποίο εντάσσονται. Με βάση τους δείκτες NDVI, NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους), MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) και τα δεδομένα χρήσης γης - LULC που εξάγονται από τις εικόνες Landsat στο Mount Wutai, η μελέτη αυτή προσδιορίζει τους πιθανούς κινδύνους και τις σημαντικές διαταραχές της WHA, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αφθονίας, του βαθμού πίεσης (stress) του εδάφους της γης, της κάλυψης της βλάστησης και της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου. Για την αξιολόγηση και ανάλυση της χωροχρονικής διακύμανσης της χρήσης γης και των απειλών για την περιοχή του Όρους Wutai δημιουργείτε ένας προτεινόμενος δείκτης απειλών (Comprehensive Heritage Area Threats Index - CHATI). Αρχικά, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS συνδυάζονται με δεδομένα πολλαπλών πηγών για την εξαγωγή αυτών των βασικών παραγόντων από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της περιοχής αναλύονται ξεχωριστά για κάθε παράγοντα και οπτική, και στην συνέχεια καθιερώνεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης και ένα μακροπρόθεσμο πλαίσιο ακολουθίας.

Αφορμή της έρευνας αποτελούν οι διαταραχές και οι απειλές για την ασφάλεια των Μνημείων Παγκόσμιας Κληρονομιά που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή. Με αυτή την αφορμή, υποστηρίζεται πως οι αλλαγές στις χρήσεις γης μιας περιοχής έχουν συνήθως σημαντική επίδραση στις περισσότερες πτυχές του περιβάλλοντος. Η εξέλιξη στις χρήσεις γης μιας περιοχής είναι μια συνεχής και δυναμική διαδικασία. Έτσι η μελέτη του αντίκτυπου των χρήσεων γης στην περιοχή γίνεται μέσω της επισκόπησης μιας διαχρονικής σειράς από στιγμιότυπα, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά, η έρευνα αξιοποιεί δεδομένα από πολλές πηγές και απο πολλές χρονικές στιγμές. Αρχικά χρησιμοποιεί τα δεδομένα MODIS NDVI (normalized difference vegetation index - κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) τα οποία παράγονται από την NASA. Τα δεδομένα αυτά τα οποία αφορούν εικόνες από το 2000 μέχρι το 2018 χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση της εποχιακής διακύμανσης στην βλάστηση της περιοχής και στην συνολικότερη κατάσταση της. Τα αποτελέσματα από αυτά δεδομένα παρέχουν καθοδήγηση όσο αφορά την επιλογή των εικόνων Landsat στην συνέχεια.

Κυρίως, τα δεδομένα που χρησιμοποιεί η έρευνα είναι δεδομένα Landsat, τα οποία συλλέχθηκαν από το 1987 μέχρι το 2018. Περιλαμβάνουν εικόνες TM (Thematic Mapper) και OLI (Operational Land Imager) με χωρική ανάλυση 30 μέτρων και κάλυψη σύννεφων κάτω του 90%. Σύμφωνα με τον μέσο όρο του NDVI για την περιοχή μελέτης που έχει προκύψει από τα δεδομένα MODIS NDVI και το πρότυπο της εποχιακής δυναμικής που παρατηρείται, επιλέγετε η περίοδος από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο ως η καλύτερη επιλογή για την παρακολούθηση της κατάστασης της βλάστησης. Τέλος συλλέχθηκαν δεδομένα τοπογραφικών χαρτών και δεδομένα των δασικών πόρων από το 2016 μέχρι το 2017 τα οποία αξιοποιήθηκαν για την έρευνα πεδίου. Για την επεξεργασία των δεδομένων των εικόνων TM / OLI χρησιμοποιούνται τα λογισμικά ENVI και ArcGIS. Στην προεπεξεργασία, οι εικόνες υποβάλλονται σε ραδιομετρική, ατμοσφαιρική και τέλος σε γεωμετρική διόρθωση.
Οι κύριοι δείκτες που χρησιμοποιούνται είναι οι NDVI, NDSI και MNDWI. Ο NDVI (κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) είναι η αναλογία του κοντινού υπέρυθρου (NIR) και του κόκκινου (R) καναλιού των εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο δείκτης MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) αναπτύσσεται από το NDWI (κανονικοποιημένος δείκτης νερού), το οποίο μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά τις περιοχές νερού από τις εικόνες. Ο δείκτης NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους) αναπτύσσεται από τον δείκτη εδάφους (SI), όπου ο δείκτης εδάφους συνδυάζεται με τον δείκτη IBI (index based building index) και χρησιμοποιεί το SAVI (δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος) για να ελαχιστοποιήσει την επιρροή της βλάστησης. Συνεπώς, το NDSI είναι κατάλληλος δείκτης για τις δομημένες περιοχές και τις περιοχές με γυμνό έδαφος.

Για την παραγωγή των χαρτών χρήσης γης ακολουθούνται τα βήματα που έχουμε αναφέρει. Στη συνέχεια ορίζονται οι περιοχές εκπαίδευσης και χρησιμοποιούνται 3 διαφορετικοί τρόποι ταξινόμησης, μέγιστης πιθανοφάνειας - maximum likelihood classification (MLC), neural net classification (NN) και support vector machine classification (SVM) για την παραγωγή 3 χαρτών κάλυψης γης κάθε χρόνο. Με την ταξινόμηση διαφοροποιούνται 7 κατηγορίες χρήσης γης: δάση, λιβάδια, καλλιέργειες, ορυχεία, γυμνό έδαφος και νερό.
Το ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης των απειλών για την περιοχή μελέτης αναπτύσσεται μέσω του Περιβαλλοντικού Δείκτη (EI – Environment Index). Σε αυτό το σύστημα, οι οικολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος μπορούν να αξιολογηθούν μέσω έξι πτυχές, όπως ο βιολογικός πλούτος, η κάλυψη της βλάστηση, η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, η πίεση στο έδαφος, το φορτίο της ρύπανσης και ο περιβαλλοντικός περιορισμός (environmental restriction). Για τη συστηματική αξιολόγηση των συνθηκών περιβάλλοντος, κάθε μία από τις έξι πτυχές ανέπτυξε ένα δείκτη με ένα αντίστοιχο βάρος. Για να γίνει αυτή η εκτίμηση μέσω της τηλεπισκόπισης, έχει αναπτυχθεί ο δείκτης EECI (Ecological Environment Conditions Index).

EECI = α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS

Όπου :

NHQ = normalized habitat quality index
NNDVI = normalized NDVI
NWD = normalized water network denseness
NLS = the degree of land stress

και α = 0.35, β = 0.35, γ = 0.15, δ = 0.15

Όσον αφορά την EECI, μια υψηλή τιμή EECI υποδηλώνει ότι οι οικολογικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι πιο βιώσιμες και επηρεάζονται λιγότερο από τη διαταραχή. Αντίθετα, μια χαμηλή τιμή σημαίνει μια μεγάλη απειλή σε αυτόν τον τομέα. Προκειμένου να αναλυθεί το αποτέλεσμα που συνάδει με την τιμή απειλής, ο προτεινόμενος δείκτης απειλών (CHATI) έχει οριστεί ως εξής:
CHATI = 1 − (α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS).

=='''Συμπεράσματα'''==

Από τα στατιστικά δεδομένα και τους χάρτες χρήσης γης για την περιοχή του Όρους Wutai για το διάστημα των 30 ετών, από το 1987 έως το 2018, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα. Συνολικά η κάλυψη των δασών της περιοχής μειώνετε, ενώ αντίθετα η περιοχή του δομημένου περιβάλλοντος παρουσιάζει σημαντική αύξηση. Οι περιοχές ορυχείων σε μικρό χρονικό διάστημα έφτασε σε μια σημαντική αύξηση και στην συνέχεια μειώθηκε με αργό ρυθμό. Το γυμνό έδαφος παρουσιάζει μια αυξητική τάση. Οι καλλιέργειες αρχικά παρουσίασαν μείωση και στην συνέχεια μια μικρή αύξηση. Στην περιοχή υπάρχει μια μικρή έκταση νερού, η οποία διατηρείται σταθερή. Όσο αφορά τα λιβάδια, η έκταση τους κυμαίνεται σημαντικά.

Εστιάζοντας, παρατηρείται από τους χάρτες χρήσης γης, όσο αφορά τα δάση, ότι υπάρχει μια αύξηση της έκτασης γύρω από τον πυρήνα της προστατευμένης περιοχής ενώ η σημαντικότερη μείωση παρουσιάζεται στις πλέον δομημένες περιοχές και στα ορυχεία.

Επίσης στην έρευνα χρησιμοποιείται το NDVI που έχει παραχθεί από τις εικόνες Landsat για κάθε χρόνο για να προσδιοριστεί η κατάσταση της βλάστησης. Για ολόκληρη την περιοχή το μέσο NDVI παρέμεινε σταθερό. Για να αναγνωριστούν όμως οι χωρικές διαφοροποιήσεις της κατάστασης της βλάστησης έχει παραχθεί ένας ακόμα χάρτης ο οποίος δείχνει άμεσα την τάση των αλλαγών σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel). Αυτό πετυχαίνετε μέσω της διαδικασίας F-test. Όπως φαίνεται στον χάρτη σημαντική μείωση στην κατάσταση βλάστησης υπάρχει στις περιοχές των ορυχείων, στις δομημένες περιοχές και σε μια γραμμική έκταση η οποία ακολουθεί την πορεία του οδικού δικτύου που κατασκευάστηκε μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.

Όπως αναφέραμε, αυτή η έρευνα πρότεινε ένα Δείκτη Απειλών για την περιοχή, το Comprehensive Heritage Area Threats Index (CHATI). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τέσσερις βασικούς κανονικοποιημένους δείκτες δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα για την αξιολόγηση των απειλών ολόκληρης της περιοχής. Ο έλεγχος ακρίβειας, βασισμένος στην επικύρωση πεδίου, έχει αποδείξει ότι αυτό το πλαίσιο λειτουργεί, αλλά υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα. Με βάση το αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε περιοχές υψηλού κινδύνου και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι περιοχές είναι σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το χάρτη χρήσης γης. Από αυτή την άποψη, το CHATI πρότεινε έναν αποτελεσματικό τρόπο μέτρησης των απειλών της περιοχής. Τέλος, στην παρούσα έρευνα υιοθετήθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης (linear regression) και ένα F-test για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της χωροχρονικής διακύμανσης. Από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, ο πυρήνας της προστατευόμενης περιοχής του Όρους Wutai άλλαξε δραματικά αλλά τείνει σε λιγότερες απειλές. Αντίθετα, η οικιστική περιοχή και οι περιοχές με τα ορυχεία εμφάνισαν μεγάλη απειλή.

Εν κατακλείδι, η μελέτη δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS σε συνδυασμό με ένα σύστημα αξιολόγησης για τον εντοπισμό των απειλών για τις περιοχές Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Τα μακροχρόνια δεδομένα από τους δορυφόρους θα μπορούσαν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες για την υποστήριξη της παρακολούθησης και της διαχείρισης μιας Περιοχής Παγκόσμιας Κληρονομιάς.

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T17:54:59Z

CharalamposMarangos:

'''Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018'''

'''Τίτλος άρθρου:'''Monitoring Land Cover Change and Disturbance of the Mount Wutai World Cultural Landscape Heritage Protected Area, Based on Remote Sensing Time-Series Images from 1987 to 2018

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://www.researchgate.net/publication/333587826_Monitoring_Land_Cover_Change_and_Disturbance_of_the_Mount_Wutai_World_Cultural_Landscape_Heritage_Protected_Area_Based_on_Remote_Sensing_Time-Series_Images_from_1987_to_2018

'''Συγγραφείς:'''Xuyu Bai, Peijun Du, Shanchuan Guo, Peng Zhang, Cong Lin,Pengfei Tang and Ce Zhang

'''Λέξεις-Κλειδιά: '''Δείκτης βιοποικιλότητας, θηλαστικά, τηλεπισκόπηση, ετερογένεια ενδιαιτήματος

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Αντικείμενο της παρούσας έρευνας είναι η ανάλυση της χωροχρονικής εξέλιξης των χρήσεων γης / κάλυψης γης (land use/land cover - LULC) και η αναγνώριση των απειλών που παρουσιάζονται για την περιοχή του όρους Wutai. Πιο συγκεκριμένα η έρευνα εστιάζει στην περιοχή του όρους η οποία έχει καταχωρηθεί ως Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO (Mount Wutai World Heritage Area). Η συγκεκριμένη έρευνα στηρίζεται στην ιδέα πως μια ανάλυση για μια περιοχή Παγκόσμιας Κληρονομιάς πρέπει να εμπεριέχει τις περιοχές με το πολιτισμικό υπόβαθρό αλλά και το ευρύτερο περιβάλλον μέσα στο οποίο εντάσσονται. Με βάση τους δείκτες NDVI, NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους), MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) και τα δεδομένα χρήσης γης - LULC που εξάγονται από τις εικόνες Landsat στο Mount Wutai, η μελέτη αυτή προσδιορίζει τους πιθανούς κινδύνους και τις σημαντικές διαταραχές της WHA, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αφθονίας, του βαθμού πίεσης (stress) του εδάφους της γης, της κάλυψης της βλάστησης και της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου. Για την αξιολόγηση και ανάλυση της χωροχρονικής διακύμανσης της χρήσης γης και των απειλών για την περιοχή του Όρους Wutai δημιουργείτε ένας προτεινόμενος δείκτης απειλών (Comprehensive Heritage Area Threats Index - CHATI). Αρχικά, οι τεχνικές τηλεπισκόπησης και GIS συνδυάζονται με δεδομένα πολλαπλών πηγών για την εξαγωγή αυτών των βασικών παραγόντων από τις εικόνες Landsat. Στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της περιοχής αναλύονται ξεχωριστά για κάθε παράγοντα και οπτική, και στην συνέχεια καθιερώνεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης και ένα μακροπρόθεσμο πλαίσιο ακολουθίας.

Αφορμή της έρευνας αποτελούν οι διαταραχές και οι απειλές για την ασφάλεια των Μνημείων Παγκόσμιας Κληρονομιά που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή. Με αυτή την αφορμή, υποστηρίζεται πως οι αλλαγές στις χρήσεις γης μιας περιοχής έχουν συνήθως σημαντική επίδραση στις περισσότερες πτυχές του περιβάλλοντος. Η εξέλιξη στις χρήσεις γης μιας περιοχής είναι μια συνεχής και δυναμική διαδικασία. Έτσι η μελέτη του αντίκτυπου των χρήσεων γης στην περιοχή γίνεται μέσω της επισκόπησης μιας διαχρονικής σειράς από στιγμιότυπα, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο για την κατανόηση της εξελικτικής διαδικασίας.

=='''Μεθοδολογία'''==

Μεθοδολογικά, η έρευνα αξιοποιεί δεδομένα από πολλές πηγές και απο πολλές χρονικές στιγμές. Αρχικά χρησιμοποιεί τα δεδομένα MODIS NDVI (normalized difference vegetation index - κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) τα οποία παράγονται από την NASA. Τα δεδομένα αυτά τα οποία αφορούν εικόνες από το 2000 μέχρι το 2018 χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση της εποχιακής διακύμανσης στην βλάστηση της περιοχής και στην συνολικότερη κατάσταση της. Τα αποτελέσματα από αυτά δεδομένα παρέχουν καθοδήγηση όσο αφορά την επιλογή των εικόνων Landsat στην συνέχεια.

Κυρίως, τα δεδομένα που χρησιμοποιεί η έρευνα είναι δεδομένα Landsat, τα οποία συλλέχθηκαν από το 1987 μέχρι το 2018. Περιλαμβάνουν εικόνες TM (Thematic Mapper) και OLI (Operational Land Imager) με χωρική ανάλυση 30 μέτρων και κάλυψη σύννεφων κάτω του 90%. Σύμφωνα με τον μέσο όρο του NDVI για την περιοχή μελέτης που έχει προκύψει από τα δεδομένα MODIS NDVI και το πρότυπο της εποχιακής δυναμικής που παρατηρείται, επιλέγετε η περίοδος από τον Ιούνιο έως τον Σεπτέμβριο ως η καλύτερη επιλογή για την παρακολούθηση της κατάστασης της βλάστησης. Τέλος συλλέχθηκαν δεδομένα τοπογραφικών χαρτών και δεδομένα των δασικών πόρων από το 2016 μέχρι το 2017 τα οποία αξιοποιήθηκαν για την έρευνα πεδίου. Για την επεξεργασία των δεδομένων των εικόνων TM / OLI χρησιμοποιούνται τα λογισμικά ENVI και ArcGIS. Στην προεπεξεργασία, οι εικόνες υποβάλλονται σε ραδιομετρική, ατμοσφαιρική και τέλος σε γεωμετρική διόρθωση.
Οι κύριοι δείκτες που χρησιμοποιούνται είναι οι NDVI, NDSI και MNDWI. Ο NDVI (κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης) είναι η αναλογία του κοντινού υπέρυθρου (NIR) και του κόκκινου (R) καναλιού των εικόνων τηλεπισκόπησης. Ο δείκτης MNDWI (τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού) αναπτύσσεται από το NDWI (κανονικοποιημένος δείκτης νερού), το οποίο μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά τις περιοχές νερού από τις εικόνες. Ο δείκτης NDSI (κανονικοποιημένος δείκτης εδάφους) αναπτύσσεται από τον δείκτη εδάφους (SI), όπου ο δείκτης εδάφους συνδυάζεται με τον δείκτη IBI (index based building index) και χρησιμοποιεί το SAVI (δείκτης βλάστησης προσαρμοσμένος στο έδαφος) για να ελαχιστοποιήσει την επιρροή της βλάστησης. Συνεπώς, το NDSI είναι κατάλληλος δείκτης για τις δομημένες περιοχές και τις περιοχές με γυμνό έδαφος.

Για την παραγωγή των χαρτών χρήσης γης ακολουθούνται τα βήματα που έχουμε αναφέρει. Στη συνέχεια ορίζονται οι περιοχές εκπαίδευσης και χρησιμοποιούνται 3 διαφορετικοί τρόποι ταξινόμησης, μέγιστης πιθανοφάνειας - maximum likelihood classification (MLC), neural net classification (NN) και support vector machine classification (SVM) για την παραγωγή 3 χαρτών κάλυψης γης κάθε χρόνο. Με την ταξινόμηση διαφοροποιούνται 7 κατηγορίες χρήσης γης: δάση, λιβάδια, καλλιέργειες, ορυχεία, γυμνό έδαφος και νερό.
Το ολοκληρωμένο σύστημα αξιολόγησης των απειλών για την περιοχή μελέτης αναπτύσσεται μέσω του Περιβαλλοντικού Δείκτη (EI – Environment Index). Σε αυτό το σύστημα, οι οικολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος μπορούν να αξιολογηθούν μέσω έξι πτυχές, όπως ο βιολογικός πλούτος, η κάλυψη της βλάστηση, η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, η πίεση στο έδαφος, το φορτίο της ρύπανσης και ο περιβαλλοντικός περιορισμός (environmental restriction). Για τη συστηματική αξιολόγηση των συνθηκών περιβάλλοντος, κάθε μία από τις έξι πτυχές ανέπτυξε ένα δείκτη με ένα αντίστοιχο βάρος. Για να γίνει αυτή η εκτίμηση μέσω της τηλεπισκόπισης, έχει αναπτυχθεί ο δείκτης EECI (Ecological Environment Conditions Index).

EECI = α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS

Όπου : NHQ = normalized habitat quality index
NNDVI = normalized NDVI
NWD = normalized water network denseness
NLS = the degree of land stress

και α = 0.35, β = 0.35, γ = 0.15, δ = 0.15

Όσον αφορά την EECI, μια υψηλή τιμή EECI υποδηλώνει ότι οι οικολογικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι πιο βιώσιμες και επηρεάζονται λιγότερο από τη διαταραχή. Αντίθετα, μια χαμηλή τιμή σημαίνει μια μεγάλη απειλή σε αυτόν τον τομέα. Προκειμένου να αναλυθεί το αποτέλεσμα που συνάδει με την τιμή απειλής, ο προτεινόμενος δείκτης απειλών (CHATI) έχει οριστεί ως εξής:
CHATI = 1 − (α × NHQ + β × NNDVI + γ × NWD + δ × NLS).

=='''Συμπεράσματα'''==

Από τα στατιστικά δεδομένα και τους χάρτες χρήσης γης για την περιοχή του Όρους Wutai για το διάστημα των 30 ετών, από το 1987 έως το 2018, εξάγονται κάποια βασικά συμπεράσματα. Συνολικά η κάλυψη των δασών της περιοχής μειώνετε, ενώ αντίθετα η περιοχή του δομημένου περιβάλλοντος παρουσιάζει σημαντική αύξηση. Οι περιοχές ορυχείων σε μικρό χρονικό διάστημα έφτασε σε μια σημαντική αύξηση και στην συνέχεια μειώθηκε με αργό ρυθμό. Το γυμνό έδαφος παρουσιάζει μια αυξητική τάση. Οι καλλιέργειες αρχικά παρουσίασαν μείωση και στην συνέχεια μια μικρή αύξηση. Στην περιοχή υπάρχει μια μικρή έκταση νερού, η οποία διατηρείται σταθερή. Όσο αφορά τα λιβάδια, η έκταση τους κυμαίνεται σημαντικά.

Εστιάζοντας, παρατηρείται από τους χάρτες χρήσης γης, όσο αφορά τα δάση, ότι υπάρχει μια αύξηση της έκτασης γύρω από τον πυρήνα της προστατευμένης περιοχής ενώ η σημαντικότερη μείωση παρουσιάζεται στις πλέον δομημένες περιοχές και στα ορυχεία.

Επίσης στην έρευνα χρησιμοποιείται το NDVI που έχει παραχθεί από τις εικόνες Landsat για κάθε χρόνο για να προσδιοριστεί η κατάσταση της βλάστησης. Για ολόκληρη την περιοχή το μέσο NDVI παρέμεινε σταθερό. Για να αναγνωριστούν όμως οι χωρικές διαφοροποιήσεις της κατάστασης της βλάστησης έχει παραχθεί ένας ακόμα χάρτης ο οποίος δείχνει άμεσα την τάση των αλλαγών σε κάθε εικονοστοιχείο (pixel). Αυτό πετυχαίνετε μέσω της διαδικασίας F-test. Όπως φαίνεται στον χάρτη σημαντική μείωση στην κατάσταση βλάστησης υπάρχει στις περιοχές των ορυχείων, στις δομημένες περιοχές και σε μια γραμμική έκταση η οποία ακολουθεί την πορεία του οδικού δικτύου που κατασκευάστηκε μέσα στα τελευταία 30 χρόνια.

Όπως αναφέραμε, αυτή η έρευνα πρότεινε ένα Δείκτη Απειλών για την περιοχή, το Comprehensive Heritage Area Threats Index (CHATI). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τέσσερις βασικούς κανονικοποιημένους δείκτες δημιουργώντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα για την αξιολόγηση των απειλών ολόκληρης της περιοχής. Ο έλεγχος ακρίβειας, βασισμένος στην επικύρωση πεδίου, έχει αποδείξει ότι αυτό το πλαίσιο λειτουργεί, αλλά υπάρχουν κάποια μειονεκτήματα. Με βάση το αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε περιοχές υψηλού κινδύνου και διαπιστώθηκε ότι αυτές οι περιοχές είναι σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το χάρτη χρήσης γης. Από αυτή την άποψη, το CHATI πρότεινε έναν αποτελεσματικό τρόπο μέτρησης των απειλών της περιοχής. Τέλος, στην παρούσα έρευνα υιοθετήθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης (linear regression) και ένα F-test για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της χωροχρονικής διακύμανσης. Από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, ο πυρήνας της προστατευόμενης περιοχής του Όρους Wutai άλλαξε δραματικά αλλά τείνει σε λιγότερες απειλές. Αντίθετα, η οικιστική περιοχή και οι περιοχές με τα ορυχεία εμφάνισαν μεγάλη απειλή.

Εν κατακλείδι, η μελέτη δείχνει ότι υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες εφαρμογής τεχνικών τηλεπισκόπησης και GIS σε συνδυασμό με ένα σύστημα αξιολόγησης για τον εντοπισμό των απειλών για τις περιοχές Παγκόσμιας Κληρονομιάς. Τα μακροχρόνια δεδομένα από τους δορυφόρους θα μπορούσαν να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες για την υποστήριξη της παρακολούθησης και της διαχείρισης μιας Περιοχής Παγκόσμιας Κληρονομιάς.

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T17:51:17Z

CharalamposMarangos:

Χαράλαμπος Μαραγκός

2020-02-25T17:48:50Z

CharalamposMarangos:

[[Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση]]

[[Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο) ]]

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς...

2020-02-25T17:48:05Z

CharalamposMarangos: Νέα σελίδα με 'Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περι...'

Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις ]]

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T17:43:26Z

CharalamposMarangos:

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T17:41:30Z

CharalamposMarangos:

*[[Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο) ]]

*[[Παρακολούθηση της Μεταβολής της Κάλυψης Εδάφους και της Διατάραξης στην Προστατευόμενη Περιοχή Παγκόσμιας Πολιτιστικής Κληρονομιάς του Wutai, Βασισμένη σε Τηλεπισκοπικές Εικόνες από το 1987 έως το 2018]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο) ]]

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T17:41:01Z

CharalamposMarangos:

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T17:40:46Z

CharalamposMarangos:

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T17:40:23Z

CharalamposMarangos:

Μαραγκός Χαράλαμπος

2020-02-25T17:39:59Z

CharalamposMarangos:

*[[Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση]]

*[[Παρακολοφθηςη τησ Μεταβολήσ τησ Κάλυψησ Εδάφουσ και τησ Διατάραξησ ςτην Προςτατευόμενη
Περιοχή Παγκόςμιασ Πολιτιςτικήσ Κληρονομιάσ του Wutai, Βαςιςμζνη ςε Τηλεπιςκοπικζσ Εικόνεσ
από το 1987 ζωσ το 2018]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο) ]]

Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση

2020-02-25T15:45:24Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Changes in glacier mass in the Lenglongling Mountains from 1972 to 2016 based on remote sensing data and modeling

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.124010

'''Συγγραφείς:''' Bo Cao, Baotian Pan, Zhenling Wen, Weijin Guan και Kaiji Li

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' '' '' ισοζύγιο μάζας παγετώνα, υψόμετρο επιφάνειας παγετώνα, Όρη Lenglongling, γεωδαιτική μέθοδος, μέθοδος degree-day

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Οι παγετώνες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στο κλιματικό σύστημα. Η ανάπτυξη ή η συρρίκνωση τους λόγω των μεταβολών της θερμοκρασίας και των χιονοπτώσεων έχει άμεση επίδραση στο κλίμα. Έχοντας αυτό υπόψη, στην εποχή μας, οι παγετώνες λειτουργούν ως μέσο ισορροπίας στην αλλαγή του κλίματος . Επιπλέον, τα βουνά αποτελούν μια από τις πιο σημαντικές πηγές νερού του κόσμου και ως ένα βαθμό αυτό οφείλετε στους παγετώνες που υπάρχουν σε αυτά. Με αυτά υπόψη, η παρούσα έρευνα υποστηρίζει τη σημαντικότητα της μελέτης των αλλαγών στη μάζα των παγετώνων, έτσι ώστε να κατανοηθεί καλύτερα ο τρόπος με τον οποίο θα μπορούσαν να ανταποκριθούν στην κλιματική αλλαγή.

Η μελέτη εστιάζει στους παγετώνες των βουνών Qilian, στην Κίνα. Οι παγετώνες των βουνών Qilian παρέχουν πολλές πηγές νερού και κατ’ επέκταση σημαντικές δυνατότητες χρήσης για ενέργεια, άρδευση και παροχή νερού σε ανθρώπους και ζώα. Παρ’ όλα αυτά ελάχιστα έχουν μελετηθεί και είναι γνωστά σε μακροπρόθεσμο πλαίσιο για την τάση των παγετώνων ή την συμβολή τους στις κοινωνίες της περιοχής. Έτσι, ένας στόχος της μελέτης υπήρξε ο εντοπισμός της μεταβολής της κάλυψης των παγετώνων στα Όρη Lenglongling (LLM), στο ανατολικό τμήμα των βουνών Qilian για την περίοδο από το 1972 έως το 2016. Δεύτερον, να προσδιοριστούν οι μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα LLM κατά την ίδια περίοδο με τη χρήση δύο διαφορετικών μεθόδων. Αρχικά με γεωδαιτικές μεθόδους βασισμένες σε τοπογραφικούς χάρτες και στη συνέχεια με δορυφορικά δεδομένα και χωρικά μοντέλα προσομοίωσης της μάζας των παγετώνων. Τρίτος στόχος της έρευνας υπήρξε η ανάλυση της επίδρασης του νερού που πηγάζει από τους παγετώνες στη γενικότερη ροή νερού στη λεκάνη απορροής Jiutiaoling Basin (JTLB). Από προηγούμενες μελέτες, αναφέρετε ότι οι παγετώνες που βρέθηκαν στα LLM είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στην κλιματική αλλαγή και παρουσιάζουν υψηλότερο ρυθμό συρρίκνωσης από τους άλλους παγετώνες που μελετήθηκαν μέχρι τώρα στα βουνά Qilian (Pan et al., 2012).

=='''Μεθοδολογία'''==
Αρχικά σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν επτά τοπογραφικοί χάρτες, κλίμακας 1:50 000, από το 1972 για τη χαρτογράφηση των περιγραμμάτων των παγετώνων και για την ανάλυση του τοπικού ανάγλυφου. Βάση αυτούς του χάρτες ψηφιοποιήθηκαν υψομετρικές ανά 20m και έπειτα δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για το 1972. Επίσης συλλέχθηκαν εικόνες για τις 16 Ιουλίου 2016 από το δορυφόρο ZY-3 και με αυτές δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για την περιοχή, χρησιμοποιώντας το “DEM extraction” από το λογισμικό ENVI 5.0. Στη συνέχεια εφαρμόζετε στα διαχρονικά μοντέλα εδάφους συν-καταχώριση (co-registration) έτσι ώστε να αφαιρεθούν τα οριζόντια και τα κάθετα όφσετ πριν από οποιαδήποτε ανάλυση μεταβολών. Επίσης όλα τα μοντέλα εδάφους ανασυντάχθηκαν στο ίδιο μέγεθος εικονοστοιχείου, στα 30 m. Έπειτα εκτιμήθηκε η αβεβαιότητα στις διαφορές μεταξύ των μοντέλων εδάφους χρησιμοποιώντας την κανονικοποιημένη μέση απόλυτη απόκλιση (normalized median absolute deviation - NMAD) για τις περιοχές χωρίς παγετώνες. Άρα, η περιοχή των παγετώνων το 1972 λήφθηκε από τοπογραφικούς χάρτες (1: 50000) και η περιοχή των παγετώνων το 2016 εξήχθη από τις δορυφορικές εικόνες ZY-3 και την εικόνα Landsat OLI και επαληθεύθηκε στη συνέχεια χρησιμοποιώντας το Google Earth.

Οι μεταβολές της επιφάνειας των παγετώνων υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας το «DEM differentiation», τη διαφορά δηλαδή των μοντέλων εδάφους. Για την μετατροπή της μεταβολής της ανύψωσης σε αλλαγή μάζας, απαιτήθηκε μια παραδοχή σχετικά με την πυκνότητα. Χρησιμοποιήθηκε πυκνότητα 850 ± 60 kg m-3. Το ετήσιο ισοζύγιο μάζας των παγετώνων υπολογίστηκε για κάθε έτος με τη χρήση ενός χωρικά κατανεμημένου «degree-day» μοντέλου ημέρας (degree-day). Το μοντέλο βαθμονομήθηκε χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα ισοζύγια μάζας των παγετώνων που μετρήθηκαν για τον Παγετώνα NC01 για την περίοδο 2010-15.

Στη συνέχεια εξάχθηκαν τα σχετικά μετεωρολογικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων των ημερήσιων θερμοκρασιών αέρα και των τιμών κατακρημνίσεων, από τα δεδομένα που καταγράφηκαν στον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan στα LLM μεταξύ 1972 και 2017. Επίσης ένας υδρολογικός σταθμός στη JTLB που εξυπηρετεί μια συνολική έκταση απορροής 1043 km2 παρείχε ετήσια στοιχεία ροής νερού για την περίοδο 1972-2013. Οι ημερήσιες μέσες θερμοκρασίες του αέρα που εξήχθησαν από τον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan και το AWS για την περίοδο μεταξύ 1ης Σεπτεμβρίου 2010 και 30 Ιουνίου 2017 χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των ημερήσιων τιμών TLR (temperature lapse rate). Σε αυτή τη μελέτη, οι ημερήσιες TLR υπολογίστηκαν για ένα ολόκληρο έτος για τον προσδιορισμό της ετήσιας χρονικής μεταβλητότητας. Επίσης, με την υπόθεση της γραμμικής αύξησης της κατακρήμνισης με την αύξηση του υψομέτρου γίνεται δυνατός ο υπολογισμός μιας βαθμίδας κατακρήμνισης. Έτσι, σύμφωνα με το σταθμό Menyuan και το σταθμό AWS κοντά στον παγετώνα, η ετήσια κλίση βροχόπτωσης ήταν 22,1 mm / 100 m-1.

=='''Συμπεράσματα'''==
Από το 1972 έως το 2016, η κάλυψη των παγετώνων στα LLM μειώθηκε κατά 41,1 km2, αφήνοντας μόνο το 62,1 km2 το 2016. Ο μέσος ρυθμός υποχώρησης ήταν 0,93 km2 a-1 (0,9% a-1) για την περίοδο 1972-2016. Αναφέρετε ότι μέσω των στατιστικών σχέσεων που παρατηρούνται, ανάμεσα στις περιοχές του παγετώνα και το υψόμετρο της επιφάνειας του εδάφους υποδηλώνετε ότι οι περισσότεροι παγετώνες βρίσκονται στη ζώνη 4300-4700 μέτρων. Η έκταση των παγετώνων σε αυτή την υψομετρική ζώνη αντιστοιχούσε στο 70-80% της συνολικής κάλυψης των παγετώνων τόσο στο 1972 όσο και στο 2016. Επίσης, η μεταβολή στην έκταση των παγετώνων φαίνεται πολύ μεγαλύτερη για τους παγετώνες στη ζώνη 4300-4500 μέτρων. Συγκεκριμένα, οι απώλειες στην έκταση των παγετώνων σε αυτή τη ζώνη αντιπροσώπευαν το 58,9% της συνολικής απώλειας έκτασης. Αντίθετα, στις περιοχές πάνω από 4700 μ. δεν παρατηρήθηκε κάποια εξίσου σημαντική απώλεια, αφού οι απώλειες σε αυτή την ζώνη αποτελούσαν μόλις το 12% του σύνολου απώλειας. Έχει παρατηρηθεί πως το μεγαλύτερο ποσοστό κάλυψης των παγετώνων στα LLM το 1972 βρισκόταν κοντά στα 4450m, αλλά από το 2016, το μεγαλύτερο ποσοστό στην περιοχή βρίσκετε πάνω από τα 4550m.

Επιπλέον, αναλύθηκε ο βαθμός μεταβολής των παγετώνων διαφορετικού μεγέθους και κλίσης. Από αυτό φάνηκε ότι οι μικρότεροι παγετώνες στα LLM είχαν ταχύτερη μείωση από τους μεγαλύτερους. Οι παγετώνες με περιοχές μικρότερες από 0,5 km2 το 1972 μειώθηκαν κατά 63,7%, ενώ οι μεγαλύτεροι παγετώνες (> 1 km2) έχασαν το 24,6% της συνολικής τους έκτασης. Ακόμα, από το 1972 έως το 2016, ο ετήσιος ρυθμός μεταβολής της επιφάνειας των παγετώνων προς τα νοτιοδυτικά ήταν 0,43 km2, ελαφρώς μεγαλύτερος από ό, τι για τα βορειοανατολικά (0,36 km2).

Επιπρόσθετα, η περιοχή LM εμφανίζεται να παρουσιάζει μια σημαντική υψομετρική μείωση, της κλίμακας των -18,7 ± 1,2 m (-0,43 ± 0,03 m a-1) ή μια μέση απώλεια μάζας 0,37 ± 0,03 m w.e. a-1, ισοδύναμη με μια συνολική μεταβολή μάζας 1,64 ± 0,11 Gt. κατά την περίοδο 1972-2016. Έντονη αραίωση παρατηρείται στο ανατολικό τμήμα των LLM, όπου εννέα παγετώνες αραιώνουν με μέσο ρυθμό 0,7 m ανά έτος. Γενικότερα η αραίωση των παγετώνων φαίνεται να είναι στο μέγιστο σε χαμηλά υψόμετρα και στο ελάχιστο σε μεγαλύτερα υψόμετρα. Επιπλέον διαπιστώνετε ότι σε περιοχές κάτω από τα 4800 m, κάθε μεταβολή των επιφανειών των παγετώνων παρουσιάζει μια γραμμική σχέση με το υψόμετρο. Πάνω από 4800 μ. αυτή η συσχέτιση είναι λιγότερο εμφανής.

Πριν από το 1993, οι τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM ήταν σταθερές, με την περίοδο 1982-1987 να παρουσιάζει μια συνεχής θετική τάση. Ωστόσο, μετά το 1993, στην περιοχή υπήρξαν συνεχώς αρνητικές τιμές ισοζυγίου και μετά το 2010, αυτή η αρνητική τάση επιταχύνθηκε, ιδιαίτερα το 2016, όταν έφθασε σε ετήσια αρνητική τιμή -1791 mm. Γενικά παρατηρείτε πως η διαφορά μεταξύ της γεωδαιτικής μεθόδου και της μοντελοποίησης δεν ήταν ιδιαίτερα μεγάλη αφού και οι δύο μέθοδοι παρήγαγαν σχετικά ακριβείς τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM για την περίοδο 1972-2016.

Τέλος, η χωρικά κατανεμημένη μοντελοποίηση χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των μέσων ετήσιων ρυθμών λιωμένου νερού από τους παγετώνες για την περίοδο 1972-2013 και για τη διερεύνηση της συμβολής του νερού από τους παγετώνες στη συνολική ροή. Η περιοχή της λεκάνης απορροής JTLB έχει κάλυψη 1043 km2 και η μέση έκταση κάλυψης των παγετώνων από το 1972 έως το 2014 είναι 14,6 km2. Έτσι διαπιστώνετε ότι η επιφάνεια των παγετώνων αντιπροσώπευε το 1,4% της επιφάνειας του JTLB και ότι η ετήσια ροή νερού από τους παγετώνες ήταν 1,4 × 107 m3 ή 4,6% της συνολικής ροής. Επίσης, σε έτη όπου η ροή ήταν σχετικά χαμηλότερη, όπως το 1972, το 1991 και το 2013, το νερό από τους παγετώνες αντιπροσώπευε μεγαλύτερο ποσοστό, άνω του 8% της ροής. Συνεπώς, αναφέρετε πως παρόλο που η κάλυψη των παγετώνων στην περιοχή συγκριτικά δεν είναι τόσο μεγάλη, ένα σημαντικό ποσοστό ροής νερού στη συγκεκριμένη περιοχή προέρχεται από αυτούς.

[[Εικόνα: Τραλαλαπαγετωνεςλαλα.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1 : Μεταβολές στο υψόμετρο της επιφάνειας των παγετώνων στα Όρη Lenglongling'']]

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις]]
[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση

2020-02-25T15:45:10Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Changes in glacier mass in the Lenglongling Mountains from 1972 to 2016 based on remote sensing data and modeling

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.124010

'''Συγγραφείς:'''Bo Cao, Baotian Pan, Zhenling Wen, Weijin Guan και Kaiji Li

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' '' '' ισοζύγιο μάζας παγετώνα, υψόμετρο επιφάνειας παγετώνα, Όρη Lenglongling, γεωδαιτική μέθοδος, μέθοδος degree-day

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Οι παγετώνες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στο κλιματικό σύστημα. Η ανάπτυξη ή η συρρίκνωση τους λόγω των μεταβολών της θερμοκρασίας και των χιονοπτώσεων έχει άμεση επίδραση στο κλίμα. Έχοντας αυτό υπόψη, στην εποχή μας, οι παγετώνες λειτουργούν ως μέσο ισορροπίας στην αλλαγή του κλίματος . Επιπλέον, τα βουνά αποτελούν μια από τις πιο σημαντικές πηγές νερού του κόσμου και ως ένα βαθμό αυτό οφείλετε στους παγετώνες που υπάρχουν σε αυτά. Με αυτά υπόψη, η παρούσα έρευνα υποστηρίζει τη σημαντικότητα της μελέτης των αλλαγών στη μάζα των παγετώνων, έτσι ώστε να κατανοηθεί καλύτερα ο τρόπος με τον οποίο θα μπορούσαν να ανταποκριθούν στην κλιματική αλλαγή.

Η μελέτη εστιάζει στους παγετώνες των βουνών Qilian, στην Κίνα. Οι παγετώνες των βουνών Qilian παρέχουν πολλές πηγές νερού και κατ’ επέκταση σημαντικές δυνατότητες χρήσης για ενέργεια, άρδευση και παροχή νερού σε ανθρώπους και ζώα. Παρ’ όλα αυτά ελάχιστα έχουν μελετηθεί και είναι γνωστά σε μακροπρόθεσμο πλαίσιο για την τάση των παγετώνων ή την συμβολή τους στις κοινωνίες της περιοχής. Έτσι, ένας στόχος της μελέτης υπήρξε ο εντοπισμός της μεταβολής της κάλυψης των παγετώνων στα Όρη Lenglongling (LLM), στο ανατολικό τμήμα των βουνών Qilian για την περίοδο από το 1972 έως το 2016. Δεύτερον, να προσδιοριστούν οι μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα LLM κατά την ίδια περίοδο με τη χρήση δύο διαφορετικών μεθόδων. Αρχικά με γεωδαιτικές μεθόδους βασισμένες σε τοπογραφικούς χάρτες και στη συνέχεια με δορυφορικά δεδομένα και χωρικά μοντέλα προσομοίωσης της μάζας των παγετώνων. Τρίτος στόχος της έρευνας υπήρξε η ανάλυση της επίδρασης του νερού που πηγάζει από τους παγετώνες στη γενικότερη ροή νερού στη λεκάνη απορροής Jiutiaoling Basin (JTLB). Από προηγούμενες μελέτες, αναφέρετε ότι οι παγετώνες που βρέθηκαν στα LLM είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στην κλιματική αλλαγή και παρουσιάζουν υψηλότερο ρυθμό συρρίκνωσης από τους άλλους παγετώνες που μελετήθηκαν μέχρι τώρα στα βουνά Qilian (Pan et al., 2012).

=='''Μεθοδολογία'''==
Αρχικά σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν επτά τοπογραφικοί χάρτες, κλίμακας 1:50 000, από το 1972 για τη χαρτογράφηση των περιγραμμάτων των παγετώνων και για την ανάλυση του τοπικού ανάγλυφου. Βάση αυτούς του χάρτες ψηφιοποιήθηκαν υψομετρικές ανά 20m και έπειτα δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για το 1972. Επίσης συλλέχθηκαν εικόνες για τις 16 Ιουλίου 2016 από το δορυφόρο ZY-3 και με αυτές δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για την περιοχή, χρησιμοποιώντας το “DEM extraction” από το λογισμικό ENVI 5.0. Στη συνέχεια εφαρμόζετε στα διαχρονικά μοντέλα εδάφους συν-καταχώριση (co-registration) έτσι ώστε να αφαιρεθούν τα οριζόντια και τα κάθετα όφσετ πριν από οποιαδήποτε ανάλυση μεταβολών. Επίσης όλα τα μοντέλα εδάφους ανασυντάχθηκαν στο ίδιο μέγεθος εικονοστοιχείου, στα 30 m. Έπειτα εκτιμήθηκε η αβεβαιότητα στις διαφορές μεταξύ των μοντέλων εδάφους χρησιμοποιώντας την κανονικοποιημένη μέση απόλυτη απόκλιση (normalized median absolute deviation - NMAD) για τις περιοχές χωρίς παγετώνες. Άρα, η περιοχή των παγετώνων το 1972 λήφθηκε από τοπογραφικούς χάρτες (1: 50000) και η περιοχή των παγετώνων το 2016 εξήχθη από τις δορυφορικές εικόνες ZY-3 και την εικόνα Landsat OLI και επαληθεύθηκε στη συνέχεια χρησιμοποιώντας το Google Earth.

Οι μεταβολές της επιφάνειας των παγετώνων υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας το «DEM differentiation», τη διαφορά δηλαδή των μοντέλων εδάφους. Για την μετατροπή της μεταβολής της ανύψωσης σε αλλαγή μάζας, απαιτήθηκε μια παραδοχή σχετικά με την πυκνότητα. Χρησιμοποιήθηκε πυκνότητα 850 ± 60 kg m-3. Το ετήσιο ισοζύγιο μάζας των παγετώνων υπολογίστηκε για κάθε έτος με τη χρήση ενός χωρικά κατανεμημένου «degree-day» μοντέλου ημέρας (degree-day). Το μοντέλο βαθμονομήθηκε χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα ισοζύγια μάζας των παγετώνων που μετρήθηκαν για τον Παγετώνα NC01 για την περίοδο 2010-15.

Στη συνέχεια εξάχθηκαν τα σχετικά μετεωρολογικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων των ημερήσιων θερμοκρασιών αέρα και των τιμών κατακρημνίσεων, από τα δεδομένα που καταγράφηκαν στον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan στα LLM μεταξύ 1972 και 2017. Επίσης ένας υδρολογικός σταθμός στη JTLB που εξυπηρετεί μια συνολική έκταση απορροής 1043 km2 παρείχε ετήσια στοιχεία ροής νερού για την περίοδο 1972-2013. Οι ημερήσιες μέσες θερμοκρασίες του αέρα που εξήχθησαν από τον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan και το AWS για την περίοδο μεταξύ 1ης Σεπτεμβρίου 2010 και 30 Ιουνίου 2017 χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των ημερήσιων τιμών TLR (temperature lapse rate). Σε αυτή τη μελέτη, οι ημερήσιες TLR υπολογίστηκαν για ένα ολόκληρο έτος για τον προσδιορισμό της ετήσιας χρονικής μεταβλητότητας. Επίσης, με την υπόθεση της γραμμικής αύξησης της κατακρήμνισης με την αύξηση του υψομέτρου γίνεται δυνατός ο υπολογισμός μιας βαθμίδας κατακρήμνισης. Έτσι, σύμφωνα με το σταθμό Menyuan και το σταθμό AWS κοντά στον παγετώνα, η ετήσια κλίση βροχόπτωσης ήταν 22,1 mm / 100 m-1.

=='''Συμπεράσματα'''==
Από το 1972 έως το 2016, η κάλυψη των παγετώνων στα LLM μειώθηκε κατά 41,1 km2, αφήνοντας μόνο το 62,1 km2 το 2016. Ο μέσος ρυθμός υποχώρησης ήταν 0,93 km2 a-1 (0,9% a-1) για την περίοδο 1972-2016. Αναφέρετε ότι μέσω των στατιστικών σχέσεων που παρατηρούνται, ανάμεσα στις περιοχές του παγετώνα και το υψόμετρο της επιφάνειας του εδάφους υποδηλώνετε ότι οι περισσότεροι παγετώνες βρίσκονται στη ζώνη 4300-4700 μέτρων. Η έκταση των παγετώνων σε αυτή την υψομετρική ζώνη αντιστοιχούσε στο 70-80% της συνολικής κάλυψης των παγετώνων τόσο στο 1972 όσο και στο 2016. Επίσης, η μεταβολή στην έκταση των παγετώνων φαίνεται πολύ μεγαλύτερη για τους παγετώνες στη ζώνη 4300-4500 μέτρων. Συγκεκριμένα, οι απώλειες στην έκταση των παγετώνων σε αυτή τη ζώνη αντιπροσώπευαν το 58,9% της συνολικής απώλειας έκτασης. Αντίθετα, στις περιοχές πάνω από 4700 μ. δεν παρατηρήθηκε κάποια εξίσου σημαντική απώλεια, αφού οι απώλειες σε αυτή την ζώνη αποτελούσαν μόλις το 12% του σύνολου απώλειας. Έχει παρατηρηθεί πως το μεγαλύτερο ποσοστό κάλυψης των παγετώνων στα LLM το 1972 βρισκόταν κοντά στα 4450m, αλλά από το 2016, το μεγαλύτερο ποσοστό στην περιοχή βρίσκετε πάνω από τα 4550m.

Επιπλέον, αναλύθηκε ο βαθμός μεταβολής των παγετώνων διαφορετικού μεγέθους και κλίσης. Από αυτό φάνηκε ότι οι μικρότεροι παγετώνες στα LLM είχαν ταχύτερη μείωση από τους μεγαλύτερους. Οι παγετώνες με περιοχές μικρότερες από 0,5 km2 το 1972 μειώθηκαν κατά 63,7%, ενώ οι μεγαλύτεροι παγετώνες (> 1 km2) έχασαν το 24,6% της συνολικής τους έκτασης. Ακόμα, από το 1972 έως το 2016, ο ετήσιος ρυθμός μεταβολής της επιφάνειας των παγετώνων προς τα νοτιοδυτικά ήταν 0,43 km2, ελαφρώς μεγαλύτερος από ό, τι για τα βορειοανατολικά (0,36 km2).

Επιπρόσθετα, η περιοχή LM εμφανίζεται να παρουσιάζει μια σημαντική υψομετρική μείωση, της κλίμακας των -18,7 ± 1,2 m (-0,43 ± 0,03 m a-1) ή μια μέση απώλεια μάζας 0,37 ± 0,03 m w.e. a-1, ισοδύναμη με μια συνολική μεταβολή μάζας 1,64 ± 0,11 Gt. κατά την περίοδο 1972-2016. Έντονη αραίωση παρατηρείται στο ανατολικό τμήμα των LLM, όπου εννέα παγετώνες αραιώνουν με μέσο ρυθμό 0,7 m ανά έτος. Γενικότερα η αραίωση των παγετώνων φαίνεται να είναι στο μέγιστο σε χαμηλά υψόμετρα και στο ελάχιστο σε μεγαλύτερα υψόμετρα. Επιπλέον διαπιστώνετε ότι σε περιοχές κάτω από τα 4800 m, κάθε μεταβολή των επιφανειών των παγετώνων παρουσιάζει μια γραμμική σχέση με το υψόμετρο. Πάνω από 4800 μ. αυτή η συσχέτιση είναι λιγότερο εμφανής.

Πριν από το 1993, οι τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM ήταν σταθερές, με την περίοδο 1982-1987 να παρουσιάζει μια συνεχής θετική τάση. Ωστόσο, μετά το 1993, στην περιοχή υπήρξαν συνεχώς αρνητικές τιμές ισοζυγίου και μετά το 2010, αυτή η αρνητική τάση επιταχύνθηκε, ιδιαίτερα το 2016, όταν έφθασε σε ετήσια αρνητική τιμή -1791 mm. Γενικά παρατηρείτε πως η διαφορά μεταξύ της γεωδαιτικής μεθόδου και της μοντελοποίησης δεν ήταν ιδιαίτερα μεγάλη αφού και οι δύο μέθοδοι παρήγαγαν σχετικά ακριβείς τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM για την περίοδο 1972-2016.

Τέλος, η χωρικά κατανεμημένη μοντελοποίηση χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των μέσων ετήσιων ρυθμών λιωμένου νερού από τους παγετώνες για την περίοδο 1972-2013 και για τη διερεύνηση της συμβολής του νερού από τους παγετώνες στη συνολική ροή. Η περιοχή της λεκάνης απορροής JTLB έχει κάλυψη 1043 km2 και η μέση έκταση κάλυψης των παγετώνων από το 1972 έως το 2014 είναι 14,6 km2. Έτσι διαπιστώνετε ότι η επιφάνεια των παγετώνων αντιπροσώπευε το 1,4% της επιφάνειας του JTLB και ότι η ετήσια ροή νερού από τους παγετώνες ήταν 1,4 × 107 m3 ή 4,6% της συνολικής ροής. Επίσης, σε έτη όπου η ροή ήταν σχετικά χαμηλότερη, όπως το 1972, το 1991 και το 2013, το νερό από τους παγετώνες αντιπροσώπευε μεγαλύτερο ποσοστό, άνω του 8% της ροής. Συνεπώς, αναφέρετε πως παρόλο που η κάλυψη των παγετώνων στην περιοχή συγκριτικά δεν είναι τόσο μεγάλη, ένα σημαντικό ποσοστό ροής νερού στη συγκεκριμένη περιοχή προέρχεται από αυτούς.

[[Εικόνα: Τραλαλαπαγετωνεςλαλα.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1 : Μεταβολές στο υψόμετρο της επιφάνειας των παγετώνων στα Όρη Lenglongling'']]

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις]]
[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση

2020-02-25T15:40:54Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Changes in glacier mass in the Lenglongling Mountains from 1972 to 2016 based on remote sensing data and modeling

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.124010

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' '' '' ισοζύγιο μάζας παγετώνα, υψόμετρο επιφάνειας παγετώνα, Όρη Lenglongling, γεωδαιτική μέθοδος, μέθοδος degree-day

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Οι παγετώνες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στο κλιματικό σύστημα. Η ανάπτυξη ή η συρρίκνωση τους λόγω των μεταβολών της θερμοκρασίας και των χιονοπτώσεων έχει άμεση επίδραση στο κλίμα. Έχοντας αυτό υπόψη, στην εποχή μας, οι παγετώνες λειτουργούν ως μέσο ισορροπίας στην αλλαγή του κλίματος . Επιπλέον, τα βουνά αποτελούν μια από τις πιο σημαντικές πηγές νερού του κόσμου και ως ένα βαθμό αυτό οφείλετε στους παγετώνες που υπάρχουν σε αυτά. Με αυτά υπόψη, η παρούσα έρευνα υποστηρίζει τη σημαντικότητα της μελέτης των αλλαγών στη μάζα των παγετώνων, έτσι ώστε να κατανοηθεί καλύτερα ο τρόπος με τον οποίο θα μπορούσαν να ανταποκριθούν στην κλιματική αλλαγή.

Η μελέτη εστιάζει στους παγετώνες των βουνών Qilian, στην Κίνα. Οι παγετώνες των βουνών Qilian παρέχουν πολλές πηγές νερού και κατ’ επέκταση σημαντικές δυνατότητες χρήσης για ενέργεια, άρδευση και παροχή νερού σε ανθρώπους και ζώα. Παρ’ όλα αυτά ελάχιστα έχουν μελετηθεί και είναι γνωστά σε μακροπρόθεσμο πλαίσιο για την τάση των παγετώνων ή την συμβολή τους στις κοινωνίες της περιοχής. Έτσι, ένας στόχος της μελέτης υπήρξε ο εντοπισμός της μεταβολής της κάλυψης των παγετώνων στα Όρη Lenglongling (LLM), στο ανατολικό τμήμα των βουνών Qilian για την περίοδο από το 1972 έως το 2016. Δεύτερον, να προσδιοριστούν οι μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα LLM κατά την ίδια περίοδο με τη χρήση δύο διαφορετικών μεθόδων. Αρχικά με γεωδαιτικές μεθόδους βασισμένες σε τοπογραφικούς χάρτες και στη συνέχεια με δορυφορικά δεδομένα και χωρικά μοντέλα προσομοίωσης της μάζας των παγετώνων. Τρίτος στόχος της έρευνας υπήρξε η ανάλυση της επίδρασης του νερού που πηγάζει από τους παγετώνες στη γενικότερη ροή νερού στη λεκάνη απορροής Jiutiaoling Basin (JTLB). Από προηγούμενες μελέτες, αναφέρετε ότι οι παγετώνες που βρέθηκαν στα LLM είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στην κλιματική αλλαγή και παρουσιάζουν υψηλότερο ρυθμό συρρίκνωσης από τους άλλους παγετώνες που μελετήθηκαν μέχρι τώρα στα βουνά Qilian (Pan et al., 2012).

=='''Μεθοδολογία'''==
Αρχικά σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν επτά τοπογραφικοί χάρτες, κλίμακας 1:50 000, από το 1972 για τη χαρτογράφηση των περιγραμμάτων των παγετώνων και για την ανάλυση του τοπικού ανάγλυφου. Βάση αυτούς του χάρτες ψηφιοποιήθηκαν υψομετρικές ανά 20m και έπειτα δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για το 1972. Επίσης συλλέχθηκαν εικόνες για τις 16 Ιουλίου 2016 από το δορυφόρο ZY-3 και με αυτές δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για την περιοχή, χρησιμοποιώντας το “DEM extraction” από το λογισμικό ENVI 5.0. Στη συνέχεια εφαρμόζετε στα διαχρονικά μοντέλα εδάφους συν-καταχώριση (co-registration) έτσι ώστε να αφαιρεθούν τα οριζόντια και τα κάθετα όφσετ πριν από οποιαδήποτε ανάλυση μεταβολών. Επίσης όλα τα μοντέλα εδάφους ανασυντάχθηκαν στο ίδιο μέγεθος εικονοστοιχείου, στα 30 m. Έπειτα εκτιμήθηκε η αβεβαιότητα στις διαφορές μεταξύ των μοντέλων εδάφους χρησιμοποιώντας την κανονικοποιημένη μέση απόλυτη απόκλιση (normalized median absolute deviation - NMAD) για τις περιοχές χωρίς παγετώνες. Άρα, η περιοχή των παγετώνων το 1972 λήφθηκε από τοπογραφικούς χάρτες (1: 50000) και η περιοχή των παγετώνων το 2016 εξήχθη από τις δορυφορικές εικόνες ZY-3 και την εικόνα Landsat OLI και επαληθεύθηκε στη συνέχεια χρησιμοποιώντας το Google Earth.

Οι μεταβολές της επιφάνειας των παγετώνων υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας το «DEM differentiation», τη διαφορά δηλαδή των μοντέλων εδάφους. Για την μετατροπή της μεταβολής της ανύψωσης σε αλλαγή μάζας, απαιτήθηκε μια παραδοχή σχετικά με την πυκνότητα. Χρησιμοποιήθηκε πυκνότητα 850 ± 60 kg m-3. Το ετήσιο ισοζύγιο μάζας των παγετώνων υπολογίστηκε για κάθε έτος με τη χρήση ενός χωρικά κατανεμημένου «degree-day» μοντέλου ημέρας (degree-day). Το μοντέλο βαθμονομήθηκε χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα ισοζύγια μάζας των παγετώνων που μετρήθηκαν για τον Παγετώνα NC01 για την περίοδο 2010-15.

Στη συνέχεια εξάχθηκαν τα σχετικά μετεωρολογικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων των ημερήσιων θερμοκρασιών αέρα και των τιμών κατακρημνίσεων, από τα δεδομένα που καταγράφηκαν στον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan στα LLM μεταξύ 1972 και 2017. Επίσης ένας υδρολογικός σταθμός στη JTLB που εξυπηρετεί μια συνολική έκταση απορροής 1043 km2 παρείχε ετήσια στοιχεία ροής νερού για την περίοδο 1972-2013. Οι ημερήσιες μέσες θερμοκρασίες του αέρα που εξήχθησαν από τον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan και το AWS για την περίοδο μεταξύ 1ης Σεπτεμβρίου 2010 και 30 Ιουνίου 2017 χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των ημερήσιων τιμών TLR (temperature lapse rate). Σε αυτή τη μελέτη, οι ημερήσιες TLR υπολογίστηκαν για ένα ολόκληρο έτος για τον προσδιορισμό της ετήσιας χρονικής μεταβλητότητας. Επίσης, με την υπόθεση της γραμμικής αύξησης της κατακρήμνισης με την αύξηση του υψομέτρου γίνεται δυνατός ο υπολογισμός μιας βαθμίδας κατακρήμνισης. Έτσι, σύμφωνα με το σταθμό Menyuan και το σταθμό AWS κοντά στον παγετώνα, η ετήσια κλίση βροχόπτωσης ήταν 22,1 mm / 100 m-1.

=='''Συμπεράσματα'''==
Από το 1972 έως το 2016, η κάλυψη των παγετώνων στα LLM μειώθηκε κατά 41,1 km2, αφήνοντας μόνο το 62,1 km2 το 2016. Ο μέσος ρυθμός υποχώρησης ήταν 0,93 km2 a-1 (0,9% a-1) για την περίοδο 1972-2016. Αναφέρετε ότι μέσω των στατιστικών σχέσεων που παρατηρούνται, ανάμεσα στις περιοχές του παγετώνα και το υψόμετρο της επιφάνειας του εδάφους υποδηλώνετε ότι οι περισσότεροι παγετώνες βρίσκονται στη ζώνη 4300-4700 μέτρων. Η έκταση των παγετώνων σε αυτή την υψομετρική ζώνη αντιστοιχούσε στο 70-80% της συνολικής κάλυψης των παγετώνων τόσο στο 1972 όσο και στο 2016. Επίσης, η μεταβολή στην έκταση των παγετώνων φαίνεται πολύ μεγαλύτερη για τους παγετώνες στη ζώνη 4300-4500 μέτρων. Συγκεκριμένα, οι απώλειες στην έκταση των παγετώνων σε αυτή τη ζώνη αντιπροσώπευαν το 58,9% της συνολικής απώλειας έκτασης. Αντίθετα, στις περιοχές πάνω από 4700 μ. δεν παρατηρήθηκε κάποια εξίσου σημαντική απώλεια, αφού οι απώλειες σε αυτή την ζώνη αποτελούσαν μόλις το 12% του σύνολου απώλειας. Έχει παρατηρηθεί πως το μεγαλύτερο ποσοστό κάλυψης των παγετώνων στα LLM το 1972 βρισκόταν κοντά στα 4450m, αλλά από το 2016, το μεγαλύτερο ποσοστό στην περιοχή βρίσκετε πάνω από τα 4550m.

Επιπλέον, αναλύθηκε ο βαθμός μεταβολής των παγετώνων διαφορετικού μεγέθους και κλίσης. Από αυτό φάνηκε ότι οι μικρότεροι παγετώνες στα LLM είχαν ταχύτερη μείωση από τους μεγαλύτερους. Οι παγετώνες με περιοχές μικρότερες από 0,5 km2 το 1972 μειώθηκαν κατά 63,7%, ενώ οι μεγαλύτεροι παγετώνες (> 1 km2) έχασαν το 24,6% της συνολικής τους έκτασης. Ακόμα, από το 1972 έως το 2016, ο ετήσιος ρυθμός μεταβολής της επιφάνειας των παγετώνων προς τα νοτιοδυτικά ήταν 0,43 km2, ελαφρώς μεγαλύτερος από ό, τι για τα βορειοανατολικά (0,36 km2).

Επιπρόσθετα, η περιοχή LM εμφανίζεται να παρουσιάζει μια σημαντική υψομετρική μείωση, της κλίμακας των -18,7 ± 1,2 m (-0,43 ± 0,03 m a-1) ή μια μέση απώλεια μάζας 0,37 ± 0,03 m w.e. a-1, ισοδύναμη με μια συνολική μεταβολή μάζας 1,64 ± 0,11 Gt. κατά την περίοδο 1972-2016. Έντονη αραίωση παρατηρείται στο ανατολικό τμήμα των LLM, όπου εννέα παγετώνες αραιώνουν με μέσο ρυθμό 0,7 m ανά έτος. Γενικότερα η αραίωση των παγετώνων φαίνεται να είναι στο μέγιστο σε χαμηλά υψόμετρα και στο ελάχιστο σε μεγαλύτερα υψόμετρα. Επιπλέον διαπιστώνετε ότι σε περιοχές κάτω από τα 4800 m, κάθε μεταβολή των επιφανειών των παγετώνων παρουσιάζει μια γραμμική σχέση με το υψόμετρο. Πάνω από 4800 μ. αυτή η συσχέτιση είναι λιγότερο εμφανής.

Πριν από το 1993, οι τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM ήταν σταθερές, με την περίοδο 1982-1987 να παρουσιάζει μια συνεχής θετική τάση. Ωστόσο, μετά το 1993, στην περιοχή υπήρξαν συνεχώς αρνητικές τιμές ισοζυγίου και μετά το 2010, αυτή η αρνητική τάση επιταχύνθηκε, ιδιαίτερα το 2016, όταν έφθασε σε ετήσια αρνητική τιμή -1791 mm. Γενικά παρατηρείτε πως η διαφορά μεταξύ της γεωδαιτικής μεθόδου και της μοντελοποίησης δεν ήταν ιδιαίτερα μεγάλη αφού και οι δύο μέθοδοι παρήγαγαν σχετικά ακριβείς τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM για την περίοδο 1972-2016.

Τέλος, η χωρικά κατανεμημένη μοντελοποίηση χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των μέσων ετήσιων ρυθμών λιωμένου νερού από τους παγετώνες για την περίοδο 1972-2013 και για τη διερεύνηση της συμβολής του νερού από τους παγετώνες στη συνολική ροή. Η περιοχή της λεκάνης απορροής JTLB έχει κάλυψη 1043 km2 και η μέση έκταση κάλυψης των παγετώνων από το 1972 έως το 2014 είναι 14,6 km2. Έτσι διαπιστώνετε ότι η επιφάνεια των παγετώνων αντιπροσώπευε το 1,4% της επιφάνειας του JTLB και ότι η ετήσια ροή νερού από τους παγετώνες ήταν 1,4 × 107 m3 ή 4,6% της συνολικής ροής. Επίσης, σε έτη όπου η ροή ήταν σχετικά χαμηλότερη, όπως το 1972, το 1991 και το 2013, το νερό από τους παγετώνες αντιπροσώπευε μεγαλύτερο ποσοστό, άνω του 8% της ροής. Συνεπώς, αναφέρετε πως παρόλο που η κάλυψη των παγετώνων στην περιοχή συγκριτικά δεν είναι τόσο μεγάλη, ένα σημαντικό ποσοστό ροής νερού στη συγκεκριμένη περιοχή προέρχεται από αυτούς.

[[Εικόνα: Τραλαλαπαγετωνεςλαλα.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1 : Μεταβολές στο υψόμετρο της επιφάνειας των παγετώνων στα Όρη Lenglongling'']]

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις]]
[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση

2020-02-25T15:39:01Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Changes in glacier mass in the Lenglongling Mountains from 1972 to 2016 based on remote sensing data and modeling

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.124010

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' '' '' ισοζύγιο μάζας παγετώνα, υψόμετρο επιφάνειας παγετώνα, Όρη Lenglongling, γεωδαιτική μέθοδος, μέθοδος degree-day

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Οι παγετώνες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στο κλιματικό σύστημα. Η ανάπτυξη ή η συρρίκνωση τους λόγω των μεταβολών της θερμοκρασίας και των χιονοπτώσεων έχει άμεση επίδραση στο κλίμα. Έχοντας αυτό υπόψη, στην εποχή μας, οι παγετώνες λειτουργούν ως μέσο ισορροπίας στην αλλαγή του κλίματος . Επιπλέον, τα βουνά αποτελούν μια από τις πιο σημαντικές πηγές νερού του κόσμου και ως ένα βαθμό αυτό οφείλετε στους παγετώνες που υπάρχουν σε αυτά. Με αυτά υπόψη, η παρούσα έρευνα υποστηρίζει τη σημαντικότητα της μελέτης των αλλαγών στη μάζα των παγετώνων, έτσι ώστε να κατανοηθεί καλύτερα ο τρόπος με τον οποίο θα μπορούσαν να ανταποκριθούν στην κλιματική αλλαγή.

Η μελέτη εστιάζει στους παγετώνες των βουνών Qilian, στην Κίνα. Οι παγετώνες των βουνών Qilian παρέχουν πολλές πηγές νερού και κατ’ επέκταση σημαντικές δυνατότητες χρήσης για ενέργεια, άρδευση και παροχή νερού σε ανθρώπους και ζώα. Παρ’ όλα αυτά ελάχιστα έχουν μελετηθεί και είναι γνωστά σε μακροπρόθεσμο πλαίσιο για την τάση των παγετώνων ή την συμβολή τους στις κοινωνίες της περιοχής. Έτσι, ένας στόχος της μελέτης υπήρξε ο εντοπισμός της μεταβολής της κάλυψης των παγετώνων στα Όρη Lenglongling (LLM), στο ανατολικό τμήμα των βουνών Qilian για την περίοδο από το 1972 έως το 2016. Δεύτερον, να προσδιοριστούν οι μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα LLM κατά την ίδια περίοδο με τη χρήση δύο διαφορετικών μεθόδων. Αρχικά με γεωδαιτικές μεθόδους βασισμένες σε τοπογραφικούς χάρτες και στη συνέχεια με δορυφορικά δεδομένα και χωρικά μοντέλα προσομοίωσης της μάζας των παγετώνων. Τρίτος στόχος της έρευνας υπήρξε η ανάλυση της επίδρασης του νερού που πηγάζει από τους παγετώνες στη γενικότερη ροή νερού στη λεκάνη απορροής Jiutiaoling Basin (JTLB). Από προηγούμενες μελέτες, αναφέρετε ότι οι παγετώνες που βρέθηκαν στα LLM είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στην κλιματική αλλαγή και παρουσιάζουν υψηλότερο ρυθμό συρρίκνωσης από τους άλλους παγετώνες που μελετήθηκαν μέχρι τώρα στα βουνά Qilian (Pan et al., 2012).

=='''Μεθοδολογία'''==
Αρχικά σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν επτά τοπογραφικοί χάρτες, κλίμακας 1:50 000, από το 1972 για τη χαρτογράφηση των περιγραμμάτων των παγετώνων και για την ανάλυση του τοπικού ανάγλυφου. Βάση αυτούς του χάρτες ψηφιοποιήθηκαν υψομετρικές ανά 20m και έπειτα δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για το 1972. Επίσης συλλέχθηκαν εικόνες για τις 16 Ιουλίου 2016 από το δορυφόρο ZY-3 και με αυτές δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για την περιοχή, χρησιμοποιώντας το “DEM extraction” από το λογισμικό ENVI 5.0. Στη συνέχεια εφαρμόζετε στα διαχρονικά μοντέλα εδάφους συν-καταχώριση (co-registration) έτσι ώστε να αφαιρεθούν τα οριζόντια και τα κάθετα όφσετ πριν από οποιαδήποτε ανάλυση μεταβολών. Επίσης όλα τα μοντέλα εδάφους ανασυντάχθηκαν στο ίδιο μέγεθος εικονοστοιχείου, στα 30 m. Έπειτα εκτιμήθηκε η αβεβαιότητα στις διαφορές μεταξύ των μοντέλων εδάφους χρησιμοποιώντας την κανονικοποιημένη μέση απόλυτη απόκλιση (normalized median absolute deviation - NMAD) για τις περιοχές χωρίς παγετώνες. Άρα, η περιοχή των παγετώνων το 1972 λήφθηκε από τοπογραφικούς χάρτες (1: 50000) και η περιοχή των παγετώνων το 2016 εξήχθη από τις δορυφορικές εικόνες ZY-3 και την εικόνα Landsat OLI και επαληθεύθηκε στη συνέχεια χρησιμοποιώντας το Google Earth.

Οι μεταβολές της επιφάνειας των παγετώνων υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας το «DEM differentiation», τη διαφορά δηλαδή των μοντέλων εδάφους. Για την μετατροπή της μεταβολής της ανύψωσης σε αλλαγή μάζας, απαιτήθηκε μια παραδοχή σχετικά με την πυκνότητα. Χρησιμοποιήθηκε πυκνότητα 850 ± 60 kg m-3. Το ετήσιο ισοζύγιο μάζας των παγετώνων υπολογίστηκε για κάθε έτος με τη χρήση ενός χωρικά κατανεμημένου «degree-day» μοντέλου ημέρας (degree-day). Το μοντέλο βαθμονομήθηκε χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα ισοζύγια μάζας των παγετώνων που μετρήθηκαν για τον Παγετώνα NC01 για την περίοδο 2010-15.

Στη συνέχεια εξάχθηκαν τα σχετικά μετεωρολογικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων των ημερήσιων θερμοκρασιών αέρα και των τιμών κατακρημνίσεων, από τα δεδομένα που καταγράφηκαν στον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan στα LLM μεταξύ 1972 και 2017. Επίσης ένας υδρολογικός σταθμός στη JTLB που εξυπηρετεί μια συνολική έκταση απορροής 1043 km2 παρείχε ετήσια στοιχεία ροής νερού για την περίοδο 1972-2013. Οι ημερήσιες μέσες θερμοκρασίες του αέρα που εξήχθησαν από τον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan και το AWS για την περίοδο μεταξύ 1ης Σεπτεμβρίου 2010 και 30 Ιουνίου 2017 χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των ημερήσιων τιμών TLR (temperature lapse rate). Σε αυτή τη μελέτη, οι ημερήσιες TLR υπολογίστηκαν για ένα ολόκληρο έτος για τον προσδιορισμό της ετήσιας χρονικής μεταβλητότητας. Επίσης, με την υπόθεση της γραμμικής αύξησης της κατακρήμνισης με την αύξηση του υψομέτρου γίνεται δυνατός ο υπολογισμός μιας βαθμίδας κατακρήμνισης. Έτσι, σύμφωνα με το σταθμό Menyuan και το σταθμό AWS κοντά στον παγετώνα, η ετήσια κλίση βροχόπτωσης ήταν 22,1 mm / 100 m-1.

=='''Συμπεράσματα'''==
Από το 1972 έως το 2016, η κάλυψη των παγετώνων στα LLM μειώθηκε κατά 41,1 km2, αφήνοντας μόνο το 62,1 km2 το 2016. Ο μέσος ρυθμός υποχώρησης ήταν 0,93 km2 a-1 (0,9% a-1) για την περίοδο 1972-2016. Αναφέρετε ότι μέσω των στατιστικών σχέσεων που παρατηρούνται, ανάμεσα στις περιοχές του παγετώνα και το υψόμετρο της επιφάνειας του εδάφους υποδηλώνετε ότι οι περισσότεροι παγετώνες βρίσκονται στη ζώνη 4300-4700 μέτρων. Η έκταση των παγετώνων σε αυτή την υψομετρική ζώνη αντιστοιχούσε στο 70-80% της συνολικής κάλυψης των παγετώνων τόσο στο 1972 όσο και στο 2016. Επίσης, η μεταβολή στην έκταση των παγετώνων φαίνεται πολύ μεγαλύτερη για τους παγετώνες στη ζώνη 4300-4500 μέτρων. Συγκεκριμένα, οι απώλειες στην έκταση των παγετώνων σε αυτή τη ζώνη αντιπροσώπευαν το 58,9% της συνολικής απώλειας έκτασης. Αντίθετα, στις περιοχές πάνω από 4700 μ. δεν παρατηρήθηκε κάποια εξίσου σημαντική απώλεια, αφού οι απώλειες σε αυτή την ζώνη αποτελούσαν μόλις το 12% του σύνολου απώλειας. Έχει παρατηρηθεί πως το μεγαλύτερο ποσοστό κάλυψης των παγετώνων στα LLM το 1972 βρισκόταν κοντά στα 4450m, αλλά από το 2016, το μεγαλύτερο ποσοστό στην περιοχή βρίσκετε πάνω από τα 4550m.

Επιπλέον, αναλύθηκε ο βαθμός μεταβολής των παγετώνων διαφορετικού μεγέθους και κλίσης. Από αυτό φάνηκε ότι οι μικρότεροι παγετώνες στα LLM είχαν ταχύτερη μείωση από τους μεγαλύτερους. Οι παγετώνες με περιοχές μικρότερες από 0,5 km2 το 1972 μειώθηκαν κατά 63,7%, ενώ οι μεγαλύτεροι παγετώνες (> 1 km2) έχασαν το 24,6% της συνολικής τους έκτασης. Ακόμα, από το 1972 έως το 2016, ο ετήσιος ρυθμός μεταβολής της επιφάνειας των παγετώνων προς τα νοτιοδυτικά ήταν 0,43 km2, ελαφρώς μεγαλύτερος από ό, τι για τα βορειοανατολικά (0,36 km2).

Επιπρόσθετα, η περιοχή LM εμφανίζεται να παρουσιάζει μια σημαντική υψομετρική μείωση, της κλίμακας των -18,7 ± 1,2 m (-0,43 ± 0,03 m a-1) ή μια μέση απώλεια μάζας 0,37 ± 0,03 m w.e. a-1, ισοδύναμη με μια συνολική μεταβολή μάζας 1,64 ± 0,11 Gt. κατά την περίοδο 1972-2016. Έντονη αραίωση παρατηρείται στο ανατολικό τμήμα των LLM, όπου εννέα παγετώνες αραιώνουν με μέσο ρυθμό 0,7 m ανά έτος. Γενικότερα η αραίωση των παγετώνων φαίνεται να είναι στο μέγιστο σε χαμηλά υψόμετρα και στο ελάχιστο σε μεγαλύτερα υψόμετρα. Επιπλέον διαπιστώνετε ότι σε περιοχές κάτω από τα 4800 m, κάθε μεταβολή των επιφανειών των παγετώνων παρουσιάζει μια γραμμική σχέση με το υψόμετρο. Πάνω από 4800 μ. αυτή η συσχέτιση είναι λιγότερο εμφανής.

Πριν από το 1993, οι τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM ήταν σταθερές, με την περίοδο 1982-1987 να παρουσιάζει μια συνεχής θετική τάση. Ωστόσο, μετά το 1993, στην περιοχή υπήρξαν συνεχώς αρνητικές τιμές ισοζυγίου και μετά το 2010, αυτή η αρνητική τάση επιταχύνθηκε, ιδιαίτερα το 2016, όταν έφθασε σε ετήσια αρνητική τιμή -1791 mm. Γενικά παρατηρείτε πως η διαφορά μεταξύ της γεωδαιτικής μεθόδου και της μοντελοποίησης δεν ήταν ιδιαίτερα μεγάλη αφού και οι δύο μέθοδοι παρήγαγαν σχετικά ακριβείς τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM για την περίοδο 1972-2016.

Τέλος, η χωρικά κατανεμημένη μοντελοποίηση χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των μέσων ετήσιων ρυθμών λιωμένου νερού από τους παγετώνες για την περίοδο 1972-2013 και για τη διερεύνηση της συμβολής του νερού από τους παγετώνες στη συνολική ροή. Η περιοχή της λεκάνης απορροής JTLB έχει κάλυψη 1043 km2 και η μέση έκταση κάλυψης των παγετώνων από το 1972 έως το 2014 είναι 14,6 km2. Έτσι διαπιστώνετε ότι η επιφάνεια των παγετώνων αντιπροσώπευε το 1,4% της επιφάνειας του JTLB και ότι η ετήσια ροή νερού από τους παγετώνες ήταν 1,4 × 107 m3 ή 4,6% της συνολικής ροής. Επίσης, σε έτη όπου η ροή ήταν σχετικά χαμηλότερη, όπως το 1972, το 1991 και το 2013, το νερό από τους παγετώνες αντιπροσώπευε μεγαλύτερο ποσοστό, άνω του 8% της ροής. Συνεπώς, αναφέρετε πως παρόλο που η κάλυψη των παγετώνων στην περιοχή συγκριτικά δεν είναι τόσο μεγάλη, ένα σημαντικό ποσοστό ροής νερού στη συγκεκριμένη περιοχή προέρχεται από αυτούς.

[[Εικόνα: Τραλαλαπαγετωνεςλαλα.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1 : Μεταβολές στο υψόμετρο της επιφάνειας των παγετώνων στα Όρη Lenglongling'']]

[[category:Διαστημική Τηλεπισκόπηση]]

Μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα Όρη Lenglongling από το 1972 έως το 2016 με την χρήση δεδομένων τηλεπισκόπησης και μοντελοποίηση

2020-02-25T15:38:48Z

CharalamposMarangos:

'''Τίτλος άρθρου:''' Changes in glacier mass in the Lenglongling Mountains from 1972 to 2016 based on remote sensing data and modeling

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:'''https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.124010

'''Λέξεις-Κλειδιά: ''' '' '' ισοζύγιο μάζας παγετώνα, υψόμετρο επιφάνειας παγετώνα, Όρη Lenglongling, γεωδαιτική μέθοδος, μέθοδος degree-day

=='''Αντικείμενο Μελέτης'''==
Οι παγετώνες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στο κλιματικό σύστημα. Η ανάπτυξη ή η συρρίκνωση τους λόγω των μεταβολών της θερμοκρασίας και των χιονοπτώσεων έχει άμεση επίδραση στο κλίμα. Έχοντας αυτό υπόψη, στην εποχή μας, οι παγετώνες λειτουργούν ως μέσο ισορροπίας στην αλλαγή του κλίματος . Επιπλέον, τα βουνά αποτελούν μια από τις πιο σημαντικές πηγές νερού του κόσμου και ως ένα βαθμό αυτό οφείλετε στους παγετώνες που υπάρχουν σε αυτά. Με αυτά υπόψη, η παρούσα έρευνα υποστηρίζει τη σημαντικότητα της μελέτης των αλλαγών στη μάζα των παγετώνων, έτσι ώστε να κατανοηθεί καλύτερα ο τρόπος με τον οποίο θα μπορούσαν να ανταποκριθούν στην κλιματική αλλαγή.

Η μελέτη εστιάζει στους παγετώνες των βουνών Qilian, στην Κίνα. Οι παγετώνες των βουνών Qilian παρέχουν πολλές πηγές νερού και κατ’ επέκταση σημαντικές δυνατότητες χρήσης για ενέργεια, άρδευση και παροχή νερού σε ανθρώπους και ζώα. Παρ’ όλα αυτά ελάχιστα έχουν μελετηθεί και είναι γνωστά σε μακροπρόθεσμο πλαίσιο για την τάση των παγετώνων ή την συμβολή τους στις κοινωνίες της περιοχής. Έτσι, ένας στόχος της μελέτης υπήρξε ο εντοπισμός της μεταβολής της κάλυψης των παγετώνων στα Όρη Lenglongling (LLM), στο ανατολικό τμήμα των βουνών Qilian για την περίοδο από το 1972 έως το 2016. Δεύτερον, να προσδιοριστούν οι μεταβολές στη μάζα των παγετώνων στα LLM κατά την ίδια περίοδο με τη χρήση δύο διαφορετικών μεθόδων. Αρχικά με γεωδαιτικές μεθόδους βασισμένες σε τοπογραφικούς χάρτες και στη συνέχεια με δορυφορικά δεδομένα και χωρικά μοντέλα προσομοίωσης της μάζας των παγετώνων. Τρίτος στόχος της έρευνας υπήρξε η ανάλυση της επίδρασης του νερού που πηγάζει από τους παγετώνες στη γενικότερη ροή νερού στη λεκάνη απορροής Jiutiaoling Basin (JTLB). Από προηγούμενες μελέτες, αναφέρετε ότι οι παγετώνες που βρέθηκαν στα LLM είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στην κλιματική αλλαγή και παρουσιάζουν υψηλότερο ρυθμό συρρίκνωσης από τους άλλους παγετώνες που μελετήθηκαν μέχρι τώρα στα βουνά Qilian (Pan et al., 2012).

=='''Μεθοδολογία'''==
Αρχικά σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν επτά τοπογραφικοί χάρτες, κλίμακας 1:50 000, από το 1972 για τη χαρτογράφηση των περιγραμμάτων των παγετώνων και για την ανάλυση του τοπικού ανάγλυφου. Βάση αυτούς του χάρτες ψηφιοποιήθηκαν υψομετρικές ανά 20m και έπειτα δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για το 1972. Επίσης συλλέχθηκαν εικόνες για τις 16 Ιουλίου 2016 από το δορυφόρο ZY-3 και με αυτές δημιουργήθηκε ένα μοντέλου εδάφους για την περιοχή, χρησιμοποιώντας το “DEM extraction” από το λογισμικό ENVI 5.0. Στη συνέχεια εφαρμόζετε στα διαχρονικά μοντέλα εδάφους συν-καταχώριση (co-registration) έτσι ώστε να αφαιρεθούν τα οριζόντια και τα κάθετα όφσετ πριν από οποιαδήποτε ανάλυση μεταβολών. Επίσης όλα τα μοντέλα εδάφους ανασυντάχθηκαν στο ίδιο μέγεθος εικονοστοιχείου, στα 30 m. Έπειτα εκτιμήθηκε η αβεβαιότητα στις διαφορές μεταξύ των μοντέλων εδάφους χρησιμοποιώντας την κανονικοποιημένη μέση απόλυτη απόκλιση (normalized median absolute deviation - NMAD) για τις περιοχές χωρίς παγετώνες. Άρα, η περιοχή των παγετώνων το 1972 λήφθηκε από τοπογραφικούς χάρτες (1: 50000) και η περιοχή των παγετώνων το 2016 εξήχθη από τις δορυφορικές εικόνες ZY-3 και την εικόνα Landsat OLI και επαληθεύθηκε στη συνέχεια χρησιμοποιώντας το Google Earth.

Οι μεταβολές της επιφάνειας των παγετώνων υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας το «DEM differentiation», τη διαφορά δηλαδή των μοντέλων εδάφους. Για την μετατροπή της μεταβολής της ανύψωσης σε αλλαγή μάζας, απαιτήθηκε μια παραδοχή σχετικά με την πυκνότητα. Χρησιμοποιήθηκε πυκνότητα 850 ± 60 kg m-3. Το ετήσιο ισοζύγιο μάζας των παγετώνων υπολογίστηκε για κάθε έτος με τη χρήση ενός χωρικά κατανεμημένου «degree-day» μοντέλου ημέρας (degree-day). Το μοντέλο βαθμονομήθηκε χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα ισοζύγια μάζας των παγετώνων που μετρήθηκαν για τον Παγετώνα NC01 για την περίοδο 2010-15.

Στη συνέχεια εξάχθηκαν τα σχετικά μετεωρολογικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων των ημερήσιων θερμοκρασιών αέρα και των τιμών κατακρημνίσεων, από τα δεδομένα που καταγράφηκαν στον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan στα LLM μεταξύ 1972 και 2017. Επίσης ένας υδρολογικός σταθμός στη JTLB που εξυπηρετεί μια συνολική έκταση απορροής 1043 km2 παρείχε ετήσια στοιχεία ροής νερού για την περίοδο 1972-2013. Οι ημερήσιες μέσες θερμοκρασίες του αέρα που εξήχθησαν από τον μετεωρολογικό σταθμό Menyuan και το AWS για την περίοδο μεταξύ 1ης Σεπτεμβρίου 2010 και 30 Ιουνίου 2017 χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των ημερήσιων τιμών TLR (temperature lapse rate). Σε αυτή τη μελέτη, οι ημερήσιες TLR υπολογίστηκαν για ένα ολόκληρο έτος για τον προσδιορισμό της ετήσιας χρονικής μεταβλητότητας. Επίσης, με την υπόθεση της γραμμικής αύξησης της κατακρήμνισης με την αύξηση του υψομέτρου γίνεται δυνατός ο υπολογισμός μιας βαθμίδας κατακρήμνισης. Έτσι, σύμφωνα με το σταθμό Menyuan και το σταθμό AWS κοντά στον παγετώνα, η ετήσια κλίση βροχόπτωσης ήταν 22,1 mm / 100 m-1.

=='''Συμπεράσματα'''==
Από το 1972 έως το 2016, η κάλυψη των παγετώνων στα LLM μειώθηκε κατά 41,1 km2, αφήνοντας μόνο το 62,1 km2 το 2016. Ο μέσος ρυθμός υποχώρησης ήταν 0,93 km2 a-1 (0,9% a-1) για την περίοδο 1972-2016. Αναφέρετε ότι μέσω των στατιστικών σχέσεων που παρατηρούνται, ανάμεσα στις περιοχές του παγετώνα και το υψόμετρο της επιφάνειας του εδάφους υποδηλώνετε ότι οι περισσότεροι παγετώνες βρίσκονται στη ζώνη 4300-4700 μέτρων. Η έκταση των παγετώνων σε αυτή την υψομετρική ζώνη αντιστοιχούσε στο 70-80% της συνολικής κάλυψης των παγετώνων τόσο στο 1972 όσο και στο 2016. Επίσης, η μεταβολή στην έκταση των παγετώνων φαίνεται πολύ μεγαλύτερη για τους παγετώνες στη ζώνη 4300-4500 μέτρων. Συγκεκριμένα, οι απώλειες στην έκταση των παγετώνων σε αυτή τη ζώνη αντιπροσώπευαν το 58,9% της συνολικής απώλειας έκτασης. Αντίθετα, στις περιοχές πάνω από 4700 μ. δεν παρατηρήθηκε κάποια εξίσου σημαντική απώλεια, αφού οι απώλειες σε αυτή την ζώνη αποτελούσαν μόλις το 12% του σύνολου απώλειας. Έχει παρατηρηθεί πως το μεγαλύτερο ποσοστό κάλυψης των παγετώνων στα LLM το 1972 βρισκόταν κοντά στα 4450m, αλλά από το 2016, το μεγαλύτερο ποσοστό στην περιοχή βρίσκετε πάνω από τα 4550m.

Επιπλέον, αναλύθηκε ο βαθμός μεταβολής των παγετώνων διαφορετικού μεγέθους και κλίσης. Από αυτό φάνηκε ότι οι μικρότεροι παγετώνες στα LLM είχαν ταχύτερη μείωση από τους μεγαλύτερους. Οι παγετώνες με περιοχές μικρότερες από 0,5 km2 το 1972 μειώθηκαν κατά 63,7%, ενώ οι μεγαλύτεροι παγετώνες (> 1 km2) έχασαν το 24,6% της συνολικής τους έκτασης. Ακόμα, από το 1972 έως το 2016, ο ετήσιος ρυθμός μεταβολής της επιφάνειας των παγετώνων προς τα νοτιοδυτικά ήταν 0,43 km2, ελαφρώς μεγαλύτερος από ό, τι για τα βορειοανατολικά (0,36 km2).

Επιπρόσθετα, η περιοχή LM εμφανίζεται να παρουσιάζει μια σημαντική υψομετρική μείωση, της κλίμακας των -18,7 ± 1,2 m (-0,43 ± 0,03 m a-1) ή μια μέση απώλεια μάζας 0,37 ± 0,03 m w.e. a-1, ισοδύναμη με μια συνολική μεταβολή μάζας 1,64 ± 0,11 Gt. κατά την περίοδο 1972-2016. Έντονη αραίωση παρατηρείται στο ανατολικό τμήμα των LLM, όπου εννέα παγετώνες αραιώνουν με μέσο ρυθμό 0,7 m ανά έτος. Γενικότερα η αραίωση των παγετώνων φαίνεται να είναι στο μέγιστο σε χαμηλά υψόμετρα και στο ελάχιστο σε μεγαλύτερα υψόμετρα. Επιπλέον διαπιστώνετε ότι σε περιοχές κάτω από τα 4800 m, κάθε μεταβολή των επιφανειών των παγετώνων παρουσιάζει μια γραμμική σχέση με το υψόμετρο. Πάνω από 4800 μ. αυτή η συσχέτιση είναι λιγότερο εμφανής.

Πριν από το 1993, οι τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM ήταν σταθερές, με την περίοδο 1982-1987 να παρουσιάζει μια συνεχής θετική τάση. Ωστόσο, μετά το 1993, στην περιοχή υπήρξαν συνεχώς αρνητικές τιμές ισοζυγίου και μετά το 2010, αυτή η αρνητική τάση επιταχύνθηκε, ιδιαίτερα το 2016, όταν έφθασε σε ετήσια αρνητική τιμή -1791 mm. Γενικά παρατηρείτε πως η διαφορά μεταξύ της γεωδαιτικής μεθόδου και της μοντελοποίησης δεν ήταν ιδιαίτερα μεγάλη αφού και οι δύο μέθοδοι παρήγαγαν σχετικά ακριβείς τιμές του ισοζυγίου της μάζας των παγετώνων για τα LLM για την περίοδο 1972-2016.

Τέλος, η χωρικά κατανεμημένη μοντελοποίηση χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των μέσων ετήσιων ρυθμών λιωμένου νερού από τους παγετώνες για την περίοδο 1972-2013 και για τη διερεύνηση της συμβολής του νερού από τους παγετώνες στη συνολική ροή. Η περιοχή της λεκάνης απορροής JTLB έχει κάλυψη 1043 km2 και η μέση έκταση κάλυψης των παγετώνων από το 1972 έως το 2014 είναι 14,6 km2. Έτσι διαπιστώνετε ότι η επιφάνεια των παγετώνων αντιπροσώπευε το 1,4% της επιφάνειας του JTLB και ότι η ετήσια ροή νερού από τους παγετώνες ήταν 1,4 × 107 m3 ή 4,6% της συνολικής ροής. Επίσης, σε έτη όπου η ροή ήταν σχετικά χαμηλότερη, όπως το 1972, το 1991 και το 2013, το νερό από τους παγετώνες αντιπροσώπευε μεγαλύτερο ποσοστό, άνω του 8% της ροής. Συνεπώς, αναφέρετε πως παρόλο που η κάλυψη των παγετώνων στην περιοχή συγκριτικά δεν είναι τόσο μεγάλη, ένα σημαντικό ποσοστό ροής νερού στη συγκεκριμένη περιοχή προέρχεται από αυτούς.

[[Εικόνα: Τραλαλαπαγετωνεςλαλα.jpg|500px| thumb | left|'' Εικόνα 1 : Μεταβολές στο υψόμετρο της επιφάνειας των παγετώνων στα Όρη Lenglongling'']]

[[category:Διαστημική Τηλεπισκόπηση]]

Συνδέοντας Γεωμορφολογικές και Δημογραφικές Μετακινήσεις: Η Περίπτωση της Νότιας Αλβανίας

2020-02-23T20:16:32Z

CharalamposMarangos:

'''Linking Geomorphological and Demographic Movements: The Case of Southern Albania'''

Συγγραφείς: ''Nataša Gregorič Bon, Damir Josipovič, Urša Kanjir''

Δημοσιεύτηκε: ''Applied Geography, Volume 100, November 2018, Pages 55-67''

Σύνδεσμος: ''https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2018.09.002''

'''Εισαγωγή'''

Το άρθρο αυτό υποστηρίζει πως διάφορες περιπτώσεις μετακινήσεων όπως οι φυσικές μετακινήσεις πληθυσμών, γεωτεκτονικές μετακινήσεις και γεωμορφολογικές μετακινήσεις του τοπίου είναι ενσωματωμένες στις πρακτικές των ανθρώπων. Αυτή’η συσχέτιση απουσιάζει από την βιβλιογραφία και η συγκεκριμένη μελέτη προσπαθεί να καλύψει αυτό το κενό. Για τον λόγο αυτό μελετάται η συσχέτιση μεταξύ γεωμορφολογικών και δημογραφικών αλλαγών στην περιοχή της Αυλώνας στην Αλβανία μεταξύ 1979 και 2016. Το τριμερές μοντέλο ανάλυσης που αναπτύσσεται αποτελείται από (Α) τηλεπισκοπική ανάλυση με τη χρήση αυτόματου εντοπισμού στεριάς-γης, (Β) δημογραφική ανάλυση με βάρος στις αλλαγές των πληθυσμών με χρήση στατιστικών αναλύσεων και (Γ) εκτενή ανθρωπολογική έρευνα πεδίου με ανοιχτές και ημικατασκευασμένες συνεντεύξεις και συζητήσεις. Οι συγγραφείς υποστηρίζουν πως πρόσφατες δημογραφικές αλλαγές στην ευρύτερη περιοχή της Αυλώνας συντελούν στο παρόν τοπίο. Συγκεκριμένα, η αστικοποίηση με τις δραστηριότητες που αυτή συνεπάγεται συντελεί στην συρρίκνωση της προσχωσιγενούς πεδιάδας και κατ’ επέκταση στην απώλεια εδάφους και μετακίνηση της ακτογραμμής.

'''Υλικό και μεθοδολογία'''

Οι πηγές δεδομένων αυτής της μελέτης προκύπτουν από εκτενή ανθρωπογραφική έρευνα πεδίου με έναρξη το 2004, επίσημα δημογραφικά στατιστικά δεδομένα και δορυφορικές εικόνες. Οι τελευταίες αποτελούνται από εννιά σύνολα εικόνων Landsat για τις χρονιές μεταξύ 1984 και 2016 που συμπίπτουν με περιόδους μεγάλων κοινωνικοοικονομικών, πολιτικών και οικονομικών αλλαγών στην Αλβανία. Τα τηλεπισκοπικά δεδομένα προεπεξεργάστηκαν με χρήση της αλυσιδωτής επεξεργασίας STORM και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ATCOR για την ατμοσφαιρική διόρθωση.

[[Αρχείο:ChLDPMS2019Metsovo5a.png|200px|thumb|right|Αρχική εικόνα του Landsat (a), το προϊόν του MNDWI(b) και ταξινομημένη εικόνα(c).]]
'''Μέθοδοι'''

Για τον αυτοματοποιημένο διαχωρισμό της ανοιχτής θάλασσας από την γη χρησιμοποιήθηκε ο τροποποιημένος δείκτης MNDWI (MNDWI = (Green – MIR)/(Green + MIR). Με την χρήση του προκύπτουν οι τιμές για τα πίξελ που καλύπτονται από νερό ως θετικές και αυτές του εδάφους και της βλάστησης συνήθως ως αρνητικές. Στη συνέχεια προκύπτει από το ιστόγραμμα της εικόνας το κατώφλι για τα τοπικά μέγιστα των τιμών του νερού και των υπόλοιπων και κατωφλιώνοντας δίνεται η τιμή 1 στα πίξελ νερού και 0 στα υπόλοιπα. Έπειτα τα δυαδικά ψηφιακά δεδομένα μετατρέπονται σε διανυσματικά. Τα δεδομένα αυτά τέλος τροποποιούνται χειροκίνητα κυρίως για να αφαιρεθούν κάποιες λάθος ταξινομημένες περιοχές όπως περιοχές νεφοκάλυψης. Τα αποτελέσματα δείχνουν πως ο MNDWI υπερέχει στον εντοπισμού του νερού έναντι των NDWI και NDVI με τους οποίους συγκρίθηκε. Όταν προκύψει το τελικό διανυσματικό αποτέλεσμα για κάθε χρονιά, τα δεδομένα κατηγοριοποιούνται σε: στεριά, θάλασσα, λίμνη και ποτάμι. Σχετικά με τα δημογραφικά δεδομένα που προέκυψαν από την INSTAT (Institute of Statistics), η ανάλυσή τους έδειξε μεγάλη ανομοιομορφία στην ποιότητά τους. Για να διορθωθεί η μεροληψία στην συλλογή των κατάλληλων δεδομένων, έγιναν προεκτάσεις και παρεμβολές σε αυτά. Έτσι μπόρεσε να υπολογιστεί η διαφορά μεταξύ των επισήμων τιμών και της δημογραφικής πραγματικότητας in situ. Προκειμένου να προσεγγιστεί η σχέση μεταξύ των αλλαγών στην επιφάνεια της γης και των δυναμικών του πληθυσμού, συγκρίθηκε η μεταβλητότητα των δύο. Οι στατιστικές μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν για αυτή την ανάλυση ποικίλαν από απλή περιγραφική στατιστική μέχρι την παρατήρηση των οπτικών ομοιοτήτων των δύο συγκρινόμενων οντοτήτων.

[[Αρχείο:ChLDPMS2019Metsovo5b.png|200px|thumb|right|Γράφημα της τάσης του πληθυσμού σε σχέση με της αλλαγές κάλυψης γης (ποσοστιαίες) σε ένα διάστημα 32 ετών.]]
'''Αποτελέσματα και συζήτηση'''

Σε σχέση με τα δημογραφικά δεδομένα προκύπτει πως η πόλη της Αυλώνας έχει δεχτεί μία έντονη αστικοποίηση τα τελευταία 35 χρόνια με τον πληθυσμό να αυξάνεται από 56.000 σε 79.000. Παράλληλα η επαρχία της Αυλώνας μεταξύ 2001 και 2011 έχει δεχτεί πλήγμα από την μετανάστευση με τον πληθυσμό να της να μειώνεται κατά 29.000 (περίπου 15%). Επίσης κατά την τηλεπισκοπική ανάλυση προκύπτουν οι μεταβολές στην ακτογραμμή ως αποτέλεσμα της παλίρροιας και των φερτών υλικών του ποταμού. Η παλίρροια στην περιοχή αυτή ποικίλει στον κατακόρυφο άξονα μεταξύ 20 και 30cm, γεγονός που δυνητικά παρουσιάζει μία βαθιά επιρροή στην ενδοχώρα παρά την χωρική ανάλυση των 30 μέτρων. Παρ’ όλα αυτά, στην συγκεκριμένη τοποθεσία, η διαμόρφωση της ακτής με διάσπαρτους αμμόλοφους και χαμηλά βράχια δύσκολα επιτρέπει στην παλίρροια να διεισδύσει πάνω από 10 μέτρα προς κάθε κατεύθυνση. Έτσι τα παλιρροϊκά φαινόμενα είναι πολύ ασθενή για να αποτυπωθούν στην δεδομένη χωρική ανάλυση των εικόνων Landsat. Για την εξέταση των αποτελεσμάτων από μία συγκριτική οπτική συγκρίθηκαν οι τέσσερις κατηγορίες (ποτάμι, στάσιμο νερό – λίμνη, θάλασσα και στέρεη γη) με τα δεδομένα που αφορούν τον πληθυσμό. Τα δεδομένα αντιπαρατέθηκαν βάσει των ημερομηνιών της λήψης των δορυφορικών εικόνων. Τα νέα δεδομένα αποτελούνταν από 14 ζεύγη μεταξύ του 1979 και του 2016. Το πρώτο στάδιο της διαδικασίας περιλάμβανε την σύγκριση των αλλαγών στην κάλυψη γης και στον πληθυσμό. Όσον αφορά την κάλυψη γης, η εκβολή του ποταμού έχει μετατοπιστεί σημαντικά αυτά τα χρόνια, πάνω από ένα χιλιόμετρο, επίσης έχουν συμβεί επιχωματώσεις στην περιοχή βόρια της Αυλώνας σε έκταση ως μισό τετραγωνικό χιλιόμετρο λόγω της κατασκευής ενός λιμενοβραχίονα. Όσον αφορά τον πληθυσμό, αυτός σταθερά αυξάνεται με μία έντονη πτώση το 2000. Το επόμενο βήμα ήταν η απόκτηση των αποτελεσμάτων της συσχέτισης για κάθε μεταβλητή. Από την ανάλυση προκύπτει μία έντονη θετική συσχέτιση μεταξύ του μεγέθους της λίμνης και του πληθυσμού, μία έντονα αρνητική συσχέτιση μεταξύ της έκτασης της επιφάνειας της γης και του πληθυσμού και συσχέτιση χωρίς στατιστική σημασία μεταξύ θάλασσας και πληθυσμού. Έτσι υποστηρίζεται πως η παράκτια περιοχή υποχωρεί λόγω της πληθυσμιακής πίεσης των τελευταίων 40 ετών. Εξ’ αιτίας της αστικοποίησης γύρω από την Αυλώνα, το ποτάμι δεν μπορεί να φέρει τόσα υλικά όσα στο παρελθόν λόγω του φιλτραρίσματος. Οι ίδιοι παράγοντες επιδρούν και στη λίμνη.

[[category:Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις]]

Συνδέοντας Γεωμορφολογικές και Δημογραφικές Μετακινήσεις: Η Περίπτωση της Νότιας Αλβανίας

2020-02-23T20:13:30Z

CharalamposMarangos:

Συνδέοντας Γεωμορφολογικές και Δημογραφικές Μετακινήσεις: Η Περίπτωση της Νότιας Αλβανίας

2020-02-23T20:12:46Z

CharalamposMarangos: