RemoteSensing Wiki - Συνεισφορές χρήστη [el]

Αναλύοντας τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης σε μία περιοχή με ραγδαία ανάπτυξη, με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS

2012-03-05T09:56:44Z

M.toggelidou:

'''Analyzing spatial restructuring of land use patterns in a fast growing region using remote sensing and GIS''' 
Συγγραφείς: Xia Li, Anthony Gar-On Yeh 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500]
 

Αυτή η έρευνα αναλύει την αστική επέκταση και τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης στο Δέλτα του ποταμού Pearl της νοτιας Κίνας χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση και GIS. 

'''Εισαγωγή''' 
Η πρόσφατη εμπειρία της αστικοποίησης της Κίνας είναι επηρεασμένη από την όλη διαδικασία της παγκοσμιοποίησης. Αυτή η ταχεία διαδικασία αστικοποίησης προκάλεσε αστική επέκταση στην Κίνα μη αναμενόμενης κλίμακας τις τελευταίες δύο δεκαετίες. Η Κίνα έχει γενικά το πρόβλημα του μικρού ποσοστού γης ανά κάτοικο που είναι πολύ μικρότερο από τον παγόσμιο μέσο όρο. Πριν από το 1978 η κεντρική κυβέρνηση και οι περιφερειακές παρείχαν πολύ αυστηρό έλεγχο στο σχεδιασμό χρήσεων γης. Μέχρι το 1980 η Κίνα μετατράπηκε από μία σχεδιαστική οικονομία σε μία αγοραστική, το οποίο ήταν αποτέλεσμα του οικονομικού μετασχηματισμού. Οι τομείς γης και ιδιοκτησίας
είναι υπό μετασχηματισμό, καθώς αρχίζουν να παίζουν σημαντικό
ρόλο στην οικονομία. Η εφαρμογή των νέων Πολιτικων γης έχει δημιουργήσει βαθιές επιρροές στην πορεία που ακολουθούν οι χρήσεις γης και τη μετατροπή των χρήσεων γης στην Κίνα. Αυτό έχει οδηγήσει σε όξυνση των αντιπαράθεσεων για τις χρήσεις γης και σε ταχεία εξάντληση των γεωργικών πόρων της γης σε πολλές ταχέως αναπτυσσόμενες πόλεις. Το 1994, η Κίνα έπρεπε να εφαρμόσει το «Διάταγμα για την Προστασία της Πρωτοβάθμιας Γεωργικής γης » (Συμβούλιο της Επικρατείας, 1994) για τον έλεγχο της ραγδαίας ανάπτυξης γης. Η κατεύθυνση και το μέγεθος των αλλαγών χρήσης γης έχουν επηρεαστεί πολύ από αυτής της πολιτική γης. Πρωτοφανείς αλλαγές στις χρήσεις γης πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή στις τελευταίες δύο δεκαετίες. Εντοπίστηαν πολλά σχετικά προβλήματα με τη γη, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας αγροτικής γης, ρύπανση των υδάτων, εδαφολογική διάβρωση, και μια αύξηση στο μέγεθος και τη συχνότητα για πλυμμήρες. Η γρήγορη αστική επέκταση έχει προκαλέσει την απώλεια μιας μεγάλης ποσότητας αγροτικής γης στο δέλτα αυτό. Τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθεί ο τύπος, το ποσό και η τοποθεσία των μετατροπών στις χρήσεις γης. Η έρευνα αυτή εκτιμά τη ποσότητα και των τύπο των αλλαγών στις χρήσεις γης σε δύο χρονικές περιόδους, 1988-1993 και 1993-1997 στο συγκεκριμένο δέλτα ποταμού. Η έρευνα μελετά τη σχέση μεταξύ των αλλαγών χρήσεις γης με μία σειρά διαφόρων παραγόντων απόστασης. Επίσης συγκρίνει τις μεθόδους δείκτών και την εντροπία πυκνότητας για τη μέτρηση των χωρικών σχεδίων και τη διαδικασία της ανάπτυξης του εδάφους. 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Έρευνα''' 
Το δέλτα του ποταμου αυτού έχει έκταση 41,157 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Κάποτε ήταν μία μεγάλη περιοχή αγροτικής παραγωγής στη Νότια Κίνα πριν την οικονομική διαμόρφωση. Σημειώθηκε ραγδαία οικονομική ανάπτυξη με απότελεσμα την αλλαγή του τοπίου. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζει η περιοχή αυτή δεν είναι μοναδικό γιατί και άλλες περιοχές της Κίνας ενδέχεται να το αντιμετωπίσουν σύντομα. Η περιοχή αυτή εδράζεται στο κεντρικό μέρος της επαρχίας Guangdong η οποία δέχτηκε μεγάλη οικονομική ανάπτυξη ως αποτέλεσμα της ακαθάριστης εσωτερικής παραγωγής και του εξαγωγικού εμπορίου. Η επαρχία αυτή προσέλκυε πάνω από το μισό των ξένων επένδυσεων του έθνους για τις βιομηχανίες επεξεργασίας και τις συλλογικές επιχειρήσεις σε ολόκληρη την εθνική χορήγηση (εικ.1).
 

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση αλλαγών'' 
Μια τεχνική ανίχνευσης αλλαγών βασισμένη στην ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) χρησιμοποιείται στο δέλτα για να παρακολουθήσει την ανάπτυξη του εδάφους. Ένα κοινό πρόβλημα είναι η υπερεκτίμηση της ποσότητας των αλλαγών. Η τεχνική του συνδυασμού PCA με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση έχει αναπτυχθεί για να υπερνικήσει το πρόβλημα αυτό και να μειώσει τις δυνατότητες αστοχίας. Όταν δύο εικόνες χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν τις αλλαγές χρήσεων γης, το πρώτο βήμα της PCA μεθόδου είναι να τεθούν οι δύο εικόνες σε έναν σωρό που αποτελείται συνολικά από 2n ζώνες. Η PCA πραγματοποιείται έπειτα για να συμπιέσει αυτές τις αρχικές ζώνες σε ένα αριθμό συστατικών. Η διαλογική επιβλεπόμενη ταξινόμηση των αλλαγών χρήσης γης πραγματοποιείται στα συμπιεσμένα συστατικά. Διαπιστώνεται ότι τα πρώτα τέσσερα συστατικά περιέχουν περισσότερο από 96% της συνολικής διαφοράς και τα υπόλοιπα έχουν λίγες πληροφορίες. Επομένως, τα πρώτα τέσσερα συστατικά χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αλλαγής. Τα δείγματα κατάρτισης για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση προσδιορίζονται στη συμπιεσμένη PCA εικόνα. Κατ' αρχάς, οι δύο αρχικές εικόνες επιδεικνύονται ως πρότυπα σύνθετα ψεύδο-χρώματος. Η PCA εικόνα επιδεικνύεται επίσης και ζει συνδεμένη με αυτές τις δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιώντας το ERDAS IMAGINE software. Οι δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιούνται ακριβώς μόνο για να βοηθήσουν τον προσδιορισμό των δειγμάτων κατάρτισης στη PCA εικόνα. Αυτή η μέθοδος εφαρμόστηκε στις εικόνες των περιόδων 1988-1993 και 1993-1997 για να εντοπιστούν οι αλλαγές των περιόδων αυτών. Εικόνες Landsat TM της 10 Δεκεμβρίου 1988, 24 Δεκεμβρίου 1993 και 29 Αυγούστου 1997 χρησιμοποιήθηκαν για την ταξινόμηση. Το σχέδιο ταξινόμησης περιλαμβάνει εννέα τύπους χρήσεων γης, οπωρώνας, δάσος, οικιστικές περιοχές, περιοχές ανάπτυξης, περιοχές αγρανάπαυσης, γυμνό χώμα, λίμνες για εκτροφή ψαριών (fishpond) και νερό. Μήτρες μετατροπής χρήσεων γης χτίζονται για να δείξουν τα ποσά από της αλλαγής σε αυτές τις περιόδους. Οι περιοχές ανάπτυξης είναι ένας κοινός τύπος χρήσης γης μέσα στην περιοχή. Εμφανίζονται μέ ένα πολύ φωτεινό τόνο στα πρότυπα σύνθετων εικόνων ψεύδο-χρώματος. Οι περιοχές αγρανάπαυσης αναφέρονται στις μη ολοκληρωμένες περιοχές ανάπτυξης που παραμένουν στον ίδιο τόνο περισσότερο από 4-5 χρόνια. Η περίοδος καθορίζεται σύμφωνα με την τοπική πρακτική. Τα γυμνά χώματα έχουν επίσης φωτεινό τόνο, αλλά όχι τόσο φωτεινός όπως των περιοχών ανάπτυξης. Είναι συνήθως τοποθετημένα σε ορεινές περιοχές. Χρησιμοποιήθηκε επίσης GPS για να βοηθήσει στον εντοπισμό εδαφικών δεδομένων στις φωτογραφίες.

''Χωρικες στατιστικές'' 
Το επόμενο βήμα αυτής της μελέτης είναι να μετρηθεί η γεωμετρία των σχεδίων ανάπτυξης και εδαφικών χρήσεων γης με την παροχή λεπτομερών χωρικών πληροφοριών για τον προγραμματισμό χρήσεων γης. Το GIS είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για να εφαρμόσει τη μορφολογική προσέγγιση μεισχυρές λειτουργίες και τα κατάλληλο περιβάλλον διαμόρφωσης. Δύο δείκτες προτείνονται για να διευκολυνθεί η μέτρηση της αστικής μορφολογίας, ο δείκτης πυκνότητας και η εντροπία. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε ταξινομημένες δορυφορικές εικόνες Landsat TM με τη χρησιμοποίηση ανάλυσης του GIS. Η πυκνότητα της ανάπτυξης της γης υπολογίζεται σύμφωνα με τη μέση σύγκριση μεταξύ περιμέτρου κάθε αναπτυγμένης συστάδας και αυτήν ενός κύκλου που έχει την ίδια έκταση. Αυτή η σύγκριση είναι χρήσιμη για τη συγκεκριμενοποίηση των στοιχείων. Ένας περιπλοκότερος δείκτης για τη μέτρηση της αστικής μορφολογίας είναι βασισμένος στην έννοια της εντροπίας. Η μέθοδος έχει πλεονεκτήματα στην απεικόνιση του προσανατολισμού και της διαμόρφωσης των χωρικών σχεδίων επειδή μπορεί εύκολα να ενσωματώσει τις χωρικές μεταβλητές από το GIS στον υπολογισμό. Η μέθοδος της εντροπίας είναι κατάλληλη και αποτελεσματική στον προσδιορισμό εάν τα πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης είναι διασκορπισμένα ή συμπαγή όσον αφορά τα κέντρα τους και τους δρόμους.

''Ανάλυση οπισθοδρόμησης (regression analysis)'' 
Μια περαιτέρω πτυχή αυτής της μελέτης είναι να εξεταστoύν οι κινητήριες δυνάμεις που είναι αρμόδιες για την αναδόμηση των χρήσεων γης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να εφαρμοστεί για να εξετάσει τις σχέσεις μεταξύ των αλλαγών χρήσης γης και των χωρικών μεταβλητών. Σε αυτήν την μελέτη, υποθέτουμε ότι οι πιθανότητες των αλλαγών χρήσης γης είναι λειτουργία τριών χωρικών μεταβλητών: απόσταση από τις οικιστικές περιοχές, απόσταση από τους δρόμους και απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να εγκυροποιήσει αυτή την υπόθεση. Η πιθανότητα μετατροπής από τη αγροτική γη στο αστικό έδαφος μπορεί να είναι σε μια λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να καθιερώσει τη σχέση. Οι ουδέτερες ζώνες γύρω από τα αστικά κέντρα δημιουργούνται για να υπολογίσουν την πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik2.png | thumb | right | εικ.2: Αστική κατάκλιση κατά μήκος των δρόμων από εικόνα TM του 1997 ]]
'''Ανάλυση και αποτελέσματα''' 
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1988 και 1993'' 
Η πρώτη περίοδος 1988-1993 βίωσε ραγδαίες αλλαγές χρήσεων γης και μαζική απώλεια αγροτικής γης σύμφωνα με τη μήτρα μετατροπής από ταξινόμηση (πίνακας 1). [[ Εικόνα: Mt_ar2_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Μήτρα μετατροπής χρήσης γης στο Pearl river delta την περίοδο 1988-1993 (σε εκτάρια) ]] Υπήρξαν τρεις σημαντικοί τύποι αλλαγής - μετατροπών χρήσης γης από τη αγροτική γη (cropland, οπωρώνας, και fishpond) σε οικιστικές περιοχές και περιοχές ανάπτυξης, μετατροπή από περιοχή σοδειάς σε fishpond, και μετατροπή από περιοχή σοδειάς στον οπωρώνα. Οι χωρικές παραλλαγές στις αλλαγές χρήσης γης προσδιορίστηκαν μεταξύ των πόλεων. Η πόλεις που βίωσαν ραγδαία οικονομική ανάπτυξη έχουν συνήθως μεγάλες αλλαγές στις χρήσεις γης. Οι Shenzhen και Dongguan, που τοποθετούνται στη ανατολική πλευρά του δέλτα με μια πιό μικρή απόσταση από το Χονγκ Κονγκ, έχουν τα μεγαλύτερα ποσοστά στις αλλαγές των χρήσεων γης αλλαγή του συνολικού εδάφους.
 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik3.png | thumb | left | εικ.3: Μέτρηση αστικής κατάκλισης στο δέλτα τα έτη 1988, 1993 και 1997 με τη μέθοδο εντροπίας ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik4.png | thumb | right | εικ.4: Η πυκνότητα ανάπτυξης του εδάφους στις πόλεις του δέλτα την περίοδο 1988-1997 ]]
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1993 και 1997'' 
Στη δεύτερη αυτή περίοδο, το 11.8% του εδάφους βίωσε αλλαγές, αλλά η απώλεια αγροτικής γης μειώθηκε σημαντικά έναντι του ποσοστού της πρώτης περιόδου. Ο λόγος για αυτό είναι η εφαρμογή της διάταξης «Αρχή για την προστασία της γεωργικής γης» (Συμβούλιο του Κράτους, 1994). Ένα ξεχωριστό φαινόμενο ήταν η ύπαρξη πολλών περιοχών αγρανάπαυσης αυτή τη περίοδο.

''Χωρικά πρότυπα χρήσης αστικής γης'' 
Η εικόνα 2 δείχνει ότι το αστικό έδαφος βρίσκεται κυρίως κοντά σε βασικούς δρόμους στο δέλτα, που δίνει έμφαση στα διασκορπισμένα σχέδια ανάπτυξης. Οι χωροχρονικές παραλλαγές της απώλειας αγροτικής γης μπορούν να προσδιοριστούν σε αθροιστικό επίπεδο ανά πόλεις. Αυτό μπορεί να βοηθήσει τους αστικούς αρμόδιους στο σχεδιασμό, να προσδιορίσουν ποιες πόλεις ή κωμοπόλεις έχουν αυστηρό προβλήματα χρήσεων γης. Η πρώτη μέτρηση αστικής κατάκλισης πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το δείκτη πυκνότητας. Οι πόλεις στην ανατολική μεριά ανάπτυξης έχει τις χαμηλότερες τιμές στο δείκτη πυκνότητας ενώ, οι πόλεις δυτικά είχαν τις υψηλότερες τιμές (εικ. 4). Ο λόγος είναι ότι οι πόλεις στην ανατολική μεριά είναι πιό κοντά στο Hong Kong. Ο δείκτης αυτός είναι χρήσιμος για τον προγραμματισμό χρήσεων γης επειδή μπορεί ποσοτικά να προσδιορίσει που οι πόλεις ή οι κωμοπόλεις έχουν τις συμπαγέστερες μορφές ανάπτυξης. Η εικόνα 3 παρουσιάζει τις αλλαγές των τιμών εντροπίας για κάθε μια πόλη το 1988, το 1993 και το 1997. Μεγαλύτερη τιμή εντροπίας συνδέεται με περισσότερο διασκορπισμένη ανάπτυξη.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik5.jpg | thumb | left | εικ.5: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από τα αστικά κέντρα για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik6.jpg | thumb | right | εικ.6: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από το οδικό δίκτυο για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
''Χωρική εξάρτηση των σχεδίων χρήσης γης'' 
Η ανάλυση δείχνει μια ισχυρή χωρική εξάρτηση των αλλαγών στις χρήσεις γης. Η εικόνα 5 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ των σημαντικότερων τύπων αλλαγών χρήσεων γης και μέση απόσταση από τα αστικά κέντρα. Είναι προφανές ότι ένα μεγάλο μέρος των αλλαγών χρήσης γης εμφανίζεται κοντά στις αστικές περιοχές. Η σχέση είναι ισχυρότερη για την περίοδο 1988-1993 απ'ό, τι για την περίοδο 1993-1997. Η πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης μειώνεται σε απόσταση από τις υπάρχουσες οικιστικές περιοχές αν και υπάρχουν ακόμα μερικές μικρές αιχμές στις εξωτερικές περιοχές. Αυτό δείχνει ότι η αγροτική γη που υπάρχει πλησίον των οικιστικών περιοχών είναι πιθανότερο να μετατραπεί σε γη με αστική χρήση. Η εικόνα 6 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ σημαντικών τύπων αλλαγών χρήσης γης και της εγγύτητας στους δρόμους. Η λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης για πιθανότητα ανάπτυξης υπάρχει μόνο μέσα σε μια πολύ σύντομη απόσταση περίπου 2-3 χλμ. Η εικόνα 7 μας δείχνει τα σχέδια των αλλαγών χρήσης γης που συνδέονται με την απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η πυκνότητα της απώλειας γης την περίοδο 1988-1993 προφανώς εγκαθιστά τη λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης καθώς η μεγαλύτερη απώλεια γης παρουσιάστηκε σε περιοχές κοντά στο Χονγκ Κονγκ.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik7.jpg | thumb | right | εικ.7: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από την πόλη του Χονγκ Κονγκ για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
'''Συζήτηση''' 
Τα χωρικά πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης στα ανατολικά δεν είναι σε συμπαγείς μορφές σύμφωνα με τις μετρησεις των δεικτων που αναφέρθηκαν. Αυτό έχει προκαλέσει πολλές συγκρούσεις σχετικά με τις χρήσεις γης και το περιβάλλον. Η προώθηση της συμπαγούς ανάπτυξης είναι ένας σημαντικός τρόπος να σωθούν οι πόροι εδάφους και να αποφευχθεί μια σειρά περιβαλλοντικών προβλημάτων. Μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της κατανάλωσης αγροτικής γης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αστικοποίησης. Η περιοχή έχασε το 13.1% της αγροτικής γης την περίοδο 1988-1993. Το οικιστικό έδαφος ανέρχεται σε 11.3% της συνολικής περιοχής το 1997. Το μέγεθος του προβλήματος φαίνεται στο ότι αυτοί οι αριθμοί είναι πολύ υψηλότεροι από τα διεθνή πρότυπα. Η Κίνα έχει καταβάλει προσπάθειες να αφαιρέσει την περιφερειακή αδικία έτσι ώστε το χάσμα μεταξύ των πλούσιων και φτωχών περιοχών να μειωθεί βαθμιαία. Εντούτοις, θεωρείται ότι η πρόσφατη οικονομική ανάπτυξη στην Κίνα μπορεί να επιφέρει ένα νέο κύμα ανώμαλης επαρχιακής ανάπτυξης (fan, 1995).

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Αναλύοντας τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης σε μία περιοχή με ραγδαία ανάπτυξη, με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS

2012-03-05T09:56:33Z

M.toggelidou:

Χρήση τηλεπισκόπησης και GIS για χαρτογράφηση και παρακολούθηση αλλαγών κάλυψης και χρήσης γης στη Βορειοδυτική παράκτια ζώνη της Αιγύπτου

2012-03-05T09:55:54Z

M.toggelidou:

'''Remote sensing and GIS for mapping and monitoring land cover and land-use changes in the Northwestern coastal zone of Egypt''' 
Συγγραφείς: Adel Shalaby, Ryutaro Tateishi 
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143622806000154
 

Σε αυτή τη μελέτη, η μέγιστης πιθανότητας επιβλεπόμενη ταξινόμηση και τεχνικές μετα-ταξινόμησης για την ανίχνευση αλλαγών, εφαρμόστηκαν για εικόνες από δορυφόρους Landsat που αποκτήθηκαν το 1987 και 2001 αντίστοιχα, έτσι ώστε να χαρτογραφηθούν οι αλλαγές κάλυψης γης στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου. Μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση πραγματοποιήθηκε σε έξι ανακλαστικά κανάλια και για τις δύο εικόνες χωριστά, με τη βοήθεια των πραγματικών εδαφικών δεδομένων. Τα δεδομένα αυτά ελλήφθησαν κατά τη διάρκεια έξι επαγγελματικών ταξιδιών που διεξήχθησαν από το 1998 εώς το 2002 και χρησιμοποιήθηκε ο χάρτης εδαφικής κάλυψης του 1987 για την ακριβή αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης. Η χρησιμοποίηση βοηθητικών δεδομένων, οπτικής ερμηνείας και εξειδικευμένης γνώσης της περιοχής μέσω GIS, βελτίωσαν περαιτέρω τα αποτελέσματα της ταξινόμησης. Η τεχνική της μετα-ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή εικόνας μέσω διασταυρούμενης πινακοποίησης. Αξιολογήθηκαν οι αλλαγές μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών κάλυψης γης . Κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης μελέτης, μια πολύ σοβαρή αλλαγή στην κάλυψη του εδάφους έλαβε χώρα η οποία ήταν αποτέλεσμα έργων αγροτικής και τουριστικής ανάπτυξης. Αυτές οι αλλαγές στην κάλυψη γης οδήγησαν σε υποβάθμιση της βλάστησης και του νερού υλοτομίας στο τμήμα της περιοχής μελέτης.

'''Εισαγωγικά''' 
Η έλλειψη φαγητού και το συνεχές χάσιμο των γεωργικων εδαφών είναι θέματα παγκόσμιου ενδιαφέροντος. Η κυβέρνηση της Αιγύπτου υιοθέτησε πολιτικές για να βοηθήσουν στην επάρκεια της παραγωγής φαγητού. Η βασική αρχή ήταν και ακόμη είναι να ξεπεραστεί η εξαιρετικά δυσμενής σχέση ανάμεσα στον πληθυσμό και στη γεωργία. Η αστικοποίηση είναι μία αναπόφευκτη διαδικασία λόγω της οικονομικής ανάπτυξης και της μεγάλης αύξησης του πληθυσμού. Αυτά έχουν δυσμενείς επιπτώσεις όπως υποβάθμιση της γης, ερημοποίηση και αύξηση πληθυσμού σε περιοχές που έχουν ήδη μεγάλο πληθυσμό.
Η περιοχή της Αιγύπτου είναι περίπου 1 εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα από τα οποία το 95% είναι ερημοποιημένες και ακατοίκητες περιοχές. Ο συνολικός πληθυσμός της χώρας είναι περίπου 75 εκατομμύρια, από τα οποία πάνω από το 95% είναι συγεντρωμένο γύρω από τον Νείλο. Τα παραπάνω προκάλεσαν σοβαρά κοινωνικο-οικονομικά προβλήματα όπου η κυβέρνηση προσπάθησε από το 1980 και μετα να αντιμετωπίσει με διάφορα σχέδια.
Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγών είναι η διαδικασία καθορισμού και/η περιγραφής αλλαγών σε εδαφική κάλυψη και χρήσεων γης και βασίζεται σε συνεγγεγραμμένα και παρμένα από διάφορες χρονικές περιόδους δεδομένα τηλεπισκόπησης. Τα δεδομένα αυτά τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται ουσιαστικά έτσι ώστε να εντοπιστούν οι αλλαγές μεταξύ δύο ή περισσότερων από αυτών. Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές ανίχνευσης και καταγραφής διαφορών. Καποιες φορές η απλή καταγραφή είναι επαρκής από μόνη της αλλά παρουσιάζει προβλήματα σύγχησης στη φαινολογία και στις σοδειές. Η μετα-ταξινόμηση που προέρχεται από θεματικούς χάρτες πάει παραπέρα και επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει τους διαφορετικούς τύπους αλλαγών.
Ο σκοπός αυτής της έρευνας είναι να παράξει μία πρόσφατη προοπτική κατηγοριών και αλλαγών εδαφικής κάλυψης που έλαβαν χώρα τα τελευταία 14 χρόνια, να ενσωματώσει την οπτική ερμηνεία με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας GIS και να εξετάσει τις ικανότητες της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με GIS στην έρευνα της χωρικής κατανομής διαφορετικών αλλαγών εδαφικής κάλυψης.

[[ Εικόνα: mt_eik1_2_ar1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Περιοχή Μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης είναι τοποθετημένη μεταξύ 30 35’50’’ και 31 00’00’’ Βόρεια και 28 40’00’’-29 50’00’’ Ανατολικά στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου, συνορέυει στα Βόρεια με τη Μεσόγειο θάλασσα, στα Ανατολικά με την Αλεξάνδρεια, με την πόλη Ελ-Αλαμέιν Δυτικά και με την κορυφογραμμή Khashm El-Eish στα νότια. Καλύπτει περίπου 3750 τετραγωνικά χιλιόμετρα (εικ.1). Η περιοχή είναι φτιαγμένη από ιζηματογενή πετρώματα της Τριτογενούς και Τεταρτογενούς γεωλογικής περιόδου. Η βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου μπορεί να υποδιαιρεθεί σε τρεις γεωμορφικές μονάδες: Παράκτια πεδιάδα, Αετωματική πεδιάδα και Βραχώδες οροπεδιο.
Η εποχή βροχόπτωσης ξεκινά τον Οκτώβριο και περίπου το 75% της συνολικής βροχόπτωσης πέφτει από το Νοέμβριο μέχρι το Φεβρουάριο. Ο Δεκέμβριος και ο Ιανουάριος είναι οι πιο βροχεροί μήνες. Το ποσοστό της βροχής από το Μάρτιο και μετά δεν ξεπερνά το 10% του ετήσιου ποσοστού. Γι αυτό και η ξηρή περίοδος εκτείνεται για περίπου 7 μήνες. Τα πετρώματα της ακτής είναι σε υψηλό επίπεδο ασβεστολιθικά λόγω του μητρικού υλικού από το οποίο δημιουργήθηκαν και απο την ανεπαρκή και περιορισμένη έκπλυση.

[[ Εικόνα: mt_eik3_ar1.png | thumb | right | εικ.3: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (2001) ]]
[[ Εικόνα: mt_eik2_ar1.png | thumb | left | εικ.2: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (1987) ]] 
 
 
'''Υλικό (μέσα)''' 
Χρησιμοποιήθηκαν 3 είδη υλικού. Πρώτον, δύο εικόνες παρμένες από Landsat Thematic Mapper (TM) και Enhanced Thematic Mapper (ETM+) αντίστοιχα, στις ημερομηνίες 7 Ιουνίου 1987 η πρώτη (εικ.2) και 20 Μαΐου 2001 η δεύτερη (εικ.3). Δεύτερον, ψηφιακοί τοπογραφικοί χάρτες οι οποίοι ψηφιοποιήθηκαν από αναλογικούς τοπογραφικούς χάρτες με κλίμακα 1:50.000 χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για γεωμετρική διόρθωση των δορυφορικών εικόνων και για κάποιες πραγματικές εδαφικές πληροφορίες. Τέλος, συλλέχτηκαν πληροφορίες από το πραγματικό έδαφος μεταξύ του 1999 και του 2002 για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση και την αξιολόγηση της ακριβής ταξινόμησης.

'''Γεωγραφική Διόρθωση''' 
Η ακριβής ανά πίξελ καταγραφή των πολλαπλών χρονικών τηλεπισκοπικών δεδομένων είναι απαραίτητη για την ανίχνευση αλλαγών που εξετάζουμε εδώ γιατί πιθανά λάθη στην ταξινόμηση μπορεί να παρερμηνευθούν ως αλλαγές στην κάλυψη ή στη χρήση γης. Η ανίχνευση αυτή των αλλαγών πραγματοποιείται σε μια διαδικασία πιξελ ανα πιξελ. Σε αυτή την έρευνα αυτό πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας σημεία στο έδαφος από τοπογραφικούς χάρτες που παράχτηκαν το 1983 με κλίμακα 1:5000.

'''Ενίσχυση εικόνας και οπτική ερμηνεία''' 
Ο σκοπός της ενίσχυσης είναι να βελτιώσει την οπτική ερμηνέια μιας εικόνας με το να αυξήσει τη φαινομενική διάκριση μεταξύ των χαρακτηριστικών. Στρέτσινγκ αντίθεσης εφαρμόστηκε και στις 2 εικόνες και παράχτηκαν 2 ψεύτικα έγχρωμα σύνθετα (FCC). Αυτά ερμηνεύτηκαν οπτικά χρησιμοποιώντας ψηφιοποίηση στην οθόνη έτσι ώστε να οριοθετηθούν οι κατηγορίες τις κάλυψης γης που μπορούν να ερμηνευτούν ως αστικές η Sabkha.

'''Ταξινόμηση εικόνας''' 
Οι κατηγορίες της κάλυψης γης χαρτογραφήθηκαν από τηλεπισκοπικά δεδομένα μέσω μιας διαδικασίας ψηφιακής ταξινόμησης εικόνας. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας εδαφικά πραγματικά σημεία και ψηφιακούς τοπογραφικούς χάρτες της περιοχής μελέτης. Η περιοχή ταξινομήθηκε σε οκτώ βασικές κατηγορίες: θαλασσινό νερό, αλυκές, Sabkha, σοδειές, λειμώνες, γυμνή γη, αστική γη και quires (εικ.4). Το πόσο ακριβής ήταν η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας 200 σημεία, 150 από σημεία στο έδαφος και 50 από υπάρχοντες τοπογραφικούς χάρτες του 1983 και χάρτη κάλυψης γης του 1987.

[[ Εικόνα: mt_eik4_ar1.png | thumb | right | εικ.4: Κατηγορίες κάλυψης εδάφους όπως ερμηνεύονται οπτικά απευθείας στην ψηφιοποίηση, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]
'''Ανίχνευση αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης''' 
Ασχέτως με την τεχνική που χρησιμοποιείται, η επιτυχία της ανίχνευσης της αλλαγής από εικόνες εξαρτάται από τη φύση της αλλαγής που εξελίχτηκε καθώς και από την επιτυχία της επεξεργασίας της εικόνας και τις διαδικασίες ταξινόμησης. Στην περίπτωση της περιοχής μελέτης, η παρατήρηση και οι μετρήσεις έδειξαν ότι η αλλαγή μεταξύ των εικόνων ήταν απότομη και σημαδεμένη. Σε αυτή τη μελέτη εφαρμόστηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης ανίχνευσης αλλαγών, η οποία αποδείχτηκε να είναι η πιο αποτελεσματική τεχνική. Αυτό γιατί τα δεδομένα από δύο ημερομηνίες ταξινομούνται ξεχωριστά και έτσι ελαχιστοποιείται το πρόβλημα της ομαλοποίησης ατμοσφαιρικών και αισθητήριων διαφορών μεταξύ των δύο ημερομηνιών. Επίσης πραγματοποιήθηκε και διασταυρωμένη πινακοποίηση έτσι ώστε να αναλυθούν οι χωρικές κατανομές διαφορετικων τάξεων κάλυψης γης και αλλαγών στις χρήσεις γης. Για αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιήθηκε το πρότυπο Crosstab του λογισμικού IDRISI Kilimanjaro.

[[ Εικόνα: mt_eik5_ar1.png | thumb | left | εικ.5: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat TM 1987 ]]
[[ Εικόνα: mt_eik6_ar1.png | thumb | right | εικ.6: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]

'''Αποτελέσματα''' 
Κατά τη διάρκεια των ετών έχουν ανεγερθεί αρκετά θέρετρα ειδικά κοντά στην ακτή. Επίσης στην εικόνα του 2001 παρατηρήθηκαν πολλοί νέοι δρόμοι και κανάλια άρδευσης. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη χρησιμοποίηση όλων των ανακλαστικών καναλιών των δύο εικόνων της 7 Ιουνίου του 1987 (εικ.5) και της 20 Μαΐου 2001 (εικ.6) αντίστοιχα, πραγματοοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ταξινομητή με τη μέγιστη πιθανότητα. Βοηθητικά δεδομένα και τα αποτελέσματα της οπτικής ερμηνείας συγχωνεύτηκαν με τα αποτελέσματα της ταξινόμησης χρησιμοποιώντας GIS έτσι ώστε να αυξηθεί η ακρίβεια χαρτογράφησης της κάλυψης γης των δύο εικόνων. Παρατηρήθηκε ότι η υψηλότερη ακρίβεια είναι για τις αστικές και καλλιεργήσιμων περιοχών τάξεις ενώ η χαμηλότερη ήταν για τις τάξεις των γυμνών και λειμώνων περιοχών.

[[ Εικόνα: mt_eik7_ar1.png | thumb | right | εικ.7: Εικόνα ανίχνευσης αλλαγής κάλυψης εδάφους μεταξύ 1987 και 2001 ]]
'''Συμπεράσματα''' 
Η περιοχή μελέτης έχει υποστεί μία μεγάλη αλλαγή στην κάλυψη γης και αυτό ως αποτέλεσμα αγροτικών ή τουριστικών αναπτυξιακών έργων (εικ.7). Μία σημαντική αύξηση σε αστικές εγκαταστάσεις έλαβε μέρος καθώς και αύξηση παρατηρήθηκε στις εκτάσεις αγροτικής γης. Η περιοχή φυσικής βλάστησης μειώθηκε σημαντικά. Η ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης με το GIS παρείχε σημαντικές πληροφορίες για τη φύση των αλλαγών στην κάλυψη γης ειδικά στην περιοχή και χωρική διανομή διαφορετικών αλλαγών. Οι κύριοι λόγοι για την υποβάθμιση της γης στην περιοχή μελέτης έιναι η αφαίρεση της βλάστησης και η υλοτομία. Αυτό το πρόβλημα πρέπει να ερευνηθεί πολυδιάστατα συμπεραλμβανομένου του κοινωνικοοικονομικού τομέα, έτσι ώστε να διατηρηθεί η καινούρια γη και να αυξηθεί η παραγωγή φαγητού.

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Χρήση τηλεπισκόπησης και GIS για χαρτογράφηση και παρακολούθηση αλλαγών κάλυψης και χρήσης γης στη Βορειοδυτική παράκτια ζώνη της Αιγύπτου

2012-03-05T09:55:41Z

M.toggelidou:

'''Remote sensing and GIS for mapping and monitoring land cover and land-use changes in the Northwestern coastal zone of Egypt''' 
Συγγραφείς: Adel Shalaby, Ryutaro Tateishi 
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143622806000154
 
Σε αυτή τη μελέτη, η μέγιστης πιθανότητας επιβλεπόμενη ταξινόμηση και τεχνικές μετα-ταξινόμησης για την ανίχνευση αλλαγών, εφαρμόστηκαν για εικόνες από δορυφόρους Landsat που αποκτήθηκαν το 1987 και 2001 αντίστοιχα, έτσι ώστε να χαρτογραφηθούν οι αλλαγές κάλυψης γης στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου. Μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση πραγματοποιήθηκε σε έξι ανακλαστικά κανάλια και για τις δύο εικόνες χωριστά, με τη βοήθεια των πραγματικών εδαφικών δεδομένων. Τα δεδομένα αυτά ελλήφθησαν κατά τη διάρκεια έξι επαγγελματικών ταξιδιών που διεξήχθησαν από το 1998 εώς το 2002 και χρησιμοποιήθηκε ο χάρτης εδαφικής κάλυψης του 1987 για την ακριβή αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης. Η χρησιμοποίηση βοηθητικών δεδομένων, οπτικής ερμηνείας και εξειδικευμένης γνώσης της περιοχής μέσω GIS, βελτίωσαν περαιτέρω τα αποτελέσματα της ταξινόμησης. Η τεχνική της μετα-ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή εικόνας μέσω διασταυρούμενης πινακοποίησης. Αξιολογήθηκαν οι αλλαγές μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών κάλυψης γης . Κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης μελέτης, μια πολύ σοβαρή αλλαγή στην κάλυψη του εδάφους έλαβε χώρα η οποία ήταν αποτέλεσμα έργων αγροτικής και τουριστικής ανάπτυξης. Αυτές οι αλλαγές στην κάλυψη γης οδήγησαν σε υποβάθμιση της βλάστησης και του νερού υλοτομίας στο τμήμα της περιοχής μελέτης.

'''Εισαγωγικά''' 
Η έλλειψη φαγητού και το συνεχές χάσιμο των γεωργικων εδαφών είναι θέματα παγκόσμιου ενδιαφέροντος. Η κυβέρνηση της Αιγύπτου υιοθέτησε πολιτικές για να βοηθήσουν στην επάρκεια της παραγωγής φαγητού. Η βασική αρχή ήταν και ακόμη είναι να ξεπεραστεί η εξαιρετικά δυσμενής σχέση ανάμεσα στον πληθυσμό και στη γεωργία. Η αστικοποίηση είναι μία αναπόφευκτη διαδικασία λόγω της οικονομικής ανάπτυξης και της μεγάλης αύξησης του πληθυσμού. Αυτά έχουν δυσμενείς επιπτώσεις όπως υποβάθμιση της γης, ερημοποίηση και αύξηση πληθυσμού σε περιοχές που έχουν ήδη μεγάλο πληθυσμό.
Η περιοχή της Αιγύπτου είναι περίπου 1 εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα από τα οποία το 95% είναι ερημοποιημένες και ακατοίκητες περιοχές. Ο συνολικός πληθυσμός της χώρας είναι περίπου 75 εκατομμύρια, από τα οποία πάνω από το 95% είναι συγεντρωμένο γύρω από τον Νείλο. Τα παραπάνω προκάλεσαν σοβαρά κοινωνικο-οικονομικά προβλήματα όπου η κυβέρνηση προσπάθησε από το 1980 και μετα να αντιμετωπίσει με διάφορα σχέδια.
Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγών είναι η διαδικασία καθορισμού και/η περιγραφής αλλαγών σε εδαφική κάλυψη και χρήσεων γης και βασίζεται σε συνεγγεγραμμένα και παρμένα από διάφορες χρονικές περιόδους δεδομένα τηλεπισκόπησης. Τα δεδομένα αυτά τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται ουσιαστικά έτσι ώστε να εντοπιστούν οι αλλαγές μεταξύ δύο ή περισσότερων από αυτών. Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές ανίχνευσης και καταγραφής διαφορών. Καποιες φορές η απλή καταγραφή είναι επαρκής από μόνη της αλλά παρουσιάζει προβλήματα σύγχησης στη φαινολογία και στις σοδειές. Η μετα-ταξινόμηση που προέρχεται από θεματικούς χάρτες πάει παραπέρα και επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει τους διαφορετικούς τύπους αλλαγών.
Ο σκοπός αυτής της έρευνας είναι να παράξει μία πρόσφατη προοπτική κατηγοριών και αλλαγών εδαφικής κάλυψης που έλαβαν χώρα τα τελευταία 14 χρόνια, να ενσωματώσει την οπτική ερμηνεία με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας GIS και να εξετάσει τις ικανότητες της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με GIS στην έρευνα της χωρικής κατανομής διαφορετικών αλλαγών εδαφικής κάλυψης.

[[ Εικόνα: mt_eik1_2_ar1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Περιοχή Μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης είναι τοποθετημένη μεταξύ 30 35’50’’ και 31 00’00’’ Βόρεια και 28 40’00’’-29 50’00’’ Ανατολικά στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου, συνορέυει στα Βόρεια με τη Μεσόγειο θάλασσα, στα Ανατολικά με την Αλεξάνδρεια, με την πόλη Ελ-Αλαμέιν Δυτικά και με την κορυφογραμμή Khashm El-Eish στα νότια. Καλύπτει περίπου 3750 τετραγωνικά χιλιόμετρα (εικ.1). Η περιοχή είναι φτιαγμένη από ιζηματογενή πετρώματα της Τριτογενούς και Τεταρτογενούς γεωλογικής περιόδου. Η βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου μπορεί να υποδιαιρεθεί σε τρεις γεωμορφικές μονάδες: Παράκτια πεδιάδα, Αετωματική πεδιάδα και Βραχώδες οροπεδιο.
Η εποχή βροχόπτωσης ξεκινά τον Οκτώβριο και περίπου το 75% της συνολικής βροχόπτωσης πέφτει από το Νοέμβριο μέχρι το Φεβρουάριο. Ο Δεκέμβριος και ο Ιανουάριος είναι οι πιο βροχεροί μήνες. Το ποσοστό της βροχής από το Μάρτιο και μετά δεν ξεπερνά το 10% του ετήσιου ποσοστού. Γι αυτό και η ξηρή περίοδος εκτείνεται για περίπου 7 μήνες. Τα πετρώματα της ακτής είναι σε υψηλό επίπεδο ασβεστολιθικά λόγω του μητρικού υλικού από το οποίο δημιουργήθηκαν και απο την ανεπαρκή και περιορισμένη έκπλυση.

[[ Εικόνα: mt_eik3_ar1.png | thumb | right | εικ.3: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (2001) ]]
[[ Εικόνα: mt_eik2_ar1.png | thumb | left | εικ.2: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (1987) ]] 
 
 
'''Υλικό (μέσα)''' 
Χρησιμοποιήθηκαν 3 είδη υλικού. Πρώτον, δύο εικόνες παρμένες από Landsat Thematic Mapper (TM) και Enhanced Thematic Mapper (ETM+) αντίστοιχα, στις ημερομηνίες 7 Ιουνίου 1987 η πρώτη (εικ.2) και 20 Μαΐου 2001 η δεύτερη (εικ.3). Δεύτερον, ψηφιακοί τοπογραφικοί χάρτες οι οποίοι ψηφιοποιήθηκαν από αναλογικούς τοπογραφικούς χάρτες με κλίμακα 1:50.000 χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για γεωμετρική διόρθωση των δορυφορικών εικόνων και για κάποιες πραγματικές εδαφικές πληροφορίες. Τέλος, συλλέχτηκαν πληροφορίες από το πραγματικό έδαφος μεταξύ του 1999 και του 2002 για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση και την αξιολόγηση της ακριβής ταξινόμησης.

'''Γεωγραφική Διόρθωση''' 
Η ακριβής ανά πίξελ καταγραφή των πολλαπλών χρονικών τηλεπισκοπικών δεδομένων είναι απαραίτητη για την ανίχνευση αλλαγών που εξετάζουμε εδώ γιατί πιθανά λάθη στην ταξινόμηση μπορεί να παρερμηνευθούν ως αλλαγές στην κάλυψη ή στη χρήση γης. Η ανίχνευση αυτή των αλλαγών πραγματοποιείται σε μια διαδικασία πιξελ ανα πιξελ. Σε αυτή την έρευνα αυτό πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας σημεία στο έδαφος από τοπογραφικούς χάρτες που παράχτηκαν το 1983 με κλίμακα 1:5000.

'''Ενίσχυση εικόνας και οπτική ερμηνεία''' 
Ο σκοπός της ενίσχυσης είναι να βελτιώσει την οπτική ερμηνέια μιας εικόνας με το να αυξήσει τη φαινομενική διάκριση μεταξύ των χαρακτηριστικών. Στρέτσινγκ αντίθεσης εφαρμόστηκε και στις 2 εικόνες και παράχτηκαν 2 ψεύτικα έγχρωμα σύνθετα (FCC). Αυτά ερμηνεύτηκαν οπτικά χρησιμοποιώντας ψηφιοποίηση στην οθόνη έτσι ώστε να οριοθετηθούν οι κατηγορίες τις κάλυψης γης που μπορούν να ερμηνευτούν ως αστικές η Sabkha.

'''Ταξινόμηση εικόνας''' 
Οι κατηγορίες της κάλυψης γης χαρτογραφήθηκαν από τηλεπισκοπικά δεδομένα μέσω μιας διαδικασίας ψηφιακής ταξινόμησης εικόνας. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας εδαφικά πραγματικά σημεία και ψηφιακούς τοπογραφικούς χάρτες της περιοχής μελέτης. Η περιοχή ταξινομήθηκε σε οκτώ βασικές κατηγορίες: θαλασσινό νερό, αλυκές, Sabkha, σοδειές, λειμώνες, γυμνή γη, αστική γη και quires (εικ.4). Το πόσο ακριβής ήταν η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας 200 σημεία, 150 από σημεία στο έδαφος και 50 από υπάρχοντες τοπογραφικούς χάρτες του 1983 και χάρτη κάλυψης γης του 1987.

[[ Εικόνα: mt_eik4_ar1.png | thumb | right | εικ.4: Κατηγορίες κάλυψης εδάφους όπως ερμηνεύονται οπτικά απευθείας στην ψηφιοποίηση, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]
'''Ανίχνευση αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης''' 
Ασχέτως με την τεχνική που χρησιμοποιείται, η επιτυχία της ανίχνευσης της αλλαγής από εικόνες εξαρτάται από τη φύση της αλλαγής που εξελίχτηκε καθώς και από την επιτυχία της επεξεργασίας της εικόνας και τις διαδικασίες ταξινόμησης. Στην περίπτωση της περιοχής μελέτης, η παρατήρηση και οι μετρήσεις έδειξαν ότι η αλλαγή μεταξύ των εικόνων ήταν απότομη και σημαδεμένη. Σε αυτή τη μελέτη εφαρμόστηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης ανίχνευσης αλλαγών, η οποία αποδείχτηκε να είναι η πιο αποτελεσματική τεχνική. Αυτό γιατί τα δεδομένα από δύο ημερομηνίες ταξινομούνται ξεχωριστά και έτσι ελαχιστοποιείται το πρόβλημα της ομαλοποίησης ατμοσφαιρικών και αισθητήριων διαφορών μεταξύ των δύο ημερομηνιών. Επίσης πραγματοποιήθηκε και διασταυρωμένη πινακοποίηση έτσι ώστε να αναλυθούν οι χωρικές κατανομές διαφορετικων τάξεων κάλυψης γης και αλλαγών στις χρήσεις γης. Για αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιήθηκε το πρότυπο Crosstab του λογισμικού IDRISI Kilimanjaro.

[[ Εικόνα: mt_eik5_ar1.png | thumb | left | εικ.5: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat TM 1987 ]]
[[ Εικόνα: mt_eik6_ar1.png | thumb | right | εικ.6: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]

'''Αποτελέσματα''' 
Κατά τη διάρκεια των ετών έχουν ανεγερθεί αρκετά θέρετρα ειδικά κοντά στην ακτή. Επίσης στην εικόνα του 2001 παρατηρήθηκαν πολλοί νέοι δρόμοι και κανάλια άρδευσης. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη χρησιμοποίηση όλων των ανακλαστικών καναλιών των δύο εικόνων της 7 Ιουνίου του 1987 (εικ.5) και της 20 Μαΐου 2001 (εικ.6) αντίστοιχα, πραγματοοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ταξινομητή με τη μέγιστη πιθανότητα. Βοηθητικά δεδομένα και τα αποτελέσματα της οπτικής ερμηνείας συγχωνεύτηκαν με τα αποτελέσματα της ταξινόμησης χρησιμοποιώντας GIS έτσι ώστε να αυξηθεί η ακρίβεια χαρτογράφησης της κάλυψης γης των δύο εικόνων. Παρατηρήθηκε ότι η υψηλότερη ακρίβεια είναι για τις αστικές και καλλιεργήσιμων περιοχών τάξεις ενώ η χαμηλότερη ήταν για τις τάξεις των γυμνών και λειμώνων περιοχών.

[[ Εικόνα: mt_eik7_ar1.png | thumb | right | εικ.7: Εικόνα ανίχνευσης αλλαγής κάλυψης εδάφους μεταξύ 1987 και 2001 ]]
'''Συμπεράσματα''' 
Η περιοχή μελέτης έχει υποστεί μία μεγάλη αλλαγή στην κάλυψη γης και αυτό ως αποτέλεσμα αγροτικών ή τουριστικών αναπτυξιακών έργων (εικ.7). Μία σημαντική αύξηση σε αστικές εγκαταστάσεις έλαβε μέρος καθώς και αύξηση παρατηρήθηκε στις εκτάσεις αγροτικής γης. Η περιοχή φυσικής βλάστησης μειώθηκε σημαντικά. Η ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης με το GIS παρείχε σημαντικές πληροφορίες για τη φύση των αλλαγών στην κάλυψη γης ειδικά στην περιοχή και χωρική διανομή διαφορετικών αλλαγών. Οι κύριοι λόγοι για την υποβάθμιση της γης στην περιοχή μελέτης έιναι η αφαίρεση της βλάστησης και η υλοτομία. Αυτό το πρόβλημα πρέπει να ερευνηθεί πολυδιάστατα συμπεραλμβανομένου του κοινωνικοοικονομικού τομέα, έτσι ώστε να διατηρηθεί η καινούρια γη και να αυξηθεί η παραγωγή φαγητού.

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Αναλύοντας τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης σε μία περιοχή με ραγδαία ανάπτυξη, με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS

2012-03-05T07:52:50Z

M.toggelidou:

'''Analyzing spatial restructuring of land use patterns in a fast growing region using remote sensing and GIS''' 
Συγγραφείς: Xia Li, Anthony Gar-On Yeh 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500]

Αυτή η έρευνα αναλύει την αστική επέκταση και τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης στο Δέλτα του ποταμού Pearl της νοτιας Κίνας χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση και GIS. 

'''Εισαγωγή''' 
Η πρόσφατη εμπειρία της αστικοποίησης της Κίνας είναι επηρεασμένη από την όλη διαδικασία της παγκοσμιοποίησης. Αυτή η ταχεία διαδικασία αστικοποίησης προκάλεσε αστική επέκταση στην Κίνα μη αναμενόμενης κλίμακας τις τελευταίες δύο δεκαετίες. Η Κίνα έχει γενικά το πρόβλημα του μικρού ποσοστού γης ανά κάτοικο που είναι πολύ μικρότερο από τον παγόσμιο μέσο όρο. Πριν από το 1978 η κεντρική κυβέρνηση και οι περιφερειακές παρείχαν πολύ αυστηρό έλεγχο στο σχεδιασμό χρήσεων γης. Μέχρι το 1980 η Κίνα μετατράπηκε από μία σχεδιαστική οικονομία σε μία αγοραστική, το οποίο ήταν αποτέλεσμα του οικονομικού μετασχηματισμού. Οι τομείς γης και ιδιοκτησίας
είναι υπό μετασχηματισμό, καθώς αρχίζουν να παίζουν σημαντικό
ρόλο στην οικονομία. Η εφαρμογή των νέων Πολιτικων γης έχει δημιουργήσει βαθιές επιρροές στην πορεία που ακολουθούν οι χρήσεις γης και τη μετατροπή των χρήσεων γης στην Κίνα. Αυτό έχει οδηγήσει σε όξυνση των αντιπαράθεσεων για τις χρήσεις γης και σε ταχεία εξάντληση των γεωργικών πόρων της γης σε πολλές ταχέως αναπτυσσόμενες πόλεις. Το 1994, η Κίνα έπρεπε να εφαρμόσει το «Διάταγμα για την Προστασία της Πρωτοβάθμιας Γεωργικής γης » (Συμβούλιο της Επικρατείας, 1994) για τον έλεγχο της ραγδαίας ανάπτυξης γης. Η κατεύθυνση και το μέγεθος των αλλαγών χρήσης γης έχουν επηρεαστεί πολύ από αυτής της πολιτική γης. Πρωτοφανείς αλλαγές στις χρήσεις γης πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή στις τελευταίες δύο δεκαετίες. Εντοπίστηαν πολλά σχετικά προβλήματα με τη γη, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας αγροτικής γης, ρύπανση των υδάτων, εδαφολογική διάβρωση, και μια αύξηση στο μέγεθος και τη συχνότητα για πλυμμήρες. Η γρήγορη αστική επέκταση έχει προκαλέσει την απώλεια μιας μεγάλης ποσότητας αγροτικής γης στο δέλτα αυτό. Τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθεί ο τύπος, το ποσό και η τοποθεσία των μετατροπών στις χρήσεις γης. Η έρευνα αυτή εκτιμά τη ποσότητα και των τύπο των αλλαγών στις χρήσεις γης σε δύο χρονικές περιόδους, 1988-1993 και 1993-1997 στο συγκεκριμένο δέλτα ποταμού. Η έρευνα μελετά τη σχέση μεταξύ των αλλαγών χρήσεις γης με μία σειρά διαφόρων παραγόντων απόστασης. Επίσης συγκρίνει τις μεθόδους δείκτών και την εντροπία πυκνότητας για τη μέτρηση των χωρικών σχεδίων και τη διαδικασία της ανάπτυξης του εδάφους. 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Έρευνα''' 
Το δέλτα του ποταμου αυτού έχει έκταση 41,157 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Κάποτε ήταν μία μεγάλη περιοχή αγροτικής παραγωγής στη Νότια Κίνα πριν την οικονομική διαμόρφωση. Σημειώθηκε ραγδαία οικονομική ανάπτυξη με απότελεσμα την αλλαγή του τοπίου. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζει η περιοχή αυτή δεν είναι μοναδικό γιατί και άλλες περιοχές της Κίνας ενδέχεται να το αντιμετωπίσουν σύντομα. Η περιοχή αυτή εδράζεται στο κεντρικό μέρος της επαρχίας Guangdong η οποία δέχτηκε μεγάλη οικονομική ανάπτυξη ως αποτέλεσμα της ακαθάριστης εσωτερικής παραγωγής και του εξαγωγικού εμπορίου. Η επαρχία αυτή προσέλκυε πάνω από το μισό των ξένων επένδυσεων του έθνους για τις βιομηχανίες επεξεργασίας και τις συλλογικές επιχειρήσεις σε ολόκληρη την εθνική χορήγηση (εικ.1).
 

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση αλλαγών'' 
Μια τεχνική ανίχνευσης αλλαγών βασισμένη στην ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) χρησιμοποιείται στο δέλτα για να παρακολουθήσει την ανάπτυξη του εδάφους. Ένα κοινό πρόβλημα είναι η υπερεκτίμηση της ποσότητας των αλλαγών. Η τεχνική του συνδυασμού PCA με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση έχει αναπτυχθεί για να υπερνικήσει το πρόβλημα αυτό και να μειώσει τις δυνατότητες αστοχίας. Όταν δύο εικόνες χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν τις αλλαγές χρήσεων γης, το πρώτο βήμα της PCA μεθόδου είναι να τεθούν οι δύο εικόνες σε έναν σωρό που αποτελείται συνολικά από 2n ζώνες. Η PCA πραγματοποιείται έπειτα για να συμπιέσει αυτές τις αρχικές ζώνες σε ένα αριθμό συστατικών. Η διαλογική επιβλεπόμενη ταξινόμηση των αλλαγών χρήσης γης πραγματοποιείται στα συμπιεσμένα συστατικά. Διαπιστώνεται ότι τα πρώτα τέσσερα συστατικά περιέχουν περισσότερο από 96% της συνολικής διαφοράς και τα υπόλοιπα έχουν λίγες πληροφορίες. Επομένως, τα πρώτα τέσσερα συστατικά χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αλλαγής. Τα δείγματα κατάρτισης για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση προσδιορίζονται στη συμπιεσμένη PCA εικόνα. Κατ' αρχάς, οι δύο αρχικές εικόνες επιδεικνύονται ως πρότυπα σύνθετα ψεύδο-χρώματος. Η PCA εικόνα επιδεικνύεται επίσης και ζει συνδεμένη με αυτές τις δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιώντας το ERDAS IMAGINE software. Οι δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιούνται ακριβώς μόνο για να βοηθήσουν τον προσδιορισμό των δειγμάτων κατάρτισης στη PCA εικόνα. Αυτή η μέθοδος εφαρμόστηκε στις εικόνες των περιόδων 1988-1993 και 1993-1997 για να εντοπιστούν οι αλλαγές των περιόδων αυτών. Εικόνες Landsat TM της 10 Δεκεμβρίου 1988, 24 Δεκεμβρίου 1993 και 29 Αυγούστου 1997 χρησιμοποιήθηκαν για την ταξινόμηση. Το σχέδιο ταξινόμησης περιλαμβάνει εννέα τύπους χρήσεων γης, οπωρώνας, δάσος, οικιστικές περιοχές, περιοχές ανάπτυξης, περιοχές αγρανάπαυσης, γυμνό χώμα, λίμνες για εκτροφή ψαριών (fishpond) και νερό. Μήτρες μετατροπής χρήσεων γης χτίζονται για να δείξουν τα ποσά από της αλλαγής σε αυτές τις περιόδους. Οι περιοχές ανάπτυξης είναι ένας κοινός τύπος χρήσης γης μέσα στην περιοχή. Εμφανίζονται μέ ένα πολύ φωτεινό τόνο στα πρότυπα σύνθετων εικόνων ψεύδο-χρώματος. Οι περιοχές αγρανάπαυσης αναφέρονται στις μη ολοκληρωμένες περιοχές ανάπτυξης που παραμένουν στον ίδιο τόνο περισσότερο από 4-5 χρόνια. Η περίοδος καθορίζεται σύμφωνα με την τοπική πρακτική. Τα γυμνά χώματα έχουν επίσης φωτεινό τόνο, αλλά όχι τόσο φωτεινός όπως των περιοχών ανάπτυξης. Είναι συνήθως τοποθετημένα σε ορεινές περιοχές. Χρησιμοποιήθηκε επίσης GPS για να βοηθήσει στον εντοπισμό εδαφικών δεδομένων στις φωτογραφίες.

''Χωρικες στατιστικές'' 
Το επόμενο βήμα αυτής της μελέτης είναι να μετρηθεί η γεωμετρία των σχεδίων ανάπτυξης και εδαφικών χρήσεων γης με την παροχή λεπτομερών χωρικών πληροφοριών για τον προγραμματισμό χρήσεων γης. Το GIS είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για να εφαρμόσει τη μορφολογική προσέγγιση μεισχυρές λειτουργίες και τα κατάλληλο περιβάλλον διαμόρφωσης. Δύο δείκτες προτείνονται για να διευκολυνθεί η μέτρηση της αστικής μορφολογίας, ο δείκτης πυκνότητας και η εντροπία. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε ταξινομημένες δορυφορικές εικόνες Landsat TM με τη χρησιμοποίηση ανάλυσης του GIS. Η πυκνότητα της ανάπτυξης της γης υπολογίζεται σύμφωνα με τη μέση σύγκριση μεταξύ περιμέτρου κάθε αναπτυγμένης συστάδας και αυτήν ενός κύκλου που έχει την ίδια έκταση. Αυτή η σύγκριση είναι χρήσιμη για τη συγκεκριμενοποίηση των στοιχείων. Ένας περιπλοκότερος δείκτης για τη μέτρηση της αστικής μορφολογίας είναι βασισμένος στην έννοια της εντροπίας. Η μέθοδος έχει πλεονεκτήματα στην απεικόνιση του προσανατολισμού και της διαμόρφωσης των χωρικών σχεδίων επειδή μπορεί εύκολα να ενσωματώσει τις χωρικές μεταβλητές από το GIS στον υπολογισμό. Η μέθοδος της εντροπίας είναι κατάλληλη και αποτελεσματική στον προσδιορισμό εάν τα πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης είναι διασκορπισμένα ή συμπαγή όσον αφορά τα κέντρα τους και τους δρόμους.

''Ανάλυση οπισθοδρόμησης (regression analysis)'' 
Μια περαιτέρω πτυχή αυτής της μελέτης είναι να εξεταστoύν οι κινητήριες δυνάμεις που είναι αρμόδιες για την αναδόμηση των χρήσεων γης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να εφαρμοστεί για να εξετάσει τις σχέσεις μεταξύ των αλλαγών χρήσης γης και των χωρικών μεταβλητών. Σε αυτήν την μελέτη, υποθέτουμε ότι οι πιθανότητες των αλλαγών χρήσης γης είναι λειτουργία τριών χωρικών μεταβλητών: απόσταση από τις οικιστικές περιοχές, απόσταση από τους δρόμους και απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να εγκυροποιήσει αυτή την υπόθεση. Η πιθανότητα μετατροπής από τη αγροτική γη στο αστικό έδαφος μπορεί να είναι σε μια λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να καθιερώσει τη σχέση. Οι ουδέτερες ζώνες γύρω από τα αστικά κέντρα δημιουργούνται για να υπολογίσουν την πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik2.png | thumb | right | εικ.2: Αστική κατάκλιση κατά μήκος των δρόμων από εικόνα TM του 1997 ]]
'''Ανάλυση και αποτελέσματα''' 
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1988 και 1993'' 
Η πρώτη περίοδος 1988-1993 βίωσε ραγδαίες αλλαγές χρήσεων γης και μαζική απώλεια αγροτικής γης σύμφωνα με τη μήτρα μετατροπής από ταξινόμηση (πίνακας 1). [[ Εικόνα: Mt_ar2_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Μήτρα μετατροπής χρήσης γης στο Pearl river delta την περίοδο 1988-1993 (σε εκτάρια) ]] Υπήρξαν τρεις σημαντικοί τύποι αλλαγής - μετατροπών χρήσης γης από τη αγροτική γη (cropland, οπωρώνας, και fishpond) σε οικιστικές περιοχές και περιοχές ανάπτυξης, μετατροπή από περιοχή σοδειάς σε fishpond, και μετατροπή από περιοχή σοδειάς στον οπωρώνα. Οι χωρικές παραλλαγές στις αλλαγές χρήσης γης προσδιορίστηκαν μεταξύ των πόλεων. Η πόλεις που βίωσαν ραγδαία οικονομική ανάπτυξη έχουν συνήθως μεγάλες αλλαγές στις χρήσεις γης. Οι Shenzhen και Dongguan, που τοποθετούνται στη ανατολική πλευρά του δέλτα με μια πιό μικρή απόσταση από το Χονγκ Κονγκ, έχουν τα μεγαλύτερα ποσοστά στις αλλαγές των χρήσεων γης αλλαγή του συνολικού εδάφους.
 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik3.png | thumb | left | εικ.3: Μέτρηση αστικής κατάκλισης στο δέλτα τα έτη 1988, 1993 και 1997 με τη μέθοδο εντροπίας ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik4.png | thumb | right | εικ.4: Η πυκνότητα ανάπτυξης του εδάφους στις πόλεις του δέλτα την περίοδο 1988-1997 ]]
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1993 και 1997'' 
Στη δεύτερη αυτή περίοδο, το 11.8% του εδάφους βίωσε αλλαγές, αλλά η απώλεια αγροτικής γης μειώθηκε σημαντικά έναντι του ποσοστού της πρώτης περιόδου. Ο λόγος για αυτό είναι η εφαρμογή της διάταξης «Αρχή για την προστασία της γεωργικής γης» (Συμβούλιο του Κράτους, 1994). Ένα ξεχωριστό φαινόμενο ήταν η ύπαρξη πολλών περιοχών αγρανάπαυσης αυτή τη περίοδο.

''Χωρικά πρότυπα χρήσης αστικής γης'' 
Η εικόνα 2 δείχνει ότι το αστικό έδαφος βρίσκεται κυρίως κοντά σε βασικούς δρόμους στο δέλτα, που δίνει έμφαση στα διασκορπισμένα σχέδια ανάπτυξης. Οι χωροχρονικές παραλλαγές της απώλειας αγροτικής γης μπορούν να προσδιοριστούν σε αθροιστικό επίπεδο ανά πόλεις. Αυτό μπορεί να βοηθήσει τους αστικούς αρμόδιους στο σχεδιασμό, να προσδιορίσουν ποιες πόλεις ή κωμοπόλεις έχουν αυστηρό προβλήματα χρήσεων γης. Η πρώτη μέτρηση αστικής κατάκλισης πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το δείκτη πυκνότητας. Οι πόλεις στην ανατολική μεριά ανάπτυξης έχει τις χαμηλότερες τιμές στο δείκτη πυκνότητας ενώ, οι πόλεις δυτικά είχαν τις υψηλότερες τιμές (εικ. 4). Ο λόγος είναι ότι οι πόλεις στην ανατολική μεριά είναι πιό κοντά στο Hong Kong. Ο δείκτης αυτός είναι χρήσιμος για τον προγραμματισμό χρήσεων γης επειδή μπορεί ποσοτικά να προσδιορίσει που οι πόλεις ή οι κωμοπόλεις έχουν τις συμπαγέστερες μορφές ανάπτυξης. Η εικόνα 3 παρουσιάζει τις αλλαγές των τιμών εντροπίας για κάθε μια πόλη το 1988, το 1993 και το 1997. Μεγαλύτερη τιμή εντροπίας συνδέεται με περισσότερο διασκορπισμένη ανάπτυξη.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik5.jpg | thumb | left | εικ.5: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από τα αστικά κέντρα για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik6.jpg | thumb | right | εικ.6: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από το οδικό δίκτυο για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
''Χωρική εξάρτηση των σχεδίων χρήσης γης'' 
Η ανάλυση δείχνει μια ισχυρή χωρική εξάρτηση των αλλαγών στις χρήσεις γης. Η εικόνα 5 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ των σημαντικότερων τύπων αλλαγών χρήσεων γης και μέση απόσταση από τα αστικά κέντρα. Είναι προφανές ότι ένα μεγάλο μέρος των αλλαγών χρήσης γης εμφανίζεται κοντά στις αστικές περιοχές. Η σχέση είναι ισχυρότερη για την περίοδο 1988-1993 απ'ό, τι για την περίοδο 1993-1997. Η πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης μειώνεται σε απόσταση από τις υπάρχουσες οικιστικές περιοχές αν και υπάρχουν ακόμα μερικές μικρές αιχμές στις εξωτερικές περιοχές. Αυτό δείχνει ότι η αγροτική γη που υπάρχει πλησίον των οικιστικών περιοχών είναι πιθανότερο να μετατραπεί σε γη με αστική χρήση. Η εικόνα 6 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ σημαντικών τύπων αλλαγών χρήσης γης και της εγγύτητας στους δρόμους. Η λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης για πιθανότητα ανάπτυξης υπάρχει μόνο μέσα σε μια πολύ σύντομη απόσταση περίπου 2-3 χλμ. Η εικόνα 7 μας δείχνει τα σχέδια των αλλαγών χρήσης γης που συνδέονται με την απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η πυκνότητα της απώλειας γης την περίοδο 1988-1993 προφανώς εγκαθιστά τη λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης καθώς η μεγαλύτερη απώλεια γης παρουσιάστηκε σε περιοχές κοντά στο Χονγκ Κονγκ.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik7.jpg | thumb | right | εικ.7: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από την πόλη του Χονγκ Κονγκ για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
'''Συζήτηση''' 
Τα χωρικά πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης στα ανατολικά δεν είναι σε συμπαγείς μορφές σύμφωνα με τις μετρησεις των δεικτων που αναφέρθηκαν. Αυτό έχει προκαλέσει πολλές συγκρούσεις σχετικά με τις χρήσεις γης και το περιβάλλον. Η προώθηση της συμπαγούς ανάπτυξης είναι ένας σημαντικός τρόπος να σωθούν οι πόροι εδάφους και να αποφευχθεί μια σειρά περιβαλλοντικών προβλημάτων. Μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της κατανάλωσης αγροτικής γης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αστικοποίησης. Η περιοχή έχασε το 13.1% της αγροτικής γης την περίοδο 1988-1993. Το οικιστικό έδαφος ανέρχεται σε 11.3% της συνολικής περιοχής το 1997. Το μέγεθος του προβλήματος φαίνεται στο ότι αυτοί οι αριθμοί είναι πολύ υψηλότεροι από τα διεθνή πρότυπα. Η Κίνα έχει καταβάλει προσπάθειες να αφαιρέσει την περιφερειακή αδικία έτσι ώστε το χάσμα μεταξύ των πλούσιων και φτωχών περιοχών να μειωθεί βαθμιαία. Εντούτοις, θεωρείται ότι η πρόσφατη οικονομική ανάπτυξη στην Κίνα μπορεί να επιφέρει ένα νέο κύμα ανώμαλης επαρχιακής ανάπτυξης (fan, 1995).

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Χρήση τηλεπισκόπησης και GIS για χαρτογράφηση και παρακολούθηση αλλαγών κάλυψης και χρήσης γης στη Βορειοδυτική παράκτια ζώνη της Αιγύπτου

2012-03-05T07:46:22Z

M.toggelidou:

'''Remote sensing and GIS for mapping and monitoring land cover and land-use changes in the Northwestern coastal zone of Egypt''' 
Συγγραφείς: Adel Shalaby, Ryutaro Tateishi 
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143622806000154

Σε αυτή τη μελέτη, η μέγιστης πιθανότητας επιβλεπόμενη ταξινόμηση και τεχνικές μετα-ταξινόμησης για την ανίχνευση αλλαγών, εφαρμόστηκαν για εικόνες από δορυφόρους Landsat που αποκτήθηκαν το 1987 και 2001 αντίστοιχα, έτσι ώστε να χαρτογραφηθούν οι αλλαγές κάλυψης γης στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου. Μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση πραγματοποιήθηκε σε έξι ανακλαστικά κανάλια και για τις δύο εικόνες χωριστά, με τη βοήθεια των πραγματικών εδαφικών δεδομένων. Τα δεδομένα αυτά ελλήφθησαν κατά τη διάρκεια έξι επαγγελματικών ταξιδιών που διεξήχθησαν από το 1998 εώς το 2002 και χρησιμοποιήθηκε ο χάρτης εδαφικής κάλυψης του 1987 για την ακριβή αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης. Η χρησιμοποίηση βοηθητικών δεδομένων, οπτικής ερμηνείας και εξειδικευμένης γνώσης της περιοχής μέσω GIS, βελτίωσαν περαιτέρω τα αποτελέσματα της ταξινόμησης. Η τεχνική της μετα-ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή εικόνας μέσω διασταυρούμενης πινακοποίησης. Αξιολογήθηκαν οι αλλαγές μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών κάλυψης γης . Κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης μελέτης, μια πολύ σοβαρή αλλαγή στην κάλυψη του εδάφους έλαβε χώρα η οποία ήταν αποτέλεσμα έργων αγροτικής και τουριστικής ανάπτυξης. Αυτές οι αλλαγές στην κάλυψη γης οδήγησαν σε υποβάθμιση της βλάστησης και του νερού υλοτομίας στο τμήμα της περιοχής μελέτης.

'''Εισαγωγικά''' 
Η έλλειψη φαγητού και το συνεχές χάσιμο των γεωργικων εδαφών είναι θέματα παγκόσμιου ενδιαφέροντος. Η κυβέρνηση της Αιγύπτου υιοθέτησε πολιτικές για να βοηθήσουν στην επάρκεια της παραγωγής φαγητού. Η βασική αρχή ήταν και ακόμη είναι να ξεπεραστεί η εξαιρετικά δυσμενής σχέση ανάμεσα στον πληθυσμό και στη γεωργία. Η αστικοποίηση είναι μία αναπόφευκτη διαδικασία λόγω της οικονομικής ανάπτυξης και της μεγάλης αύξησης του πληθυσμού. Αυτά έχουν δυσμενείς επιπτώσεις όπως υποβάθμιση της γης, ερημοποίηση και αύξηση πληθυσμού σε περιοχές που έχουν ήδη μεγάλο πληθυσμό.
Η περιοχή της Αιγύπτου είναι περίπου 1 εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα από τα οποία το 95% είναι ερημοποιημένες και ακατοίκητες περιοχές. Ο συνολικός πληθυσμός της χώρας είναι περίπου 75 εκατομμύρια, από τα οποία πάνω από το 95% είναι συγεντρωμένο γύρω από τον Νείλο. Τα παραπάνω προκάλεσαν σοβαρά κοινωνικο-οικονομικά προβλήματα όπου η κυβέρνηση προσπάθησε από το 1980 και μετα να αντιμετωπίσει με διάφορα σχέδια.
Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγών είναι η διαδικασία καθορισμού και/η περιγραφής αλλαγών σε εδαφική κάλυψη και χρήσεων γης και βασίζεται σε συνεγγεγραμμένα και παρμένα από διάφορες χρονικές περιόδους δεδομένα τηλεπισκόπησης. Τα δεδομένα αυτά τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται ουσιαστικά έτσι ώστε να εντοπιστούν οι αλλαγές μεταξύ δύο ή περισσότερων από αυτών. Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές ανίχνευσης και καταγραφής διαφορών. Καποιες φορές η απλή καταγραφή είναι επαρκής από μόνη της αλλά παρουσιάζει προβλήματα σύγχησης στη φαινολογία και στις σοδειές. Η μετα-ταξινόμηση που προέρχεται από θεματικούς χάρτες πάει παραπέρα και επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει τους διαφορετικούς τύπους αλλαγών.
Ο σκοπός αυτής της έρευνας είναι να παράξει μία πρόσφατη προοπτική κατηγοριών και αλλαγών εδαφικής κάλυψης που έλαβαν χώρα τα τελευταία 14 χρόνια, να ενσωματώσει την οπτική ερμηνεία με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας GIS και να εξετάσει τις ικανότητες της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με GIS στην έρευνα της χωρικής κατανομής διαφορετικών αλλαγών εδαφικής κάλυψης.

[[ Εικόνα: mt_eik1_2_ar1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Περιοχή Μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης είναι τοποθετημένη μεταξύ 30 35’50’’ και 31 00’00’’ Βόρεια και 28 40’00’’-29 50’00’’ Ανατολικά στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου, συνορέυει στα Βόρεια με τη Μεσόγειο θάλασσα, στα Ανατολικά με την Αλεξάνδρεια, με την πόλη Ελ-Αλαμέιν Δυτικά και με την κορυφογραμμή Khashm El-Eish στα νότια. Καλύπτει περίπου 3750 τετραγωνικά χιλιόμετρα (εικ.1). Η περιοχή είναι φτιαγμένη από ιζηματογενή πετρώματα της Τριτογενούς και Τεταρτογενούς γεωλογικής περιόδου. Η βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου μπορεί να υποδιαιρεθεί σε τρεις γεωμορφικές μονάδες: Παράκτια πεδιάδα, Αετωματική πεδιάδα και Βραχώδες οροπεδιο.
Η εποχή βροχόπτωσης ξεκινά τον Οκτώβριο και περίπου το 75% της συνολικής βροχόπτωσης πέφτει από το Νοέμβριο μέχρι το Φεβρουάριο. Ο Δεκέμβριος και ο Ιανουάριος είναι οι πιο βροχεροί μήνες. Το ποσοστό της βροχής από το Μάρτιο και μετά δεν ξεπερνά το 10% του ετήσιου ποσοστού. Γι αυτό και η ξηρή περίοδος εκτείνεται για περίπου 7 μήνες. Τα πετρώματα της ακτής είναι σε υψηλό επίπεδο ασβεστολιθικά λόγω του μητρικού υλικού από το οποίο δημιουργήθηκαν και απο την ανεπαρκή και περιορισμένη έκπλυση.

[[ Εικόνα: mt_eik3_ar1.png | thumb | right | εικ.3: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (2001) ]]
[[ Εικόνα: mt_eik2_ar1.png | thumb | left | εικ.2: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (1987) ]] 
 
 
'''Υλικό (μέσα)''' 
Χρησιμοποιήθηκαν 3 είδη υλικού. Πρώτον, δύο εικόνες παρμένες από Landsat Thematic Mapper (TM) και Enhanced Thematic Mapper (ETM+) αντίστοιχα, στις ημερομηνίες 7 Ιουνίου 1987 η πρώτη (εικ.2) και 20 Μαΐου 2001 η δεύτερη (εικ.3). Δεύτερον, ψηφιακοί τοπογραφικοί χάρτες οι οποίοι ψηφιοποιήθηκαν από αναλογικούς τοπογραφικούς χάρτες με κλίμακα 1:50.000 χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για γεωμετρική διόρθωση των δορυφορικών εικόνων και για κάποιες πραγματικές εδαφικές πληροφορίες. Τέλος, συλλέχτηκαν πληροφορίες από το πραγματικό έδαφος μεταξύ του 1999 και του 2002 για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση και την αξιολόγηση της ακριβής ταξινόμησης.

'''Γεωγραφική Διόρθωση''' 
Η ακριβής ανά πίξελ καταγραφή των πολλαπλών χρονικών τηλεπισκοπικών δεδομένων είναι απαραίτητη για την ανίχνευση αλλαγών που εξετάζουμε εδώ γιατί πιθανά λάθη στην ταξινόμηση μπορεί να παρερμηνευθούν ως αλλαγές στην κάλυψη ή στη χρήση γης. Η ανίχνευση αυτή των αλλαγών πραγματοποιείται σε μια διαδικασία πιξελ ανα πιξελ. Σε αυτή την έρευνα αυτό πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας σημεία στο έδαφος από τοπογραφικούς χάρτες που παράχτηκαν το 1983 με κλίμακα 1:5000.

'''Ενίσχυση εικόνας και οπτική ερμηνεία''' 
Ο σκοπός της ενίσχυσης είναι να βελτιώσει την οπτική ερμηνέια μιας εικόνας με το να αυξήσει τη φαινομενική διάκριση μεταξύ των χαρακτηριστικών. Στρέτσινγκ αντίθεσης εφαρμόστηκε και στις 2 εικόνες και παράχτηκαν 2 ψεύτικα έγχρωμα σύνθετα (FCC). Αυτά ερμηνεύτηκαν οπτικά χρησιμοποιώντας ψηφιοποίηση στην οθόνη έτσι ώστε να οριοθετηθούν οι κατηγορίες τις κάλυψης γης που μπορούν να ερμηνευτούν ως αστικές η Sabkha.

'''Ταξινόμηση εικόνας''' 
Οι κατηγορίες της κάλυψης γης χαρτογραφήθηκαν από τηλεπισκοπικά δεδομένα μέσω μιας διαδικασίας ψηφιακής ταξινόμησης εικόνας. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας εδαφικά πραγματικά σημεία και ψηφιακούς τοπογραφικούς χάρτες της περιοχής μελέτης. Η περιοχή ταξινομήθηκε σε οκτώ βασικές κατηγορίες: θαλασσινό νερό, αλυκές, Sabkha, σοδειές, λειμώνες, γυμνή γη, αστική γη και quires (εικ.4). Το πόσο ακριβής ήταν η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας 200 σημεία, 150 από σημεία στο έδαφος και 50 από υπάρχοντες τοπογραφικούς χάρτες του 1983 και χάρτη κάλυψης γης του 1987.

[[ Εικόνα: mt_eik4_ar1.png | thumb | right | εικ.4: Κατηγορίες κάλυψης εδάφους όπως ερμηνεύονται οπτικά απευθείας στην ψηφιοποίηση, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]
'''Ανίχνευση αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης''' 
Ασχέτως με την τεχνική που χρησιμοποιείται, η επιτυχία της ανίχνευσης της αλλαγής από εικόνες εξαρτάται από τη φύση της αλλαγής που εξελίχτηκε καθώς και από την επιτυχία της επεξεργασίας της εικόνας και τις διαδικασίες ταξινόμησης. Στην περίπτωση της περιοχής μελέτης, η παρατήρηση και οι μετρήσεις έδειξαν ότι η αλλαγή μεταξύ των εικόνων ήταν απότομη και σημαδεμένη. Σε αυτή τη μελέτη εφαρμόστηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης ανίχνευσης αλλαγών, η οποία αποδείχτηκε να είναι η πιο αποτελεσματική τεχνική. Αυτό γιατί τα δεδομένα από δύο ημερομηνίες ταξινομούνται ξεχωριστά και έτσι ελαχιστοποιείται το πρόβλημα της ομαλοποίησης ατμοσφαιρικών και αισθητήριων διαφορών μεταξύ των δύο ημερομηνιών. Επίσης πραγματοποιήθηκε και διασταυρωμένη πινακοποίηση έτσι ώστε να αναλυθούν οι χωρικές κατανομές διαφορετικων τάξεων κάλυψης γης και αλλαγών στις χρήσεις γης. Για αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιήθηκε το πρότυπο Crosstab του λογισμικού IDRISI Kilimanjaro.

[[ Εικόνα: mt_eik5_ar1.png | thumb | left | εικ.5: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat TM 1987 ]]
[[ Εικόνα: mt_eik6_ar1.png | thumb | right | εικ.6: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]

'''Αποτελέσματα''' 
Κατά τη διάρκεια των ετών έχουν ανεγερθεί αρκετά θέρετρα ειδικά κοντά στην ακτή. Επίσης στην εικόνα του 2001 παρατηρήθηκαν πολλοί νέοι δρόμοι και κανάλια άρδευσης. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη χρησιμοποίηση όλων των ανακλαστικών καναλιών των δύο εικόνων της 7 Ιουνίου του 1987 (εικ.5) και της 20 Μαΐου 2001 (εικ.6) αντίστοιχα, πραγματοοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ταξινομητή με τη μέγιστη πιθανότητα. Βοηθητικά δεδομένα και τα αποτελέσματα της οπτικής ερμηνείας συγχωνεύτηκαν με τα αποτελέσματα της ταξινόμησης χρησιμοποιώντας GIS έτσι ώστε να αυξηθεί η ακρίβεια χαρτογράφησης της κάλυψης γης των δύο εικόνων. Παρατηρήθηκε ότι η υψηλότερη ακρίβεια είναι για τις αστικές και καλλιεργήσιμων περιοχών τάξεις ενώ η χαμηλότερη ήταν για τις τάξεις των γυμνών και λειμώνων περιοχών.

[[ Εικόνα: mt_eik7_ar1.png | thumb | right | εικ.7: Εικόνα ανίχνευσης αλλαγής κάλυψης εδάφους μεταξύ 1987 και 2001 ]]
'''Συμπεράσματα''' 
Η περιοχή μελέτης έχει υποστεί μία μεγάλη αλλαγή στην κάλυψη γης και αυτό ως αποτέλεσμα αγροτικών ή τουριστικών αναπτυξιακών έργων (εικ.7). Μία σημαντική αύξηση σε αστικές εγκαταστάσεις έλαβε μέρος καθώς και αύξηση παρατηρήθηκε στις εκτάσεις αγροτικής γης. Η περιοχή φυσικής βλάστησης μειώθηκε σημαντικά. Η ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης με το GIS παρείχε σημαντικές πληροφορίες για τη φύση των αλλαγών στην κάλυψη γης ειδικά στην περιοχή και χωρική διανομή διαφορετικών αλλαγών. Οι κύριοι λόγοι για την υποβάθμιση της γης στην περιοχή μελέτης έιναι η αφαίρεση της βλάστησης και η υλοτομία. Αυτό το πρόβλημα πρέπει να ερευνηθεί πολυδιάστατα συμπεραλμβανομένου του κοινωνικοοικονομικού τομέα, έτσι ώστε να διατηρηθεί η καινούρια γη και να αυξηθεί η παραγωγή φαγητού.

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T22:28:58Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik1.jpg‎ | thumb | right | Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik2.jpg‎ | thumb | left | Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας ]]
'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik3.jpg‎ | thumb | right | Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996 ]]

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανολογικό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin1.jpg‎ | thumb | left | Πίνακας 1: κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin2.jpg‎ | thumb | right | Πίνακας 2: ποσοστά μείωσης αγροτικής γης ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik4.jpg‎ | thumb | left | Εικ.4: Ταξινόμηση κάλυψης εδάφους το 1986 (α) και το 1996 (β) και επέκταση των οικιστικών περιοχών το 1986 (γ) και το 1996 (δ) ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik5.jpg‎ | thumb | right | Εικ.5: Εντοπισμός της αστικής αύξησης και η επέκτασή της στις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik6.jpg‎ | thumb | right | Εικ.6: Τοποθέτηση της πιθανής αστικής αύξησης το 1996 και 2006 ]]

''Εξομοίωση με το πιθανoλογικό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T21:55:58Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik1.jpg‎ | thumb | right | Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik2.jpg‎ | thumb | left | Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας ]]
'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik3.jpg‎ | thumb | right | Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996 ]]

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανολογικό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin1.jpg‎ | thumb | left | Πίνακας 1: κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin2.jpg‎ | thumb | right | Πίνακας 2: ποσοστά μείωσης αγροτικής γης ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik4.jpg‎ | thumb | left | Εικ.4: Ταξινόμηση κάλυψης εδάφους το 1986 (α) και το 1996 (β) και επέκταση των οικιστικών περιοχών το 1986 (γ) και το 1996 (δ) ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik5.jpg‎ | thumb | right | Εικ.5: Εντοπισμός της αστικής αύξησης και η επέκτασή της στις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik6.jpg‎ | thumb | right | Εικ.6: Τοποθέτηση της πιθανής αστικής αύξησης το 1996 και 2006 ]]

''Εξομοίωση με το πιθανoτικό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T21:52:43Z

M.toggelidou:

'''A remote sensing GIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China''' 
Συγγραφέας: Q. Weng 
Πηγή: [http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/ http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/]

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik3.jpg | thumb | right | Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik4.jpg | thumb | right | Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997 ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin2.jpg | thumb | left | Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους ]]

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακτινοβολίας'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T21:48:01Z

M.toggelidou:

'''A remote sensing GIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China''' 
Συγγραφέας: Q. Weng 
Πηγή: [http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/ http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/]

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik3.jpg | thumb | right | Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik4.jpg | thumb | right | Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997 ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin2.jpg | thumb | left | Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους ]]

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακτινοβολίας'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Αναλύοντας τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης σε μία περιοχή με ραγδαία ανάπτυξη, με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS

2012-03-04T21:32:23Z

M.toggelidou:

'''Analyzing spatial restructuring of land use patterns in a fast growing region using remote sensing and GIS''' 
Συγγραφείς: Xia Li, Anthony Gar-On Yeh 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500]

Αυτή η έρευνα αναλύει την αστική επέκταση και τη χωρική αναδόμηση των προτυπων χρήσεων γης στο Δέλτα του ποταμού Pearl της νοτιας Κίνας χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση και GIS. 

'''Εισαγωγή''' 
Η πρόσφατη εμπειρία της αστικοποιήσης της Κίνας είναι επηρεασμένη από την όλη διαδικασία της παγκσμιοποίησης. Αυτή η ταχεία διαδικασία αστικοποίησης προκάλεσε αστική επέκταση στην Κίνα μη αναμενόμενης κλίμακας τις τελευταιές δύο δεκαετίες. Η Κίνα έχει γενικά το πρόβλημα του μικρού ποσοστού γης ανά κάτοικο που είναι πολύ μικρότερο από τον παγόσμιο μέσο όρο. Πριν από το 1978 η κεντρική κυβέρνηση και οι περιφερειακές παρείχαν πολύ αυστηρό έλεγχο στο σχεδιασμό χρήσεων γης. Μέχρι το 1980 η Κίνα μετατράπηκε από μία σχεδιαστική οικονομία σε μία αγοραστική, το οποίο ήταν αποτέλεσμα του οικονομικού μετασχηματισμού. Οι τομείς γης και ιδιοκτησίας
είναι υπό μετασχηματισμό, καθώς αρχίζουν να παίζουν σημαντικό
ρόλο στην οικονομία. Η εφαρμογή των νέων Πολιτικων γης έχει δημιουργήσει βαθιές επιρροές στην πορεία που ακολουθούν οι χρήσεις γης και τη μετατροπή των χρήσεων γης στην Κίνα. Αυτό έχει οδηγήσει σε όξυνση των αντιπαράθεσεων για τις χρήσεις γης και σε ταχεία εξάντληση των γεωργικών πόρων της γης σε πολλές ταχέως αναπτυσσόμενες πόλεις. Το 1994, η Κίνα έπρεπε να εφαρμόσει το «Διάταγμα για την Προστασία της Πρωτοβάθμιας Γεωργικής γης » (Συμβούλιο της Επικρατείας, 1994) για τον έλεγχο της ραγδαίας ανάπτυξης γης. Η κατεύθυνση και το μέγεθος των αλλαγών χρήσης γης έχουν επηρεαστεί πολύ από αυτής της πολιτική γης. Πρωτοφανείς αλλαγές στις χρήσεις γης πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή στις τελευταίες δύο δεκαετίες. Εντοπίστηαν πολλά σχετικά προβλήματα με τη γη, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας αγροτικής γης, ρύπανση των υδάτων, εδαφολογική διάβρωση, και μια αύξηση στο μέγεθος και τη συχνότητα για πλυμμήρες. Η γρήγορη αστική επέκταση έχει προκαλέσει την απώλεια μιας μεγάλης ποσότητας αγροτικής γης στο δέλτα αυτό. Τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθεί ο τύπος, το ποσό και η τοποθεσία των μετατροπών στις χρήσεις γης. Η έρευνα αυτή εκτιμά τη ποσότητα και των τύπο των αλλαγών στις χρήσεις γης σε δύο χρονικές περιόδους, 1988-1993 και 1993-1997 στο συγκεκριμένο δέλτα ποταμού. Η έρευνα μελετά τη σχέση μεταξύ των αλλαγών χρήσεις γης με μία σειρά διαφόρων παραγόντων απόστασης. Επίσης συγκρίνει τις μεθόδους δείκτών και την εντροπία πυκνότητας για τη μέτρηση των χωρικών σχεδίων και τη διαδικασία της ανάπτυξης του εδάφους. 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Έρευνα''' 
Το δέλτα του ποταμου αυτού έχει έκταση 41,157 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Κάποτε ήταν μία μεγάλη περιοχή αγροτικής παραγωγής στη Νότια Κίνα πριν την οικονομική διαμόρφωση. Σημειώθηκε ραγδαία οικονομική ανάπτυξη με απότελεσμα την αλλαγή του τοπίου. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζει η περιοχή αυτή δεν είναι μοναδικό γιατί και άλλες περιοχές της Κίνας ενδέχεται να το αντιμετωπίσουν σύντομα. Η περιοχή αυτή εδράζεται στο κεντρικό μέρος της επαρχίας Guangdong η οποία δέχτηκε μεγάλη οικονομική ανάπτυξη ως αποτέλεσμα της ακαθάριστης εσωτερικής παραγωγής και του εξαγωγικού εμπορίου. Η επαρχία αυτή προσέλκυε πάνω από το μισό των ξένων επένδυσεων του έθνους για τις βιομηχανίες επεξεργασίας και τις συλλογικές επιχειρήσεις σε ολόκληρη την εθνική χορήγηση (εικ.1).
 

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση αλλαγών'' 
Μια τεχνική ανίχνευσης αλλαγών βασισμένη στην ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) χρησιμοποιείται στο δέλτα για να παρακολουθήσει την ανάπτυξη του εδάφους. Ένα κοινό πρόβλημα είναι η υπερεκτίμηση της ποσότητας των αλλαγών. Η τεχνική του συνδυασμού PCA με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση έχει αναπτυχθεί για να υπερνικήσει το πρόβλημα αυτό και να μειώσει τις δυνατότητες αστοχίας. Όταν δύο εικόνες χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν τις αλλαγές χρήσεων γης, το πρώτο βήμα της PCA μεθόδου είναι να τεθούν οι δύο εικόνες σε έναν σωρό που αποτελείται συνολικά από 2n ζώνες. Η PCA πραγματοποιείται έπειτα για να συμπιέσει αυτές τις αρχικές ζώνες σε ένα αριθμό συστατικών. Η διαλογική επιβλεπόμενη ταξινόμηση των αλλαγών χρήσης γης πραγματοποιείται στα συμπιεσμένα συστατικά. Διαπιστώνεται ότι τα πρώτα τέσσερα συστατικά περιέχουν περισσότερο από 96% της συνολικής διαφοράς και τα υπόλοιπα έχουν λίγες πληροφορίες. Επομένως, τα πρώτα τέσσερα συστατικά χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αλλαγής. Τα δείγματα κατάρτισης για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση προσδιορίζονται στη συμπιεσμένη PCA εικόνα. Κατ' αρχάς, οι δύο αρχικές εικόνες επιδεικνύονται ως πρότυπα σύνθετα ψεύδο-χρώματος. Η PCA εικόνα επιδεικνύεται επίσης και ζει συνδεμένη με αυτές τις δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιώντας το ERDAS IMAGINE software. Οι δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιούνται ακριβώς μόνο για να βοηθήσουν τον προσδιορισμό των δειγμάτων κατάρτισης στη PCA εικόνα. Αυτή η μέθοδος εφαρμόστηκε στις εικόνες των περιόδων 1988-1993 και 1993-1997 για να εντοπιστούν οι αλλαγές των περιόδων αυτών. Εικόνες Landsat TM της 10 Δεκεμβρίου 1988, 24 Δεκεμβρίου 1993 και 29 Αυγούστου 1997 χρησιμοποιήθηκαν για την ταξινόμηση. Το σχέδιο ταξινόμησης περιλαμβάνει εννέα τύπους χρήσεων γης, οπωρώνας, δάσος, οικιστικές περιοχές, περιοχές ανάπτυξης, περιοχές αγρανάπαυσης, γυμνό χώμα, λίμνες για εκτροφή ψαριών (fishpond) και νερό. Μήτρες μετατροπής χρήσεων γης χτίζονται για να δείξουν τα ποσά από της αλλαγής σε αυτές τις περιόδους. Οι περιοχές ανάπτυξης είναι ένας κοινός τύπος χρήσης γης μέσα στην περιοχή. Εμφανίζονται μέ ένα πολύ φωτεινό τόνο στα πρότυπα σύνθετων εικόνων ψεύδο-χρώματος. Οι περιοχές αγρανάπαυσης αναφέρονται στις μη ολοκληρωμένες περιοχές ανάπτυξης που παραμένουν στον ίδιο τόνο περισσότερο από 4-5 χρόνια. Η περίοδος καθορίζεται σύμφωνα με την τοπική πρακτική. Τα γυμνά χώματα έχουν επίσης φωτεινό τόνο, αλλά όχι τόσο φωτεινός όπως των περιοχών ανάπτυξης. Είναι συνήθως τοποθετημένα σε ορεινές περιοχές. Χρησιμοποιήθηκε επίσης GPS για να βοηθήσει στον εντοπισμό εδαφικών δεδομένων στις φωτογραφίες.

''Χωρικες στατιστικές'' 
Το επόμενο βήμα αυτής της μελέτης είναι να μετρηθεί η γεωμετρία των σχεδίων ανάπτυξης και εδαφικών χρήσεων γης με την παροχή λεπτομερών χωρικών πληροφοριών για τον προγραμματισμό χρήσεων γης. Το GIS είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για να εφαρμόσει τη μορφολογική προσέγγιση μεισχυρές λειτουργίες και τα κατάλληλο περιβάλλον διαμόρφωσης. Δύο δείκτες προτείνονται για να διευκολυνθεί η μέτρηση της αστικής μορφολογίας, ο δείκτης πυκνότητας και η εντροπία. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε ταξινομημένες δορυφορικές εικόνες Landsat TM με τη χρησιμοποίηση ανάλυσης του GIS. Η πυκνότητα της ανάπτυξης της γης υπολογίζεται σύμφωνα με τη μέση σύγκριση μεταξύ περιμέτρου κάθε αναπτυγμένης συστάδας και αυτήν ενός κύκλου που έχει την ίδια έκταση. Αυτή η σύγκριση είναι χρήσιμη για τη συγκεκριμενοποίηση των στοιχείων. Ένας περιπλοκότερος δείκτης για τη μέτρηση της αστικής μορφολογίας είναι βασισμένος στην έννοια της εντροπίας. Η μέθοδος έχει πλεονεκτήματα στην απεικόνιση του προσανατολισμού και της διαμόρφωσης των χωρικών σχεδίων επειδή μπορεί εύκολα να ενσωματώσει τις χωρικές μεταβλητές από το GIS στον υπολογισμό. Η μέθοδος της εντροπίας είναι κατάλληλη και αποτελεσματική στον προσδιορισμό εάν τα πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης είναι διασκορπισμένα ή συμπαγή όσον αφορά τα κέντρα τους και τους δρόμους.

''Ανάλυση οπισθοδρόμησης (regression analysis)'' 
Μια περαιτέρω πτυχή αυτής της μελέτης είναι να εξεταστoύν οι κινητήριες δυνάμεις που είναι αρμόδιες για την αναδόμηση των χρήσεων γης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να εφαρμοστεί για να εξετάσει τις σχέσεις μεταξύ των αλλαγών χρήσης γης και των χωρικών μεταβλητών. Σε αυτήν την μελέτη, υποθέτουμε ότι οι πιθανότητες των αλλαγών χρήσης γης είναι λειτουργία τριών χωρικών μεταβλητών: απόσταση από τις οικιστικές περιοχές, απόσταση από τους δρόμους και απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να εγκυροποιήσει αυτή την υπόθεση. Η πιθανότητα μετατροπής από τη αγροτική γη στο αστικό έδαφος μπορεί να είναι σε μια λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να καθιερώσει τη σχέση. Οι ουδέτερες ζώνες γύρω από τα αστικά κέντρα δημιουργούνται για να υπολογίσουν την πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik2.png | thumb | right | εικ.2: Αστική κατάκλιση κατά μήκος των δρόμων από εικόνα TM του 1997 ]]
'''Ανάλυση και αποτελέσματα''' 
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1988 και 1993'' 
Η πρώτη περίοδος 1988-1993 βίωσε ραγδαίες αλλαγές χρήσεων γης και μαζική απώλεια αγροτικής γης σύμφωνα με τη μήτρα μετατροπής από ταξινόμηση (πίνακας 1). [[ Εικόνα: Mt_ar2_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Μήτρα μετατροπής χρήσης γης στο Pearl river delta την περίοδο 1988-1993 (σε εκτάρια) ]] Υπήρξαν τρεις σημαντικοί τύποι αλλαγής - μετατροπών χρήσης γης από τη αγροτική γη (cropland, οπωρώνας, και fishpond) σε οικιστικές περιοχές και περιοχές ανάπτυξης, μετατροπή από περιοχή σοδειάς σε fishpond, και μετατροπή από περιοχή σοδειάς στον οπωρώνα. Οι χωρικές παραλλαγές στις αλλαγές χρήσης γης προσδιορίστηκαν μεταξύ των πόλεων. Η πόλεις που βίωσαν ραγδαία οικονομική ανάπτυξη έχουν συνήθως μεγάλες αλλαγές στις χρήσεις γης. Οι Shenzhen και Dongguan, που τοποθετούνται στη ανατολική πλευρά του δέλτα με μια πιό μικρή απόσταση από το Χονγκ Κονγκ, έχουν τα μεγαλύτερα ποσοστά στις αλλαγές των χρήσεων γης αλλαγή του συνολικού εδάφους.
 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik3.png | thumb | left | εικ.3: Μέτρηση αστικής κατάκλισης στο δέλτα τα έτη 1988, 1993 και 1997 με τη μέθοδο εντροπίας ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik4.png | thumb | right | εικ.4: Η πυκνότητα ανάπτυξης του εδάφους στις πόλεις του δέλτα την περίοδο 1988-1997 ]]
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1993 και 1997'' 
Στη δεύτερη αυτή περίδο, το 11.8% του εδάφους βίωσε αλλαγές, αλλά η απώλεια αγροτικής γης μειώθηκε σημαντικά έναντι του ποσοστού της πρώτης περιόδου. Ο λόγος για αυτό είναι η εφαρμογή της διάταξης «Αρχή για την προστασία της γεωργικής γης» (Συμβούλιο του Κράτους, 1994). Ένα ξεχωριστό φαινόμενο ήταν η ύπαρξη πολλών περιοχών αγρανάπαυσης αυτή τη περίοδο.

''Χωρικά πρότυπα χρήσης αστικής γης'' 
Η εικόνα 2 δείχνει ότι το αστικό έδαφος βρίσκεται κυρίως κοντά σε βασικούς δρόμους στο δέλτα, που δίνει έμφαση στα διασκορπισμένα σχέδια ανάπτυξης. Οι χωροχρονικές παραλλαγές της απώλειας αγροτικής γης μπορούν να προσδιοριστούν σε αθροιστικό επίπεδο ανά πόλεις. Αυτό μπορεί να βοηθήσει τους αστικούς αρμόδιους στο σχεδιασμό, να προσδιορίσουν ποιες πόλεις ή κωμοπόλεις έχουν αυστηρό προβλήματα χρήσεων γης. Η πρώτη μέτρηση αστικής κατάκλισης πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το δείκτη πυκνότητας. Οι πόλεις στην ανατολική μεριά ανάπτυξης έχει τις χαμηλότερες τιμές στο δείκτη πυκνότητας ενώ, οι πόλεις δυτικά είχαν τις υψηλότερες τιμές (εικ. 4). Ο λόγος είναι ότι οι πόλεις στην ανατολική μεριά είναι πιό κοντά στο Hong Kong. Ο δείκτης αυτός είναι χρήσιμος για τον προγραμματισμό χρήσεων γης επειδή μπορεί ποσοτικά να προσδιορίσει που οι πόλεις ή οι κωμοπόλεις έχουν τις συμπαγέστερες μορφές ανάπτυξης. Η εικόνα 3 παρουσιάζει τις αλλαγές των τιμών εντροπίας για κάθε μια πόλη το 1988, το 1993 και το 1997. Μεγαλύτερη τιμή εντροπίας συνδέεται με περισσότερο διασκορπισμένη ανάπτυξη.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik5.jpg | thumb | left | εικ.5: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από τα αστικά κέντρα για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik6.jpg | thumb | right | εικ.6: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από το οδικό δίκτυο για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
''Χωρική εξάρτηση των σχεδίων χρήσης γης'' 
Η ανάλυση δείχνει μια ισχυρή χωρική εξάρτηση των αλλαγών στις χρήσεις γης. Η εικόνα 5 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ των σημαντικότερων τύπων αλλαγών χρήσεων γης και μέση απόσταση από τα αστικά κέντρα. Είναι προφανές ότι ένα μεγάλο μέρος των αλλαγών χρήσης γης εμφανίζεται κοντά στις αστικές περιοχές. Η σχέση είναι ισχυρότερη για την περίοδο 1988-1993 απ'ό, τι για την περίοδο 1993-1997. Η πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης μειώνεται σε απόσταση από τις υπάρχουσες οικιστικές περιοχές αν και υπάρχουν ακόμα μερικές μικρές αιχμές στις εξωτερικές περιοχές. Αυτό δείχνει ότι η αγροτική γη που υπάρχει πλησίον των οικιστικών περιοχών είναι πιθανότερο να μετατραπεί σε γη με αστική χρήση. Η εικόνα 6 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ σημαντικών τύπων αλλαγών χρήσης γης και της εγγύτητας στους δρόμους. Η λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης για πιθανότητα ανάπτυξης υπάρχει μόνο μέσα σε μια πολύ σύντομη απόσταση περίπου 2-3 χλμ. Η εικόνα 7 μας δείχνει τα σχέδια των αλλαγών χρήσης γης που συνδέονται με την απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η πυκνότητα της απώλειας γης την περίοδο 1988-1993 προφανώς εγκαθιστά τη λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης καθώς η μεγαλύτερη απώλεια γης παρουσιάστηκε σε περιοχές κοντά στο Χονγκ Κονγκ.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik7.jpg | thumb | right | εικ.7: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από την πόλη του Χονγκ Κονγκ για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
'''Συζήτηση''' 
Τα χωρικά πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης στα ανατολικά δεν είναι σε συμπαγείς μορφές σύμφωνα με τις μετρησεις των δεικτων που αναφέρθηκαν. Αυτό έχει προκαλέσει πολλές συγκρούσεις σχετικά με τις χρήσεις γης και το περιβάλλον. Η προώθηση της συμπαγούς ανάπτυξης είναι ένας σημαντικός τρόπος να σωθούν οι πόροι εδάφους και να αποφευχθεί μια σειρά περιβαλλοντικών προβλημάτων. Μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της κατανάλωσης αγροτικής γης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αστικοποίησης. Η περιοχή έχασε το 13.1% της αγροτικής γης την περίοδο 1988-1993. Το οικιστικό έδαφος ανέρχεται σε 11.3% της συνολικής περιοχής το 1997. Το μέγεθος του προβλήματος φαίνεται στο ότι αυτοί οι αριθμοί είναι πολύ υψηλότεροι από τα διεθνή πρότυπα. Η Κίνα έχει καταβάλει προσπάθειες να αφαιρέσει την περιφερειακή αδικία έτσι ώστε το χάσμα μεταξύ των πλούσιων και φτωχών περιοχών να μειωθεί βαθμιαία. Εντούτοις, θεωρείται ότι η πρόσφατη οικονομική ανάπτυξη στην Κίνα μπορεί να επιφέρει ένα νέο κύμα ανώμαλης επαρχιακής ανάπτυξης (fan, 1995).

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Αναλύοντας τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης σε μία περιοχή με ραγδαία ανάπτυξη, με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS

2012-03-04T21:12:57Z

M.toggelidou:

'''Analyzing spatial restructuring of land use patterns in a fast growing region using remote sensing and GIS''' 
Συγγραφείς: Xia Li, Anthony Gar-On Yeh 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500]

Αυτή η έρευνα αναλύει την αστική επέκταση και τη χωρική αναδόμηση των προτυπων χρήσεων γης στο Δέλτα του ποταμού Pearl της νοτιας Κίνας χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση και GIS. 

'''Εισαγωγή''' 
Η πρόσφατη εμπειρία της αστικοποιήσης της Κίνας είναι επηρεασμένη από την όλη διαδικασία της παγκσμιοποίησης. Αυτή η ταχεία διαδικασία αστικοποίησης προκάλεσε αστική επέκταση στην Κίνα μη αναμενόμενης κλίμακας τις τελευταιές δύο δεκαετίες. Η Κίνα έχει γενικά το πρόβλημα του μικρού ποσοστού γης ανά κάτοικο που είναι πολύ μικρότερο από τον παγόσμιο μέσο όρο. Πριν από το 1978 η κεντρική κυβέρνηση και οι περιφερειακές παρείχαν πολύ αυστηρό έλεγχο στο σχεδιασμό χρήσεων γης. Μέχρι το 1980 η Κίνα μετατράπηκε από μία σχεδιαστική οικονομία σε μία αγοραστική, το οποίο ήταν αποτέλεσμα του οικονομικού μετασχηματισμού. Οι τομείς γης και ιδιοκτησίας
είναι υπό μετασχηματισμό, καθώς αρχίζουν να παίζουν σημαντικό
ρόλο στην οικονομία. Η εφαρμογή των νέων Πολιτικων γης έχει δημιουργήσει βαθιές επιρροές στην πορεία που ακολουθούν οι χρήσεις γης και τη μετατροπή των χρήσεων γης στην Κίνα. Αυτό έχει οδηγήσει σε όξυνση των αντιπαράθεσεων για τις χρήσεις γης και σε ταχεία εξάντληση των γεωργικών πόρων της γης σε πολλές ταχέως αναπτυσσόμενες πόλεις. Το 1994, η Κίνα έπρεπε να εφαρμόσει το «Διάταγμα για την Προστασία της Πρωτοβάθμιας Γεωργικής γης » (Συμβούλιο της Επικρατείας, 1994) για τον έλεγχο της ραγδαίας ανάπτυξης γης. Η κατεύθυνση και το μέγεθος των αλλαγών χρήσης γης έχουν επηρεαστεί πολύ από αυτής της πολιτική γης. Πρωτοφανείς αλλαγές στις χρήσεις γης πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή στις τελευταίες δύο δεκαετίες. Εντοπίστηαν πολλά σχετικά προβλήματα με τη γη, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας αγροτικής γης, ρύπανση των υδάτων, εδαφολογική διάβρωση, και μια αύξηση στο μέγεθος και τη συχνότητα για πλυμμήρες. Η γρήγορη αστική επέκταση έχει προκαλέσει την απώλεια μιας μεγάλης ποσότητας αγροτικής γης στο δέλτα αυτό. Τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθεί ο τύπος, το ποσό και η τοποθεσία των μετατροπών στις χρήσεις γης. Η έρευνα αυτή εκτιμά τη ποσότητα και των τύπο των αλλαγών στις χρήσεις γης σε δύο χρονικές περιόδους, 1988-1993 και 1993-1997 στο συγκεκριμένο δέλτα ποταμού. Η έρευνα μελετά τη σχέση μεταξύ των αλλαγών χρήσεις γης με μία σειρά διαφόρων παραγόντων απόστασης. Επίσης συγκρίνει τις μεθόδους δείκτών και την εντροπία πυκνότητας για τη μέτρηση των χωρικών σχεδίων και τη διαδικασία της ανάπτυξης του εδάφους. 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Έρευνα''' 
Το δέλτα του ποταμου αυτού έχει έκταση 41,157 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Κάποτε ήταν μία μεγάλη περιοχή αγροτικής παραγωγής στη Νότια Κίνα πριν την οικονομική διαμόρφωση. Σημειώθηκε ραγδαία οικονομική ανάπτυξη με απότελεσμα την αλλαγή του τοπίου. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζει η περιοχή αυτή δεν είναι μοναδικό γιατί και άλλες περιοχές της Κίνας ενδέχεται να το αντιμετωπίσουν σύντομα. Η περιοχή αυτή εδράζεται στο κεντρικό μέρος της επαρχίας Guangdong η οποία δέχτηκε μεγάλη οικονομική ανάπτυξη ως αποτέλεσμα της ακαθάριστης εσωτερικής παραγωγής και του εξαγωγικού εμπορίου. Η επαρχία αυτή προσέλκυε πάνω από το μισό των ξένων επένδυσεων του έθνους για τις βιομηχανίες επεξεργασίας και τις συλλογικές επιχειρήσεις σε ολόκληρη την εθνική χορήγηση (εικ.1).
 

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση αλλαγών'' 
Μια τεχνική ανίχνευσης αλλαγών βασισμένη στην ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) χρησιμοποιείται στο δέλτα για να παρακολουθήσει την ανάπτυξη του εδάφους. Ένα κοινό πρόβλημα είναι η υπερεκτίμηση της ποσότητας των αλλαγών. Η τεχνική του συνδυασμού PCA με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση έχει αναπτυχθεί για να υπερνικήσει το πρόβλημα αυτό και να μειώσει τις δυνατότητες αστοχίας. Όταν δύο εικόνες χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν τις αλλαγές χρήσεων γης, το πρώτο βήμα της PCA μεθόδου είναι να τεθούν οι δύο εικόνες σε έναν σωρό που αποτελείται συνολικά από 2n ζώνες. Η PCA πραγματοποιείται έπειτα για να συμπιέσει αυτές τις αρχικές ζώνες σε ένα αριθμό συστατικών. Η διαλογική επιβλεπόμενη ταξινόμηση των αλλαγών χρήσης γης πραγματοποιείται στα συμπιεσμένα συστατικά. Διαπιστώνεται ότι τα πρώτα τέσσερα συστατικά περιέχουν περισσότερο από 96% της συνολικής διαφοράς και τα υπόλοιπα έχουν λίγες πληροφορίες. Επομένως, τα πρώτα τέσσερα συστατικά χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αλλαγής. Τα δείγματα κατάρτισης για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση προσδιορίζονται στη συμπιεσμένη PCA εικόνα. Κατ' αρχάς, οι δύο αρχικές εικόνες επιδεικνύονται ως πρότυπα σύνθετα ψεύδο-χρώματος. Η PCA εικόνα επιδεικνύεται επίσης και ζει συνδεμένη με αυτές τις δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιώντας το ERDAS IMAGINE software. Οι δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιούνται ακριβώς μόνο για να βοηθήσουν τον προσδιορισμό των δειγμάτων κατάρτισης στη PCA εικόνα. Αυτή η μέθοδος εφαρμόστηκε στις εικόνες των περιόδων 1988-1993 και 1993-1997 για να εντοπιστούν οι αλλαγές των περιόδων αυτών. Εικόνες Landsat TM της 10 Δεκεμβρίου 1988, 24 Δεκεμβρίου 1993 και 29 Αυγούστου 1997 χρησιμοποιήθηκαν για την ταξινόμηση. Το σχέδιο ταξινόμησης περιλαμβάνει εννέα τύπους χρήσεων γης, οπωρώνας, δάσος, οικιστικές περιοχές, περιοχές ανάπτυξης, περιοχές αγρανάπαυσης, γυμνό χώμα, λίμνες για εκτροφή ψαριών (fishpond) και νερό. Μήτρες μετατροπής χρήσεων γης χτίζονται για να δείξουν τα ποσά από της αλλαγής σε αυτές τις περιόδους. Οι περιοχές ανάπτυξης είναι ένας κοινός τύπος χρήσης γης μέσα στην περιοχή. Εμφανίζονται μέ ένα πολύ φωτεινό τόνο στα πρότυπα σύνθετων εικόνων ψεύδο-χρώματος. Οι περιοχές αγρανάπαυσης αναφέρονται στις μη ολοκληρωμένες περιοχές ανάπτυξης που παραμένουν στον ίδιο τόνο περισσότερο από 4-5 χρόνια. Η περίοδος καθορίζεται σύμφωνα με την τοπική πρακτική. Τα γυμνά χώματα έχουν επίσης φωτεινό τόνο, αλλά όχι τόσο φωτεινός όπως των περιοχών ανάπτυξης. Είναι συνήθως τοποθετημένα σε ορεινές περιοχές. Χρησιμοποιήθηκε επίσης GPS για να βοηθήσει στον εντοπισμό εδαφικών δεδομένων στις φωτογραφίες.

''Χωρικες στατιστικές'' 
Το επόμενο βήμα αυτής της μελέτης είναι να μετρηθεί η γεωμετρία των σχεδίων ανάπτυξης και εδαφικών χρήσεων γης με την παροχή λεπτομερών χωρικών πληροφοριών για τον προγραμματισμό χρήσεων γης. Το GIS είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για να εφαρμόσει τη μορφολογική προσέγγιση μεισχυρές λειτουργίες και τα κατάλληλο περιβάλλον διαμόρφωσης. Δύο δείκτες προτείνονται για να διευκολυνθεί η μέτρηση της αστικής μορφολογίας, ο δείκτης πυκνότητας και η εντροπία. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε ταξινομημένες δορυφορικές εικόνες Landsat TM με τη χρησιμοποίηση ανάλυσης του GIS. Η πυκνότητα της ανάπτυξης της γης υπολογίζεται σύμφωνα με τη μέση σύγκριση μεταξύ περιμέτρου κάθε αναπτυγμένης συστάδας και αυτήν ενός κύκλου που έχει την ίδια έκταση. Αυτή η σύγκριση είναι χρήσιμη για τη συγκεκριμενοποίηση των στοιχείων. Ένας περιπλοκότερος δείκτης για τη μέτρηση της αστικής μορφολογίας είναι βασισμένος στην έννοια της εντροπίας. Η μέθοδος έχει πλεονεκτήματα στην απεικόνιση του προσανατολισμού και της διαμόρφωσης των χωρικών σχεδίων επειδή μπορεί εύκολα να ενσωματώσει τις χωρικές μεταβλητές από το GIS στον υπολογισμό. Η μέθοδος της εντροπίας είναι κατάλληλη και αποτελεσματική στον προσδιορισμό εάν τα πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης είναι διασκορπισμένα ή συμπαγή όσον αφορά τα κέντρα τους και τους δρόμους.

''Ανάλυση οπισθοδρόμησης (regression analysis)'' 
Μια περαιτέρω πτυχή αυτής της μελέτης είναι να εξεταστoύν οι κινητήριες δυνάμεις που είναι αρμόδιες για την αναδόμηση των χρήσεων γης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να εφαρμοστεί για να εξετάσει τις σχέσεις μεταξύ των αλλαγών χρήσης γης και των χωρικών μεταβλητών. Σε αυτήν την μελέτη, υποθέτουμε ότι οι πιθανότητες των αλλαγών χρήσης γης είναι λειτουργία τριών χωρικών μεταβλητών: απόσταση από τις οικιστικές περιοχές, απόσταση από τους δρόμους και απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να εγκυροποιήσει αυτή την υπόθεση. Η πιθανότητα μετατροπής από τη αγροτική γη στο αστικό έδαφος μπορεί να είναι σε μια λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να καθιερώσει τη σχέση. Οι ουδέτερες ζώνες γύρω από τα αστικά κέντρα δημιουργούνται για να υπολογίσουν την πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik2.png | thumb | right | εικ.2: Αστική κατάκλιση κατά μήκος των δρόμων από εικόνα TM του 1997 ]]
'''Ανάλυση και αποτελέσματα''' 
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1988 και 1993'' 
Η πρώτη περίοδος 1988-1993 βίωσε ραγδαίες αλλαγές χρήσεων γης και μαζική απώλεια αγροτικής γης σύμφωνα με τη μήτρα μετατροπής από ταξινόμηση (πίνακας 1). [[ Εικόνα: Mt_ar2_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Μήτρα μετατροπής χρήσης γης στο Pearl river delta την περίοδο 1988-1993 (σε εκτάρια) ]] Υπήρξαν τρεις σημαντικοί τύποι αλλαγής - μετατροπών χρήσης γης από τη αγροτική γη (cropland, οπωρώνας, και fishpond) σε οικιστικές περιοχές και περιοχές ανάπτυξης, μετατροπή από περιοχή σοδειάς σε fishpond, και μετατροπή από περιοχή σοδειάς στον οπωρώνα. Οι χωρικές παραλλαγές στις αλλαγές χρήσης γης προσδιορίστηκαν μεταξύ των πόλεων. Η πόλεις που βίωσαν ραγδαία οικονομική ανάπτυξη έχουν συνήθως μεγάλες αλλαγές στις χρήσεις γης. Οι Shenzhen και Dongguan, που τοποθετούνται στη ανατολική πλευρά του δέλτα με μια πιό μικρή απόσταση από το Χονγκ Κονγκ, έχουν τα μεγαλύτερα ποσοστά στις αλλαγές των χρήσεων γης αλλαγή του συνολικού εδάφους.
 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik3.png | thumb | left | εικ.3: Μέτρηση αστικής κατάκλισης στο δέλτα τα έτη 1988, 1993 και 1997 με τη μέθοδο εντροπίας ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik4.png | thumb | right | εικ.4: Η πυκνότητα ανάπτυξης του εδάφους στις πόλεις του δέλτα την περίοδο 1988-1997 ]]
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1993 και 1997'' 
Στη δεύτερη αυτή περίδο, το 11.8% του εδάφους βίωσε αλλαγές, αλλά η απώλεια αγροτικής γης μειώθηκε σημαντικά έναντι του ποσοστού της πρώτης περιόδου. Ο λόγος για αυτό είναι η εφαρμογή της διάταξης «Αρχή για την προστασία της γεωργικής γης» (Συμβούλιο του Κράτους, 1994). Ένα ξεχωριστό φαινόμενο ήταν η ύπαρξη πολλών περιοχών αγρανάπαυσης αυτή τη περίοδο.

''Χωρικά πρότυπα χρήσης αστικής γης'' 
Η εικόνα 2 δείχνει ότι το αστικό έδαφος βρίσκεται κυρίως κοντά σε βασικούς δρόμους στο δέλτα, που δίνει έμφαση στα διασκορπισμένα σχέδια ανάπτυξης. Οι χωροχρονικές παραλλαγές της απώλειας αγροτικής γης μπορούν να προσδιοριστούν σε αθροιστικό επίπεδο ανά πόλεις. Αυτό μπορεί να βοηθήσει τους αστικούς αρμόδιους στο σχεδιασμό, να προσδιορίσουν ποιες πόλεις ή κωμοπόλεις έχουν αυστηρό προβλήματα χρήσεων γης. Η πρώτη μέτρηση αστικής κατάκλισης πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το δείκτη πυκνότητας. Οι πόλεις στην ανατολική μεριά ανάπτυξης έχει τις χαμηλότερες τιμές στο δείκτη πυκνότητας ενώ, οι πόλεις δυτικά είχαν τις υψηλότερες τιμές (εικ. 4). Ο λόγος είναι ότι οι πόλεις στην ανατολική μεριά είναι πιό κοντά στο Hong Kong. Ο δείκτης αυτός είναι χρήσιμος για τον προγραμματισμό χρήσεων γης επειδή μπορεί ποσοτικά να προσδιορίσει που οι πόλεις ή οι κωμοπόλεις έχουν τις συμπαγέστερες μορφές ανάπτυξης. Η εικόνα 3 παρουσιάζει τις αλλαγές των τιμών εντροπίας για κάθε μια πόλη το 1988, το 1993 και το 1997. Μεγαλύτερη τιμή εντροπίας συνδέεται με περισσότερο διασκορπισμένη ανάπτυξη.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik5.jpg | thumb | left | εικ.5: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από τα αστικά κέντρα για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik6.jpg | thumb | right | εικ.6: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από το οδικό δίκτυο για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
''Χωρική εξάρτηση των σχεδίων χρήσης γης'' 
Η ανάλυση δείχνει μια ισχυρή χωρική εξάρτηση των αλλαγών στις χρήσεις γης. Η εικόνα 5 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ των σημαντικότερων τύπων αλλαγών χρήσεων γης και μέση απόσταση από τα αστικά κέντρα. Είναι προφανές ότι ένα μεγάλο μέρος των αλλαγών χρήσης γης εμφανίζεται κοντά στις αστικές περιοχές. Η σχέση είναι ισχυρότερη για την περίοδο 1988-1993 απ'ό, τι για την περίοδο 1993-1997. Η πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης μειώνεται σε απόσταση από τις υπάρχουσες οικιστικές περιοχές αν και υπάρχουν ακόμα μερικές μικρές αιχμές στις εξωτερικές περιοχές. Αυτό δείχνει ότι η αγροτική γη που υπάρχει πλησίον των οικιστικών περιοχών είναι πιθανότερο να μετατραπεί σε γη με αστική χρήση. Η εικόνα 6 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ σημαντικών τύπων αλλαγών χρήσης γης και της εγγύτητας στους δρόμους. Η λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης για πιθανότητα ανάπτυξης υπάρχει μόνο μέσα σε μια πολύ σύντομη απόσταση περίπου 2-3 χλμ. Η εικόνα 7 μας δείχνει τα σχέδια των αλλαγών χρήσης γης που συνδέονται με την απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η πυκνότητα της απώλειας γης την περίοδο 1988-1993 προφανώς εγκαθιστά τη λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης καθώς η μεγαλύτερη απώλεια γης παρουσιάστηκε σε περιοχές κοντά στο Χονγκ Κονγκ.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik7.jpg | thumb | right | εικ.7: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από την πόλη του Χονγκ Κονγκ για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
'''Συζήτηση''' 
Τα χωρικά πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης στα ανατολικά δεν είναι σε συμπαγείς μορφές σύμφωνα με τις μετρησεις των δεικτων που αναφέρθηκαν. Αυτό έχει προκαλέσει πολλές συγκρούσεις σχετικά με τις χρήσεις γης και το περιβάλλον. Η προώθηση της συμπαγούς ανάπτυξης είναι ένας σημαντικός τρόπος να σωθούν οι πόροι εδάφους και να αποφευχθεί μια σειρά περιβαλλοντικών προβλημάτων. Μπορεί να βοηθήσει να μειώσει την κατανάλωση αγροτικής γης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αστικοποίησης. Η περιοχή έχασε το 13.1% της αγροτικής γης την περίοδο 1988-1993. Το οικιστικό έδαφος ανέρχεται σε 11.3% της συνολικής περιοχής το 1997. Το μέγεθος του προβλήματος φαίνεται στο ότι αυτοί οι αριθμοί είναι πολύ υψηλότεροι από τα διεθνή πρότυπα. Η Κίνα έχει καταβάλει προσπάθειες να αφαιρέσει την περιφερειακή αδικία έτσι ώστε το χάσμα μεταξύ των πλούσιων και φτωχών περιοχών θα μειωθεί βαθμιαία. Εντούτοις, θεωρείται ότι η πρόσφατη οικονομική ανάπτυξη στην Κίνα μπορεί να επιφέρει ένα νέο κύμα ανώμαλης επαρχιακής ανάπτυξης (fan, 1995).

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Χρήση τηλεπισκόπησης και GIS για χαρτογράφηση και παρακολούθηση αλλαγών κάλυψης και χρήσης γης στη Βορειοδυτική παράκτια ζώνη της Αιγύπτου

2012-03-04T20:57:31Z

M.toggelidou:

'''Remote sensing and GIS for mapping and monitoring land cover and land-use changes in the Northwestern coastal zone of Egypt''' 
Συγγραφείς: Adel Shalaby, Ryutaro Tateishi 
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143622806000154

Σε αυτή τη μελέτη, η μέγιστης πιθανότητας επιβλεπόμενη ταξινόμηση και τεχνικές μετα-ταξινόμησης για την ανίχνευση αλλαγών, εφαρμόστηκαν για εικόνες από δορυφόρους Landsat που αποκτήθηκαν το 1987 και 2001 αντίστοιχα, έτσι ώστε να χαρτογραφηθούν οι αλλαγές κάλυψης γης στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου. Μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση πραγματοποιήθηκε σε έξι ανακλαστικά κανάλια και για τις δύο εικόνες χωριστά, με τη βοήθεια των πραγματικών εδαφικών δεδομένων. Τα δεδομένα αυτά ελλήφθησαν κατά τη διάρκεια έξι επαγγελματικών ταξιδιών που διεξήχθησαν από το 1998 εώς το 2002 και χρησιμοποιήθηκε ο χάρτης εδαφικής κάλυψης του 1987 για την ακριβή αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης. Η χρησιμοποίηση βοηθητικών δεδομένων, οπτικής ερμηνείας και εξειδικευμένης γνώσης της περιοχής μέσω GIS, βελτίωσαν περαιτέρω τα αποτελέσματα της ταξινόμησης. Η τεχνική της μετα-ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή εικόνας μέσω διασταυρούμενης πινακοποίησης. Αξιολογήθηκαν οι αλλαγές μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών κάλυψης γης . Κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης μελέτης, μια πολύ σοβαρή αλλαγή στην κάλυψη του εδάφους έλαβε χώρα η οποία ήταν αποτέλεσμα έργων αγροτικής και τουριστικής ανάπτυξης. Αυτές οι αλλαγές στην κάλυψη γης οδήγησαν σε υποβάθμιση της βλάστησης και του νερού υλοτομίας στο τμήμα της περιοχής μελέτης.

'''Εισαγωγικά''' 
Η έλλειψη φαγητού και το συνεχές χάσιμο των γεωργικων εδαφών είναι θέματα παγκόσμιου ενδιαφέροντος. Η κυβέρνηση της Αιγύπτου υιοθέτησε πολιτικές για να βοηθήσουν στην επάρκεια της παραγωγής φαγητού. Η βασική αρχή ήταν και ακόμη είναι να ξεπεραστεί η εξαιρετικά δυσμενής σχέση ανάμεσα στον πληθυσμό και στη γεωργία. Η αστικοποίηση είναι μία αναπόφευκτη διαδικασία λόγω της οικονομικής ανάπτυξης και της μεγάλης αύξησης του πληθυσμού. Αυτά έχουν δυσμενείς επιπτώσεις όπως υποβάθμιση της γης, ερημοποίηση και αύξηση πληθυσμού σε περιοχές που έχουν ήδη μεγάλο πληθυσμό.
Η περιοχή της Αιγύπτου είναι περίπου 1 εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα από τα οποία το 95% είναι ερημοποιημένες και ακατοίκητες περιοχές. Ο συνολικός πληθυσμός της χώρας είναι περίπου 75 εκατομμύρια, από τα οποία πάνω από το 95% είναι συγεντρωμένο γύρω από τον Νείλο. Τα παραπάνω προκάλεσαν σοβαρά κοινωνικο-οικονομικά προβλήματα όπου η κυβέρνηση προσπάθησε από το 1980 και μετα να αντιμετωπίσει με διάφορα σχέδια.
Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγών είναι η διαδικασία καθορισμού και/η περιγραφής αλλαγών σε εδαφική κάλυψη και χρήσεων γης και βασίζεται σε συνεγγεγραμμένα και παρμένα από διάφορες χρονικές περιόδους δεδομένα τηλεπισκόπησης. Τα δεδομένα αυτά τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται ουσιαστικά έτσι ώστε να εντοπιστούν οι αλλαγές μεταξύ δύο ή περισσότερων από αυτών. Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές ανίχνευσης και καταγραφής διαφορών. Καποιες φορές η απλή καταγραφή είναι επαρκής από μόνη της αλλά παρουσιάζει προβλήματα σύγχησης στη φαινολογία και στις σοδειές. Η μετα-ταξινόμηση που προέρχεται από θεματικούς χάρτες πάει παραπέρα και επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει τους διαφορετικούς τύπους αλλαγών.
Ο σκοπός αυτής της έρευνας είναι να παράξει μία πρόσφατη προοπτική κατηγοριών και αλλαγών εδαφικής κάλυψης που έλαβαν χώρα τα τελευταία 14 χρόνια, να ενσωματώσει την οπτική ερμηνεία με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας GIS και να εξετάσει τις ικανότητες της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με GIS στην έρευνα της χωρικής κατανομής διαφορετικών αλλαγών εδαφικής κάλυψης.

[[ Εικόνα: mt_eik1_2_ar1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Περιοχή Μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης είναι τοποθετημένη μεταξύ 30 35’50’’ και 31 00’00’’ Βόρεια και 28 40’00’’-29 50’00’’ Ανατολικά στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου, συνορέυει στα Βόρεια με τη Μεσόγειο θάλασσα, στα Ανατολικά με την Αλεξάνδρεια, με την πόλη Ελ-Αλαμέιν Δυτικά και με την κορυφογραμμή Khashm El-Eish στα νότια. Καλύπτει περίπου 3750 τετραγωνικά χιλιόμετρα (εικ.1). Η περιοχή είναι φτιαγμένη από ιζηματογενή πετρώματα της Τριτογενούς και Τεταρτογενούς γεωλικής περιόδου. Η βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου μπορεί να υποδιαιρεθεί σε τρεις γεωμορφικές μονάδες: Παράκτια πεδιάδα, Αετωματική πεδιάδα και Βραχώδες οροπεδιο.
Η εποχή βροχόπτωσης ξεκινά τον Οκτώβριο και περίπου το 75% της συνολικής βροχόπτωσης πέφτει από το Νοέμβριο μέχρι το Φεβρουάριο. Ο Δεκέμβριος και ο Ιανουάριος είναι οι πιο βροχεροί μήνες. Το ποσοστό της βροχής από το Μάρτιο και μετά δεν ξεπερνά το 10% του ετήσιου ποσοστού. Γι αυτό και η ξηρή περίοδος εκτείνεται για περίπου 7 μήνες. Τα πετρώματα της ακτής είναι σε υψηλό επίπεδο ασβεστολιθικά λόγω του μητρικού υλικού από το οποίο δημιουργήθηκαν και απο την ανεπαρκή και περιορισμένη έκπλυση.

[[ Εικόνα: mt_eik3_ar1.png | thumb | right | εικ.3: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (2001) ]]
[[ Εικόνα: mt_eik2_ar1.png | thumb | left | εικ.2: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (1987) ]] 
 
 
'''Υλικό (μέσα)''' 
Χρησιμοποιήθηκαν 3 είδη υλικού. Πρώτον, δύο εικόνες παρμένες από Landsat Thematic Mapper (TM) και Enhanced Thematic Mapper (ETM+) αντίστοιχα, στις ημερομηνίες 7 Ιουνίου 1987 η πρώτη (εικ.2) και 20 Μαΐου 2001 η δεύτερη (εικ.3). Δεύτερον, ψηφιακοί τοπογραφικοί χάρτες οι οποίοι ψηφιοποιήθηκαν από αναλογικούς τοπογραφικούς χάρτες με κλίμακα 1:50.000 χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για γεωμετρική διόρθωση των δορυφορικών εικόνων και για κάποιες πραγματικές εδαφικές πληροφορίες. Τέλος, συλλέχτηκαν πληροφορίες από το πραγματικό έδαφος μεταξύ του 1999 και του 2002 για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση και την αξιολόγηση της ακριβής ταξινόμησης.

'''Γεωγραφική Διόρθωση''' 
Η ακριβής ανά πίξελ καταγραφή των πολλαπλών χρονικών τηλεπισκοπικών δεδομένων είναι απαραίτητη για την ανίχνευση αλλαγών που εξετάζουμε εδώ γιατί πιθανά λάθη στην ταξινόμηση μπορεί να παρερμηνευθούν ως αλλαγές στην κάλυψη ή στη χρήση γης. Η ανίχνευση αυτή των αλλαγών πραγματοποιείται σε μια διαδικασία πιξελ ανα πιξελ. Σε αυτή την έρευνα αυτό πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας σημεία στο έδαφος από τοπογραφικούς χάρτες που παράχτηκαν το 1983 με κλίμακα 1:5000.

'''Ενίσχυση εικόνας και οπτική ερμηνεία''' 
Ο σκοπός της ενίσχυσης είναι να βελτιώσει την οπτική ερμηνέια μιας εικόνας με το να αυξήσει τη φαινομενική διάκριση μεταξύ των χαρακτηριστικών. Στρέτσινγκ αντίθεσης εφαρμόστηκε και στις 2 εικόνες και παράχτηκαν 2 ψεύτικα έγχρωμα σύνθετα (FCC). Αυτά ερμηνέυτηκαν οπτικά χρησιμοποιώντας ψηφιοποίηση στην οθόνη έτσι ώστε να οριοθετηθούν οι κατηγορίες τις κάλυψης γης που μπορούν να ερμηνευτούν ως αστικές η Sabkha.

'''Ταξινόμηση εικόνας''' 
Οι κατηγορίες της κάλυψης γης χαρτογραφήθηκαν από τηλεπισκοπικά δεδομένα μέσω μιας διαδικασίας ψηφιακής ταξινόμησης εικόνας. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας εδαφικά πραγματικά σημεία και ψηφιακούς τοπογραφικούς χάρτες της περιοχής μελέτης. Η περιοχή ταξινομήθηκε σε οκτώ βασικές κατηγορίες: θαλασσινό νερο, αλυκές, Sabkha, σοδειές, λειμώνες, γυμνή γη, αστική γη και quires (εικ.4). Το πόσο ακριβής ήταν η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας 200 σημεία, 150 από σημεία στο έδαφος και 50 από υπάρχοντες τοπογραφικούς χάρτες του 1983 και χάρτη κάλυψης γης του 1987.

[[ Εικόνα: mt_eik4_ar1.png | thumb | right | εικ.4: Κατηγορίες κάλυψης εδάφους όπως ερμηνεύονται οπτικά απευθείας στην ψηφιοποίηση, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]
'''Ανίχνευση αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης''' 
Ασχέτως με την τεχνική που χρησιμοποιείται, η επιτυχία της ανίχνευσης της αλλαγής από εικόνες εξαρτάται από τη φύση της αλλαγής που εξελίχτηκε καθώς και από την επιτυχία της επεξεργασίας της εικόνας και τις διαδικασίες ταξινόμησης. Στην περίπτωση της περιοχής μελέτης, η παρατήρηση και οι μετρήσεις έδειξαν ότι η αλλαγή μεταξύ των εικόνων ήταν απότομη και σημαδεμένη. Σε αυτή τη μελέτη εφαρμόστηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης ανίχνευσης αλλαγών, η οποία αποδείχτηκε να είναι η πιο αποτελεσματική τεχνική. Αυτό γιατί τα δεδομένα από δύο ημερομηνίες ταξινομούνται ξεχωριστά και έτσι ελαχιστοποιείται το πρόβλημα της ομαλοποίησης ατμοσφαιρικών και αισθητήριων διαφορών μεταξύ των δύο ημερομηνιών. Επίσης πραγματοποιήθηκε και διασταυρωμένη πινακοποίηση έτσι ώστε να αναλυθούν οι χωρικές κατανομές διαφορετικων τάξεων κάλυψης γης και αλλαγών στις χρήσεις γης. Για αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιήθηκε το πρότυπο Crosstab του λογισμικού IDRISI Kilimanjaro.

[[ Εικόνα: mt_eik5_ar1.png | thumb | left | εικ.5: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat TM 1987 ]]
[[ Εικόνα: mt_eik6_ar1.png | thumb | right | εικ.6: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]

'''Αποτελέσματα''' 
Κατά τη διάρκεια των ετών έχουν ανεγερθεί αρκετά θέρετρα ειδικά κοντά στην ακτή. Επίσης στην εικόνα του 2001 παρατηρηθήκαν πολλοί νέοι δρόμοι και κανάλια άρδευσης. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη χρησιμοποίηση όλων των ανακλαστικών καναλιών των δύο εικόνων της 7 Ιουνίου του 1987 (εικ.5) και της 20 Μαΐου 2001 (εικ.6) αντίστοιχα, πραγματοοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ταξινομητή με τη μέγιστη πιθανότητα. Βοηθητικά δεδομένα και τα αποτελέσματα της οπτικής ερμηνείας συγχωνεύτηκαν με τα αποτελέσματα της ταξινόμησης χρησιμοποιώντας GIS έτσι ώστε να αυξηθεί η ακρίβεια χαρτογράφησης της κάλυψης γης των δύο εικόνων. Παρατηρήθηκε ότι η υψηλότερη ακρίβεια είναι για τις αστικές και καλλιεργήσιμων περιοχών τάξεις ενώ η χαμηλότερη ήταν για τις τάξεις των γυμνών και λειμώνων περιοχών.

[[ Εικόνα: mt_eik7_ar1.png | thumb | right | εικ.7: Εικόνα ανίχνευσης αλλαγής κάλυψης εδάφους μεταξύ 1987 και 2001 ]]
'''Συμπεράσματα''' 
Η περιοχή μελέτης έχει υποστεί μία μεγάλη αλλαγή στην κάλυψη γής και αυτό ως αποτέλεσμα αγροτικών ή τουριστικών αναπτυξιακών έργων (εικ.7). Μία σημαντιή άυξηση σε αστικές εγκαταστάσεις έλαβε μέρος καθώς και αύξηση παρατηρήθηκε στις εκτάσεις αγροτικής γης. Η περιοχή φυσικής βλάστησης μειώθηκε σημαντικά. Η ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης με το GIS παρείχε σημαντικές πληροφορίες για τη φύση των αλλαγών στην κάλυψη γης ειδικά στην περιοχή και χωρική διανομή διαφορετικών αλλαγών. Οι κύριοι λόγοι για την υποβάθμιση της γης στην περιοχή μελέτης έιναι η αφαίρεση της βλάστησης και η υλοτομία. Αυτό το πρόβλημα πρέπει να ερευνηθεί πολυδιάστατα συμπεραλμβανομένου του κοινωνικοοικονομικού τομέα, έτσι ώστε να διατηρηθεί η καινούρια γη και να αυξηθεί η παραγωγή φαγητού.

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Χρήση τηλεπισκόπησης και GIS για χαρτογράφηση και παρακολούθηση αλλαγών κάλυψης και χρήσης γης στη Βορειοδυτική παράκτια ζώνη της Αιγύπτου

2012-03-04T20:56:10Z

M.toggelidou:

'''Remote sensing and GIS for mapping and monitoring land cover and land-use changes in the Northwestern coastal zone of Egypt''' 
Συγγραφείς: Adel Shalaby, Ryutaro Tateishi 
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143622806000154

Σε αυτή τη μελέτη, η μέγιστης πιθανότητας επιβλεπόμενη ταξινόμηση και τεχνικές μετα-ταξινόμησης για την ανίχνευση αλλαγών, εφαρμόστηκαν για εικόνες από δορυφόρους Landsat που αποκτήθηκαν το 1987 και 2001 αντίστοιχα, έτσι ώστε να χαρτογραφηθούν οι αλλαγές κάλυψης γης στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου. Μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση πραγματοποιήθηκε σε έξι ανακλαστικά κανάλια και για τις δύο εικόνες χωριστά, με τη βοήθεια των πραγματικών εδαφικών δεδομένων. Τα δεδομένα αυτά ελλήφθησαν κατά τη διάρκεια έξι επαγγελματικών ταξιδιών που διεξήχθησαν από το 1998 εώς το 2002 και χρησιμοποιήθηκε ο χάρτης εδαφικής κάλυψης του 1987 για την ακριβή αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης. Η χρησιμοποίηση βοηθητικών δεδομένων, οπτικής ερμηνείας και εξειδικευμένης γνώσης της περιοχής μέσω GIS, βελτίωσαν περαιτέρω τα αποτελέσματα της ταξινόμησης. Η τεχνική της μετα-ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή εικόνας μέσω διασταυρούμενης πινακοποίησης. Αξιολογήθηκαν οι αλλαγές μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών κάλυψης γης . Κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης μελέτης, μια πολύ σοβαρή αλλαγή στην κάλυψη του εδάφους έλαβε χώρα η οποία ήταν αποτέλεσμα έργων αγροτικής και τουριστικής ανάπτυξης. Αυτές οι αλλαγές στην κάλυψη γης οδήγησαν σε υποβάθμιση της βλάστησης και του νερού υλοτομίας στο τμήμα της περιοχής μελέτης.

'''Εισαγωγικά''' 
Η έλλειψη φαγητού και το συνεχές χάσιμο των γεωργικων εδαφών είναι θέματα παγκόσμιου ενδιαφέροντος. Η κυβέρνηση της Αιγύπτου υιοθέτησε πολιτικές για να βοηθήσουν στην επάρκεια της παραγωγής φαγητού. Η βασική αρχή ήταν και ακόμη είναι να ξεπεραστεί η εξαιρετικά δυσμενής σχέση ανάμεσα στον πληθυσμό και στη γεωργία. Η αστικοποίηση είναι μία αναπόφευκτη διαδικασία λόγω της οικονομικής ανάπτυξης και της μεγάλης αύξησης του πληθυσμού. Αυτά έχουν δυσμενείς επιπτώσεις όπως υποβάθμιση της γης, ερημοποίηση και αύξηση πληθυσμού σε περιοχές που έχουν ήδη μεγάλο πληθυσμό.
Η περιοχή της Αιγύπτου είναι περίπου 1 εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα από τα οποία το 95% είναι ερημοποιημένες και ακατοίκητες περιοχές. Ο συνολικός πληθυσμός της χώρας είναι περίπου 75 εκατομμύρια, από τα οποία πάνω από το 95% είναι συγεντρωμένο γύρω από τον Νείλο. Τα παραπάνω προκάλεσαν σοβαρά κοινωνικο-οικονομικά προβλήματα όπου η κυβέρνηση προσπάθησε από το 1980 και μετα να αντιμετωπίσει με διάφορα σχέδια.
Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγών είναι η διαδικασία καθορισμού και/η περιγραφής αλλαγών σε εδαφική κάλυψη και χρήσεων γης και βασίζεται σε συνεγγεγραμμένα και παρμένα από διάφορες χρονικές περιόδους δεδομένα τηλεπισκόπησης. Τα δεδομένα αυτά τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται ουσιαστικά έτσι ώστε να εντοπιστούν οι αλλαγές μεταξύ δύο ή περισσότερων από αυτών. Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές ανίχνευσης και καταγραφής διαφορών. Καποιες φορές η απλή καταγραφή είναι επαρκής από μόνη της αλλά παρουσιάζει προβλήματα σύγχησης στη φαινολογία και στις σοδειές. Η μετα-ταξινόμηση που προέρχεται από θεματικούς χάρτες πάει παραπέρα και επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει τους διαφορετικούς τύπους αλλαγών.
Ο σκοπός αυτής της έρευνας είναι να παράξει μία πρόσφατη προοπτική κατηγοριών και αλλαγών εδαφικής κάλυψης που έλαβαν χώρα τα τελευταία 14 χρόνια, να ενσωματώσει την οπτική ερμηνεία με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας GIS και να εξετάσει τις ικανότητες της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με GIS στην έρευνα της χωρικής κατανομής διαφορετικών αλλαγών εδαφικής κάλυψης.

[[ Εικόνα: mt_eik1_2_ar1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Περιοχή Μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης είναι τοποθετημένη μεταξύ 30 35’50’’ και 31 00’00’’ Βόρεια και 28 40’00’’-29 50’00’’ Ανατολικά στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου, συνορέυει στα Βόρεια με τη Μεσόγειο θάλασσα, στα Ανατολικά με την Αλεξάνδρεια, με την πόλη Ελ-Αλαμέιν Δυτικά και με την κορυφογραμμή Khashm El-Eish στα νότια. Καλύπτει περίπου 3750 τετραγωνικά χιλιόμετρα (εικ.1). Η περιοχή είναι φτιαγμένη από ιζηματογενή πετρώματα της Τριτογενούς και Τεταρτογενούς γεωλικής περιόδου. Η βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου μπορεί να υποδιαιρεθεί σε τρεις γεωμορφικές μονάδες: Παράκτια πεδιάδα, Αετωματική πεδιάδα και Βραχώδες οροπεδιο.
Η εποχή βροχόπτωσης ξεκινά τον Οκτώβριο και περίπου το 75% της συνολικής βροχόπτωσης πέφτει από το Νοέμβριο μέχρι το Φεβρουάριο. Ο Δεκέμβριος και ο Ιανουάριος είναι οι πιο βροχεροί μήνες. Το ποσοστό της βροχής από το Μάρτιο και μετά δεν ξεπερνά το 10% του ετήσιου ποσοστού. Γι αυτό και η ξηρή περίοδος εκτείνεται για περίπου 7 μήνες. Τα πετρώματα της ακτής είναι σε υψηλό επίπεδο ασβεστολιθικά λόγω του μητρικού υλικού από το οποίο δημιουργήθηκαν και απο την ανεπαρκή και περιορισμένη έκπλυση.

[[ Εικόνα: mt_eik3_ar1.png | thumb | right | εικ.3: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (2001) ]]
[[ Εικόνα: mt_eik2_ar1.png | thumb | left | εικ.2: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (1987) ]] 
 
 
'''Υλικό (μέσα)''' 
Χρησιμοποιήθηκαν 3 είδη υλικού. Πρώτον, δύο εικόνες παρμένες από Landsat Thematic Mapper (TM) και Enhanced Thematic Mapper (ETM+) αντίστοιχα, στις ημερομηνίες 7 Ιουνίου 1987 η πρώτη (εικ.2) και 20 Μαΐου 2001 η δεύτερη (εικ.3). Δεύτερον, ψηφιακοί τοπογραφικοί χάρτες οι οποίοι ψηφιοποιήθηκαν από αναλογικούς τοπογραφικούς χάρτες με κλίμακα 1:50.000 χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για γεωμετρική διόρθωση των δορυφορικών εικόνων και για κάποιες πραγματικές εδαφικές πληροφορίες. Τέλος, συλλέχτηκαν πληροφορίες από το πραγματικό έδαφος μεταξύ του 1999 και του 2002 για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση και την αξιολόγηση της ακριβής ταξινόμησης.

'''Γεωγραφική Διόρθωση''' 
Η ακριβής ανά πίξελ καταγραφή των πολλαπλών χρονικών τηλεπισκοπικών δεδομένων είναι απαραίτητη για την ανίχνευση αλλαγών που εξετάζουμε εδώ γιατί πιθανά λάθη στην ταξινόμηση μπορεί να παρερμηνευθούν ως αλλαγές στην κάλυψη ή στη χρήση γης. Η ανίχνευση αυτή των αλλαγών πραγματοποιείται σε μια διαδικασία πιξελ ανα πιξελ. Σε αυτή την έρευνα αυτό πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας σημεία στο έδαφος από τοπογραφικούς χάρτες που παράχτηκαν το 1983 με κλίμακα 1:5000.

'''Ενίσχυση εικόνας και οπτική ερμηνεία''' 
Ο σκοπός της ενίσχυσης είναι να βελτιώσει την οπτική ερμηνέια μιας εικόνας με το να αυξήσει τη φαινομενική διάκριση μεταξύ των χαρακτηριστικών. Στρέτσινγκ αντίθεσης εφαρμόστηκε και στις 2 εικόνες και παράχτηκαν 2 ψεύτικα έγχρωμα σύνθετα (FCC). Αυτά ερμηνέυτηκαν οπτικά χρησιμοποιώντας ψηφιοποίηση στην οθόνη έτσι ώστε να οριοθετηθούν οι κατηγορίες τις κάλυψης γης που μπορούν να ερμηνευτούν ως αστικές η Sabkha.

'''Ταξινόμηση εικόνας''' 
Οι κατηγορίες της κάλυψης γης χαρτογραφήθηκαν από τηλεπισκοπικά δεδομένα μέσω μιας διαδικασίας ψηφιακής ταξινόμησης εικόνας. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας εδαφικά πραγματικά σημεία και ψηφιακούς τοπογραφικούς χάρτες της περιοχής μελέτης. Η περιοχή ταξινομήθηκε σε οκτώ βασικές κατηγορίες: θαλασσινό νερο, αλυκές, Sabkha, σοδειές, λειμώνες, γυμνή γη, αστική γη και quires. Το πόσο ακριβής ήταν η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας 200 σημεία, 150 από σημεία στο έδαφος και 50 από υπάρχοντες τοπογραφικούς χάρτες του 1983 και χάρτη κάλυψης γης του 1987.

[[ Εικόνα: mt_eik4_ar1.png | thumb | right | εικ.4: Κατηγορίες κάλυψης εδάφους όπως ερμηνεύονται οπτικά απευθείας στην ψηφιοποίηση, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]
'''Ανίχνευση αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης''' 
Ασχέτως με την τεχνική που χρησιμοποιείται, η επιτυχία της ανίχνευσης της αλλαγής από εικόνες εξαρτάται από τη φύση της αλλαγής που εξελίχτηκε καθώς και από την επιτυχία της επεξεργασίας της εικόνας και τις διαδικασίες ταξινόμησης. Στην περίπτωση της περιοχής μελέτης, η παρατήρηση και οι μετρήσεις έδειξαν ότι η αλλαγή μεταξύ των εικόνων ήταν απότομη και σημαδεμένη. Σε αυτή τη μελέτη εφαρμόστηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης ανίχνευσης αλλαγών, η οποία αποδείχτηκε να είναι η πιο αποτελεσματική τεχνική. Αυτό γιατί τα δεδομένα από δύο ημερομηνίες ταξινομούνται ξεχωριστά και έτσι ελαχιστοποιείται το πρόβλημα της ομαλοποίησης ατμοσφαιρικών και αισθητήριων διαφορών μεταξύ των δύο ημερομηνιών. Επίσης πραγματοποιήθηκε και διασταυρωμένη πινακοποίηση έτσι ώστε να αναλυθούν οι χωρικές κατανομές διαφορετικων τάξεων κάλυψης γης και αλλαγών στις χρήσεις γης. Για αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιήθηκε το πρότυπο Crosstab του λογισμικού IDRISI Kilimanjaro.

[[ Εικόνα: mt_eik5_ar1.png | thumb | left | εικ.5: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat TM 1987 ]]
[[ Εικόνα: mt_eik6_ar1.png | thumb | right | εικ.6: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]

'''Αποτελέσματα''' 
Κατά τη διάρκεια των ετών έχουν ανεγερθεί αρκετά θέρετρα ειδικά κοντά στην ακτή. Επίσης στην εικόνα του 2001 παρατηρηθήκαν πολλοί νέοι δρόμοι και κανάλια άρδευσης. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη χρησιμοποίηση όλων των ανακλαστικών καναλιών των δύο εικόνων της 7 Ιουνίου του 1987 (εικ.5) και της 20 Μαΐου 2001 (εικ.6) αντίστοιχα, πραγματοοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ταξινομητή με τη μέγιστη πιθανότητα. Βοηθητικά δεδομένα και τα αποτελέσματα της οπτικής ερμηνείας συγχωνεύτηκαν με τα αποτελέσματα της ταξινόμησης χρησιμοποιώντας GIS έτσι ώστε να αυξηθεί η ακρίβεια χαρτογράφησης της κάλυψης γης των δύο εικόνων. Παρατηρήθηκε ότι η υψηλότερη ακρίβεια είναι για τις αστικές και καλλιεργήσιμων περιοχών τάξεις ενώ η χαμηλότερη ήταν για τις τάξεις των γυμνών και λειμώνων περιοχών.

[[ Εικόνα: mt_eik7_ar1.png | thumb | right | εικ.7: Εικόνα ανίχνευσης αλλαγής κάλυψης εδάφους μεταξύ 1987 και 2001 ]]
'''Συμπεράσματα''' 
Η περιοχή μελέτης έχει υποστεί μία μεγάλη αλλαγή στην κάλυψη γής και αυτό ως αποτέλεσμα αγροτικών ή τουριστικών αναπτυξιακών έργων (εικ.7). Μία σημαντιή άυξηση σε αστικές εγκαταστάσεις έλαβε μέρος καθώς και αύξηση παρατηρήθηκε στις εκτάσεις αγροτικής γης. Η περιοχή φυσικής βλάστησης μειώθηκε σημαντικά. Η ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης με το GIS παρείχε σημαντικές πληροφορίες για τη φύση των αλλαγών στην κάλυψη γης ειδικά στην περιοχή και χωρική διανομή διαφορετικών αλλαγών. Οι κύριοι λόγοι για την υποβάθμιση της γης στην περιοχή μελέτης έιναι η αφαίρεση της βλάστησης και η υλοτομία. Αυτό το πρόβλημα πρέπει να ερευνηθεί πολυδιάστατα συμπεραλμβανομένου του κοινωνικοοικονομικού τομέα, έτσι ώστε να διατηρηθεί η καινούρια γη και να αυξηθεί η παραγωγή φαγητού.

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Αναλύοντας τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης σε μία περιοχή με ραγδαία ανάπτυξη, με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS

2012-03-04T16:26:43Z

M.toggelidou:

'''Analyzing spatial restructuring of land use patterns in a fast growing region using remote sensing and GIS''' 
Συγγραφείς: Xia Li, Anthony Gar-On Yeh 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500]

Αυτή η έρευνα αναλύει την αστική επέκταση και τη χωρική αναδόμηση των προτυπων χρήσεων γης στο Δέλτα του ποταμού Pearl της νοτιας Κίνας χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση και GIS. 

'''Εισαγωγή''' 
Η πρόσφατη εμπειρία της αστικοποιήσης της Κίνας είναι επηρεασμένη από την όλη διαδικασία της παγκσμιοποίησης. Αυτή η ταχεία διαδικασία αστικοποίησης προκάλεσε αστική επέκταση στην Κίνα μη αναμενόμενης κλίμακας τις τελευταιές δύο δεκαετίες. Η Κίνα έχει γενικά το πρόβλημα του μικρού ποσοστού γης ανά κάτοικο που είναι πολύ μικρότερο από τον παγόσμιο μέσο όρο. Πριν από το 1978 η κεντρική κυβέρνηση και οι περιφερειακές παρείχαν πολύ αυστηρό έλεγχο στο σχεδιασμό χρήσεων γης. Μέχρι το 1980 η Κίνα μετατράπηκε από μία σχεδιαστική οικονομία σε μία αγοραστική, το οποίο ήταν αποτέλεσμα του οικονομικού μετασχηματισμού. Οι τομείς γης και ιδιοκτησίας
είναι υπό μετασχηματισμό, καθώς αρχίζουν να παίζουν σημαντικό
ρόλο στην οικονομία. Η εφαρμογή των νέων Πολιτικων γης έχει δημιουργήσει βαθιές επιρροές στην πορεία που ακολουθούν οι χρήσεις γης και τη μετατροπή των χρήσεων γης στην Κίνα. Αυτό έχει οδηγήσει σε όξυνση των αντιπαράθεσεων για τις χρήσεις γης και σε ταχεία εξάντληση των γεωργικών πόρων της γης σε πολλές ταχέως αναπτυσσόμενες πόλεις. Το 1994, η Κίνα έπρεπε να εφαρμόσει το «Διάταγμα για την Προστασία της Πρωτοβάθμιας Γεωργικής γης » (Συμβούλιο της Επικρατείας, 1994) για τον έλεγχο της ραγδαίας ανάπτυξης γης. Η κατεύθυνση και το μέγεθος των αλλαγών χρήσης γης έχουν επηρεαστεί πολύ από αυτής της πολιτική γης. Πρωτοφανείς αλλαγές στις χρήσεις γης πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή στις τελευταίες δύο δεκαετίες. Εντοπίστηαν πολλά σχετικά προβλήματα με τη γη, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας αγροτικής γης, ρύπανση των υδάτων, εδαφολογική διάβρωση, και μια αύξηση στο μέγεθος και τη συχνότητα για πλυμμήρες. Η γρήγορη αστική επέκταση έχει προκαλέσει την απώλεια μιας μεγάλης ποσότητας αγροτικής γης στο δέλτα αυτό. Τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθεί ο τύπος, το ποσό και η τοποθεσία των μετατροπών στις χρήσεις γης. Η έρευνα αυτή εκτιμά τη ποσότητα και των τύπο των αλλαγών στις χρήσεις γης σε δύο χρονικές περιόδους, 1988-1993 και 1993-1997 στο συγκεκριμένο δέλτα ποταμού. Η έρευνα μελετά τη σχέση μεταξύ των αλλαγών χρήσεις γης με μία σειρά διαφόρων παραγόντων απόστασης. Επίσης συγκρίνει τις μεθόδους δείκτών και την εντροπία πυκνότητας για τη μέτρηση των χωρικών σχεδίων και τη διαδικασία της ανάπτυξης του εδάφους. 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Έρευνα''' 
Το δέλτα του ποταμου αυτού έχει έκταση 41,157 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Κάποτε ήταν μία μεγάλη περιοχή αγροτικής παραγωγής στη Νότια Κίνα πριν την οικονομική διαμόρφωση. Σημειώθηκε ραγδαία οικονομική ανάπτυξη με απότελεσμα την αλλαγή του τοπίου. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζει η περιοχή αυτή δεν είναι μοναδικό γιατί και άλλες περιοχές της Κίνας ενδέχεται να το αντιμετωπίσουν σύντομα. Η περιοχή αυτή εδράζεται στο κεντρικό μέρος της επαρχίας Guangdong η οποία δέχτηκε μεγάλη οικονομική ανάπτυξη ως αποτέλεσμα της ακαθάριστης εσωτερικής παραγωγής και του εξαγωγικού εμπορίου. Η επαρχία αυτή προσέλκυε πάνω από το μισό των ξένων επένδυσεων του έθνους για τις βιομηχανίες επεξεργασίας και τις συλλογικές επιχειρήσεις σε ολόκληρη την εθνική χορήγηση (εικ.1).
 

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση αλλαγών'' 
Μια τεχνική ανίχνευσης αλλαγών βασισμένη στην ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) χρησιμοποιείται στο δέλτα για να παρακολουθήσει την ανάπτυξη του εδάφους. Ένα κοινό πρόβλημα είναι η υπερεκτίμηση της ποσότητας των αλλαγών. Η τεχνική του συνδυασμού PCA με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση έχει αναπτυχθεί για να υπερνικήσει το πρόβλημα αυτό και να μειώσει τις δυνατότητες αστοχίας. Όταν δύο εικόνες χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν τις αλλαγές χρήσεων γης, το πρώτο βήμα της PCA μεθόδου είναι να τεθούν οι δύο εικόνες σε έναν σωρό που αποτελείται συνολικά από 2n ζώνες. Η PCA πραγματοποιείται έπειτα για να συμπιέσει αυτές τις αρχικές ζώνες σε ένα αριθμό συστατικών. Η διαλογική επιβλεπόμενη ταξινόμηση των αλλαγών χρήσης γης πραγματοποιείται στα συμπιεσμένα συστατικά. Διαπιστώνεται ότι τα πρώτα τέσσερα συστατικά περιέχουν περισσότερο από 96% της συνολικής διαφοράς και τα υπόλοιπα έχουν λίγες πληροφορίες. Επομένως, τα πρώτα τέσσερα συστατικά χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αλλαγής. Τα δείγματα κατάρτισης για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση προσδιορίζονται στη συμπιεσμένη PCA εικόνα. Κατ' αρχάς, οι δύο αρχικές εικόνες επιδεικνύονται ως πρότυπα σύνθετα ψεύδο-χρώματος. Η PCA εικόνα επιδεικνύεται επίσης και ζει συνδεμένη με αυτές τις δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιώντας το ERDAS IMAGINE software. Οι δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιούνται ακριβώς μόνο για να βοηθήσουν τον προσδιορισμό των δειγμάτων κατάρτισης στη PCA εικόνα. Αυτή η μέθοδος εφαρμόστηκε στις εικόνες των περιόδων 1988-1993 και 1993-1997 για να εντοπιστούν οι αλλαγές των περιόδων αυτών. Εικόνες Landsat TM της 10 Δεκεμβρίου 1988, 24 Δεκεμβρίου 1993 και 29 Αυγούστου 1997 χρησιμοποιήθηκαν για την ταξινόμηση. Το σχέδιο ταξινόμησης περιλαμβάνει εννέα τύπους χρήσεων γης, οπωρώνας, δάσος, οικιστικές περιοχές, περιοχές ανάπτυξης, περιοχές αγρανάπαυσης, γυμνό χώμα, λίμνες για εκτροφή ψαριών (fishpond) και νερό. Μήτρες μετατροπής χρήσεων γης χτίζονται για να δείξουν τα ποσά από της αλλαγής σε αυτές τις περιόδους. Οι περιοχές ανάπτυξης είναι ένας κοινός τύπος χρήσης γης μέσα στην περιοχή. Εμφανίζονται μέ ένα πολύ φωτεινό τόνο στα πρότυπα σύνθετων εικόνων ψεύδο-χρώματος. Οι περιοχές αγρανάπαυσης αναφέρονται στις μη ολοκληρωμένες περιοχές ανάπτυξης που παραμένουν στον ίδιο τόνο περισσότερο από 4-5 χρόνια. Η περίοδος καθορίζεται σύμφωνα με την τοπική πρακτική. Τα γυμνά χώματα έχουν επίσης φωτεινό τόνο, αλλά όχι τόσο φωτεινός όπως των περιοχών ανάπτυξης. Είναι συνήθως τοποθετημένα σε ορεινές περιοχές. Χρησιμοποιήθηκε επίσης GPS για να βοηθήσει στον εντοπισμό εδαφικών δεδομένων στις φωτογραφίες.

''Χωρικες στατιστικές'' 
Το επόμενο βήμα αυτής της μελέτης είναι να μετρηθεί η γεωμετρία των σχεδίων ανάπτυξης και εδαφικών χρήσεων γης με την παροχή λεπτομερών χωρικών πληροφοριών για τον προγραμματισμό χρήσεων γης. Το GIS είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για να εφαρμόσει τη μορφολογική προσέγγιση μεισχυρές λειτουργίες και τα κατάλληλο περιβάλλον διαμόρφωσης. Δύο δείκτες προτείνονται για να διευκολυνθεί η μέτρηση της αστικής μορφολογίας, ο δείκτης πυκνότητας και η εντροπία. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε ταξινομημένες δορυφορικές εικόνες Landsat TM με τη χρησιμοποίηση ανάλυσης του GIS. Η πυκνότητα της ανάπτυξης της γης υπολογίζεται σύμφωνα με τη μέση σύγκριση μεταξύ περιμέτρου κάθε αναπτυγμένης συστάδας και αυτήν ενός κύκλου που έχει την ίδια έκταση. Αυτή η σύγκριση είναι χρήσιμη για τη συγκεκριμενοποίηση των στοιχείων. Ένας περιπλοκότερος δείκτης για τη μέτρηση της αστικής μορφολογίας είναι βασισμένος στην έννοια της εντροπίας. Η μέθοδος έχει πλεονεκτήματα στην απεικόνιση του προσανατολισμού και της διαμόρφωσης των χωρικών σχεδίων επειδή μπορεί εύκολα να ενσωματώσει τις χωρικές μεταβλητές από το GIS στον υπολογισμό. Η μέθοδος της εντροπίας είναι κατάλληλη και αποτελεσματική στον προσδιορισμό εάν τα πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης είναι διασκορπισμένα ή συμπαγή όσον αφορά τα κέντρα τους και τους δρόμους.

''Ανάλυση οπισθοδρόμησης (regression analysis)'' 
Μια περαιτέρω πτυχή αυτής της μελέτης είναι να εξεταστoύν οι κινητήριες δυνάμεις που είναι αρμόδιες για την αναδόμηση των χρήσεων γης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να εφαρμοστεί για να εξετάσει τις σχέσεις μεταξύ των αλλαγών χρήσης γης και των χωρικών μεταβλητών. Σε αυτήν την μελέτη, υποθέτουμε ότι οι πιθανότητες των αλλαγών χρήσης γης είναι λειτουργία τριών χωρικών μεταβλητών: απόσταση από τις οικιστικές περιοχές, απόσταση από τους δρόμους και απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να εγκυροποιήσει αυτή την υπόθεση. Η πιθανότητα μετατροπής από τη αγροτική γη στο αστικό έδαφος μπορεί να είναι σε μια λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να καθιερώσει τη σχέση. Οι ουδέτερες ζώνες γύρω από τα αστικά κέντρα δημιουργούνται για να υπολογίσουν την πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik2.png | thumb | right | εικ.2: Αστική κατάκλιση κατά μήκος των δρόμων από εικόνα TM του 1997 ]]
'''Ανάλυση και αποτελέσματα''' 
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1988 και 1993'' 
Η πρώτη περίοδος 1988-1993 βίωσε ραγδαίες αλλαγές χρήσεων γης και μαζική απώλεια αγροτικής γης σύμφωνα με τη μήτρα μετατροπής από ταξινόμηση (πίνακας 1). [[ Εικόνα: Mt_ar2_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Μήτρα μετατροπής χρήσης γης στο Pearl river delta την περίοδο 1988-1993 (σε εκτάρια) ]] Υπήρξαν τρεις σημαντικοί τύποι αλλαγής - μετατροπών χρήσης γης από τη αγροτική γη (cropland, οπωρώνας, και fishpond) σε οικιστικές περιοχές και περιοχές ανάπτυξης, μετατροπή από περιοχή σοδειάς σε fishpond, και μετατροπή από περιοχή σοδειάς στον οπωρώνα. Οι χωρικές παραλλαγές στις αλλαγές χρήσης γης προσδιορίστηκαν μεταξύ των πόλεων. Η πόλεις που βίωσαν ραγδαία οικονομική ανάπτυξη έχουν συνήθως μεγάλες αλλαγές στις χρήσεις γης. Οι Shenzhen και Dongguan, που τοποθετούνται στη ανατολική πλευρά του δέλτα με μια πιό μικρή απόσταση από το Χονγκ Κονγκ, έχουν τα μεγαλύτερα ποσοστά στις αλλαγές των χρήσεων γης αλλαγή του συνολικού εδάφους.
 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik3.png | thumb | left | εικ.3: Μέτρηση αστικής κατάκλισης στο δέλτα τα έτη 1988, 1993 και 1997 με τη μέθοδο εντροπίας ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik4.png | thumb | right | εικ.4: Η πυκνότητα ανάπτυξης του εδάφους στις πόλεις του δέλτα την περίοδο 1988-1997 ]]
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1993 και 1997'' 
Στη δεύτερη αυτή περίδο, το 11.8% του εδάφους βίωσε αλλαγές, αλλά η απώλεια αγροτικής γης μειώθηκε σημαντικά έναντι του ποσοστού της πρώτης περιόδου. Ο λόγος για αυτό είναι η εφαρμογή της διάταξης «Αρχή για την προστασία της γεωργικής γης» (Συμβούλιο του Κράτους, 1994). Ένα ξεχωριστό φαινόμενο ήταν η ύπαρξη πολλών περιοχών αγρανάπαυσης αυτή τη περίοδο.

''Χωρικά πρότυπα χρήσης αστικής γης'' 
Η εικόνα 2 δείχνει ότι το αστικό έδαφος βρίσκεται κυρίως κοντά σε βασικούς δρόμους στο δέλτα, που δίνει έμφαση στα διασκορπισμένα σχέδια ανάπτυξης. Οι χωροχρονικές παραλλαγές της απώλειας αγροτικής γης μπορούν να προσδιοριστούν σε αθροιστικό επίπεδο ανά πόλεις. Αυτό μπορεί να βοηθήσει τους αστικούς αρμόδιους στο σχεδιασμό, να προσδιορίσουν ποιες πόλεις ή κωμοπόλεις έχουν αυστηρό προβλήματα χρήσεων γης. Η πρώτη μέτρηση αστικής κατάκλισης πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το δείκτη πυκνότητας. Οι πόλεις στην ανατολική μεριά ανάπτυξης έχει τις χαμηλότερες τιμές στο δείκτη πυκνότητας ενώ, οι πόλεις δυτικά είχαν τις υψηλότερες τιμές (εικ. 3). Ο λόγος είναι ότι οι πόλεις στην ανατολική μεριά είναι πιό κοντά στο Hong Kong. Ο δείκτης αυτός είναι χρήσιμος για τον προγραμματισμό χρήσεων γης επειδή μπορεί ποσοτικά να προσδιορίσει που οι πόλεις ή οι κωμοπόλεις έχουν τις συμπαγέστερες μορφές ανάπτυξης. Η εικόνα 4 παρουσιάζει τις αλλαγές των τιμών εντροπίας για κάθε μια πόλη το 1988, το 1993 και το 1997. Μεγαλύτερη τιμή εντροπίας συνδέεται με περισσότερο διασκορπισμένη ανάπτυξη.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik5.jpg | thumb | left | εικ.5: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από τα αστικά κέντρα για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik6.jpg | thumb | right | εικ.6: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από το οδικό δίκτυο για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
''Χωρική εξάρτηση των σχεδίων χρήσης γης'' 
Η ανάλυση δείχνει μια ισχυρή χωρική εξάρτηση των αλλαγών στις χρήσεις γης. Η εικόνα 5 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ των σημαντικότερων τύπων αλλαγών χρήσεων γης και μέση απόσταση από τα αστικά κέντρα. Είναι προφανές ότι ένα μεγάλο μέρος των αλλαγών χρήσης γης εμφανίζεται κοντά στις αστικές περιοχές. Η σχέση είναι ισχυρότερη για την περίοδο 1988-1993 απ'ό, τι για την περίοδο 1993-1997. Η πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης μειώνεται σε απόσταση από τις υπάρχουσες οικιστικές περιοχές αν και υπάρχουν ακόμα μερικές μικρές αιχμές στις εξωτερικές περιοχές. Αυτό δείχνει ότι η αγροτική γη που υπάρχει πλησίον των οικιστικών περιοχών είναι πιθανότερο να μετατραπεί σε γη με αστική χρήση. Η εικόνα 6 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ σημαντικών τύπων αλλαγών χρήσης γης και της εγγύτητας στους δρόμους. Η λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης για πιθανότητα ανάπτυξης υπάρχει μόνο μέσα σε μια πολύ σύντομη απόσταση περίπου 2-3 χλμ. Η εικόνα 7 μας δείχνει τα σχέδια των αλλαγών χρήσης γης που συνδέονται με την απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η πυκνότητα της απώλειας γης την περίοδο 1988-1993 προφανώς εγκαθιστά τη λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης καθώς η μεγαλύτερη απώλεια γης παρουσιάστηκε σε περιοχές κοντά στο Χονγκ Κονγκ.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik7.jpg | thumb | right | εικ.7: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από την πόλη του Χονγκ Κονγκ για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
'''Συζήτηση''' 
Τα χωρικά πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης στα ανατολικά δεν είναι σε συμπαγείς μορφές σύμφωνα με τις μετρησεις των δεικτων που αναφέρθηκαν. Αυτό έχει προκαλέσει πολλές συγκρούσεις σχετικά με τις χρήσεις γης και το περιβάλλον. Η προώθηση της συμπαγούς ανάπτυξης είναι ένας σημαντικός τρόπος να σωθούν οι πόροι εδάφους και να αποφευχθεί μια σειρά περιβαλλοντικών προβλημάτων. Μπορεί να βοηθήσει να μειώσει την κατανάλωση αγροτικής γης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αστικοποίησης. Η περιοχή έχασε το 13.1% της αγροτικής γης την περίοδο 1988-1993. Το οικιστικό έδαφος ανέρχεται σε 11.3% της συνολικής περιοχής το 1997. Το μέγεθος του προβλήματος φαίνεται στο ότι αυτοί οι αριθμοί είναι πολύ υψηλότεροι από τα διεθνή πρότυπα. Η Κίνα έχει καταβάλει προσπάθειες να αφαιρέσει την περιφερειακή αδικία έτσι ώστε το χάσμα μεταξύ των πλούσιων και φτωχών περιοχών θα μειωθεί βαθμιαία. Εντούτοις, θεωρείται ότι η πρόσφατη οικονομική ανάπτυξη στην Κίνα μπορεί να επιφέρει ένα νέο κύμα ανώμαλης επαρχιακής ανάπτυξης (fan, 1995).

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Αναλύοντας τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης σε μία περιοχή με ραγδαία ανάπτυξη, με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS

2012-03-04T16:26:20Z

M.toggelidou:

'''Analyzing spatial restructuring of land use patterns in a fast growing region using remote sensing and GIS''' 
Συγγραφείς: Xia Li, Anthony Gar-On Yeh 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204603002500]

Αυτή η έρευνα αναλύει την αστική επέκταση και τη χωρική αναδόμηση των προτυπων χρήσεων γης στο Δέλτα του ποταμού Pearl της νοτιας Κίνας χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση και GIS. 

'''Εισαγωγή''' 
Η πρόσφατη εμπειρία της αστικοποιήσης της Κίνας είναι επηρεασμένη από την όλη διαδικασία της παγκσμιοποίησης. Αυτή η ταχεία διαδικασία αστικοποίησης προκάλεσε αστική επέκταση στην Κίνα μη αναμενόμενης κλίμακας τις τελευταιές δύο δεκαετίες. Η Κίνα έχει γενικά το πρόβλημα του μικρού ποσοστού γης ανά κάτοικο που είναι πολύ μικρότερο από τον παγόσμιο μέσο όρο. Πριν από το 1978 η κεντρική κυβέρνηση και οι περιφερειακές παρείχαν πολύ αυστηρό έλεγχο στο σχεδιασμό χρήσεων γης. Μέχρι το 1980 η Κίνα μετατράπηκε από μία σχεδιαστική οικονομία σε μία αγοραστική, το οποίο ήταν αποτέλεσμα του οικονομικού μετασχηματισμού. Οι τομείς γης και ιδιοκτησίας
είναι υπό μετασχηματισμό, καθώς αρχίζουν να παίζουν σημαντικό
ρόλο στην οικονομία. Η εφαρμογή των νέων Πολιτικων γης έχει δημιουργήσει βαθιές επιρροές στην πορεία που ακολουθούν οι χρήσεις γης και τη μετατροπή των χρήσεων γης στην Κίνα. Αυτό έχει οδηγήσει σε όξυνση των αντιπαράθεσεων για τις χρήσεις γης και σε ταχεία εξάντληση των γεωργικών πόρων της γης σε πολλές ταχέως αναπτυσσόμενες πόλεις. Το 1994, η Κίνα έπρεπε να εφαρμόσει το «Διάταγμα για την Προστασία της Πρωτοβάθμιας Γεωργικής γης » (Συμβούλιο της Επικρατείας, 1994) για τον έλεγχο της ραγδαίας ανάπτυξης γης. Η κατεύθυνση και το μέγεθος των αλλαγών χρήσης γης έχουν επηρεαστεί πολύ από αυτής της πολιτική γης. Πρωτοφανείς αλλαγές στις χρήσεις γης πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή στις τελευταίες δύο δεκαετίες. Εντοπίστηαν πολλά σχετικά προβλήματα με τη γη, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας αγροτικής γης, ρύπανση των υδάτων, εδαφολογική διάβρωση, και μια αύξηση στο μέγεθος και τη συχνότητα για πλυμμήρες. Η γρήγορη αστική επέκταση έχει προκαλέσει την απώλεια μιας μεγάλης ποσότητας αγροτικής γης στο δέλτα αυτό. Τα δεδομένα της τηλεπισκόπησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθεί ο τύπος, το ποσό και η τοποθεσία των μετατροπών στις χρήσεις γης. Η έρευνα αυτή εκτιμά τη ποσότητα και των τύπο των αλλαγών στις χρήσεις γης σε δύο χρονικές περιόδους, 1988-1993 και 1993-1997 στο συγκεκριμένο δέλτα ποταμού. Η έρευνα μελετά τη σχέση μεταξύ των αλλαγών χρήσεις γης με μία σειρά διαφόρων παραγόντων απόστασης. Επίσης συγκρίνει τις μεθόδους δείκτών και την εντροπία πυκνότητας για τη μέτρηση των χωρικών σχεδίων και τη διαδικασία της ανάπτυξης του εδάφους. 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Η έρευνα''' 
Το δέλτα του ποταμου αυτού έχει έκταση 41,157 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Κάποτε ήταν μία μεγάλη περιοχή αγροτικής παραγωγής στη Νότια Κίνα πριν την οικονομική διαμόρφωση. Σημειώθηκε ραγδαία οικονομική ανάπτυξη με απότελεσμα την αλλαγή του τοπίου. Το πρόβλημα που αντιμετωπίζει η περιοχή αυτή δεν είναι μοναδικό γιατί και άλλες περιοχές της Κίνας ενδέχεται να το αντιμετωπίσουν σύντομα. Η περιοχή αυτή εδράζεται στο κεντρικό μέρος της επαρχίας Guangdong η οποία δέχτηκε μεγάλη οικονομική ανάπτυξη ως αποτέλεσμα της ακαθάριστης εσωτερικής παραγωγής και του εξαγωγικού εμπορίου. Η επαρχία αυτή προσέλκυε πάνω από το μισό των ξένων επένδυσεων του έθνους για τις βιομηχανίες επεξεργασίας και τις συλλογικές επιχειρήσεις σε ολόκληρη την εθνική χορήγηση (εικ.1).
 

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση αλλαγών'' 
Μια τεχνική ανίχνευσης αλλαγών βασισμένη στην ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) χρησιμοποιείται στο δέλτα για να παρακολουθήσει την ανάπτυξη του εδάφους. Ένα κοινό πρόβλημα είναι η υπερεκτίμηση της ποσότητας των αλλαγών. Η τεχνική του συνδυασμού PCA με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση έχει αναπτυχθεί για να υπερνικήσει το πρόβλημα αυτό και να μειώσει τις δυνατότητες αστοχίας. Όταν δύο εικόνες χρησιμοποιούνται για να ανιχνεύσουν τις αλλαγές χρήσεων γης, το πρώτο βήμα της PCA μεθόδου είναι να τεθούν οι δύο εικόνες σε έναν σωρό που αποτελείται συνολικά από 2n ζώνες. Η PCA πραγματοποιείται έπειτα για να συμπιέσει αυτές τις αρχικές ζώνες σε ένα αριθμό συστατικών. Η διαλογική επιβλεπόμενη ταξινόμηση των αλλαγών χρήσης γης πραγματοποιείται στα συμπιεσμένα συστατικά. Διαπιστώνεται ότι τα πρώτα τέσσερα συστατικά περιέχουν περισσότερο από 96% της συνολικής διαφοράς και τα υπόλοιπα έχουν λίγες πληροφορίες. Επομένως, τα πρώτα τέσσερα συστατικά χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αλλαγής. Τα δείγματα κατάρτισης για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση προσδιορίζονται στη συμπιεσμένη PCA εικόνα. Κατ' αρχάς, οι δύο αρχικές εικόνες επιδεικνύονται ως πρότυπα σύνθετα ψεύδο-χρώματος. Η PCA εικόνα επιδεικνύεται επίσης και ζει συνδεμένη με αυτές τις δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιώντας το ERDAS IMAGINE software. Οι δύο αρχικές εικόνες χρησιμοποιούνται ακριβώς μόνο για να βοηθήσουν τον προσδιορισμό των δειγμάτων κατάρτισης στη PCA εικόνα. Αυτή η μέθοδος εφαρμόστηκε στις εικόνες των περιόδων 1988-1993 και 1993-1997 για να εντοπιστούν οι αλλαγές των περιόδων αυτών. Εικόνες Landsat TM της 10 Δεκεμβρίου 1988, 24 Δεκεμβρίου 1993 και 29 Αυγούστου 1997 χρησιμοποιήθηκαν για την ταξινόμηση. Το σχέδιο ταξινόμησης περιλαμβάνει εννέα τύπους χρήσεων γης, οπωρώνας, δάσος, οικιστικές περιοχές, περιοχές ανάπτυξης, περιοχές αγρανάπαυσης, γυμνό χώμα, λίμνες για εκτροφή ψαριών (fishpond) και νερό. Μήτρες μετατροπής χρήσεων γης χτίζονται για να δείξουν τα ποσά από της αλλαγής σε αυτές τις περιόδους. Οι περιοχές ανάπτυξης είναι ένας κοινός τύπος χρήσης γης μέσα στην περιοχή. Εμφανίζονται μέ ένα πολύ φωτεινό τόνο στα πρότυπα σύνθετων εικόνων ψεύδο-χρώματος. Οι περιοχές αγρανάπαυσης αναφέρονται στις μη ολοκληρωμένες περιοχές ανάπτυξης που παραμένουν στον ίδιο τόνο περισσότερο από 4-5 χρόνια. Η περίοδος καθορίζεται σύμφωνα με την τοπική πρακτική. Τα γυμνά χώματα έχουν επίσης φωτεινό τόνο, αλλά όχι τόσο φωτεινός όπως των περιοχών ανάπτυξης. Είναι συνήθως τοποθετημένα σε ορεινές περιοχές. Χρησιμοποιήθηκε επίσης GPS για να βοηθήσει στον εντοπισμό εδαφικών δεδομένων στις φωτογραφίες.

''Χωρικες στατιστικές'' 
Το επόμενο βήμα αυτής της μελέτης είναι να μετρηθεί η γεωμετρία των σχεδίων ανάπτυξης και εδαφικών χρήσεων γης με την παροχή λεπτομερών χωρικών πληροφοριών για τον προγραμματισμό χρήσεων γης. Το GIS είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για να εφαρμόσει τη μορφολογική προσέγγιση μεισχυρές λειτουργίες και τα κατάλληλο περιβάλλον διαμόρφωσης. Δύο δείκτες προτείνονται για να διευκολυνθεί η μέτρηση της αστικής μορφολογίας, ο δείκτης πυκνότητας και η εντροπία. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε ταξινομημένες δορυφορικές εικόνες Landsat TM με τη χρησιμοποίηση ανάλυσης του GIS. Η πυκνότητα της ανάπτυξης της γης υπολογίζεται σύμφωνα με τη μέση σύγκριση μεταξύ περιμέτρου κάθε αναπτυγμένης συστάδας και αυτήν ενός κύκλου που έχει την ίδια έκταση. Αυτή η σύγκριση είναι χρήσιμη για τη συγκεκριμενοποίηση των στοιχείων. Ένας περιπλοκότερος δείκτης για τη μέτρηση της αστικής μορφολογίας είναι βασισμένος στην έννοια της εντροπίας. Η μέθοδος έχει πλεονεκτήματα στην απεικόνιση του προσανατολισμού και της διαμόρφωσης των χωρικών σχεδίων επειδή μπορεί εύκολα να ενσωματώσει τις χωρικές μεταβλητές από το GIS στον υπολογισμό. Η μέθοδος της εντροπίας είναι κατάλληλη και αποτελεσματική στον προσδιορισμό εάν τα πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης είναι διασκορπισμένα ή συμπαγή όσον αφορά τα κέντρα τους και τους δρόμους.

''Ανάλυση οπισθοδρόμησης (regression analysis)'' 
Μια περαιτέρω πτυχή αυτής της μελέτης είναι να εξεταστoύν οι κινητήριες δυνάμεις που είναι αρμόδιες για την αναδόμηση των χρήσεων γης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να εφαρμοστεί για να εξετάσει τις σχέσεις μεταξύ των αλλαγών χρήσης γης και των χωρικών μεταβλητών. Σε αυτήν την μελέτη, υποθέτουμε ότι οι πιθανότητες των αλλαγών χρήσης γης είναι λειτουργία τριών χωρικών μεταβλητών: απόσταση από τις οικιστικές περιοχές, απόσταση από τους δρόμους και απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να εγκυροποιήσει αυτή την υπόθεση. Η πιθανότητα μετατροπής από τη αγροτική γη στο αστικό έδαφος μπορεί να είναι σε μια λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης. Η ανάλυση οπισθοδρόμησης μπορεί να πραγματοποιηθεί για να καθιερώσει τη σχέση. Οι ουδέτερες ζώνες γύρω από τα αστικά κέντρα δημιουργούνται για να υπολογίσουν την πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik2.png | thumb | right | εικ.2: Αστική κατάκλιση κατά μήκος των δρόμων από εικόνα TM του 1997 ]]
'''Ανάλυση και αποτελέσματα''' 
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1988 και 1993'' 
Η πρώτη περίοδος 1988-1993 βίωσε ραγδαίες αλλαγές χρήσεων γης και μαζική απώλεια αγροτικής γης σύμφωνα με τη μήτρα μετατροπής από ταξινόμηση (πίνακας 1). [[ Εικόνα: Mt_ar2_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Μήτρα μετατροπής χρήσης γης στο Pearl river delta την περίοδο 1988-1993 (σε εκτάρια) ]] Υπήρξαν τρεις σημαντικοί τύποι αλλαγής - μετατροπών χρήσης γης από τη αγροτική γη (cropland, οπωρώνας, και fishpond) σε οικιστικές περιοχές και περιοχές ανάπτυξης, μετατροπή από περιοχή σοδειάς σε fishpond, και μετατροπή από περιοχή σοδειάς στον οπωρώνα. Οι χωρικές παραλλαγές στις αλλαγές χρήσης γης προσδιορίστηκαν μεταξύ των πόλεων. Η πόλεις που βίωσαν ραγδαία οικονομική ανάπτυξη έχουν συνήθως μεγάλες αλλαγές στις χρήσεις γης. Οι Shenzhen και Dongguan, που τοποθετούνται στη ανατολική πλευρά του δέλτα με μια πιό μικρή απόσταση από το Χονγκ Κονγκ, έχουν τα μεγαλύτερα ποσοστά στις αλλαγές των χρήσεων γης αλλαγή του συνολικού εδάφους.
 

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik3.png | thumb | left | εικ.3: Μέτρηση αστικής κατάκλισης στο δέλτα τα έτη 1988, 1993 και 1997 με τη μέθοδο εντροπίας ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik4.png | thumb | right | εικ.4: Η πυκνότητα ανάπτυξης του εδάφους στις πόλεις του δέλτα την περίοδο 1988-1997 ]]
''Αλλαγή χρήσεων γης μεταξύ 1993 και 1997'' 
Στη δεύτερη αυτή περίδο, το 11.8% του εδάφους βίωσε αλλαγές, αλλά η απώλεια αγροτικής γης μειώθηκε σημαντικά έναντι του ποσοστού της πρώτης περιόδου. Ο λόγος για αυτό είναι η εφαρμογή της διάταξης «Αρχή για την προστασία της γεωργικής γης» (Συμβούλιο του Κράτους, 1994). Ένα ξεχωριστό φαινόμενο ήταν η ύπαρξη πολλών περιοχών αγρανάπαυσης αυτή τη περίοδο.

''Χωρικά πρότυπα χρήσης αστικής γης'' 
Η εικόνα 2 δείχνει ότι το αστικό έδαφος βρίσκεται κυρίως κοντά σε βασικούς δρόμους στο δέλτα, που δίνει έμφαση στα διασκορπισμένα σχέδια ανάπτυξης. Οι χωροχρονικές παραλλαγές της απώλειας αγροτικής γης μπορούν να προσδιοριστούν σε αθροιστικό επίπεδο ανά πόλεις. Αυτό μπορεί να βοηθήσει τους αστικούς αρμόδιους στο σχεδιασμό, να προσδιορίσουν ποιες πόλεις ή κωμοπόλεις έχουν αυστηρό προβλήματα χρήσεων γης. Η πρώτη μέτρηση αστικής κατάκλισης πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το δείκτη πυκνότητας. Οι πόλεις στην ανατολική μεριά ανάπτυξης έχει τις χαμηλότερες τιμές στο δείκτη πυκνότητας ενώ, οι πόλεις δυτικά είχαν τις υψηλότερες τιμές (εικ. 3). Ο λόγος είναι ότι οι πόλεις στην ανατολική μεριά είναι πιό κοντά στο Hong Kong. Ο δείκτης αυτός είναι χρήσιμος για τον προγραμματισμό χρήσεων γης επειδή μπορεί ποσοτικά να προσδιορίσει που οι πόλεις ή οι κωμοπόλεις έχουν τις συμπαγέστερες μορφές ανάπτυξης. Η εικόνα 4 παρουσιάζει τις αλλαγές των τιμών εντροπίας για κάθε μια πόλη το 1988, το 1993 και το 1997. Μεγαλύτερη τιμή εντροπίας συνδέεται με περισσότερο διασκορπισμένη ανάπτυξη.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik5.jpg | thumb | left | εικ.5: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από τα αστικά κέντρα για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik6.jpg | thumb | right | εικ.6: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από το οδικό δίκτυο για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
''Χωρική εξάρτηση των σχεδίων χρήσης γης'' 
Η ανάλυση δείχνει μια ισχυρή χωρική εξάρτηση των αλλαγών στις χρήσεις γης. Η εικόνα 5 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ των σημαντικότερων τύπων αλλαγών χρήσεων γης και μέση απόσταση από τα αστικά κέντρα. Είναι προφανές ότι ένα μεγάλο μέρος των αλλαγών χρήσης γης εμφανίζεται κοντά στις αστικές περιοχές. Η σχέση είναι ισχυρότερη για την περίοδο 1988-1993 απ'ό, τι για την περίοδο 1993-1997. Η πυκνότητα της απώλειας αγροτικής γης μειώνεται σε απόσταση από τις υπάρχουσες οικιστικές περιοχές αν και υπάρχουν ακόμα μερικές μικρές αιχμές στις εξωτερικές περιοχές. Αυτό δείχνει ότι η αγροτική γη που υπάρχει πλησίον των οικιστικών περιοχών είναι πιθανότερο να μετατραπεί σε γη με αστική χρήση. Η εικόνα 6 παρουσιάζει τις σχέσεις μεταξύ σημαντικών τύπων αλλαγών χρήσης γης και της εγγύτητας στους δρόμους. Η λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης για πιθανότητα ανάπτυξης υπάρχει μόνο μέσα σε μια πολύ σύντομη απόσταση περίπου 2-3 χλμ. Η εικόνα 7 μας δείχνει τα σχέδια των αλλαγών χρήσης γης που συνδέονται με την απόσταση από το Χονγκ Κονγκ. Η πυκνότητα της απώλειας γης την περίοδο 1988-1993 προφανώς εγκαθιστά τη λειτουργία αποσύνθεσης απόστασης καθώς η μεγαλύτερη απώλεια γης παρουσιάστηκε σε περιοχές κοντά στο Χονγκ Κονγκ.

[[ Εικόνα: Mt_ar2_eik7.jpg | thumb | right | εικ.7: Χωρική εξάρτηση της αλλαγής χρήσης γης από την πόλη του Χονγκ Κονγκ για δύο χρονικές περιόδους: (α) 1988-1993 και (β) 1993-1997 ]]
'''Συζήτηση''' 
Τα χωρικά πρότυπα της εδαφικής ανάπτυξης στα ανατολικά δεν είναι σε συμπαγείς μορφές σύμφωνα με τις μετρησεις των δεικτων που αναφέρθηκαν. Αυτό έχει προκαλέσει πολλές συγκρούσεις σχετικά με τις χρήσεις γης και το περιβάλλον. Η προώθηση της συμπαγούς ανάπτυξης είναι ένας σημαντικός τρόπος να σωθούν οι πόροι εδάφους και να αποφευχθεί μια σειρά περιβαλλοντικών προβλημάτων. Μπορεί να βοηθήσει να μειώσει την κατανάλωση αγροτικής γης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αστικοποίησης. Η περιοχή έχασε το 13.1% της αγροτικής γης την περίοδο 1988-1993. Το οικιστικό έδαφος ανέρχεται σε 11.3% της συνολικής περιοχής το 1997. Το μέγεθος του προβλήματος φαίνεται στο ότι αυτοί οι αριθμοί είναι πολύ υψηλότεροι από τα διεθνή πρότυπα. Η Κίνα έχει καταβάλει προσπάθειες να αφαιρέσει την περιφερειακή αδικία έτσι ώστε το χάσμα μεταξύ των πλούσιων και φτωχών περιοχών θα μειωθεί βαθμιαία. Εντούτοις, θεωρείται ότι η πρόσφατη οικονομική ανάπτυξη στην Κίνα μπορεί να επιφέρει ένα νέο κύμα ανώμαλης επαρχιακής ανάπτυξης (fan, 1995).

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Χρήση τηλεπισκόπησης και GIS για χαρτογράφηση και παρακολούθηση αλλαγών κάλυψης και χρήσης γης στη Βορειοδυτική παράκτια ζώνη της Αιγύπτου

2012-03-04T16:24:05Z

M.toggelidou:

'''Remote sensing and GIS for mapping and monitoring land cover and land-use changes in the Northwestern coastal zone of Egypt''' 
Συγγραφείς: Adel Shalaby, Ryutaro Tateishi 
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143622806000154

Σε αυτή τη μελέτη, η μέγιστης πιθανότητας επιβλεπόμενη ταξινόμηση και τεχνικές μετα-ταξινόμησης για την ανίχνευση αλλαγών, εφαρμόστηκαν για εικόνες από δορυφόρους Landsat που αποκτήθηκαν το 1987 και 2001 αντίστοιχα, έτσι ώστε να χαρτογραφηθούν οι αλλαγές κάλυψης γης στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου. Μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση πραγματοποιήθηκε σε έξι ανακλαστικά κανάλια και για τις δύο εικόνες χωριστά, με τη βοήθεια των πραγματικών εδαφικών δεδομένων. Τα δεδομένα αυτά ελλήφθησαν κατά τη διάρκεια έξι επαγγελματικών ταξιδιών που διεξήχθησαν από το 1998 εώς το 2002 και χρησιμοποιήθηκε ο χάρτης εδαφικής κάλυψης του 1987 για την ακριβή αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης. Η χρησιμοποίηση βοηθητικών δεδομένων, οπτικής ερμηνείας και εξειδικευμένης γνώσης της περιοχής μέσω GIS, βελτίωσαν περαιτέρω τα αποτελέσματα της ταξινόμησης. Η τεχνική της μετα-ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή εικόνας μέσω διασταυρούμενης πινακοποίησης. Αξιολογήθηκαν οι αλλαγές μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών κάλυψης γης . Κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης μελέτης, μια πολύ σοβαρή αλλαγή στην κάλυψη του εδάφους έλαβε χώρα η οποία ήταν αποτέλεσμα έργων αγροτικής και τουριστικής ανάπτυξης. Αυτές οι αλλαγές στην κάλυψη γης οδήγησαν σε υποβάθμιση της βλάστησης και του νερού υλοτομίας στο τμήμα της περιοχής μελέτης.

'''Εισαγωγικά''' 
Η έλλειψη φαγητού και το συνεχές χάσιμο των γεωργικων εδαφών είναι θέματα παγκόσμιου ενδιαφέροντος. Η κυβέρνηση της Αιγύπτου υιοθέτησε πολιτικές για να βοηθήσουν στην επάρκεια της παραγωγής φαγητού. Η βασική αρχή ήταν και ακόμη είναι να ξεπεραστεί η εξαιρετικά δυσμενής σχέση ανάμεσα στον πληθυσμό και στη γεωργία. Η αστικοποίηση είναι μία αναπόφευκτη διαδικασία λόγω της οικονομικής ανάπτυξης και της μεγάλης αύξησης του πληθυσμού. Αυτά έχουν δυσμενείς επιπτώσεις όπως υποβάθμιση της γης, ερημοποίηση και αύξηση πληθυσμού σε περιοχές που έχουν ήδη μεγάλο πληθυσμό.
Η περιοχή της Αιγύπτου είναι περίπου 1 εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα από τα οποία το 95% είναι ερημοποιημένες και ακατοίκητες περιοχές. Ο συνολικός πληθυσμός της χώρας είναι περίπου 75 εκατομμύρια, από τα οποία πάνω από το 95% είναι συγεντρωμένο γύρω από τον Νείλο. Τα παραπάνω προκάλεσαν σοβαρά κοινωνικο-οικονομικά προβλήματα όπου η κυβέρνηση προσπάθησε από το 1980 και μετα να αντιμετωπίσει με διάφορα σχέδια.
Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγών είναι η διαδικασία καθορισμού και/η περιγραφής αλλαγών σε εδαφική κάλυψη και χρήσεων γης και βασίζεται σε συνεγγεγραμμένα και παρμένα από διάφορες χρονικές περιόδους δεδομένα τηλεπισκόπησης. Τα δεδομένα αυτά τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται ουσιαστικά έτσι ώστε να εντοπιστούν οι αλλαγές μεταξύ δύο ή περισσότερων από αυτών. Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές ανίχνευσης και καταγραφής διαφορών. Καποιες φορές η απλή καταγραφή είναι επαρκής από μόνη της αλλά παρουσιάζει προβλήματα σύγχησης στη φαινολογία και στις σοδειές. Η μετα-ταξινόμηση που προέρχεται από θεματικούς χάρτες πάει παραπέρα και επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει τους διαφορετικούς τύπους αλλαγών.
Ο σκοπός αυτής της έρευνας είναι να παράξει μία πρόσφατη προοπτική κατηγοριών και αλλαγών εδαφικής κάλυψης που έλαβαν χώρα τα τελευταία 14 χρόνια, να ενσωματώσει την οπτική ερμηνεία με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας GIS και να εξετάσει τις ικανότητες της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με GIS στην έρευνα της χωρικής κατανομής διαφορετικών αλλαγών εδαφικής κάλυψης.

[[ Εικόνα: mt_eik1_2_ar1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Περιοχή Μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης είναι τοποθετημένη μεταξύ 30 35’50’’ και 31 00’00’’ Βόρεια και 28 40’00’’-29 50’00’’ Ανατολικά στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου, συνορέυει στα Βόρεια με τη Μεσόγειο θάλασσα, στα Ανατολικά με την Αλεξάνδρεια, με την πόλη Ελ-Αλαμέιν Δυτικά και με την κορυφογραμμή Khashm El-Eish στα νότια. Καλύπτει περίπου 3750 τετραγωνικά χιλιόμετρα (εικ.1). Η περιοχή είναι φτιαγμένη από ιζηματογενή πετρώματα της Τριτογενούς και Τεταρτογενούς γεωλικής περιόδου. Η βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου μπορεί να υποδιαιρεθεί σε τρεις γεωμορφικές μονάδες: Παράκτια πεδιάδα, Αετωματική πεδιάδα και Βραχώδες οροπεδιο.
Η εποχή βροχόπτωσης ξεκινά τον Οκτώβριο και περίπου το 75% της συνολικής βροχόπτωσης πέφτει από το Νοέμβριο μέχρι το Φεβρουάριο. Ο Δεκέμβριος και ο Ιανουάριος είναι οι πιο βροχεροί μήνες. Το ποσοστό της βροχής από το Μάρτιο και μετά δεν ξεπερνά το 10% του ετήσιου ποσοστού. Γι αυτό και η ξηρή περίοδος εκτείνεται για περίπου 7 μήνες. Τα πετρώματα της ακτής είναι σε υψηλό επίπεδο ασβεστολιθικά λόγω του μητρικού υλικού από το οποίο δημιουργήθηκαν και απο την ανεπαρκή και περιορισμένη έκπλυση.

[[ Εικόνα: mt_eik3_ar1.png | thumb | right | εικ.3: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (2001) ]]
[[ Εικόνα: mt_eik2_ar1.png | thumb | left | εικ.2: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (1987) ]] 
 
 
'''Υλικό (μέσα)''' 
Χρησιμοποιήθηκαν 3 είδη υλικού. Πρώτον, δύο εικόνες παρμένες από Landsat Thematic Mapper (TM) και Enhanced Thematic Mapper (ETM+) αντίστοιχα, στις ημερομηνίες 7 Ιουνίου 1987 η πρώτη (εικ.2) και 20 Μαΐου 2001 η δεύτερη (εικ.3). Δεύτερον, ψηφιακοί τοπογραφικοί χάρτες οι οποίοι ψηφιοποιήθηκαν από αναλογικούς τοπογραφικούς χάρτες με κλίμακα 1:50.000 χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για γεωμετρική διόρθωση των δορυφορικών εικόνων και για κάποιες πραγματικές εδαφικές πληροφορίες. Τέλος, συλλέχτηκαν πληροφορίες από το πραγματικό έδαφος μεταξύ του 1999 και του 2002 για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση και την αξιολόγηση της ακριβής ταξινόμησης.

'''Γεωγραφική Διόρθωση''' 
Η ακριβής ανά πίξελ καταγραφή των πολλαπλών χρονικών τηλεπισκοπικών δεδομένων είναι απαραίτητη για την ανίχνευση αλλαγών που εξετάζουμε εδώ γιατί πιθανά λάθη στην ταξινόμηση μπορεί να παρερμηνευθούν ως αλλαγές στην κάλυψη ή στη χρήση γης. Η ανίχνευση αυτή των αλλαγών πραγματοποιείται σε μια διαδικασία πιξελ ανα πιξελ. Σε αυτή την έρευνα αυτό πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας σημεία στο έδαφος από τοπογραφικούς χάρτες που παράχτηκαν το 1983 με κλίμακα 1:5000.

'''Ενίσχυση εικόνας και οπτική ερμηνεία''' 
Ο σκοπός της ενίσχυσης είναι να βελτιώσει την οπτική ερμηνέια μιας εικόνας με το να αυξήσει τη φαινομενική διάκριση μεταξύ των χαρακτηριστικών. Στρέτσινγκ αντίθεσης εφαρμόστηκε και στις 2 εικόνες και παράχτηκαν 2 ψεύτικα έγχρωμα σύνθετα (FCC). Αυτά ερμηνέυτηκαν οπτικά χρησιμοποιώντας ψηφιοποίηση στην οθόνη έτσι ώστε να οριοθετηθούν οι κατηγορίες τις κάλυψης γης που μπορούν να ερμηνευτούν ως αστικές η Sabkha.

'''Ταξινόμηση εικόνας''' 
Οι κατηγορίες της κάλυψης γης χαρτογραφήθηκαν από τηλεπισκοπικά δεδομένα μέσω μιας διαδικασίας ψηφιακής ταξινόμησης εικόνας. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας εδαφικά πραγματικά σημεία και ψηφιακούς τοπογραφικούς χάρτες της περιοχής μελέτης. Η περιοχή ταξινομήθηκε σε οκτώ βασικές κατηγορίες: θαλασσινό νερο, αλυκές, Sabkha, σοδειές, λειμώνες, γυμνή γη, αστική γη και quires. Το πόσο ακριβής ήταν η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας 200 σημεία, 150 από σημεία στο έδαφος και 50 από υπάρχοντες τοπογραφικούς χάρτες του 1983 και χάρτη κάλυψης γης του 1987.

[[ Εικόνα: mt_eik4_ar1.png | thumb | right | εικ.4: Κατηγορίες κάλυψης εδάφους όπως ερμηνεύονται οπτικά απευθείας στην ψηφιοποίηση, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]
'''Ανίχνευση αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης''' 
Ασχέτως με την τεχνική που χρησιμοποιείται, η επιτυχία της ανίχνευσης της αλλαγής από εικόνες εξαρτάται από τη φύση της αλλαγής που εξελίχτηκε καθώς και από την επιτυχία της επεξεργασίας της εικόνας και τις διαδικασίες ταξινόμησης. Στην περίπτωση της περιοχής μελέτης, η παρατήρηση και οι μετρήσεις έδειξαν ότι η αλλαγή μεταξύ των εικόνων ήταν απότομη και σημαδεμένη. Σε αυτή τη μελέτη εφαρμόστηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης ανίχνευσης αλλαγών, η οποία αποδείχτηκε να είναι η πιο αποτελεσματική τεχνική. Αυτό γιατί τα δεδομένα από δύο ημερομηνίες ταξινομούνται ξεχωριστά και έτσι ελαχιστοποιείται το πρόβλημα της ομαλοποίησης ατμοσφαιρικών και αισθητήριων διαφορών μεταξύ των δύο ημερομηνιών. Επίσης πραγματοποιήθηκε και διασταυρωμένη πινακοποίηση έτσι ώστε να αναλυθούν οι χωρικές κατανομές διαφορετικων τάξεων κάλυψης γης και αλλαγών στις χρήσεις γης. Για αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιήθηκε το πρότυπο Crosstab του λογισμικού IDRISI Kilimanjaro.

[[ Εικόνα: mt_eik5_ar1.png | thumb | left | εικ.5: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat TM 1987 ]]
[[ Εικόνα: mt_eik6_ar1.png | thumb | right | εικ.6: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]

'''Αποτελέσματα''' 
Κατά τη διάρκεια των ετών έχουν ανεγερθεί αρκετά θέρετρα ειδικά κοντά στην ακτή. Επίσης στην εικόνα του 2001 παρατηρηθήκαν πολλοί νέοι δρόμοι και κανάλια άρδευσης. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη χρησιμοποίηση όλων των ανακλαστικών καναλιών των δύο εικόνων της 7 Ιουνίου του 1987 (εικ.5) και της 20 Μαΐου 2001 (εικ.6) αντίστοιχα, πραγματοοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ταξινομητή με τη μέγιστη πιθανότητα. Βοηθητικά δεδομένα και τα αποτελέσματα της οπτικής ερμηνείας συγχωνεύτηκαν με τα αποτελέσματα της ταξινόμησης χρησιμοποιώντας GIS έτσι ώστε να αυξηθεί η ακρίβεια χαρτογράφησης της κάλυψης γης των δύο εικόνων. Παρατηρήθηκε ότι η υψηλότερη ακρίβεια είναι για τις αστικές και καλλιεργήσιμων περιοχών τάξεις ενώ η χαμηλότερη ήταν για τις τάξεις των γυμνών και λειμώνων περιοχών.

[[ Εικόνα: mt_eik7_ar1.png | thumb | right | εικ.7: Εικόνα ανίχνευσης αλλαγής κάλυψης εδάφους μεταξύ 1987 και 2001 ]]
'''Συμπεράσματα''' 
Η περιοχή μελέτης έχει υποστεί μία μεγάλη αλλαγή στην κάλυψη γής και αυτό ως αποτέλεσμα αγροτικών ή τουριστικών αναπτυξιακών έργων. Μία σημαντιή άυξηση σε αστικές εγκαταστάσεις έλαβε μέρος καθώς και αύξηση παρατηρήθηκε στις εκτάσεις αγροτικής γης. Η περιοχή φυσικής βλάστησης μειώθηκε σημαντικά. Η ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης με το GIS παρείχε σημαντικές πληροφορίες για τη φύση των αλλαγών στην κάλυψη γης ειδικά στην περιοχή και χωρική διανομή διαφορετικών αλλαγών. Οι κύριοι λόγοι για την υποβάθμιση της γης στην περιοχή μελέτης έιναι η αφαίρεση της βλάστησης και η υλοτομία. Αυτό το πρόβλημα πρέπει να ερευνηθεί πολυδιάστατα συμπεραλμβανομένου του κοινωνικοοικονομικού τομέα, έτσι ώστε να διατηρηθεί η καινούρια γη και να αυξηθεί η παραγωγή φαγητού.

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Χρήση τηλεπισκόπησης και GIS για χαρτογράφηση και παρακολούθηση αλλαγών κάλυψης και χρήσης γης στη Βορειοδυτική παράκτια ζώνη της Αιγύπτου

2012-03-04T16:23:06Z

M.toggelidou:

'''Remote sensing and GIS for mapping and monitoring land cover and land-use changes in the Northwestern coastal zone of Egypt''' 
Συγγραφείς: Adel Shalaby�, Ryutaro Tateishi 
Πηγή: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143622806000154

Σε αυτή τη μελέτη, η μέγιστης πιθανότητας επιβλεπόμενη ταξινόμηση και τεχνικές μετα-ταξινόμησης για την ανίχνευση αλλαγών, εφαρμόστηκαν για εικόνες από δορυφόρους Landsat που αποκτήθηκαν το 1987 και 2001 αντίστοιχα, έτσι ώστε να χαρτογραφηθούν οι αλλαγές κάλυψης γης στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου. Μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση πραγματοποιήθηκε σε έξι ανακλαστικά κανάλια και για τις δύο εικόνες χωριστά, με τη βοήθεια των πραγματικών εδαφικών δεδομένων. Τα δεδομένα αυτά ελλήφθησαν κατά τη διάρκεια έξι επαγγελματικών ταξιδιών που διεξήχθησαν από το 1998 εώς το 2002 και χρησιμοποιήθηκε ο χάρτης εδαφικής κάλυψης του 1987 για την ακριβή αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της ταξινόμησης. Η χρησιμοποίηση βοηθητικών δεδομένων, οπτικής ερμηνείας και εξειδικευμένης γνώσης της περιοχής μέσω GIS, βελτίωσαν περαιτέρω τα αποτελέσματα της ταξινόμησης. Η τεχνική της μετα-ταξινόμησης χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή εικόνας μέσω διασταυρούμενης πινακοποίησης. Αξιολογήθηκαν οι αλλαγές μεταξύ των διαφορετικών κατηγοριών κάλυψης γης . Κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης μελέτης, μια πολύ σοβαρή αλλαγή στην κάλυψη του εδάφους έλαβε χώρα η οποία ήταν αποτέλεσμα έργων αγροτικής και τουριστικής ανάπτυξης. Αυτές οι αλλαγές στην κάλυψη γης οδήγησαν σε υποβάθμιση της βλάστησης και του νερού υλοτομίας στο τμήμα της περιοχής μελέτης.

'''Εισαγωγικά''' 
Η έλλειψη φαγητού και το συνεχές χάσιμο των γεωργικων εδαφών είναι θέματα παγκόσμιου ενδιαφέροντος. Η κυβέρνηση της Αιγύπτου υιοθέτησε πολιτικές για να βοηθήσουν στην επάρκεια της παραγωγής φαγητού. Η βασική αρχή ήταν και ακόμη είναι να ξεπεραστεί η εξαιρετικά δυσμενής σχέση ανάμεσα στον πληθυσμό και στη γεωργία. Η αστικοποίηση είναι μία αναπόφευκτη διαδικασία λόγω της οικονομικής ανάπτυξης και της μεγάλης αύξησης του πληθυσμού. Αυτά έχουν δυσμενείς επιπτώσεις όπως υποβάθμιση της γης, ερημοποίηση και αύξηση πληθυσμού σε περιοχές που έχουν ήδη μεγάλο πληθυσμό.
Η περιοχή της Αιγύπτου είναι περίπου 1 εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα από τα οποία το 95% είναι ερημοποιημένες και ακατοίκητες περιοχές. Ο συνολικός πληθυσμός της χώρας είναι περίπου 75 εκατομμύρια, από τα οποία πάνω από το 95% είναι συγεντρωμένο γύρω από τον Νείλο. Τα παραπάνω προκάλεσαν σοβαρά κοινωνικο-οικονομικά προβλήματα όπου η κυβέρνηση προσπάθησε από το 1980 και μετα να αντιμετωπίσει με διάφορα σχέδια.
Η ψηφιακή ανίχνευση αλλαγών είναι η διαδικασία καθορισμού και/η περιγραφής αλλαγών σε εδαφική κάλυψη και χρήσεων γης και βασίζεται σε συνεγγεγραμμένα και παρμένα από διάφορες χρονικές περιόδους δεδομένα τηλεπισκόπησης. Τα δεδομένα αυτά τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται ουσιαστικά έτσι ώστε να εντοπιστούν οι αλλαγές μεταξύ δύο ή περισσότερων από αυτών. Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές ανίχνευσης και καταγραφής διαφορών. Καποιες φορές η απλή καταγραφή είναι επαρκής από μόνη της αλλά παρουσιάζει προβλήματα σύγχησης στη φαινολογία και στις σοδειές. Η μετα-ταξινόμηση που προέρχεται από θεματικούς χάρτες πάει παραπέρα και επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει τους διαφορετικούς τύπους αλλαγών.
Ο σκοπός αυτής της έρευνας είναι να παράξει μία πρόσφατη προοπτική κατηγοριών και αλλαγών εδαφικής κάλυψης που έλαβαν χώρα τα τελευταία 14 χρόνια, να ενσωματώσει την οπτική ερμηνεία με την επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας GIS και να εξετάσει τις ικανότητες της ενσωμάτωσης της τηλεπισκόπησης με GIS στην έρευνα της χωρικής κατανομής διαφορετικών αλλαγών εδαφικής κάλυψης.

[[ Εικόνα: mt_eik1_2_ar1.png | thumb | right | εικ.1: Περιοχή μελέτης ]]
'''Περιοχή Μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης είναι τοποθετημένη μεταξύ 30 35’50’’ και 31 00’00’’ Βόρεια και 28 40’00’’-29 50’00’’ Ανατολικά στη βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου, συνορέυει στα Βόρεια με τη Μεσόγειο θάλασσα, στα Ανατολικά με την Αλεξάνδρεια, με την πόλη Ελ-Αλαμέιν Δυτικά και με την κορυφογραμμή Khashm El-Eish στα νότια. Καλύπτει περίπου 3750 τετραγωνικά χιλιόμετρα (εικ.1). Η περιοχή είναι φτιαγμένη από ιζηματογενή πετρώματα της Τριτογενούς και Τεταρτογενούς γεωλικής περιόδου. Η βορειοδυτική ακτή της Αιγύπτου μπορεί να υποδιαιρεθεί σε τρεις γεωμορφικές μονάδες: Παράκτια πεδιάδα, Αετωματική πεδιάδα και Βραχώδες οροπεδιο.
Η εποχή βροχόπτωσης ξεκινά τον Οκτώβριο και περίπου το 75% της συνολικής βροχόπτωσης πέφτει από το Νοέμβριο μέχρι το Φεβρουάριο. Ο Δεκέμβριος και ο Ιανουάριος είναι οι πιο βροχεροί μήνες. Το ποσοστό της βροχής από το Μάρτιο και μετά δεν ξεπερνά το 10% του ετήσιου ποσοστού. Γι αυτό και η ξηρή περίοδος εκτείνεται για περίπου 7 μήνες. Τα πετρώματα της ακτής είναι σε υψηλό επίπεδο ασβεστολιθικά λόγω του μητρικού υλικού από το οποίο δημιουργήθηκαν και απο την ανεπαρκή και περιορισμένη έκπλυση.

[[ Εικόνα: mt_eik3_ar1.png | thumb | right | εικ.3: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (2001) ]]
[[ Εικόνα: mt_eik2_ar1.png | thumb | left | εικ.2: Εικόνα περιοχής από Landsat TM σε σύνθετο 4.3.2 (1987) ]] 
 
 
'''Υλικό (μέσα)''' 
Χρησιμοποιήθηκαν 3 είδη υλικού. Πρώτον, δύο εικόνες παρμένες από Landsat Thematic Mapper (TM) και Enhanced Thematic Mapper (ETM+) αντίστοιχα, στις ημερομηνίες 7 Ιουνίου 1987 η πρώτη (εικ.2) και 20 Μαΐου 2001 η δεύτερη (εικ.3). Δεύτερον, ψηφιακοί τοπογραφικοί χάρτες οι οποίοι ψηφιοποιήθηκαν από αναλογικούς τοπογραφικούς χάρτες με κλίμακα 1:50.000 χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για γεωμετρική διόρθωση των δορυφορικών εικόνων και για κάποιες πραγματικές εδαφικές πληροφορίες. Τέλος, συλλέχτηκαν πληροφορίες από το πραγματικό έδαφος μεταξύ του 1999 και του 2002 για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση και την αξιολόγηση της ακριβής ταξινόμησης.

'''Γεωγραφική Διόρθωση''' 
Η ακριβής ανά πίξελ καταγραφή των πολλαπλών χρονικών τηλεπισκοπικών δεδομένων είναι απαραίτητη για την ανίχνευση αλλαγών που εξετάζουμε εδώ γιατί πιθανά λάθη στην ταξινόμηση μπορεί να παρερμηνευθούν ως αλλαγές στην κάλυψη ή στη χρήση γης. Η ανίχνευση αυτή των αλλαγών πραγματοποιείται σε μια διαδικασία πιξελ ανα πιξελ. Σε αυτή την έρευνα αυτό πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας σημεία στο έδαφος από τοπογραφικούς χάρτες που παράχτηκαν το 1983 με κλίμακα 1:5000.

'''Ενίσχυση εικόνας και οπτική ερμηνεία''' 
Ο σκοπός της ενίσχυσης είναι να βελτιώσει την οπτική ερμηνέια μιας εικόνας με το να αυξήσει τη φαινομενική διάκριση μεταξύ των χαρακτηριστικών. Στρέτσινγκ αντίθεσης εφαρμόστηκε και στις 2 εικόνες και παράχτηκαν 2 ψεύτικα έγχρωμα σύνθετα (FCC). Αυτά ερμηνέυτηκαν οπτικά χρησιμοποιώντας ψηφιοποίηση στην οθόνη έτσι ώστε να οριοθετηθούν οι κατηγορίες τις κάλυψης γης που μπορούν να ερμηνευτούν ως αστικές η Sabkha.

'''Ταξινόμηση εικόνας''' 
Οι κατηγορίες της κάλυψης γης χαρτογραφήθηκαν από τηλεπισκοπικά δεδομένα μέσω μιας διαδικασίας ψηφιακής ταξινόμησης εικόνας. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση χρησιμοποιώντας εδαφικά πραγματικά σημεία και ψηφιακούς τοπογραφικούς χάρτες της περιοχής μελέτης. Η περιοχή ταξινομήθηκε σε οκτώ βασικές κατηγορίες: θαλασσινό νερο, αλυκές, Sabkha, σοδειές, λειμώνες, γυμνή γη, αστική γη και quires. Το πόσο ακριβής ήταν η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας 200 σημεία, 150 από σημεία στο έδαφος και 50 από υπάρχοντες τοπογραφικούς χάρτες του 1983 και χάρτη κάλυψης γης του 1987.

[[ Εικόνα: mt_eik4_ar1.png | thumb | right | εικ.4: Κατηγορίες κάλυψης εδάφους όπως ερμηνεύονται οπτικά απευθείας στην ψηφιοποίηση, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]
'''Ανίχνευση αλλαγών κάλυψης/χρήσης γης''' 
Ασχέτως με την τεχνική που χρησιμοποιείται, η επιτυχία της ανίχνευσης της αλλαγής από εικόνες εξαρτάται από τη φύση της αλλαγής που εξελίχτηκε καθώς και από την επιτυχία της επεξεργασίας της εικόνας και τις διαδικασίες ταξινόμησης. Στην περίπτωση της περιοχής μελέτης, η παρατήρηση και οι μετρήσεις έδειξαν ότι η αλλαγή μεταξύ των εικόνων ήταν απότομη και σημαδεμένη. Σε αυτή τη μελέτη εφαρμόστηκε η τεχνική της μετα-ταξινόμησης ανίχνευσης αλλαγών, η οποία αποδείχτηκε να είναι η πιο αποτελεσματική τεχνική. Αυτό γιατί τα δεδομένα από δύο ημερομηνίες ταξινομούνται ξεχωριστά και έτσι ελαχιστοποιείται το πρόβλημα της ομαλοποίησης ατμοσφαιρικών και αισθητήριων διαφορών μεταξύ των δύο ημερομηνιών. Επίσης πραγματοποιήθηκε και διασταυρωμένη πινακοποίηση έτσι ώστε να αναλυθούν οι χωρικές κατανομές διαφορετικων τάξεων κάλυψης γης και αλλαγών στις χρήσεις γης. Για αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιήθηκε το πρότυπο Crosstab του λογισμικού IDRISI Kilimanjaro.

[[ Εικόνα: mt_eik5_ar1.png | thumb | left | εικ.5: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat TM 1987 ]]
[[ Εικόνα: mt_eik6_ar1.png | thumb | right | εικ.6: Χάρτης ταξινόμησης χρήσης/κάλυψης γης της βορειοδυτικής ακτής της Αιγύπτου, χρησιμοποιώντας Landsat ETM+ 2001 ]]

'''Αποτελέσματα''' 
Κατά τη διάρκεια των ετών έχουν ανεγερθεί αρκετά θέρετρα ειδικά κοντά στην ακτή. Επίσης στην εικόνα του 2001 παρατηρηθήκαν πολλοί νέοι δρόμοι και κανάλια άρδευσης. Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τη χρησιμοποίηση όλων των ανακλαστικών καναλιών των δύο εικόνων της 7 Ιουνίου του 1987 (εικ.5) και της 20 Μαΐου 2001 (εικ.6) αντίστοιχα, πραγματοοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ταξινομητή με τη μέγιστη πιθανότητα. Βοηθητικά δεδομένα και τα αποτελέσματα της οπτικής ερμηνείας συγχωνεύτηκαν με τα αποτελέσματα της ταξινόμησης χρησιμοποιώντας GIS έτσι ώστε να αυξηθεί η ακρίβεια χαρτογράφησης της κάλυψης γης των δύο εικόνων. Παρατηρήθηκε ότι η υψηλότερη ακρίβεια είναι για τις αστικές και καλλιεργήσιμων περιοχών τάξεις ενώ η χαμηλότερη ήταν για τις τάξεις των γυμνών και λειμώνων περιοχών.

[[ Εικόνα: mt_eik7_ar1.png | thumb | right | εικ.7: Εικόνα ανίχνευσης αλλαγής κάλυψης εδάφους μεταξύ 1987 και 2001 ]]
'''Συμπεράσματα''' 
Η περιοχή μελέτης έχει υποστεί μία μεγάλη αλλαγή στην κάλυψη γής και αυτό ως αποτέλεσμα αγροτικών ή τουριστικών αναπτυξιακών έργων. Μία σημαντιή άυξηση σε αστικές εγκαταστάσεις έλαβε μέρος καθώς και αύξηση παρατηρήθηκε στις εκτάσεις αγροτικής γης. Η περιοχή φυσικής βλάστησης μειώθηκε σημαντικά. Η ενσωμάτωση της τηλεπισκόπησης με το GIS παρείχε σημαντικές πληροφορίες για τη φύση των αλλαγών στην κάλυψη γης ειδικά στην περιοχή και χωρική διανομή διαφορετικών αλλαγών. Οι κύριοι λόγοι για την υποβάθμιση της γης στην περιοχή μελέτης έιναι η αφαίρεση της βλάστησης και η υλοτομία. Αυτό το πρόβλημα πρέπει να ερευνηθεί πολυδιάστατα συμπεραλμβανομένου του κοινωνικοοικονομικού τομέα, έτσι ώστε να διατηρηθεί η καινούρια γη και να αυξηθεί η παραγωγή φαγητού.

[[category:Αστικός και περιφερειακός σχεδιασμός]]

Τογγελίδου Μελπομένη

2012-03-04T16:18:35Z

M.toggelidou:

<li/> [[Χρήση τηλεπισκόπησης και GIS για χαρτογράφηση και παρακολούθηση αλλαγών κάλυψης και χρήσης γης στη Βορειοδυτική παράκτια ζώνη της Αιγύπτου]] 
<li/> [[Αναλύοντας τη χωρική αναδόμηση των πρότυπων χρήσεων γης σε μία περιοχή με ραγδαία ανάπτυξη, με τη χρήση τηλεπισκόπησης και GIS]] 
<li/> [[Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία]] 
<li/> [[Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας]]

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

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T16:16:31Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik1.jpg‎ | thumb | right | Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik2.jpg‎ | thumb | left | Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας ]]
'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik3.jpg‎ | thumb | right | Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996 ]]

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin1.jpg‎ | thumb | left | Πίνακας 1: κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin2.jpg‎ | thumb | right | Πίνακας 2: ποσοστά μείωσης αγροτικής γης ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik4.jpg‎ | thumb | left | Εικ.4: Ταξινόμηση κάλυψης εδάφους το 1986 (α) και το 1996 (β) και επέκταση των οικιστικών περιοχών το 1986 (γ) και το 1996 (δ) ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik5.jpg‎ | thumb | right | Εικ.5: Εντοπισμός της αστικής αύξησης και η επέκτασή της στις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik6.jpg‎ | thumb | right | Εικ.6: Τοποθέτηση της πιθανής αστικής αύξησης το 1996 και 2006 ]]

''Εξομοίωση με το πιθανoτικό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Αρχείο:Mt ar4 eik6.jpg

2012-03-04T16:15:58Z

M.toggelidou: Εικ.6: Τοποθέτηση της πιθανής αστικής αύξησης το 1996 και 2006

Εικ.6: Τοποθέτηση της πιθανής αστικής αύξησης το 1996 και 2006

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T16:14:44Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik1.jpg‎ | thumb | right | Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik2.jpg‎ | thumb | left | Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας ]]
'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik3.jpg‎ | thumb | right | Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996 ]]

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin1.jpg‎ | thumb | left | Πίνακας 1: κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin2.jpg‎ | thumb | right | Πίνακας 2: ποσοστά μείωσης αγροτικής γης ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik4.jpg‎ | thumb | left | Εικ.4: Ταξινόμηση κάλυψης εδάφους το 1986 (α) και το 1996 (β) και επέκταση των οικιστικών περιοχών το 1986 (γ) και το 1996 (δ) ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik5.jpg‎ | thumb | right | Εικ.5: Εντοπισμός της αστικής αύξησης και η επέκτασή της στις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.
 

''Εξομοίωση με το πιθανό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T16:12:01Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik1.jpg‎ | thumb | right | Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik2.jpg‎ | thumb | left | Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας ]]
'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik3.jpg‎ | thumb | right | Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996 ]]

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin1.jpg‎ | thumb | left | Πίνακας 1: κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin2.jpg‎ | thumb | right | Πίνακας 2: ποσοστά μείωσης αγροτικής γης ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik4.jpg‎ | thumb | left | Εικ.4: Ταξινόμηση κάλυψης εδάφους το 1986 (α) και το 1996 (β) και επέκταση των οικιστικών περιοχών το 1986 (γ) και το 1996 (δ) ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik5.jpg‎ | thumb | right | Εικ.5: Εντοπισμός της αστικής αύξησης και η επέκτασή της στις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

''Εξομοίωση με το πιθανό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Αρχείο:Mt ar4 eik5.jpg

2012-03-04T16:10:21Z

M.toggelidou: Εικ.5: Εντοπισμός της αστικής αύξησης και η επέκτασή της στις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους

Εικ.5: Εντοπισμός της αστικής αύξησης και η επέκτασή της στις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους

Αρχείο:Mt ar4 eik4.jpg

2012-03-04T16:09:07Z

M.toggelidou: Εικ.4: Ταξινόμηση κάλυψης εδάφους το 1986 (α) και το 1996 (β) και επέκταση των οικιστικών περιοχών το 1986 (γ) και το 1996 (δ)

Εικ.4: Ταξινόμηση κάλυψης εδάφους το 1986 (α) και το 1996 (β) και επέκταση των οικιστικών περιοχών το 1986 (γ) και το 1996 (δ)

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T16:06:59Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik1.jpg‎ | thumb | right | Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik2.jpg‎ | thumb | left | Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας ]]
'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik3.jpg‎ | thumb | right | Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996 ]]

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin1.jpg‎ | thumb | left | Πίνακας 1: κατηγορίες κάλυψης εδάφους ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar4_pin2.jpg‎ | thumb | right | Πίνακας 2: ποσοστά μείωσης αγροτικής γης ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

''Εξομοίωση με το πιθανό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Αρχείο:Mt ar4 pin2.jpg

2012-03-04T16:06:37Z

M.toggelidou: Πίνακας 2: ποσοστά μείωσης αγροτικής γης

Πίνακας 2: ποσοστά μείωσης αγροτικής γης

Αρχείο:Mt ar4 pin1.jpg

2012-03-04T16:05:16Z

M.toggelidou: Πίνακας 1: κατηγορίες κάλυψης εδάφους

Πίνακας 1: κατηγορίες κάλυψης εδάφους

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T16:02:03Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik1.jpg‎ | thumb | right | Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik2.jpg‎ | thumb | left | Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας ]]
'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik3.jpg‎ | thumb | right | Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996 ]]

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

''Εξομοίωση με το πιθανό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Αρχείο:Mt ar4 eik3.jpg

2012-03-04T16:00:42Z

M.toggelidou: Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996

Εικ.3: Μεθοδολογική προσέγγιση για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών της εδαφικής κάλυψης μεταξύ της περιόδου 1986 - 1996

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T15:59:12Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik1.jpg‎ | thumb | right | Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik2.jpg‎ | thumb | left | Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας ]]
'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

''Εξομοίωση με το πιθανό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Αρχείο:Mt ar4 eik2.jpg

2012-03-04T15:58:13Z

M.toggelidou: Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας

Εικ.2: Διάγραμμα μεθοδολογίας

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T15:52:52Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

[[ Εικόνα: Mt_ar4_eik1.jpg‎ | thumb | right | Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

''Εξομοίωση με το πιθανό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Αρχείο:Mt ar4 eik1.jpg

2012-03-04T15:51:52Z

M.toggelidou: Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ)

Εικ.1: Μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ)

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T15:46:17Z

M.toggelidou:

'''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' 
Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant 
Πηγή: [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425703000774]

Η διαδικασία αστικοποίησης είναι ένας κύριος παράγοντας αλλαγής στην περιοχή της Μεσογείου όπου προ-αστικές πόλεις και νέες αστικές τακτοποιήσεις έχουν αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών. Αρκετές πόλεις έγιναν περιφερειακά κέντρα ή διεθνείς κόμβοι λόγω οικονομικό/πολιτικών πιέσεων. Η αστικοποίηση προκαλεί αλλαγές στην κάλυψη του εδάφους που μπορούν να οδηγήσουν σε βαθύτερες κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές αλλαγές. Ο κύριος στόχος αυτού του εγγράφου είναι να παρασχεθούν οι πληροφορίες για να καθοριστούν και να εντοπιστούν οι τάσεις εξέλιξης της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας. Σε πρώτη φάση, δορυφορικά στοιχεία έχουν χρησιμοποιηθεί (ΣΗΜΕΙΟ XS του 1986-1996) για να εξαγάγουν την κάλυψη εδάφους, να προσδιορίσουν τις διαδικασίες αστικοποίησης και να υπολογίσουν τις αλλαγές. Μια από τις κύριες πτυχές είναι να βρεθούν οι άτυπες περιοχές τακτοποίησης που αυξάνονται σημαντικά κατά μήκος των οδικών δικτύων στη περιοχή αυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μια σφαιρική πρόοδο των οικιστικών περιοχών 13% σε 10 έτη. Σε ένα δεύτερο βήμα, η αστική εξέλιξη έχει προσεγγιστεί με τη χρησιμοποίηση ενός πιθανού προτύπου που παρέχει τις γενικές τάσεις εφικτής αστικής επέκτασης, λαμβάνοντας υπόψη τους νόμους προστασίας της φυσικής και αγροτικής γης. Τα αποτελέσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τις κατάλληλες αρχές για να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα.

'''Εισαγωγή''' 
Η έννοια της αστικοποίησης μπορεί να ποικίλει γενικά, εδώ ορίζεται ως μία εδαφική και κοινωνικοοικονομική επεξεργασία που προκαλεί έναν γενικό μετασχηματισμό των κατηγορίων κάλυψης/χρήσης εδάφους. Η γρήγορη αστικοποίηση περιοχών είναι συχνά η αιτία τεράστιας πίεσης στα αγροτικά και φυσικά περιβάλλοντα. Οι παλαιότερες βιομηχανικές πόλεις φαίνονται λιγότερο επηρεασμένες από αυτές τις πληθυσμιακές τάσεις αύξησης καθώς το ποσοστό της μετανάστευσης από τα προάστια στην πόλη σταθεροποιήθηκε. Πιο αξιοπρόσεκτα περιστατικά συμβαίνουν στις αναπτυσσόμενες χώρες όπου ένας μεγάλος αριθμός πόλεων στεγάζουν εκατομμύρια ανθρώπων. Τα συνεχή μεταναστευτικά ρεύματα έχουν συμβάλει κατά ένα μεγάλο μέρος στην αύξηση των οικιστικών περιοχών. Ένα από τα κύρια αποτελέσματα είναι ο μετασχηματισμός των δομών εγκατάστασης. Επομένως, η αστικοποίηση έχει μελετηθεί περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες λόγω του αυξανόμενου ενδιαφέροντος για περιβαλλοντολογικά θέματα που προκύπτουν. Μία σημαντική μερίδα της αστικής αύξησης έχει τη μορφή άτυπων τακτοποιήσεων που είναι ένας από τους πιό κοινούς τύπους οικιστικών πρακτικών. Εξ ορισμού, αυτές οι περιοχές είναι κατά ένα μεγάλο μέρος μη σχεδιασμένες και χαρακτηριστικά δεν υπάρχει κανένας χάρτης που να δείχνει τις θέσεις και τα σχέδια οικοδόμησης. Σε αυτό το πλαίσιο, αυτό το έγγραφο παρουσιάζει μια time-series ανάλυση χρησιμοποιώντας τα τηλεσκοπικά στοιχεία (εικόνες σημείων) για να προσδιορίσει τις αστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια μιας δεκαετίας στην περιοχή της Τυνησίας. Η μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας (ΜΑΤ) είναι ενδιαφέρουσα επειδή έπρεπε να αντιμετωπίσει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της. Ακριβέστερα, το έγγραφο εστιάζει στον εντοπισμό και τον προσδιορισμό της ποσότητας της αστικής οικιστικής επέκτασης (άτυπες τακτοποιήσεις) στις αγροτικές και φυσικές περιοχές. Ένα πιθανό πρότυπο εφαρμόζεται για να εντοπίσει σημαντικές τάσεις της αστικής επέκτασης. Σε πρώτη φάση, οι αλλαγές κάλυψης εδάφους προσδιορίζονται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Σε ένα δεύτερο βήμα, διαμορφώνεται η προσεχής επέκταση στην επόμενη δεκαετία (1996-2006) με τη χρησιμοποίηση τάσεων της πραγματικής επέκτασης των οικιστικών περιοχών.

'''Backround''' 
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί συγγραφείς που επιχειρούν να παρατηρούν και να καθορίζουν χαρακτηριστικά μέσω της τηλεπισκόπησης, όπως ο Chen και πολλοί άλλοι.

'''Περιοχή μελέτης''' 
''Περιγραφή της περιοχής'' 
Η έρευνα διεξήχθη στο νοτιοδυτικό μέρος της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας (ΜΑΤ). Η Τυνησία, με 9 εκατομμύρια κατοίκους, πέρασε μια σημαντική αστική αύξηση κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 30 ετών, όπως και η πλειοψηφία των μεσογειακών χωρών. Είναι τοποθετημένη στο κατώτατο σημείο του κόλπου της Τυνησίας, (εικ. 1). Με περίπου 2 εκατομμύρια κατοίκους και μια ετήσια αύξηση περίπου 3%, είναι η οικονομική και διοικητική πρωτεύουσα της Τυνησίας. Η ΜΑΤ είχε μια σημαντική αύξηση των άτυπων τακτοποιήσεων, ειδικά στο νοτιοδυτικό μέρος της λόγω της θεσμικής έλλειψης ικανότητας να παρασχεθούν προσιτές τιμές για κατοικία και αυτό προκάλεσε σημαντικές αλλαγές στην αστική δομή κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο δεκαετιών. Τα δύο σημαντικά συστατικά της ζώνης μελέτης είναι το Sebkha Se´joumi και οι γεωργικές ζώνες. Το Sebkha Se´joumi είναι μια αλατισμένη λιμνοθάλασσα της μεταβλητής επέκτασης (μέχρι 28 km2) όπου η στάθμη του νερού και το βάθος είναι μεταβλητές. Κατά τη διάρκεια μέσων ετών βροχοπτώσεων, η Sebkha Se´joumi είναι χωρίς νερό 5 μήνες το χρόνο. Η ανάπτυξη των άτυπων τακτοποιήσεων σε αυτά τα εύθραυστα εδάφη θέτει πολύ σοβαρά προβλήματα στις τοπικές αρχές, οι οποίες έχουν δυσκολίες στον έλεγχο αυτής της επέκτασης.

''Εικονικά δεδομένα και δεδομένα αναφοράς'' 
Τα στοιχεία από τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν για αυτήν την έρευνα αποτελέσθηκαν από τα πολυφασματικά στοιχεία δύο σκηνών του SPOT 3 που λήφθηκαν στις 21 Μαρτίου 1986 και 8 Μαΐου 1996. Και οι δύο εικόνες είναι ήδη αποκατεστημένες (επίπεδο 2B). Η εικόνα του Μαΐου μας επιτρέπει έναν καλό διαχωρισμό μεταξύ σημαντικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους ενώ η εικόνα από το Μάρτιο καθιστά δυσκολότερο το διαχωρισμό μεταξύ των γεωργικών κατηγοριών. Τα πρόσθετα επίγεια στοιχεία αναφοράς (τοπογραφικός χάρτης και αναφορές εδάφους που συλλέχθησαν στις προηγούμενες δουλειές) χρησιμοποιήθηκαν για την κατάρτιση ταξινομητών.

'''Μεθοδολογία''' 
Η αξιολόγηση των τάσεων εξέλιξης του νοτιοδυτικού μέρος της ΜΑΤ έχει πραγματοποιηθεί σε δύο φάσεις (εικ. 2). Αρχικά, οι τάσεις εξέλιξης των οικιστικών περιοχών έχουν καθοριστεί από μια βαθμιαία μεθοδολογική προσέγγιση και έχει βαθμολογηθεί ένα πιθανό πρότυπο για να εντοπίσει την οικιστική αύξηση κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996. Δεύτερον, το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί για να προβλέψει τις μελλοντικές θέσεις των αλλαγών εδάφους για την περίοδο 1996-2006.

''Η διαδικασία ταξινόμησης για τον χαρακτηρισμό των αλλαγών στην κάλυψη γης'' 
Δεδομένου ότι η ζώνη μελέτης παρουσιάζει μια μεγάλη μεταβλητότητα των μη-αστικών και αστικών επιφανειών, εφαρμόστηκε μια ανάλυση κύριων τμημάτων (PCA) για να εξαγάγει και να ταξινομήσει τις κατηγορίες κάλυψης εδάφους (εικ 3). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τη μείωση των περιττών πληροφοριών στις τρεις ιδιαίτερα συσχετισμένες ζώνες SPOT με το μετασχηματισμό των συσχετισμένων μεταβλητών σε νέες μεταβλητές που αποκαλούνται συστατικά. Αυτά τα συστατικά είναι χρήσιμά έτσι ώστε να βελτιωθεί η διαδικασία ταξινόμησης. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για να ταξινομήσει τη ζώνη μελέτης είναι μια επιβλεπόμενη ταξινόμηση από τη σταδιακή διακριτή ανάλυση. Η ακρίβεια της ταξινόμησης είναι περίπου 89% το 1986 και 93% το 1996. Μία μετα ταξινόμηση με τη χρήση ενός φίλτρου 3 x 3 εφαρμόστηκε και στις δύο εικόνες για να αποβάλλει τα μεμονωμένα πίξελς. Οι κατηγορίες κάλυψης εδάφους ενσωματώνονται έπειτα σε ένα γεωγραφικό σύστημα αναφοράς και διάφορες χωρικές διαδικασίες ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογίσουν: 1. τις οικιστικές περιοχές το 1986 και το 1996, 2. την οικιστική αύξηση μεταξύ του 1986 και 1996 και 3. τις αρχικές κατηγορίες κάλυψης εδάφους των οικιστικών περιοχών αύξησης μεταξύ του 1986 και 1996.

''Πιθανό μοντέλο'' 
Έχει χρησιμοποιηθεί συχνά για δημογραφικούς ή κοινωνικούς λόγους, προκειμένου να μελετηθούν οι σχέσεις μεταξύ των πληθυσμιακών τύπων και των θέσεων τους ή μεταξύ χρηστών και αγαθών. Διάφοροι συντάκτες έχουν προτείνει την εφαρμογή ενός τέτοιου προτύπου στα προϊόντα τηλεπισκόπησης έτσι ώστε να λάβουν την αστική οριοθέτηση και για να καθοριστούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χωρικών χαρακτηριστικών. Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα αυτού του μοντέλου είναι να εντοπιστούν οι πιθανές περιοχές ανάπτυξης των πόλεων. Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση, δύο διαφορετικές πιθανότητες (μία αστική πιθανότητα Α που αντιστοιχεί σε κατάσταση πυκνοκατοικημένης περιοχής σε έναν χρόνο t και μία αστική αναπτυξιακή πιθανότητα Β που αντιστοιχεί σε τάσεις ανάπτυξης των οικιστικών περιοχών που παρατηρήθηκαν σε χρόνο t+1) βαθμολογούνται και συνδυάζονται για να προσδιορίσουν την πραγματική επέκταση των οικιστικών περιοχών την περίοδο 1986-1996. Οι παράμετροι βαθμολόγησης καθορίζονται από μια δοκιμή και μία δοκιμασία για να συμπέσουν με την πραγματική ανάπτυξη. Οι τιμές βάρους πρέπει να διαταχτούν για να δώσουν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Είναι βαθμολογημένες με κλίμακα από 0 έως 10 προκειμένου να ληφθούν αποτελέσματα, όπου οι εντάσεις αλληλεπίδρασης έχουν κλίμακα μεταξύ 0 και 200. Κατόπιν, σε ένα δεύτερο βήμα, οι ίδιες παράμετροι βαθμολόγησης εφαρμόζωνται κατά τη διάρκεια της περιόδου 1996-2006 για να προβλεφθεί η θέση της τάσης εξέλιξης της αστικής αύξησης. Αυτό εξετάζεται με την προϋπόθεση ότι τα χαρακτηριστικά της αύξησης θα είναι ίδια και για τις δύο περιόδους.

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Εξέλιξη της κάλυψης γης'' 
Η επιβλεπόμενη ταξινόμηση επιτρέπει τον προσδιορισμό έξι κατηγοριών κάλυψης εδάφους (πίνακας 1). Συνολικά, τα ποσοστά μείωσης αγροτικής γης μεταξύ των δύο ημερομηνιών και των φυσικών εδαφών παραμέμειναν ίδια (πίνακας 2). Υπάρχουν μερικές συγχήσεις στην ανακατανομή των γεωργικών και φυσικών κατηγοριών κάλυψης εδάφους λόγω του ότι η βλάστηση δεν είναι στην ίδια φαινολογική φάση στις δύο αυτές ημερομηνίες. Επιπλέον, η φτωχή ραδιομετρική ποιότητα της εικόνας το 1986 συμβάλλει στη σύγχηση μεταξύ αυτών των δύο τύπων. Μπορούμε επίσης να σημειώσουμε ότι οι οικιστικές περιοχές στη ταξινόμηση κάλυψης του 1986 υπερεκτιμούνται στο νοτιοδυτικό μέρος της ζώνης μελέτης λόγω κάποιων συγχήσεων με τα λατομεία, όπου εμφανίζονται με την ίδια φασματική απάντηση. Όλες αυτές οι συγχήσεις λαμβάνονται υπόψιν.

''Ποσοτικοποίηση των αλλαγών κάλυψης γης και προσδιορισμός της επεκτατικής διαδικασίας'' 
Σε πρώτη φάση, η συνολική αστική αύξηση ποσολογείται και τοποθετείται στις εικόνες των οικιστικών περιοχών (εικόνα 4γ και δ). Την περίοδο 1986-1996 αποκαλύπτεται μια σφαιρική αύξηση 1010 οικιστικών εκταρίων. Η μεγαλύτερη αύξηση εμφανίστηκε στη δυτική πλευρά κατά μήκος του οδικού δικτύου και στη νότια κατεύθυνση κατά μήκος της Sebkha (εικόνα 5α) η οποία μπορεί να συσχετιστεί με τη συμφόρηση και την αύξηση των δαπανών για κατοικία στη καρδιά της πόλης και με την πρόσφατη εφαρμογή στη Sebkha βιομηχανικών υποδομών.
Σε ένα δεύτερο βήμα, μπορούν να προσδιοριστούν δύο διαδικασίες οικιστικής επέκτασης: (1) μία αύξηση στην πυκνότητα οικιστικών περιοχών χαμηλής πυκνότητας (2) εμφάνιση νέων οικιστικών περιοχών, χωρίς σχεδιασμό κατά ένα μεγάλο μέρος (εικ. 5B). Η διαδικασία αύξησης της πυκνότητας εμφανίζεται σε ποσοστό περισσότερο από 80% στην αστική μορφολογική ζώνη (UMA). Το υπόλοιπο 20% προέρχεται από παλαιά χωριά στο νότο και κατά μήκος της δυτικής πλευράς της Sebkha. Οι άτυπες εγκατάστασεις επεκτείνονται πρώτα σε γεωργικά εδάφη και δεύτερον στις φυσικές ζώνες βλάστησης. Στα 10 αυτά έτη, είναι όλο και περισσότερο διεσπαρμένες γύρω από τις γεωργικές περιοχές προκαλώντας μια προοδευτική μείωση αυτής της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα αρκετές αρνητικές επιδράσεις στο αγροτικό και φυσικό περιβάλλον όπως παρενόχληση του υδρολογικού συστήματος προκαλώντας ρύπανση και εξαφάνιση της φυσικής βλάστησης της Sebkha. Επιπλέον τα βιομηχανικά απόβλητα εναποθέτονται στη Sebkha λόγω του ότι πολλές βιομηχανικές δραστηριότητες εγκαθίστανται κοντά στην πρωτεύουσα και κατά μήκος του οδικού δικτύου από τη δεκαετία του '80.

''Εξομοίωση με το πιθανό μοντέλο'' 
Το πιθανό πρότυπο έχει εφαρμοστεί προκειμένου να βρεθεί η πιθανή αστική επέκταση και να προβλεφθεί η ανάπτυξη της άτυπης επέκτασης εγκαταστάσεων νοτιοδυτικά του ΜΑΤ. Σε πρώτη φάση, η διαδικασία στάθμισης πολλαπλών κριτηρίων (αστικό πιθανό Α και αστικό αναπτυξιακό δυναμικό Β) χρησιμοποιείται για να βαθμολογήσει το πρότυπο λαμβάνοντας υπόψη τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οικιστικών περιοχών του 1986 και των περιορισμών που συνδέονται με το Master Plan το 1996. Οι διαφορετικές κατηγορίες εδάφους εφαρμόζωνται με διαφορετικό βάρος η κάθε μία. Κατόπιν, μια δεύτερη πιθανή εικόνα, αποκαλούμενη «αστική ανάπτυξη», δημιουργείται λαμβάνοντας υπόψη την πραγματική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια της περιόδου 1986-1996.
Η σύνθετη εικόνα που προκύπτει, παρουσιάζεται σε έξι κατηγορίες έτσι ώστε να ενισχύσει την κατανόηση των αποτελεσμάτων (εικ. 6α). Δίνει έμφαση στη θέση της επέκτασης μέσα στη περίοδο αυτή. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι βαθμολογημένες παράμετροι προσδιορίζουν τη συνοχή του κέντρου της πόλης με μερικούς ομόκεντρες ζώνες. Το UMA προσδιορίζεται με μια υψηλή δυνατότητα της αστικής επέκτασης. Οι επιφάνειες δυτικά του Sebkha και των παλαιών χωριών στο νότο προσδιορίζονται με μια μέση πιθανή αύξηση. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σύμφωνα με τις επεκτάσεις του 1996. Τα αποτελέσματα δίνουν έμφαση επίσης σε μια πιθανή αύξηση οικιστικών περιοχών στα γεωργικά-προστατευμένα εδάφη. Σε ένα δεύτερο βήμα, τα ίδια βάρη εφαρμόζονται στις κατηγορίες κάλυψης εδάφους του 1996 για να εντοπίσουν την πιθανή ανάπτυξη των οικιστικών περιοχών για την περίοδο 1996-2006 (εικ. 6β). Η εικόνα που προκύπτει δίνει έμφαση στη συνοχή UMA χωρίς ομόκεντρες ζώνες. Αυτές όμως εντοπίζονται στην περιφέρεια των παλαιών χωριών στο νότο και δυτικά του UMA κατά μήκος του δρόμου ανατολής/δύσης. Αναμένεται ότι αυτά τα παλαιά χωριά θα έχουν μια σημαντική αύξηση στο κοντινό μέλλον. Οι άλλες ευαίσθητες ζώνες είναι τοποθετημένες στο νοτιοδυτικό σημείο όπου κάποιες περιοχές βλάστησης μπόρει να εκτεθούν σε μια μελλοντική αστική ανάπτυξη. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να δωθούν στις τοπικές αρχές και στους υπευθύνους έτσι ώστε να βοηθήσουν σε μελλοντικές αποφάσεις σχεδιασμού.

'''Συμπεράσματα''' 
Το φαινόμενο της άτυπης εγκατάστασης φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο ζήτημα στον έλεγχο της αστικής ανάπτυξης στη μητροπολιτική περιοχή της Τυνησίας. Η έλλειψη σχετικών χωρικών πληροφοριών μπορεί να προληφθεί με τα στοιχεία τηλεπισκόπησης. Time-series διαδικασίες προσφέρουν δυνατότητες για τις σταθερές έρευνες πάνω στις αλλαγές κάλυψης εδάφους. Η άρθρωση μεταξύ στατιστικών προσεγγίσεων και πιθανών ικανοτήτων διαμόρφωσης παρέχουν κάποια υποστήριξη στα έγγραφα λήψης αποφάσεων για να διαμορφώσουν τα μελλοντικό σενάρια ελέγχου. Όσον αφορά τα ζητήματα αειφορίας, η προσέγγιση αυτού του είδους μπορεί να προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για πιθανά που εκτίθενται κατηγορίες κάλυψης εδάφους προς την αύξηση της αστικοποίησης.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T15:41:30Z

M.toggelidou:

Πίεση για αστικοποίηση και διαμόρφωση αστικής αύξησης: Παράδειγμα της μητροπολιτικής περιοχής της Τυνησίας

2012-03-04T15:39:47Z

M.toggelidou: Νέα σελίδα με ''''Urbanization pressure and modeling of urban growth: example of the Tunis Metropolitan Area''' Συγγραφείς: C. Weber, A. Puissant Πηγή: [http://...'

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T13:50:51Z

M.toggelidou:

'''A remote sensing GIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China''' 
Συγγραφέας: Q. Weng 
Πηγή: [http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/ http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/]

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik3.jpg | thumb | right | Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik4.jpg | thumb | right | Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997 ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin2.jpg | thumb | left | Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους ]]

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T13:50:40Z

M.toggelidou:

'''A remote sensing-GIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China''' 
Συγγραφέας: Q. Weng 
Πηγή: [http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/ http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/]

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik3.jpg | thumb | right | Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik4.jpg | thumb | right | Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997 ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin2.jpg | thumb | left | Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους ]]

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T13:50:27Z

M.toggelidou:

'''A remote sensing - GIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China''' 
Συγγραφέας: Q. Weng 
Πηγή: [http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/ http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/]

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik3.jpg | thumb | right | Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik4.jpg | thumb | right | Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997 ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin2.jpg | thumb | left | Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους ]]

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T13:49:57Z

M.toggelidou:

'''A remote sensingGIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China''' 
Συγγραφέας: Q. Weng 
Πηγή: [http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/ http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/]

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik3.jpg | thumb | right | Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik4.jpg | thumb | right | Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997 ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin2.jpg | thumb | left | Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους ]]

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T13:49:18Z

M.toggelidou:

A remote sensingGIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China
Συγγραφέας: Q. Weng
Πηγή: [http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/ http://www.mendeley.com/research/a-remote-sensinggis-evaluation-of-urban-expansion-and-its-impact-on-surface-temperature-in-the-zhujiang-delta-china/]

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik3.jpg | thumb | right | Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik4.jpg | thumb | right | Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997 ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin2.jpg | thumb | left | Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους ]]

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T13:30:08Z

M.toggelidou:

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik3.jpg | thumb | right | Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik4.jpg | thumb | right | Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997 ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin2.jpg | thumb | left | Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους ]]

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Αρχείο:Mt ar3 pin2.jpg

2012-03-04T13:28:51Z

M.toggelidou: Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους

Πίνακας 2: Μέση επιφανειακή θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin σύμφωνα με τον τύπο κάλυψης εδάφους

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T13:17:03Z

M.toggelidou:

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

[[ Εικόνα: Mt_ar3_pin1.jpg | thumb | left | Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik3.jpg | thumb | right | Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997 ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik4.jpg | thumb | right | Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997 ]]

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Αρχείο:Mt ar3 eik4.jpg

2012-03-04T13:16:29Z

M.toggelidou: Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997

Εικ.4 Χωρική διανομή των ζωνών θερμοκρασιακής αύξησης, 1989-1997

Αρχείο:Mt ar3 eik3.jpg

2012-03-04T13:13:03Z

M.toggelidou: Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997

Εικ.3 Χάρτης αστικής επέκτασης στο δέλτα, 1989-1997

Αρχείο:Mt ar3 pin1.jpg

2012-03-04T13:07:43Z

M.toggelidou: Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997

Πίνακας 1: Αλλαγές χρήσης/κάλυψης γης 1989-1997

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T13:00:13Z

M.toggelidou:

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T12:51:21Z

M.toggelidou:

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.

Εκτίμηση μέσω τηλεπισκόπησης και GIS της αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang στην Κίνα και ο αντίκτυπος της στην επιφανειακή θερμοκρασία

2012-03-04T12:50:56Z

M.toggelidou:

'''Εισαγωγή''' 
Οι αλλαγές στην κάλυψη εδάφους περιλαμβάνουν αλλαγές στη βιοτική ποικιλομορφία, την πραγματική και πιθανή πρωταρχική παραγωγικότητα, την εδαφολογική ποιότητα και τα ποσοστά ιζηματογένεσης (Steven και λοιποί. 1992) και δεν μπορούν να γίνουν κατανοητά χωρίς τη γνώση της αλλαγής χρήσεων γης που τα οδηγεί. Επομένως, η χρήση γης και οι αλλαγές κάλυψης εδάφους έχουν περιβαλλοντολογικές επιπτώσεις σε τοπικό και περιφερειακό επίπεδο, και ίσως συνδέονται με τη παγκόσμια περιβαλλοντολογική διαδικασία.
Η αστικοποίηση, η μετατροπή δηλαδή άλλων τύπων εδαφών σε χρήσεις που συνδέονται με την αύξηση των πληθυσμών και της οικονομίας, είναι ένας κύριος τύπος χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους στη ιστορία της ανθρωπότητας και ασκεί επίσης μεγάλη επίδραση στο κλίμα. Με την κάλυψη, με τα κτήρια, τους δρόμους και άλλες αδιαπέραστες επιφάνειες, οι αστικές περιοχές έχουν γενικά μια υψηλότερη ηλιακή απορρόφηση ακτινοβολίας, μεγαλύτερη θερμική ικανότητα και αγωγιμότητα, ώστε η θερμότητα να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και να απελευθερώνεται τή νύχτα. Επομένως, οι αστικές περιοχές έχουν μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία έναντι των περιβαλλουσών αγροτικών περιοχών.
Στην Κίνα, τα σχέδια κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους έχουν υποβληθεί σε μια θεμελιώδη αλλαγή λόγω της επιταχυνόμενης οικονομικής ανάπτυξης από την οικονομική πολιτική μεταρρύθμισή το 1978. Η αστική αύξηση έχει επιταχυνθεί με αποτέλεσμα πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει ιδιαίτερα στην παράκτια περιοχή του δέλτα Zhujiang όπου η αγροτική γη εξαφανίζεται χρόνο με το χρόνο και μετατρέπεται σε αστική.
Ο στόχος αυτής της μελέτης είναι να αναδειχθεί η ενσωμάτωση της χρήσης τηλεπισκόπησης και GIS για να εξεταστούν τα περιβαλλοντολογικά θέματα στην Κίνα σε τοπικό επίπεδο. Συγκεκριμένος στόχος είναι να αξιολογηθεί η αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang και να αναλυθεί ο αντίκτυπος της αστικής αύξησης στην επιφανειακή θερμοκρασία.
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik1.jpg | thumb | right | Εικ.1 Περιοχή μελέτης ]]
 
[[ Εικόνα: Mt_ar3_eik2.jpg | thumb | right | Εικ.2 Μεγάλοι ποταμοί, χώρες και πόλεις στο δέλτα Zhujiang (Lo 1989) ]]

'''Περιοχή μελέτης''' 
Η περιοχή μελέτης, το Zhujiang δέλτα (Pearl River Delta), βρίσκεται μεταξύ των γεωγραφικών πλατών 21° 40 Ν και 23° Ν, και των γεωγραφικών μηκών 112° Ε και 113° 20 Ε. Είναι το τρίτο μεγαλύτερο δέλτα στην Κίνα και έχει έκταση 17.200 τμ2 (εικ.1).
Από οικονομικής άποψης, το δέλτα Zhujiang είναι ο μεγαλύτερος τομέας οικονομικής συγκέντρωσης στη Νότια Κίνα. Από το 1978, το δέλτα έχει γίνει ανερχόμενο αστέρι λόγω της οικονομικής επέκτασης του υπό την οικονομική πολιτική μεταρρύθμιση της κυβέρνησης της Κίνας και επομένως έχει θεωρηθεί ως πρότυπο για την κινεζική επαρχιακή ανάπτυξη. Αυτή η γρήγορη ανάπτυξη έχει επιφέρει θεμελιώδεις αλλαγές στην κάλυψης χρήσεων γης και εδάφους.

'''Μεθοδολογία''' 
''Ανίχνευση και ανάλυση αστικής επέκτασης'' 
Τα πρότυπα χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 χαρτογραφήθηκαν με την χρήση στοιχείων Landsat Thematic Mapper (TM - ημερομηνίες:13 Δεκεμβρίου 1989 και 29 Αυγούστου 1997). Εντοπίστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν επτά τύποι εδαφικής χρήσης/κάλυψηςι: (1) αστικό ή οικιστικό έδαφος, (2) άγονο έδαφος, (3) σοδειές, (4) αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, (5) έδαφος ανάχωμα-λιμνών, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas κάθε εικόνα ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας την εξίσωση μέσω ιστογράμμων έτσι ώστε να έχουμε περισσότερο όγκο ορατών πληροφοριών. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντική γιατί βοηθά να προσδιοριστεί ο επίγειος έλεγχος που γίνεται κατόπιν στη διόρθωση. Πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο της μέγιστης πιθανοφάνειας για να ταξινομηθούν οι εικόνες, χρησιμοποιώντας τα κανάλια 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (ερυθρό). Η ακρίβεια της ταξινόμησης πιστοποιήθηκε από επίγειους ελέγχους και με σύγκριση με χάρτες χρήσης/κάλυψης που έλεγχτηκαν σύμφνα με τα πραγματικά εδαφικά δεδομένα. Στην εκτέλεση της ανίχνευσης αλλαγών στη χρήση/κάλυψη γης, υιοθετήθηκε μια ανίχνευση διαγώνιας ταξινόμησης σε πίνακα και παρήχθη μια μήτρα αλλαγής με τη βοήθεια του Erdas.
Η αστική εικόνα επέκτασης επιστρώθηκε περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές εικόνες αναφοράς έτσι ώστε να αναλυθούν τα πρότυπα της αστικής επέκτασης, συμπεριλαμβανομένης μιας εικόνας του ορίου νομών/πόλεων, βασικών δρόμων, και σημαντικών αστικών κέντρων. Αυτά τα στρώματα κατασκευάστηκαν σε ένα διανυσματικό περιβάλλον GIS και μετατράπηκαν σε ράστερ (πλέγμα καννάβου=30 μ).

''Ανάλυση επίδρασης της αστικής επέκτασης'' 
Για να μετρηθεί η αλλαγή στην επιφανειακή θερμοκρασία από το 1989 ως το 1997, προσδιορίστηε η θερμοκρασία της επιφανειακής ακτινοβολίας από τα ραδιομετρικά διορθωμένα θερμικά υπέρυθρα στοιχεία του TM, χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό πρότυπο έτσι ώστε να μετατραπεί ο ψηφιακός αριθμός (DN) σε θερμοκρασία ακτινοβόλίας (Malaret κ.α. 1985):
Τ(Κ) =209.831+0.834DN 0.00133 DN2 (1)
Κατόπιν, εφαρμόστηκαν διορθώσεις για την ικανότητα της ακτινοβολιας (ε) σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης εδάφους, η οποία υπολογίζεται από τον τύπο:
Ts = T((K) / 1+(λT(K)/α)ln ε (2)
Στην εξέταση της χωρικής σχέσης μεταξύ των τύπων χρήσης γης/κάλυψης και της απάντησης της ενεργειακής επιφάνειας όπως μετριέται από το TS, οι ταξινομημένες εικόνες κάλυψης εδάφους του 1989 και 1997 επιστρώθηκαν στην εικόνα TS των αντίστοιχων ετών.

'''Αποτελέσματα και συζήτηση''' 
''Αστική επέκταση στο δέλτα Zhujiang, 1989-1997'' 
Η συνολική ακρίβεια των χαρτών χρήσης/κάλυψης γης για το 1989 και το 1997 καθορίστηκε ως 90.57% και 85.43% αντίστοιχα. Οι δείκτες Κ για τους χάρτες του 1989 και το 1997 ήταν 0.8905 και 0.8317, αντίστοιχα. Σαφώς, αυτά τα στοιχεία έχουν εύλογα υψηλή ακρίβεια, και είναι έτσι επαρκή για την ανίχνευση της αστικής επέκτασης. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει μια μήτρα χρήσης γης και αλλαγής κάλυψης εδάφους του δέλτα Zhujiang από το 1989 ως το 1997. Από αυτόν τον πίνακα, είναι σαφές ότι έχει υπάρξει μια σημαντική αλλαγή (12.82% της συνολικής περιοχής) στη χρήση γης και την κάλυψη εδάφους στην περιοχή μελέτης κατά τη διάρκεια των οκτώ αυτών ετών. Τα αστικά ή οικιστικά αγροκτήματα εδάφους και δενδροκηποκομίας έχουν αυξηθεί στην περιοχή (από 47.68% και 88.66%, αντίστοιχα), ενώ οι σοδειές έχουν μειωθεί (από 48.37%). . Η εικόνα 3 παρουσιάζει το βαθμό και τη χωρική διάταξη της αστικής επέκτασης. Η επικάλυψη αυτού του χάρτη με μια μάσκα νομών και πόλεων αποκαλύπτει το χωρικό περιστατικό της αστικής επέκτασης μέσα στις διοικητικές περιοχές. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτή η ραγδαία ανάπτυξη σε μορφή μικρών πόλεων στην ανατολική πλευρά του δέλτα είναι υψηλά επηρεασμένη από επενδύσεις που έρχονται από το Hong Kong. Οι διαδικασίες αστικής επέκτασης στο δέλτα Zhujiang κατά τη διάρκεια της περιόδου 1989 ως το 1997 εξετάζονται περαιτέρω με τη χάραξη μιας καμπύλης αποσύνθεσης (decay) απόστασης από έναν βασικό δρόμο, και την καθιέρωση μιας μαθηματικής εξίσωσης. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι η πυκνότητα της αστικής επέκτασης μειώνεται καθώς η απόσταση από ένα βασικό δρόμο μεγαλώνει.

''Θερμικές υπογραφές των τύπων εδαφικής κάλυψης'' 
Προκειμένου να γίνουν κατανοητές οι επιδράσεις των αλλαγών χρήσης/κάλυψης γης στην ακτινοβόλο θερμοκρασία της επιφάνειας, πρέπει να μελετηθούν πρώτα τα χαρακτηριστικά των θερμικών υπογραφών κάθε τύπου κάλυψης εδάφους.
Είναι σαφές ότι και για τα δύο έτη (πίνακας 2), το αστικό ή οικιστικό έδαφος εκθέτουν την υψηλότερη ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία (336.30K το 1989 και 339.14K το 1997), και έπειτα ακολουθεί το άγονο έδαφος (335.52K το 1989 και 338.36K το 1997). Αυτό υπονοεί ότι η αστική ανάπτυξη όντως αυξάνει την ακτινοβόλο επιφανειακή θερμοκρασία με την αντικατάσταση της φυσικής βλάστησης με μη εξατμιζόμενες επιφάνειες όπως η πέτρα, το μέταλλο και το σκυρόδεμα. Η ακτινοβόλος θερμοκρασία των οργανισμών του νερού είναι υψηλότερη από αυτή του δάσους (0.83K το χειμώνα), ενώ το καλοκαίρι χαμηλότερη (1.86 Κ). Λόγω των διακριτικών χαρακτηριστικών των ποταμών, των λιμνών, και των ωκεανών, οι ακτινοβόλες τιμές θερμοκρασίας τους ποικίλλουν. Αυτή η διαφορά πιθανώς έχει να κάνει με το όλο και πιο σοβαρό πρόβλημα ρύπανσης των υδάτων στο δέλτα Zhujiang, όπου το νερό αποβλήτων που υπάρχει ως αποτέλεσμα της επεξεργασία ζάχαρης, της επεξεργασία πολτού χαρτιού και κλωστοϋφαντουργικού προϊόντος που βάφει και που επιμεταλλώνει με ηλεκτρόλυση συχνά άμεσα απελευθερώνεται στους ποταμούς. Τα δάση παρουσιάζουν αρκετά χαμηλή ακτινοβόλο θερμοκρασία και στα δύο έτη, επειδή η πυκνή βλάστηση μπορεί να μειώσει το ποσό θερμότητας που αποθηκεύεται στις δομές του χώματος και της επιφάνειας μέσω της εφίδρωσης.
Οι σοδειές, τα αγροκτήματα δενδροκηποκομίας, και το έδαφος ανάχωμα-λιμνών τείνουν να έχουν αραιά βλάστηση και εκτεθειμένο γυμνό χώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση μεταξύ της ακτινοβόλου επιφανειακής θερμοκρασίας και της σύστασης της κάλυψης του εδάφους που επηρεάζεται από τη χρήση γης, οι αλλαγές στην κάλυψη χρήσης γης και εδάφους μπορούν να έχουν ένα βαθύ αποτέελσμα στην επιφανειακή θερμορασία λόγω ακτινοβολίας σε μια περιοχή. Το GIS με την επεξεργασία εικόνας μπορεί να βοηθήσει στην απεικόνιση του αντικτύπου της χρήσης γης και της αλλαγής κάλυψης εδάφους της θερμοκρασίας αυτής. Τα αποτελέσματα της GIS ανάλυσης δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη μεταξύ της περιόδου 1989 - 1997 ουσιαστικά έχει προκαλέσει μία μέση άυξηση της τάξης 13.01 K στην επιφανειακή θερμοκρασία, με μια σταθερή απόκλιση ±10.60 Κ.

''Χωρική διανομή της επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω ακινοβολιάς'' 
Η εικόνα της αλλαγής της επιφανειακής θερμοκρασίας κωδικοποιείται εκ νέου σε οκτώ θερμοκρασιακές ζώνες βασισμένες στο ταξινομημένο σχέδιο κατιόντων ίσου διαστήματος. Οι ζώνες 7 και 8 έχουν μια θετική τιμή αλλαγής θερμοκρασίας, που δείχνει μια αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ 1989 και 1997, ενώ οι άλλες έχουν αρνητικές τιμές. Μια ανάλυση GIS χρησιμοποιώντας buffer και λειτουργίες επικαλύψης πραγματοποιήθηε για να αποκτηθεί η πυκνότητα της θερμοκρασίας της ζώνης 8 σε κάθε ζώνη buffer 500m μακρυά από τους βασικούς δρόμους. Το αποτέλεσμα παρουσιάζει μια τάση μείωσης των πυκνοτήτων καθώς η απόσταση από τους δρόμους αυξάνεται.

'''Συμπεράσματα''' 
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση χρήσης/κάλυψης στο αστικό έδαφος μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη δεν ήταν ομαλή στα διαφορετικά μέρη του δέλτα, και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης παρουσίασε μια τάση πτώσης καθώς αυξανόταν η απόσταση από το οδικό δίκτυο όπως προείπαμε. Ο συνδυασμός της χρήση τηλεπισκόπησης και GIS επέτρεψε μια εξέταση του αντίκτυπου της αστικής επέκτασης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αστική ανάπτυξη αύξησε την θερμοκρασία κατά 13.01 Κ. Αυτή η μελέτη επίσης μας έδειξε ότι μία αμέση επίδραση στην αλλαγή χρήσης/κάλυψης χρησης αστικής γης μπορεί να έχει έμμεση επίδραση σε ένα άλλο. Η αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας λόγω της ακτινοβολίας είχε και ως αποτέελσμα τη μείωση της βιομάζας. Η ψηφιακή ταξινόμηση της εικόνας με το GIS έχει την ικανότητα και έτσι μας παρείχε εκτενείς πληροφορίες για τη φύση, το ποσοστό και τη θέση της αστικής επέκτασης του εδάφους.
Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις της αστικής επέκτασης μπορούν να διαμορφωθούν σε τοπικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ολοκληρωμένη προσέγγιση τηλεπισκόπησης και GIS. Η μεθοδολογία που υιοθετείται σε αυτήν την μελέτη παρέχει μια εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή εμπειρική παρατήρηση και ανάλυση χρησιμοποιώντας στοιχεία από την ίδια τη γη (in situ) για τις περιβαλλοντικές μελέτες. Εντούτοις, στην εφαρμογή της μεθοδολογίας που χρησιμοποιείται στο έγγραφο αυτό και τα ευρήματα του, πρέπει να σημειωθούν δύο σημεία. Κατ' αρχάς, οι υπολογισμένες επιφανειακές θερμοκρασίες μπορεί να είναι υψηλότερες από αυτές που βρέθηκαν, δεδομένου ότι οι επιδράσεις της τραχύτητας της επιφάνειας δεν έχουν ληφθεί υπόψιν. Δεύτερον, ένα πιό περίπλοκο σχέδιο διορθώσεων της ικανότητας ακτινοβολίας που να διαφοροποιεί επτά τύπους εδαφικής κάλυψης πρέπει να εφαρμοστεί σε κάθε περεταίρω μελέτη. Η αποτελεσματική μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών ζητά να αναλύσει τη σημασία της φυσικής επιφάνειας και τη τραχύτητά του στην ικανότητα ακτινοβολίας.