RemoteSensing Wiki - Συνεισφορές χρήστη [el]

Φωτοπούλου Μαρία

2021-02-15T17:17:32Z

Maria Fotopoulou:

* [[ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΜΑΖΙΚΟΥ ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ: ΤΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΗΣ ΤΕΝΕΡΙΦΗΣ]]

* [[Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ]]

* [[Αξιολόγηση της δομικής ακεραιότητας υλικών με την χρήση της θερμογραφίας]]

* [[Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον]]

* [[Βαθμονόμηση του Ευρωπαϊκού μοντέλου Sentinel-3A]]

* [[ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ: Μέθοδοι ΕτΑ (Εντοπισμού της Αλλαγής)]]

* [[Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς]]

* [[ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ]]

* [[Το ηφαίστειο της Σαντορίνης ως πιθανό ανάλογο του Άρη]]

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

ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΜΑΖΙΚΟΥ ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ: ΤΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΗΣ ΤΕΝΕΡΙΦΗΣ

2021-02-15T17:12:37Z

Maria Fotopoulou:

'''ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΜΑΖΙΚΟΥ ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ:
ΤΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΗΣ ΤΕΝΕΡΙΦΗΣ
'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Global Land Use Change & Syndromes of Global Change

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''' SEOS (Science Education through Earth Observation for High Schools is an initiative for using satellite remote sensing of the Earth in science education curricula in high schools.)

'''ΠΗΓΗ :''' SEOS [https://seos-project.eu/landuse/landuse-c01-p02.html]

'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, χρήσεις γης, αλλαγές, Τενερίφη, τουρισμός

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Αλλαγή χρήσεων γης

Όχι μόνο οι πόλεις και άλλοι οικισμοί αναπτύσσονται στην Τενερίφη, όπως και άλλες μορφές χρήσης γης ή κάλυψης γης αλλάζουν. Στη φωτογραφία φαίνονται αλλαγής στην κάλυψη γης από το 1978 έως το 2002.
Οι δορυφορικές εικόνες μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για πολλές πτυχές της επιφάνειας της γης, οι οποίες χρησιμοποιούνται για διάφορες ερμηνείες. Για την ανάλυση της χρήσης γης και της αλλαγής της χρήσης γης με την πάροδο του χρόνου, είναι χρήσιμο να ταξινομηθούν τα δορυφορικά δεδομένα.

Ταξινόμηση δορυφορικών εικόνων

Η ταξινόμηση ομαδοποιεί pixel με παρόμοια φασματική απόκριση. Αυτό επιτρέπει στη συνέχεια να διακρίνονται διαφορετικοί τύποι κάλυψης γης. Μέσω της ταξινόμησης μιας δορυφορικής εικόνας δημιουργείται ένας θεματικός χάρτης της χρήσης γης και των αλλαγών της στον χρόνο. Κατά τη σύγκριση δύο ταξινομήσεων από δύο διαφορετικές χρονικές στιγμές, οι αλλαγές περιγράφονται και υποστηρίζονται από περισσότερες λεπτομέρειες.

'''ΤΕΝΕΡΙΦΗ '''

Τοποθεσία και κλίμα:

Η τοποθεσία και το κλίμα της Τενερίφης τηνκαθιστούν δημοφιλές ως νησί διακοπών και γι’ αυτό προσελκύει εκατομμύρια τουρίστες κάθε χρόνο.
Η Τενερίφη ανήκει διοικητικά στην Ισπανία. Με μέγεθος 2.052 km² είναι το μεγαλύτερο των Καναρίων Νήσων. Βρίσκεται περίπου 1.300 χλμ μακριά από την ηπειρωτική Ισπανία. Ενώ η γεωλογική εξέλιξη του νησιού είναι ακόμη υπό συζήτηση, η ηφαιστειακή του προέλευση είναι αδιαμφισβήτητη. Η ορατή απόδειξη είναι το Pico del Teide, 3,718 μ. πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας που το καθιστά το υψηλότερο βουνό της Ισπανίας.
Τα Κανάρια Νησιά βρίσκονται στην υποτροπική ζώνη. Το κλίμα τους επηρεάζεται από τους δυτικούς ανέμους, τις περιοχές χαμηλής πίεσης του Ατλαντικού και την εγγύτητα με την αφρικανική ήπειρο. Το κλίμα των νησιών είναι γενικά εύκρατο και ισορροπημένο σε κάθε εποχή, η μέση θερμοκρασία κυμαίνεται μεταξύ 17-18 ° C το χειμώνα και 24-25 ° C το καλοκαίρι.
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι θαλάσσιες μάζες αέρα φτάνουν μέχρι τις βόρειες πλαγιές του ορεινού όγκου Teide και σχηματίζουν σύννεφα σε υψόμετρο περίπου 1.000 - 1.500 μέτρων. Αυτά όταν πυκνώνουν είναι η αιτία ψιλών βροχοπτώσεων όταν έρχονται σε επαφή με τα δάση δάφνης και πεύκου της περιοχής. Αυτό δίνει σημαντικά πλεονεκτήματα στη γεωργία στη βόρεια πλευρά του νησιού κατά τους μάλλον ξηρούς καλοκαιρινούς μήνες.
Η χωρική κατανομή της βλάστησης της Τενερίφης χαρακτηρίζεται από διάφορες υψομετρικές ζώνες και αρκετές΄εκτάσεις πλαγιών. Ξεκινώντας με μια υποτροπική ημι-έρημο στις ακτές του νησιού, ακολουθείται από μια βλάστηση με έντονους δασικούς σχηματισμούς. Στο ψηλότερο βόρειο τμήμα του νησιού, υπάρχει μερικώς υποβαθμισμένη βλάστηση. Στο νότο πάνω από το δάσος δάφνης συχνά συμπυκνώνονται τα σύννεφα που είναι υπεύθυνα για βροχοπτώεις. Αειθαλή πευκοδάση βρίσκονται σε πλαγιές με κλίση προς το νότο και πάνω από αυτές βρίσκεται το επίπεδο των δασών δάφνης στις βορειοδυτικές πλαγιές.

[[Αρχείο:Tenerifi1.JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Προσαρμοσμένα σημεία διακανονισμού για το 2026.]]

'''ΤΟΥΡΙΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΤΕΝΕΡΙΦΗ'''

Παρουσιάστηκε ήδη ότι η Τενερίφη έχει ευνοϊκό κλίμα, ήπιες καιρικές συνθήκες και όμορφο φυσικό πειβάλλον, είναι ένας ιδαικός τόπος δηλαδή για τον τουρισμό. Ωστόσο, δεν υπάρχουν παντού ξενοδοχεία και τουριστικές υποδομές στο νησί. Ο λόγος είναι πως δεν ενδείξνεται όλες οι περιοχές του νησιού για την ανάπτυξη του τουρισμού.
Ιστορικά ο τουρισμός της Τενερίφης άρχισα πριν περισσότερο από μισό αιώνα. Στη Γερμανία, η πρώτη εμφάνιση τουριστικού πακέτου πτήσης στην Τενερίφη σε ταξιδιωτικό κατάλογο ήταν διαθέσιμη το 1956. Ήταν ένα διήμερο ταξίδι στο Κανάριο νησί. Έτσι ξεκίνησε η γερμανική εισροή στην Τενερίφη, ήδη το 1885 οι πρώτοι 350 τουρίστες από την Αγγλία επισκέφτηκαν το παγκοσμίως δημοφιλές νησί διακοπών. Από το ξεκίνημα του μαζικού τουρισμού στη Τενερίφη της δεκαετίας του 1960, κατέληξε μέχρι το τέλος της δεκαετίας να υπήρχαν 73.000 επισκέπτες, που το 1975 έγιναν περισσότεροι από 2 εκατομμύρια επισκέπτες.
Από τη δεκαετία του 1990 η τουριστική ροή προς τα Κανάρια Νησιά είχε μια συνεχής τεράστια αυξητική διάθεση. Το 2006 μετρήθηκαν σχεδόν 5,5 εκατομμύρια τουρίστες. Ο διεθνής μαζικός τουρισμός επικεντρώνεται κυρίως σε δύο περιοχές: μια βόρεια ζώνη με το Puerto de la Cruz στο κέντρο και μια νότια ζώνη με τις πόλεις Los Cristianos και Playas de la Américas. Και οι δύο περιοχές επιλέγονται ως προορισμοί διακοπών από περίπου το 80% των τουριστών (Naumann 2008).
Περισσότερο από το ένα τρίτο των τουριστών στην Τενερίφη το 2006 προήλθε από τη Μεγάλη Βρετανία και 29% δηλαδή λίγο λιγότερο από την Ισπανία. Οι Γερμανοί τουρίστες αποτελούσαν το 13% την τρίτη ισχυρότερη τουριστική ομάδα. Μετά από αυτές τις τρεις πρώτες θέσεις, οι άλλες χώρες προέλευσης κατατάσσονται με τα ποσοστά τους πολύ μικρότερα. Το 3% των τουριστών στην Τενερίφη ήρθε το 2006 από τις Κάτω Χώρες και μόλις το 2% προήλθε από το Βέλγιο, τη Γαλλία, την Ιταλία, τη Σουηδία, τη Φινλανδία και τη Δανία. Το ελάχιστο ποσοστό του 1% προερχόταν από τη Νορβηγία, τη Ρωσία και την Ιρλανδία. Πέρα από την Ευρώπη λοιπόν, αυτό το νησί είναι αισθητά λιγότερο επισκέψιμο, από άλλες χώρες που προσθετηκά ορικά φτάνουν το 5% των επισκεπτών το 2006.

[[Αρχείο:Tenerifi2.JPG |thumb|right|Εικόνα 2: Κατηγοριοποίηση των χρήσεων στην Τενερίφη, το 1978 και το 2002.]]

[[Αρχείο:Tenerifi2b.JPG|thumb|right|Εικόνα 3: Τα κύρια σημεία τουρισμού σήμερα στην Τενερίφη, φωτογραφία από τον δορυφόρο Λάνσατ (Lansat).]]

'''ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ'''

Η ανάπτυξη του τουρισμού στην Τενερίφη οδήγησε σε προβληματικές αλλαγές και στην αντικατάσταση ορισμένων περιοχών βλάστησης και οικιστικών περιοχών, με νέες χρήσης τουριστικού χαρακτήρα. Ωστόσο, όσων αφορά κυρίως στην οικονομική ανάπτυξη υπήρξαν αρκετά θετικά αποτελέσματα.

Ο τουρισμός μπορεί να ενισχύσει την οικονομία των ανεπτυγμένων περιοχών, συμβάλλοντας στη μείωση των οικονομικών διαφορών μεταξύ των κατοίκωνσε μια χώρα. Συγκεκριμένα για το νησί, θεωρείται πως αποτελεί οικονομικό παράγοντα ισχυρής περιφερειακής, εθνικής και διεθνούς σημασίας.

Η «οικονομική εφεύρεση» του τουρισμού εμφανίζεται στην Τενερίφη, μεταξύ 1975 και 1990, όπου η οικονομική ανάπτυξη του νησιού αυξήθηκε περίπου 3,6%, σε τόσο μικρό χρονικό διάστημα. Η ανάπτυξη αυτή είχε ως κύρι αίτιο την η επέκταση και εξέλιξη του τουριστικού τομέα, ο οποίος σήμερα έχει φτάσει να αντιπροσωπεύει το 45% του ακαθάριστου εγχώριου προϊόντος.

Σε αντίθεση με την αύξηση των τουριστικών αριθμών και την άνθηση της βιομηχανίας, η γεωργική παραγωγή μειώθηκε σημαντικά κατά την περίοδο από το 1940 έως το 1975 από 50% της εγχώριας παραγωγής που ήταν μέχρι τότε σε μόλις 20%, που σημαίνει πως πολύς κόσμος που ασχολούταν με τη γεωργία στράφηκε στον τουρισμό.. Ο τομέας των υπηρεσιών αυξήθηκε την ίδια περίοδο, ιδίως στον τομέα του εμπορίου, των μεταφορών, των κτιρίων και των υπηρεσιών από 27% σε 51%. Το ποσοστό των υπηρεσιών του ακαθάριστου εγχώριου προϊόντος αυξήθηκε από 61,3% το 1973 σε 78,4% το 1993 (Naumann 2008).

[[Αρχείο:Tenerifi3.JPG |thumb|center|Εικόνα 4: Τέσσερις χάρτες διαφορετικών κατηγοριοποιήσεων της Τενερίφης.`1)Χάρτης κατανομής της θερμοκρασίας της Τενερίφης. 2)Χάρτης κατακριμνήσεων στη Τενερίφη. 3)Χάρτης υψομετρικών ζωνών της Τενερίφης. 4)Χάρτης έκθεσης της Τενερίφης. ''Πηγή:Nauman 2008'']]

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ'''

Όλες αυτές οι κοινωνικό -οικονομικές αλλαγές έχουν αντίκτυπο στις χρήσης γης συνεπώς και στην επιφάνει του εδάφους. Πέρα από τα στατιστικά στιχεία και τις μετρήσεις, ιδιαίτερα σημαντικό είναι πως πλέον μέσω της τηλεπισκόπησης μπορούμε να συγκρίνουμε και να αναδείξουμε τέτοιες αλλαγές. Έτσι, πέρα από τις οικονομικές διαπιστώσεις να καταλήξουμε και σε γεωγραφικές- γεωλογικές παρατηρήσεις και να καταγράψουμε τα περιβαλλοντικά ζητήματα που αυτές επηρεάζουν, καθώς και τι προβλήματα αφήνουν πίσω τους.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΜΑΖΙΚΟΥ ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ: ΤΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΗΣ ΤΕΝΕΡΙΦΗΣ

2021-02-15T17:12:17Z

Maria Fotopoulou: Νέα σελίδα με ''''ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΜΑΖΙΚΟΥ ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ: ΤΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΗ...'

'''ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΜΑΖΙΚΟΥ ΤΟΥΡΙΣΜΟΥ:
ΤΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΗΣ ΤΕΝΕΡΙΦΗΣ
'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Global Land Use Change & Syndromes of Global Change

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''' SEOS (Science Education through Earth Observation for High Schools is an initiative for using satellite remote sensing of the Earth in science education curricula in high schools.)

'''ΠΗΓΗ :''' SEOS [https://seos-project.eu/landuse/landuse-c01-p02.html]

'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, χρήσεις γης, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Αλλαγή χρήσεων γης

Όχι μόνο οι πόλεις και άλλοι οικισμοί αναπτύσσονται στην Τενερίφη, όπως και άλλες μορφές χρήσης γης ή κάλυψης γης αλλάζουν. Στη φωτογραφία φαίνονται αλλαγής στην κάλυψη γης από το 1978 έως το 2002.
Οι δορυφορικές εικόνες μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για πολλές πτυχές της επιφάνειας της γης, οι οποίες χρησιμοποιούνται για διάφορες ερμηνείες. Για την ανάλυση της χρήσης γης και της αλλαγής της χρήσης γης με την πάροδο του χρόνου, είναι χρήσιμο να ταξινομηθούν τα δορυφορικά δεδομένα.

Ταξινόμηση δορυφορικών εικόνων

Η ταξινόμηση ομαδοποιεί pixel με παρόμοια φασματική απόκριση. Αυτό επιτρέπει στη συνέχεια να διακρίνονται διαφορετικοί τύποι κάλυψης γης. Μέσω της ταξινόμησης μιας δορυφορικής εικόνας δημιουργείται ένας θεματικός χάρτης της χρήσης γης και των αλλαγών της στον χρόνο. Κατά τη σύγκριση δύο ταξινομήσεων από δύο διαφορετικές χρονικές στιγμές, οι αλλαγές περιγράφονται και υποστηρίζονται από περισσότερες λεπτομέρειες.

'''ΤΕΝΕΡΙΦΗ '''

Τοποθεσία και κλίμα:

Η τοποθεσία και το κλίμα της Τενερίφης τηνκαθιστούν δημοφιλές ως νησί διακοπών και γι’ αυτό προσελκύει εκατομμύρια τουρίστες κάθε χρόνο.
Η Τενερίφη ανήκει διοικητικά στην Ισπανία. Με μέγεθος 2.052 km² είναι το μεγαλύτερο των Καναρίων Νήσων. Βρίσκεται περίπου 1.300 χλμ μακριά από την ηπειρωτική Ισπανία. Ενώ η γεωλογική εξέλιξη του νησιού είναι ακόμη υπό συζήτηση, η ηφαιστειακή του προέλευση είναι αδιαμφισβήτητη. Η ορατή απόδειξη είναι το Pico del Teide, 3,718 μ. πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας που το καθιστά το υψηλότερο βουνό της Ισπανίας.
Τα Κανάρια Νησιά βρίσκονται στην υποτροπική ζώνη. Το κλίμα τους επηρεάζεται από τους δυτικούς ανέμους, τις περιοχές χαμηλής πίεσης του Ατλαντικού και την εγγύτητα με την αφρικανική ήπειρο. Το κλίμα των νησιών είναι γενικά εύκρατο και ισορροπημένο σε κάθε εποχή, η μέση θερμοκρασία κυμαίνεται μεταξύ 17-18 ° C το χειμώνα και 24-25 ° C το καλοκαίρι.
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι θαλάσσιες μάζες αέρα φτάνουν μέχρι τις βόρειες πλαγιές του ορεινού όγκου Teide και σχηματίζουν σύννεφα σε υψόμετρο περίπου 1.000 - 1.500 μέτρων. Αυτά όταν πυκνώνουν είναι η αιτία ψιλών βροχοπτώσεων όταν έρχονται σε επαφή με τα δάση δάφνης και πεύκου της περιοχής. Αυτό δίνει σημαντικά πλεονεκτήματα στη γεωργία στη βόρεια πλευρά του νησιού κατά τους μάλλον ξηρούς καλοκαιρινούς μήνες.
Η χωρική κατανομή της βλάστησης της Τενερίφης χαρακτηρίζεται από διάφορες υψομετρικές ζώνες και αρκετές΄εκτάσεις πλαγιών. Ξεκινώντας με μια υποτροπική ημι-έρημο στις ακτές του νησιού, ακολουθείται από μια βλάστηση με έντονους δασικούς σχηματισμούς. Στο ψηλότερο βόρειο τμήμα του νησιού, υπάρχει μερικώς υποβαθμισμένη βλάστηση. Στο νότο πάνω από το δάσος δάφνης συχνά συμπυκνώνονται τα σύννεφα που είναι υπεύθυνα για βροχοπτώεις. Αειθαλή πευκοδάση βρίσκονται σε πλαγιές με κλίση προς το νότο και πάνω από αυτές βρίσκεται το επίπεδο των δασών δάφνης στις βορειοδυτικές πλαγιές.

[[Αρχείο:Tenerifi1.JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Προσαρμοσμένα σημεία διακανονισμού για το 2026.]]

'''ΤΟΥΡΙΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΤΕΝΕΡΙΦΗ'''

Παρουσιάστηκε ήδη ότι η Τενερίφη έχει ευνοϊκό κλίμα, ήπιες καιρικές συνθήκες και όμορφο φυσικό πειβάλλον, είναι ένας ιδαικός τόπος δηλαδή για τον τουρισμό. Ωστόσο, δεν υπάρχουν παντού ξενοδοχεία και τουριστικές υποδομές στο νησί. Ο λόγος είναι πως δεν ενδείξνεται όλες οι περιοχές του νησιού για την ανάπτυξη του τουρισμού.
Ιστορικά ο τουρισμός της Τενερίφης άρχισα πριν περισσότερο από μισό αιώνα. Στη Γερμανία, η πρώτη εμφάνιση τουριστικού πακέτου πτήσης στην Τενερίφη σε ταξιδιωτικό κατάλογο ήταν διαθέσιμη το 1956. Ήταν ένα διήμερο ταξίδι στο Κανάριο νησί. Έτσι ξεκίνησε η γερμανική εισροή στην Τενερίφη, ήδη το 1885 οι πρώτοι 350 τουρίστες από την Αγγλία επισκέφτηκαν το παγκοσμίως δημοφιλές νησί διακοπών. Από το ξεκίνημα του μαζικού τουρισμού στη Τενερίφη της δεκαετίας του 1960, κατέληξε μέχρι το τέλος της δεκαετίας να υπήρχαν 73.000 επισκέπτες, που το 1975 έγιναν περισσότεροι από 2 εκατομμύρια επισκέπτες.
Από τη δεκαετία του 1990 η τουριστική ροή προς τα Κανάρια Νησιά είχε μια συνεχής τεράστια αυξητική διάθεση. Το 2006 μετρήθηκαν σχεδόν 5,5 εκατομμύρια τουρίστες. Ο διεθνής μαζικός τουρισμός επικεντρώνεται κυρίως σε δύο περιοχές: μια βόρεια ζώνη με το Puerto de la Cruz στο κέντρο και μια νότια ζώνη με τις πόλεις Los Cristianos και Playas de la Américas. Και οι δύο περιοχές επιλέγονται ως προορισμοί διακοπών από περίπου το 80% των τουριστών (Naumann 2008).
Περισσότερο από το ένα τρίτο των τουριστών στην Τενερίφη το 2006 προήλθε από τη Μεγάλη Βρετανία και 29% δηλαδή λίγο λιγότερο από την Ισπανία. Οι Γερμανοί τουρίστες αποτελούσαν το 13% την τρίτη ισχυρότερη τουριστική ομάδα. Μετά από αυτές τις τρεις πρώτες θέσεις, οι άλλες χώρες προέλευσης κατατάσσονται με τα ποσοστά τους πολύ μικρότερα. Το 3% των τουριστών στην Τενερίφη ήρθε το 2006 από τις Κάτω Χώρες και μόλις το 2% προήλθε από το Βέλγιο, τη Γαλλία, την Ιταλία, τη Σουηδία, τη Φινλανδία και τη Δανία. Το ελάχιστο ποσοστό του 1% προερχόταν από τη Νορβηγία, τη Ρωσία και την Ιρλανδία. Πέρα από την Ευρώπη λοιπόν, αυτό το νησί είναι αισθητά λιγότερο επισκέψιμο, από άλλες χώρες που προσθετηκά ορικά φτάνουν το 5% των επισκεπτών το 2006.

[[Αρχείο:Tenerifi2.JPG |thumb|right|Εικόνα 2: Κατηγοριοποίηση των χρήσεων στην Τενερίφη, το 1978 και το 2002.]]

[[Αρχείο:Tenerifi2b.JPG|thumb|right|Εικόνα 3: Τα κύρια σημεία τουρισμού σήμερα στην Τενερίφη, φωτογραφία από τον δορυφόρο Λάνσατ (Lansat).]]

'''ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ'''

Η ανάπτυξη του τουρισμού στην Τενερίφη οδήγησε σε προβληματικές αλλαγές και στην αντικατάσταση ορισμένων περιοχών βλάστησης και οικιστικών περιοχών, με νέες χρήσης τουριστικού χαρακτήρα. Ωστόσο, όσων αφορά κυρίως στην οικονομική ανάπτυξη υπήρξαν αρκετά θετικά αποτελέσματα.

Ο τουρισμός μπορεί να ενισχύσει την οικονομία των ανεπτυγμένων περιοχών, συμβάλλοντας στη μείωση των οικονομικών διαφορών μεταξύ των κατοίκωνσε μια χώρα. Συγκεκριμένα για το νησί, θεωρείται πως αποτελεί οικονομικό παράγοντα ισχυρής περιφερειακής, εθνικής και διεθνούς σημασίας.

Η «οικονομική εφεύρεση» του τουρισμού εμφανίζεται στην Τενερίφη, μεταξύ 1975 και 1990, όπου η οικονομική ανάπτυξη του νησιού αυξήθηκε περίπου 3,6%, σε τόσο μικρό χρονικό διάστημα. Η ανάπτυξη αυτή είχε ως κύρι αίτιο την η επέκταση και εξέλιξη του τουριστικού τομέα, ο οποίος σήμερα έχει φτάσει να αντιπροσωπεύει το 45% του ακαθάριστου εγχώριου προϊόντος.

Σε αντίθεση με την αύξηση των τουριστικών αριθμών και την άνθηση της βιομηχανίας, η γεωργική παραγωγή μειώθηκε σημαντικά κατά την περίοδο από το 1940 έως το 1975 από 50% της εγχώριας παραγωγής που ήταν μέχρι τότε σε μόλις 20%, που σημαίνει πως πολύς κόσμος που ασχολούταν με τη γεωργία στράφηκε στον τουρισμό.. Ο τομέας των υπηρεσιών αυξήθηκε την ίδια περίοδο, ιδίως στον τομέα του εμπορίου, των μεταφορών, των κτιρίων και των υπηρεσιών από 27% σε 51%. Το ποσοστό των υπηρεσιών του ακαθάριστου εγχώριου προϊόντος αυξήθηκε από 61,3% το 1973 σε 78,4% το 1993 (Naumann 2008).

[[Αρχείο:Tenerifi3.JPG |thumb|center|Εικόνα 4: Τέσσερις χάρτες διαφορετικών κατηγοριοποιήσεων της Τενερίφης.`1)Χάρτης κατανομής της θερμοκρασίας της Τενερίφης. 2)Χάρτης κατακριμνήσεων στη Τενερίφη. 3)Χάρτης υψομετρικών ζωνών της Τενερίφης. 4)Χάρτης έκθεσης της Τενερίφης. ''Πηγή:Nauman 2008'']]

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ'''

Όλες αυτές οι κοινωνικό -οικονομικές αλλαγές έχουν αντίκτυπο στις χρήσης γης συνεπώς και στην επιφάνει του εδάφους. Πέρα από τα στατιστικά στιχεία και τις μετρήσεις, ιδιαίτερα σημαντικό είναι πως πλέον μέσω της τηλεπισκόπησης μπορούμε να συγκρίνουμε και να αναδείξουμε τέτοιες αλλαγές. Έτσι, πέρα από τις οικονομικές διαπιστώσεις να καταλήξουμε και σε γεωγραφικές- γεωλογικές παρατηρήσεις και να καταγράψουμε τα περιβαλλοντικά ζητήματα που αυτές επηρεάζουν, καθώς και τι προβλήματα αφήνουν πίσω τους.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ

2021-02-15T14:42:50Z

Maria Fotopoulou:

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ (συνέχεια): Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ (Object-based change detection – OBCD)'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Οι παραδοσιακές μέθοδοι ΕτΑ χρησιμοποιούν τα εικονοστοιχεία ως κύρια αντικείμενα ανάλυσης και ως εκ τούτου ονομάζονται μέθοδοι βασισμένες στα εικονοστοιχεία (pixel-based) (Chen et al. 2012). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη υπολογιστικών συστημάτων υψηλών επιδόσεων και αποδοτικότερων λογισμικών και αλγορίθμων, αυξάνονται οι ευκαιρίες για κατάτμηση (segmentation) και εξαγωγή χαρακτηριστικών/πληροφορίας από πολυφασματικά και πολυδιάστατα τηλεπισκοπικά δεδομένα, το οποίο με τη σειρά του διευκολύνει τον συνδυασμό τεχνικών επεξεργασίας εικόνας με διανυσματικά δεδομένα και λειτουργίες των ΣΓΠ (Blaschke 2010). Επιπλέον, αυτές οι εξελίξεις επέτρεψαν την ανάπτυξη μιας νέας κατηγορίας ΕτΑ, την αντικειμενοστραφή (OBCD). H ΟΒCD εξελίχθηκε από την αντικειμενοστραφή ανάλυση εικόνας (object-based image analysis – OBIA or GEographicOBIA/GEOBIA), η οποία συνδυάζει την κατάτμηση και τη χωρική, φασματική και γεωγραφική πληροφορία με την εμπειρία του αναλυτή σχετικά με τα «εικονικά αντικείμενα» για τον εντοπισμό γεωγραφικών οντοτήτων (Hay and Castilla 2008). Τα εικονικά αντικείμενα είναι ομάδες εικονοστοιχείων στην εικόνα που αντιπροσωπεύουν πραγματικά αντικείμενα στο χώρο. Ένα χαρακτηριστικό της OBCD είναι η εξαγωγή τέτοιων αντικειμένων μέσω της κατάτμησης (δύο ή περισσότερων) δορυφορικών εικόνων (Chen et al. 2012). Γενικά, οι μέθοδοι OBCD εντοπίζουν αντικείμενα εξετάζοντας τις ομογενείς περιοχές στην εικόνα και στη συνέχεια υπολογίζουν στατιστικούς και χωρικούς δείκτες.

[[Αρχείο:7b.Διάγραμμα_Μεθοδολογίας.JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Διάγραμμα Μεθοδολογίας]]

Ακολουθεί η ταξινόμηση των αλγορίθμων OBCD σε τέσσερις κατηγορίες σύμφωνα με τους Chen et al. (2012):

'''ΕτΑ εικονικών αντικειμένων (Image-object change detection):'''
Όπως και στις μεθόδους που είναι βασισμένες στα εικονστοιχεία (pixel-based ΕτΑ), ο OBCD μπορεί να πραγματοποιηθεί από την απευθείας σύγκριση των αντικειμένων της εικόνας, με βασικό πλεονέκτημα την άμεση και απλή σύγκριση των αντικειμένων με απλούς στην εφαρμογή αλγορίθμους. Κρίσιμη είναι και η διαδικασία της αναζήτησης αντικειμένων χωρικής αντιστοιχίας στις διαχρονικές εικόνες όταν αυτά έχουν διαφορετικά μεγέθη. Παράλληλα, πρόκληση αποτελεί και η ανάγκη για θέσπιση των κατάλληλων ορίων αλλαγής. Δεδομένου ότι η τιμή του ορίου ορίζεται συνήθως εμπειρικά από τους ερευνητές, υπάρχει η πιθανότητα «πόλωσης» των αποτελεσμάτων.

'''ΕτΑ αντικειμένων ανά κλάση (class-object change detection):'''
Η απευθείας σύγκριση των εικονικών αντικειμένων δεν μπορεί να υποδείξει εύκολα την κατεύθυνση της αλλαγής στις κλάσεις, η οποία απαιτεί πρόσθετες πληροφορίες από την ταξινόμηση. Η σύγκριση γίνεατι από αλγόριθμους που εντοπίζουν τις αλλαγές στο τοπίο, συγκρίνοντας ξεχωριστά τα ταξινομημένα αντικείμενα διαχρονικών εικόνων και παρέχοντας πληροφορίες αλλαγής. Η μεθοδος χρησιμοποιείται για την ενημέρωση υφιστάμενων χαρτών ή δεδομένων ΣΓΠ. Η απόδοση του OBCD επηρεάζεται όμως, και από την αρχική διαδικασία ταξινόμησης αλλά και κατάτμησης (Chen et al. 2012).

'''ΕτΑ διαχρονικών αντικειμένων (Multitemporal-object change detection):'''
Τα αντικείμενα που παράγονται από την κατάτμηση διαφορετικών λήψεων συχνά διαφέρουν γεωμετρικά, παρά το γεγονός ότι απεικονίζουν το ίδιο στοιχείο, γιατί η διαφορετική ημερομηνία επηρεάζει την αποτύπωση του ίδιου αντικειμένου. Η μέθοδος αυτή λοιπόν, εκμεταλλεύεται όλες τις διαχρονικές καταστάσεις της σκηνής/του τοπίου. Συγκεκριμένα, οι διαχρονικές εικόνες συνδυάζονται και κατατέμνονται μαζί, παράγοντας χωρικά τα αντίστοιχα μεταβλημένα αντικείμενα, με συνέπεια ως προς το μέγεθος και την θέση με την πάροδο του χρόνου.

'''Υβριδικός ΕτΑ (Hybrid change detection):'''
Μια ευρέως χρησιμοποιημένη προσέγγιση βασίζεται στην ιδέα ότι η αρχική πληροφορία για την αλλαγή πρέπει να εξάγεται από τα εικονοστοιχεία, ενώ αντικειμενοστραφείς διαδικασίες θα πρέπει να εφαρμόζονται στη συνέχεια για τη βελτιστοποίηση των αποτελεσμάτων αλλαγής. Ακόμα, οι υβριδικοί αλγόριθμοι μειώνουν με επιτυχία τις «θορυβώδεις» αλλαγές, καθώς και τις μικρές και αλλοιωμένες αλλαγές που οφείλονται στην ασυνέπεια της οριοθέτησης των αντικειμένων (McDermid et al. 2008).

[[Αρχείο:7b.Xartis_allagisCVA.JPG|thumb|right|Εικόνα 2: Χάρτης αλλαγής με CVA]]

'''ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΥΚΑΙΡΙΕΣ ΣΤΗΝ ΧΡΗΣΗ OBCD'''

Στον ΟBCD, ο ΕτΑ πραγματοποιείται μέσω κατάτμησης της εικόνας σε αντικείμενα με ίδια χωρικά ή/και φασματικά χαρακτηριστικά. Πέραν όμως της ύπαρξης διαφόρων αλγορίθμων κατάτμησης είναι δυνατή και η χρήση pixel-based μεθόδων. Για παράδειγμα, η έννοια της σύγκρισης τιμών εικονοστοιχείων μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην σύγκριση τιμών αντικειμένων. Η Chen et al. (2012) προχώρησαν σε μια ομαδοποίηση αυτών των προκλήσεων και των ευκαιριών για τον χρήστη που παρέχει αυτή η μέθοδος:
Σύγκριση αντικειμένων εικόνας
Εφόσον τα αντικείμενα των εικόνων είναι το αντικείμενο μελέτης του OBCD, το σημαντικότερο ζήτημα που προκύπτει είναι ο προσδιορισμός των αλλαγών μεταξύ αυτών. Μια άμεση λύση είναι η σύγκριση των αντικειμένων που βρίσκονται στην ίδια γεωγραφική θέση σε διαφορετικές ημερομηνίες. Η σύγκριση αυτή παρέχει μεγάλες πιθανότητες για την καλύτερη ανίχνευση αλλαγών στην κάλυψη γης από την χρήση μόνο της φασματικής πληροφορίας.
Πολύγωνα αγκίδες (Sliver polygons)
Η χρήση αντικειμενοστραφούς ΕτΑ, αναπόφευκτα έχει ως αποτέλεσμα πολύγωνα-αγκίδες, που οφείλονται σε σφάλματα γεωαναφοράς ή/και ασυνεπούς κατάτμησης. Συνεπώς, υπάρχει η προβληματική της αδυναμίας δημιουργίας αντικειμένων που έχουν ακριβώς τα ίδια όρια στο τοπίο.
Αξιολόγηση των αποτελεσμάτων
Η κρίσιμη διαφορά των OBCD μεθόδων παραμένει ο τύπος των δεδομένων αναφοράς, ο οποίος μπορεί να είναι σημεία (δηλαδή εικονοστοιχεία) ή αντικείμενα. Από μελέτες που χρησιμοποιούν αντικείμενα, προκύπτει ότι η χρήση τους είναι κατάλληλη για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων όταν μελετάται μόνο μια κατηγορία αντικειμένων (π.χ. κτήρια, δέντρα κτλ.), η όλη διαδικασία είναι πιο πολύπλοκη από όταν χρησιμοποιούνται εικονοστοιχεία. Πέρα από την εξαφάνιση ή εμφάνιση διαφόρων στοιχείων, τα αντικείμενα μπορεί να αλλάζουν και μερικώς. Για παράδειγμα, μια ομογενής δασική έκταση μπορεί να αφαιρεθεί ολοκληρωτικά ή να τροποποιηθεί μερικώς για εποχιακούς λόγους. Ο OBCD προσφέρει ευκαιρίες αξιολόγησης διαφορετικών επιπέδων αλλαγής, χρησιμοποιώντας χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος, το σχήμα και η μεταβλητότητα/ποικιλομορφία (variability) εντός των ορίων ενός αντικειμένου.

[[Αρχείο:7b._Xartis_allagis_PCA.JPG|thumb|right|Εικόνα 3: Χάρτης αλλαγής με PCA]]

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΣΤΡΑΦΗΣ ΕΤΑ ΣΕ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ, LIU ET AL. (2010)'''

Οι περιοχές μελέτης είναι η πανεπιστημιούπολη Nanhu και μια περιοχή εξόρυξης στην πόλη Xuzhou στην επαρχία Jiangsu της Κίνας Χρσιμοποιούνται εικόνες ALOS του πολυφασματικού αισθητήρα AVNIR-2 (10μ multi, 2,5μ pan) για το 2006 και το 2008.Μετά την ραδιομετρική και γεωμετρική διόρθωση (RMSE 0,3), ακολούθησε η συγχώνευση (data fusion) της παγχρωματικής και της πολυφασματικής εικόνας, η κατάτμησή τους σε διάφορες αναλύσεις και η εξαγωγή αντικειμένων ανά φασματικά, σχηματικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά υφής (texture) σε μορφή πολυγώνων. Στην συνέχεια έγινε σύγκριση των πολυγώνων μέσω επικάλυψης, ανάλυση των αποτελεσμάτων και επιλογή ορίων για τον προσδιορισμό των αλλαγμένων πολυγώνων. Ύστερα, πραγματοποιήθηκε σύγκριση των ακριβειών του OBCD με pixel-based τεχνικές ανά περιοχή. Στην πρώτη περιοχή εφαρμόστηκε PCA με συνολική ακρίβεια 85,4% και συντελεστή kappa 0,644 έναντι συνολικής ακρίβειας 86,9% και συντελεστή kappa 0,732 (OBCD), ενώ στην δεύτερη περιοχή εφαρμόστηκε CVA με συνολική ακρίβεια 87,7% και συντελεστή kappa 0,754 έναντι 86,2% και συντελεστή kappa 0,724 (OBCD). (Πραγματοποιήθηκε στο λογισμικό e-cognition.)

[[Αρχείο:7b.Xartis_allagis_OBCD.JPG |thumb|right|Εικόνα 4: Χάρτης αλλαγής με OBCD]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ

2021-02-15T14:42:07Z

Maria Fotopoulou:

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ (συνέχεια): Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ (Object-based change detection – OBCD)'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Οι παραδοσιακές μέθοδοι ΕτΑ χρησιμοποιούν τα εικονοστοιχεία ως κύρια αντικείμενα ανάλυσης και ως εκ τούτου ονομάζονται μέθοδοι βασισμένες στα εικονοστοιχεία (pixel-based) (Chen et al. 2012). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη υπολογιστικών συστημάτων υψηλών επιδόσεων και αποδοτικότερων λογισμικών και αλγορίθμων, αυξάνονται οι ευκαιρίες για κατάτμηση (segmentation) και εξαγωγή χαρακτηριστικών/πληροφορίας από πολυφασματικά και πολυδιάστατα τηλεπισκοπικά δεδομένα, το οποίο με τη σειρά του διευκολύνει τον συνδυασμό τεχνικών επεξεργασίας εικόνας με διανυσματικά δεδομένα και λειτουργίες των ΣΓΠ (Blaschke 2010). Επιπλέον, αυτές οι εξελίξεις επέτρεψαν την ανάπτυξη μιας νέας κατηγορίας ΕτΑ, την αντικειμενοστραφή (OBCD). H ΟΒCD εξελίχθηκε από την αντικειμενοστραφή ανάλυση εικόνας (object-based image analysis – OBIA or GEographicOBIA/GEOBIA), η οποία συνδυάζει την κατάτμηση και τη χωρική, φασματική και γεωγραφική πληροφορία με την εμπειρία του αναλυτή σχετικά με τα «εικονικά αντικείμενα» για τον εντοπισμό γεωγραφικών οντοτήτων (Hay and Castilla 2008). Τα εικονικά αντικείμενα είναι ομάδες εικονοστοιχείων στην εικόνα που αντιπροσωπεύουν πραγματικά αντικείμενα στο χώρο. Ένα χαρακτηριστικό της OBCD είναι η εξαγωγή τέτοιων αντικειμένων μέσω της κατάτμησης (δύο ή περισσότερων) δορυφορικών εικόνων (Chen et al. 2012). Γενικά, οι μέθοδοι OBCD εντοπίζουν αντικείμενα εξετάζοντας τις ομογενείς περιοχές στην εικόνα και στη συνέχεια υπολογίζουν στατιστικούς και χωρικούς δείκτες.

[[Αρχείο:7b.Διάγραμμα_Μεθοδολογίας.JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Διάγραμμα Μεθοδολογίας]]

Ακολουθεί η ταξινόμηση των αλγορίθμων OBCD σε τέσσερις κατηγορίες σύμφωνα με τους Chen et al. (2012):

'''ΕτΑ εικονικών αντικειμένων (Image-object change detection):'''
Όπως και στις μεθόδους που είναι βασισμένες στα εικονστοιχεία (pixel-based ΕτΑ), ο OBCD μπορεί να πραγματοποιηθεί από την απευθείας σύγκριση των αντικειμένων της εικόνας, με βασικό πλεονέκτημα την άμεση και απλή σύγκριση των αντικειμένων με απλούς στην εφαρμογή αλγορίθμους. Κρίσιμη είναι και η διαδικασία της αναζήτησης αντικειμένων χωρικής αντιστοιχίας στις διαχρονικές εικόνες όταν αυτά έχουν διαφορετικά μεγέθη. Παράλληλα, πρόκληση αποτελεί και η ανάγκη για θέσπιση των κατάλληλων ορίων αλλαγής. Δεδομένου ότι η τιμή του ορίου ορίζεται συνήθως εμπειρικά από τους ερευνητές, υπάρχει η πιθανότητα «πόλωσης» των αποτελεσμάτων.

'''ΕτΑ αντικειμένων ανά κλάση (class-object change detection):'''
Η απευθείας σύγκριση των εικονικών αντικειμένων δεν μπορεί να υποδείξει εύκολα την κατεύθυνση της αλλαγής στις κλάσεις, η οποία απαιτεί πρόσθετες πληροφορίες από την ταξινόμηση. Η σύγκριση γίνεατι από αλγόριθμους που εντοπίζουν τις αλλαγές στο τοπίο, συγκρίνοντας ξεχωριστά τα ταξινομημένα αντικείμενα διαχρονικών εικόνων και παρέχοντας πληροφορίες αλλαγής. Η μεθοδος χρησιμοποιείται για την ενημέρωση υφιστάμενων χαρτών ή δεδομένων ΣΓΠ. Η απόδοση του OBCD επηρεάζεται όμως, και από την αρχική διαδικασία ταξινόμησης αλλά και κατάτμησης (Chen et al. 2012).

'''ΕτΑ διαχρονικών αντικειμένων (Multitemporal-object change detection):'''
Τα αντικείμενα που παράγονται από την κατάτμηση διαφορετικών λήψεων συχνά διαφέρουν γεωμετρικά, παρά το γεγονός ότι απεικονίζουν το ίδιο στοιχείο, γιατί η διαφορετική ημερομηνία επηρεάζει την αποτύπωση του ίδιου αντικειμένου. Η μέθοδος αυτή λοιπόν, εκμεταλλεύεται όλες τις διαχρονικές καταστάσεις της σκηνής/του τοπίου. Συγκεκριμένα, οι διαχρονικές εικόνες συνδυάζονται και κατατέμνονται μαζί, παράγοντας χωρικά τα αντίστοιχα μεταβλημένα αντικείμενα, με συνέπεια ως προς το μέγεθος και την θέση με την πάροδο του χρόνου.

'''Υβριδικός ΕτΑ (Hybrid change detection):'''
Μια ευρέως χρησιμοποιημένη προσέγγιση βασίζεται στην ιδέα ότι η αρχική πληροφορία για την αλλαγή πρέπει να εξάγεται από τα εικονοστοιχεία, ενώ αντικειμενοστραφείς διαδικασίες θα πρέπει να εφαρμόζονται στη συνέχεια για τη βελτιστοποίηση των αποτελεσμάτων αλλαγής. Ακόμα, οι υβριδικοί αλγόριθμοι μειώνουν με επιτυχία τις «θορυβώδεις» αλλαγές, καθώς και τις μικρές και αλλοιωμένες αλλαγές που οφείλονται στην ασυνέπεια της οριοθέτησης των αντικειμένων (McDermid et al. 2008).

'''ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΥΚΑΙΡΙΕΣ ΣΤΗΝ ΧΡΗΣΗ OBCD'''

Στον ΟBCD, ο ΕτΑ πραγματοποιείται μέσω κατάτμησης της εικόνας σε αντικείμενα με ίδια χωρικά ή/και φασματικά χαρακτηριστικά. Πέραν όμως της ύπαρξης διαφόρων αλγορίθμων κατάτμησης είναι δυνατή και η χρήση pixel-based μεθόδων. Για παράδειγμα, η έννοια της σύγκρισης τιμών εικονοστοιχείων μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην σύγκριση τιμών αντικειμένων. Η Chen et al. (2012) προχώρησαν σε μια ομαδοποίηση αυτών των προκλήσεων και των ευκαιριών για τον χρήστη που παρέχει αυτή η μέθοδος:
Σύγκριση αντικειμένων εικόνας
Εφόσον τα αντικείμενα των εικόνων είναι το αντικείμενο μελέτης του OBCD, το σημαντικότερο ζήτημα που προκύπτει είναι ο προσδιορισμός των αλλαγών μεταξύ αυτών. Μια άμεση λύση είναι η σύγκριση των αντικειμένων που βρίσκονται στην ίδια γεωγραφική θέση σε διαφορετικές ημερομηνίες. Η σύγκριση αυτή παρέχει μεγάλες πιθανότητες για την καλύτερη ανίχνευση αλλαγών στην κάλυψη γης από την χρήση μόνο της φασματικής πληροφορίας.
Πολύγωνα αγκίδες (Sliver polygons)
Η χρήση αντικειμενοστραφούς ΕτΑ, αναπόφευκτα έχει ως αποτέλεσμα πολύγωνα-αγκίδες, που οφείλονται σε σφάλματα γεωαναφοράς ή/και ασυνεπούς κατάτμησης. Συνεπώς, υπάρχει η προβληματική της αδυναμίας δημιουργίας αντικειμένων που έχουν ακριβώς τα ίδια όρια στο τοπίο.
Αξιολόγηση των αποτελεσμάτων
Η κρίσιμη διαφορά των OBCD μεθόδων παραμένει ο τύπος των δεδομένων αναφοράς, ο οποίος μπορεί να είναι σημεία (δηλαδή εικονοστοιχεία) ή αντικείμενα. Από μελέτες που χρησιμοποιούν αντικείμενα, προκύπτει ότι η χρήση τους είναι κατάλληλη για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων όταν μελετάται μόνο μια κατηγορία αντικειμένων (π.χ. κτήρια, δέντρα κτλ.), η όλη διαδικασία είναι πιο πολύπλοκη από όταν χρησιμοποιούνται εικονοστοιχεία. Πέρα από την εξαφάνιση ή εμφάνιση διαφόρων στοιχείων, τα αντικείμενα μπορεί να αλλάζουν και μερικώς. Για παράδειγμα, μια ομογενής δασική έκταση μπορεί να αφαιρεθεί ολοκληρωτικά ή να τροποποιηθεί μερικώς για εποχιακούς λόγους. Ο OBCD προσφέρει ευκαιρίες αξιολόγησης διαφορετικών επιπέδων αλλαγής, χρησιμοποιώντας χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος, το σχήμα και η μεταβλητότητα/ποικιλομορφία (variability) εντός των ορίων ενός αντικειμένου.

[[Αρχείο:7b.Xartis_allagisCVA.JPG|thumb|right|Εικόνα 2: Χάρτης αλλαγής με CVA]]
[[Αρχείο:7b._Xartis_allagis_PCA.JPG|thumb|right|Εικόνα 3: Χάρτης αλλαγής με PCA]]

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΣΤΡΑΦΗΣ ΕΤΑ ΣΕ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ, LIU ET AL. (2010)'''

Οι περιοχές μελέτης είναι η πανεπιστημιούπολη Nanhu και μια περιοχή εξόρυξης στην πόλη Xuzhou στην επαρχία Jiangsu της Κίνας Χρσιμοποιούνται εικόνες ALOS του πολυφασματικού αισθητήρα AVNIR-2 (10μ multi, 2,5μ pan) για το 2006 και το 2008.Μετά την ραδιομετρική και γεωμετρική διόρθωση (RMSE 0,3), ακολούθησε η συγχώνευση (data fusion) της παγχρωματικής και της πολυφασματικής εικόνας, η κατάτμησή τους σε διάφορες αναλύσεις και η εξαγωγή αντικειμένων ανά φασματικά, σχηματικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά υφής (texture) σε μορφή πολυγώνων. Στην συνέχεια έγινε σύγκριση των πολυγώνων μέσω επικάλυψης, ανάλυση των αποτελεσμάτων και επιλογή ορίων για τον προσδιορισμό των αλλαγμένων πολυγώνων. Ύστερα, πραγματοποιήθηκε σύγκριση των ακριβειών του OBCD με pixel-based τεχνικές ανά περιοχή. Στην πρώτη περιοχή εφαρμόστηκε PCA με συνολική ακρίβεια 85,4% και συντελεστή kappa 0,644 έναντι συνολικής ακρίβειας 86,9% και συντελεστή kappa 0,732 (OBCD), ενώ στην δεύτερη περιοχή εφαρμόστηκε CVA με συνολική ακρίβεια 87,7% και συντελεστή kappa 0,754 έναντι 86,2% και συντελεστή kappa 0,724 (OBCD). (Πραγματοποιήθηκε στο λογισμικό e-cognition.)

[[Αρχείο:7b.Xartis_allagis_OBCD.JPG |thumb|right|Εικόνα 4: Χάρτης αλλαγής με OBCD]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ: Μέθοδοι ΕτΑ (Εντοπισμού της Αλλαγής)

2021-02-15T14:40:53Z

Maria Fotopoulou:

'''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Ο ΕτΑ μπορεί να θεωρηθεί ως μια διαδικασία που καλύπτει πολλά συνδεδεμένα και επικαλυπτόμενα βήματα: την προ επεξεργασία, την εξαγωγή της αλλαγής (ΕΞΑ), τον ορισμό ορίων (thresholding), το χαρακτηρισμό της αλλαγής και τον έλεγχο της ακρίβειας (Hecheltjen et al. 2014). Παρουσιάζοντας τις κυριότερες μεθόδους μπορεί να γίνει μια κατηγοριοποίηση σε:
1. Μέθοδους που εξάγουν πληροφορία για την ένταση και την πιθανότητα της αλλαγής, όπως η αφαίρεση ή η αναλογία εικόνων, με μικρή όμως δυνατότητα ΧτΑ.
2. Μέθοδοι που παράγουν εικόνες με πληροφορία για το είδος της αλλαγής.
3. Μέθοδοι που επιστρέφουν χάρτες χαρακτηρισμένης αλλαγής χωρίς επιπλέον επεξεργασία, όπως η PCC κα ο ΕτΑ με SVM.
Οι μέθοδοι αυτές ομαδοποιούνται σε έξι κατηγορίες: 1) Άλγεβρα, 2) Μετατροπή, 3)Ταξινόμηση, 4) Προηγμένα μοντέλα, 5) Τεχνικές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΣΓΠ) και 6) Οπτική ανάλυση (Lu et al. 2004). Παρακάτω θα γίνει μια σύντομη αναφορά στις μεθόδους.

'''ΑΛΓΕΒΡΑ'''

Η κατηγορία αυτή περιλαμβάνει αλγόριθμους με κοινά χαρακτηριστικά που συνήθως είναι απλοί, αλλά δεν παρέχουν πλήρεις πίνακες πληροφορίας για τις αλλαγές (ΧτΑ). Ένα μειονέκτημα της κατηγορίας είναι η δυσκολία στην επιλογή των κατάλληλων ορίων για τον εντοπισμό των μεταβαλλόμενων περιοχών, ενώ τα αποτελέσματα είναι δυαδικής μορφής (αλλαγή/όχι αλλαγή). Οι δύο κρίσιμες πτυχές που επηρεάζουν τα αποτελέσματα του ΕτΑ είναι η επιλογή των κατάλληλων καναλιών ή δεικτών βλάστησης και η επιλογή των κατάλληλων ορίων (Lu et al. 2004, Hussain et al. 2013).

'''Αφαίρεση εικόνων (Image differencing):'''
Η πρώτη χρονικά εικόνα αφαιρείται από τη δεύτερη σχετικά γεωαναφερμένη, εικονοστοιχείο προς εικονοστοιχείο και καταλήγει σε απόλυτες τιμές και σε μία τρίτη εικόνα.

'''Αφαίρεση δεικτών βλάστησης (Vegetation index differencing):'''
Η παραγωγή των δεικτών γίνεται ξεχωριστά για κάθε εικόνα και στη συνέχεια αφαιρείται η μεταγενέστερη από την προγενέστερη εικόνα. Δίνεται μεγαλύτερη έμφαση στις διαφορές στα φασματικά χαρακτηριστικά των διαφόρων αντικειμένων μειώνοντας την επίδραση του τοπίου και του φωτισμού.

'''Παλινδρόμηση εικόνας (Image regression):'''
Η μέθοδος παλινδρόμησης της εικόνας στηρίζεται στην υπόθεση ότι η μεταγενέστερη εικόνα είναι γραμμική συνάρτηση της προγενέστερης και πλεονεκτεί στη μείωση των επιπτώσεων της ατμόσφαιρας, του αισθητήρα και των περιβαλλοντικών διαφοροποιήσεων.

'''Αναλογία εικόνας (Image ratioing):'''
Υπολογίζει το λόγο δύο γεωαναφερμένων διαχρονικών εικόνων, κανάλι προς κανάλι. Μειώνει τις επιπτώσεις της γωνίας ανάκλασης της ηλιακής ακτινοβολίας, της σκιάς και του τοπίου, έτσι οι περιοχές που δεν παρατηρήθηκε αλλαγή έχουν τιμή το ένα, ενώ σε αυτές που εντοπίστηκαν αλλαγές έχουν είτε πολύ υψηλές τιμές, είτε τιμές κοντά στο μηδέν.

'''Ανάλυση διανυσματικής αλλαγής (Change vector analysis-CVA):'''
Η CVA είναι μια εννοιολογική επέκταση της αφαίρεσης εικόνων και είναι χρήσιμη όταν α) δεν υπάρχει συγκεκριμένη αλλαγή ενδιαφέροντος, β) χρειάζεται να προηγηθεί εξαγωγή των αλλαγών πριν την επιλογή της πιθανής ή κατάλληλης αλλαγής ενδιαφέροντος, γ) η αλλαγή ενδιαφέροντος είναι γνωστή αλλά δεν είναι γνωστές οι βέλτιστες φασματικές ιδιότητες για την αξιόπιστη ανίχνευσή της.

'''Αφαίρεση υποβάθρου/φόντου (Background subtraction):'''
Το φόντο των περιοχών που δεν αλλάζουν παρουσιάζει μια πιο απαλή μεταβολή στην κλίμακα του γκρι. Εφαρμόζοντας ένα χαμηλοπερατό φίλτρο (low-pass filter) δημιουργείται μια παραλλαγή της αρχικής εικόνας με στόχο την καλύτερη προσέγγιση των διακυμάνσεων στο φόντο της εικόνας.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ'''

Κάποιες μέθοδοι χρησιμοποιούν τον μετασχηματισμό των δεδομένων σε πολυδιάστατα στοιχεία. Το πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η μείωση του πλεονασμού της πληροφορίας μεταξύ καναλιών και η έμφαση σε διαφορετικά στοιχεία των παραγόμενων εικόνων.

'''Ανάλυση κύριων συνιστωσών (Principal Component Analysis - PCA):'''
Στηρίζεται στην υπόθεση ύπαρξης μεγάλης συσχέτισης μεταξύ των διαχρονικών εικόνων και ότι η πληροφορία της αλλαγής μπορεί να φανεί στα παραγόμενα δεδομένα. Υπάρχουν δύο τρόποι εφαρμογής της PCA: 1) δημιουργία αρχείου «στοίβας» (stack) με δύο ή περισσότερες διαχρονικές εικόνες και εφαρμογή PCA για τον ΕτΑ, και 2) εφαρμογή PCA ξεχωριστά στις εικόνες και στη συνέχεια αφαίρεση της μεταγενέστερης από την προγενέστερη.

'''Tasselled cap (TC):'''
Η αρχή αυτής της μεθόδου είναι παρόμοια με της PCA, όμως αυτή δεν είναι εξαρτώμενη από την εικόνα και η εφαρμογή του ΕτΑ βασίζεται σε τρία στοιχεία: την φωτεινότητα, την υγρασία και το ποσοστό πρασίνου στην εικόνα.

'''Μετασχηματιμός ορθογωνιοποίησης Gramm-Schmidt (GS):'''
Η μέθοδος GS ορθογωνιοποιεί τα φασματικά διανύσματα που λαμβάνονται απευθείας από τις εικόνες, και όπως και η TC, παράγει τρία σταθερά αποτελέσματα.

'''Άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού:'''
Έχουν αναπτυχθεί και διάφορες άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού, όπως η X2 (Chi2) (Ridd & Liu 1998), η Ελαχιστοποίηση του Θορύβου (Minimum Noise Fraction - MNF) (Gianinetto & Villa 2007) και ο Ταχύς Μετασχηματισμός Fourier (Fast Fourier Transform - FFT),κ.ά.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΑΣΙΣΜΕΝΕΣ ΣΕ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ'''

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η δυνατότητα παραγωγής πινάκων με πληροφορία αλλαγής (ΧτΑ) και η μείωση των επιπτώσεων των ατμοσφαιρικών και περιβαλλοντικών διαφορών μεταξύ των διαχρονικών εικόνων. Ωστόσο, ειδικά για παλιές ημερομηνίες, η ποιότητα των εικόνων δεν είναθ αρκετά καλή.

'''Σύγκριση ταξινομημένων εικόνων (Post Classification Comparison – PCC):'''
Πρόκειται ίσως για την παλαιότερη χρησιμοποιημένη μέθοδο ΕτΑ (Jensen et al. 1987). Σε αυτή τη μέθοδο γίνεται ταξινόμηση της κάθε εικόνας ξεχωριστά παράγοντας θεματικούς χάρτες και στη συνέχεια γίνεται σύγκρισή τους εικονοστοιχείο ανά εικονοστοιχείο. Όμως, έχει την τάση να παράγει περισσότερα σφάλματα.

'''Υβριδική μέθοδος ΕτΑ:'''
Αλλιώς: «περιορισμένη από την αλλαγή PCC». Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο συγκεντρώνονται και ταξινομούνται τα διαχρονικά δεδομένα καταλήγει στην ταξινόμηση των μεταβλημένων περιοχών ξανά χρησιμοποιώντας τις περιγραφές των κλάσεων των μη μεταβλημένων περιοχών.

'''Μεγιστοποίηση της προσδοκίας (expectation-maximization - EM):'''
Η μέθοδος ΕΜ χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο μεγιστοποίησης της προσδοκίας (ΕΜ) για την εκτίμηση των εκ των προτέρων (a priori) πιθανοτήτων των κοινών κλάσεων (joint classes)μεταξύ δύο χρονικών στιγμών.

'''Μη επιβλεπόμενος ΕτΑ:'''
Επιλέγει φασματικά παρόμοιες ομάδες εικονοστοιχείων και τα τοποθετεί σε πρωτογενή clusters (συσπειρώσεις) για την προγενέστερη εικόνα και επαναλαμβάνει τη διαδικασία για την μεταγενέστερη εικόνα.

'''Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα (Artificial Neural Networks – ANN):'''
Χρησιμοποιεί τα φασματικά δεδομένα της περιόδου αλλαγής και έναν αλγόριθμο ανάστροφης διάδοσης (backpropagation algorithm) για την εκπαίδευση του πολυεπίπεδου νευρωνικού δικτύου. Η ΑΝΝ είναι μια μη-παραμετρική επιβλεπόμενη μέθοδος με μειονεκτήματα εξαιτίας, περιπλοκότητας στο σχεδιασμού.

'''Μηχανή διανυσμάτων υποστήριξης (Support Vector Machine – SVM):'''
Η SVM είναι μια επιβλεπόμενη, μη παραμετρική μέθοδος που δεν βασίζεται σε υποθέσεις για την κατανομή των δεδομένων. Μπορεί να λειτουργήσει με σχετικά λίγα δεδομένα εκπαίδευσης και παρουσιάζει ακρίβεια.

'''Ασαφής ΕτΑ (Fuzzy change detection):'''
Ο ασαφής ΕτΑ ασχολείται με την ασάφεια που έγκειται στον χαρακτηρισμό των κλάσεων και στηρίζεται στην υπόθεση ότι τα όρια μεταξύ των διάφορων κλάσεων και φαινομένων είναι διφορούμενα και ότι υπάρχει ετερογένεια στο εσωτερικό των κλάσεων λόγω φυσικών διαφορών.

Αλγόριθμος συνεχούς παρακολούθησης διατάραξης δασών (Continuous Monitoring of Forest Disturbance Algorithm/CMFDA):
Νέα μέθοδος, που εκμεταλλεύεται την πορεία της φασματικής υπογραφής κάθε εικονοστοιχείου (την «ιστορία» του), την οποία χρησιμοποιεί για τον προσδιορισμό διαχρονικών κλάσεων. Έτσι, κάθε πιθανή ημερομηνία μιας εικόνας, είναι δυνητικά μια νέα εικόνα.

'''ΑΝΕΠΤΥΓΜΕΝΑ ΜΟΝΤΕΛΑ'''

Τα ανεπτυγμένα μοντέλα ΕτΑ περιλαμβάνουν το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, μοντέλα φασματικού μίγματος και μοντέλα εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα, κάλυψη κόμης – canopy κτλ.). Σε αυτές τις μεθόδους, οι τιμές ανάκλασης της εικόνας συχνά μετατρέπονται σε φυσικές παραμέτρους ή κλάσματα μέσω γραμμικών ή μη-γραμμικών μοντέλων. Οι μετασχηματισμένες παράμετροι είναι πιο εύκολες στην ερμηνεία και πιο χρήσιμες για την εξαγωγή πληροφορίας βλάστησης σε σχέση με τις φασματικές υπογραφές. Τα μειονεκτήματά τους είναι η χρονοβόρα και δύσκολη διαδικασία της ανάπτυξης κατάλληλων μοντέλων για την μετατροπή των τιμών ανάκλασης της εικόνας σε βιοφυσικές παραμέτρους (Lu et al. 2004).

Τέτοια μοντέλα είναι:

Το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της έκτασης της κόμης κωνοφόρων για δύο εικόνες ξεχωριστά, με σκοπό τη σύγκρισή τους και την εξαγωγή αποτελεσμάτων ΕτΑ.

Η Διαχρονική ανάλυση φασματικού μίγματος (Multitemporal spectral mixture analysis –SMA), που είναι ευαίσθητη και σε αλλαγές μέσα στην ίδια κλάση, όπως σε περιπτώσεις υποβάθμισης δασών.

Και η μέθοδος βιοφυσικών παραμέτρων, η οποία στηρίζεται στην ανάπτυξη ενός μοντέλου εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα) για την περιοχή μελέτης, μέσω του συνδυασμού μετρήσεων πεδίου και τηλεπισκοπικών δεδομένων.

'''ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (ΣΓΠ)'''

Η κατηγορία μεθόδων ΕτΑ με χρήση ΣΓΠ περιλαμβάνει μεθόδους που συνδυάζουν τηλεπισκόπηση και ΣΓΠ, ή μόνο ΣΓΠ. Το πλεονέκτημα στη χρήση ΣΓΠ είναι η δυνατότητα συνδυασμού διαφόρων ειδών δεδομένων σε εφαρμογές ΕτΑ. Γίνεται συνδυασμός εικόνων με δεδομένα ΣΓΠ, όπως πολύγωνα επικαλύψεων διαφόρων χαρτών, και στη συνέχεια τα αποτελέσματα εισάγονται σε περιβάλλον ΣΓΠ για περαιτέρω ανάλυση. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η εισαγωγή βοηθητικών δεδομένων στη διαδικασία.Σε άλλη περίπτωση γίνεται συνδυασμός χαρτογραφικών δεδομένων διαφόρων ημερομηνιών, που περιέχουν τοπογραφική και γεωγραφική πληροφορία. Ο ΕτΑ ποσοτικών στοιχείων γίνεται με τη χρήση εργαλείων επικάλυψης και μασκών δυαδικής πληροφορίας (binary masks). Όμως και στις δύο περιπτώσεις, Η πληθώρα δεδομένων σημαίνει και πληθώρα ακριβειών, αναλύσεων και μορφών, που συχνά επηρεάζουν το αποτέλεσμα.

'''ΟΠΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ'''

Η οπτική ανάλυση περιλαμβάνει την οπτική ερμηνεία διαχρονικών εικόνων και τη χειροκίνητη ψηφιοποίηση των μεταβλημένων περιοχών. Αυτή η μέθοδος εξαρτάται άμεσα από την εμπειρία και τη γνώση του ερευνητή. Η υφή, το σχήμα, το μέγεθος και τα μοτίβα των εικόνων αποτελούν στοιχεία «κλειδιά» για την ταυτοποίηση αλλαγών στις καλύψεις/χρήσεις γης μέσω της οπτικής ερμηνείας, ενώ δεν χρησιμοποιούνται στον ψηφιακό ΕτΑ καθώς είναι δύσκολη η αναγνώριση και η εξαγωγή τους. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ο μεγάλος χρόνος εφαρμογής της για μεγάλες περιοχές μελέτης και η δυσκολία στην έγκαιρη ενημέρωση των αποτελεσμάτων του ΕτΑ, αλλά και η δυσκολία παροχής λεπτομερούς πληροφορίας για την πορεία/τροχιά της αλλαγής. Τέτοιες μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν πριν το 1970 σε διάφορους τομείς, όπως η δασολογία, καθώς δεν υπήρχαν αρκετά δεδομένα και η υπολογιστική επιστήμη και τεχνολογία βρίσκονταν σε πρώιμο στάδιο (Lu et al. 2004).Πιο συγκεκριμένα, γίνεται προβολή ενός φασματικού καναλιού από την προγενέστερη εικόνα στο κόκκινο κανάλι, το ίδιο φασματικό κανάλι της μεταγενέστερης εικόνας στο πράσινο κανάλι και (εφόσον υπάρχει) το ίδιο φασματικό κανάλι της τελευταίας εικόνας στο μπλε κανάλι. Στη συνέχεια γίνεται οπτική ερμηνεία σύμφωνα με το συνδυασμό των χρωμάτων.

'''ΔΙ-ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΑΣ – ΈΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΑΝΑΛΥΣΗΣ'''

Πληθώρα μελετών για τον ΕτΑ αναλύουν δύο χρονικά σημεία της περιοχής μελέτης τους (πριν και μετά) και θεωρούνται δι χρονικές (bi-temporal). Αυτό όμως τις καθιστά περιορισμένες, καθώς πολλές διαδικασίες που συμβαίνουν στο περιβάλλον δεν μπορούν να εντοπιστούν με μόνο δύο ημερομηνίες ως δεδομένα εισόδου για ανάλυση. Έτσι, αναπτύχθηκε η ανάλυση δεδομένων χρονοσειράς στην τηλεπισκόπηση, η οποία αποκαλύπτει περισσότερη πληροφορία για τη φύση των αλλαγών που συμβαίνουν (Hecheltjen et al. 2014).Υπάρχουν μόνο λίγα είδη κάλυψης γης που δεν αλλάζουν. Ακόμα και σχετικά σταθερές επιφάνειες, όπως οι ανθρώπινες κατασκευές (π.χ. σκεπές, δρόμοι κτλ.), παρουσιάζουν αλλαγές με το πέρασμα του χρόνου. Φαίνεται λοιπόν, ότι η αλλαγή είναι μια διαδικασία του χρόνου, και η καταλληλότητα των δεδομένων για τον ΕτΑ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την χρονική τους διάσταση (Hecheltjen et al. 2014). Οι δι-χρονικές μέθοδοι ΕτΑ μπορούν εντοπίσουν σταδιακές και απότομες αλλαγές καθώς και τις τάσεις του περιβάλλοντος, αλλά πιθανότατα δεν επαρκούν για την περιγραφή των διαχρονικών χαρακτηριστικών των περιβαλλοντικών διαδικασιών που διέπουν αυτά τα φαινόμενα.

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ'''

Για την μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δύο εικόνες Landsat (κανάλια 1-5, 7) της Αλγερινής πρωτεύουσας για τις ημερομηνίες 1985 και 1996, οι οποίες διορθώθηκαν γεωμετρικά (σφάλμα RMS 0.2) και ατμοσφαιρικά με το λογισμικό ATCOR-2. Για την διαδικασία του ΕτΑ έγινε εφαρμογή και σύγκριση των μεθόδων SVM με λειτουργία πυρήνα (kernel) και ANN. Μετά από πειραματισμούς κατέληξαν ότι οι υψηλότερες ακρίβειες εμφανίζονται με χρήση πυρήνα μεγέθους 6 εικονοστοιχείων, ενώ τα αποτελέσματα της SVM είναι αρκετά καλύτερα από του ANN (97,58% έναντι 93,67%). Στην συνέχεια χρησιμοποιείται ένα σύστημα συνδυασμένων SVM, όπου διαπιστώνεται ότι ο συνδυασμός τριών SVM βελτιώνει το αποτέλεσμα κατά 1% στην συνολική ακρίβεια.

[[Αρχείο:Οι_χάρτες_αλλαγής_που_παράχθηκαν_από_τις_διάφορες_τεχνικές._Διαφορετικές_προσεγγίσεις_πυρήνα_(kernel)_(a)-(d)_και_το_αποτέλεσμα_της_ΑΝΝ_(e).JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Οι χάρτες αλλαγής που παράχθηκαν από τις διάφορες τεχνικές. Διαφορετικές προσεγγίσεις πυρήνα (kernel) (a)-(d) και το αποτέλεσμα της ΑΝΝ (e).]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

2021-02-15T14:38:05Z

Maria Fotopoulou:

'''ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Global Land Use Change & Syndromes of Global Change

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''' SEOS (Science Education through Earth Observation for High Schools is an initiative for using satellite remote sensing of the Earth in science education curricula in high schools.)

'''ΠΗΓΗ :''' SEOS [https://seos-project.eu/landuse/landuse-c01-p02.html]

'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, χρήσεις γης, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Σήμερα, οι δορυφορικές πληροφορίες χρησιμοποιούνται για τη συλλογή παγκόσμιων και περιφερειακών αλλαγών και την κάλυψη γης (Schinninger 2008).Οι μεγαλύτερες τροποποιήσεις στην κάλυψη γης στο παρελθόν έγιναν εξατίας μετασχηματισμών σε δάση και λιβάδια σε γεωργικές καλλιέργειες και βοσκότοπους. Οι γεωργικές εκτάσεις και οι βοσκότοποι έχουν συσσωρευτεί τα τελευταία 300 χρόνια, αντίστοιχα 460% και 560% (Klein Goldewijk 2001).
Σε αντίθεση με την κάλυψη γης, η οποία σχετίζεται με τη φυσική κατάσταση του εδάφους, η χρήση γης ορίζεται ως τρόπος χρήσης υπαρχόντων πόρων από ανθρώπους, όπως, για παράδειγμα, γεωργία, εξόρυξη και υλοτόμηση (Meyer 1995).
Κατά συνέπεια, η αλλαγή χρήσης γης είναι η αλλαγή στον τύπο του ανθρώπου, που κάνει χρήσης της γης είτε μέσω μιας άλλης μορφής χρήσης γης (όπως η αλλαγή από ένα δάσος σε καλλιεργούμενη γη) είτε μέσω αλλαγών στις πρακτικές διαχείρισης εντός ενός τύπου χρήσης γης (για παράδειγμα , η εντατικοποίηση της γεωργίας). Αυτές οι αλλαγές στη χρήση γης συνυπάρχουν με τον κατακερματισμό των οικοτόπων, που είναι ο σημαντικότερος παράγοντας καταστροφής του οικοσυστήματος.
Από παγκόσμιες μελέτες για το μέλλον προβλέπεται μείωση της φυσικής βλάστησης (κυρίως δασών) σε μη βιομηχανικές χώρες και άνυδρες (ξηρές) περιοχές λόγω της επέκτασης των γεωργικών και αστικών περιοχών λόγω της αύξησης του πληθυσμού. Οι περιοχές με τα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη παραμένουν, ωστόσο και στο μέλλον, σχετικά αμετάβλητες (Duraiappah et al. 2005). Περίπου το 34% της παγκόσμιας επιφάνειας της γης θα χρησιμοποιηθεί γεωργικά, και με αυτό είναι σαφές ότι οι γεωργικές δραστηριότητες είναι μια σημαντική αιτία αλλαγών στη χρήση γης. Στο παρελθόν, περίπου το 30% των φυλλοβόλων δασών έχουν πλέον καλλιεργηθεί και το 50% των λιβαδιών έγιναν βοσκοτόπια (Foley et al. 2005, Schinninger 2008).

'''ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ'''

Στην ετήσια έκθεση του 1996 του Γερμανικού Γνωμοδοτικού Συμβουλίου για την Παγκόσμια Αλλαγή (WBGU), οι κεντρικοί προβληματικοί τομείς της παγκόσμιας μελλοντικής αλλαγής χαρακτηρίστηκαν ως σύνδρομα.
Με ολοκληρωμένη έρευνα για την παγκόσμια αλλαγή, ακολουθεί μια συστημική προσέγγιση που θεωρεί την ανθρωπότητα ως ενεργό παράγοντα πλανητικής σημασίας. Μόνο μια συνδεδεμένη και διεπιστημονική προσέγγιση μπορεί να αντιμετωπίσει την υψηλή πολυπλοκότητα της δυναμικής συσχέτισης και ταυτόχρονα να παρουσιάσει ουσιαστικά την σημασία της διαρκούς αλλαγής. Οι πιο σημαντικές εξελίξεις της παγκόσμιας αλλαγής χρησιμοποιούνται ως ποιοτικά στοιχεία ως τάσεις ή σύνδρομα της παγκόσμιας αλλαγής. Αυτά συνυπάρχουν σε ένα ποιοτικό σύστημα, το παγκόσμιο δίκτυο (WBGU 1996). Ο βασικός ορισμός της έννοιας του συνδρόμου είναι: "Οι σύνθετες παγκόσμιες περιβαλλοντικές και αναπτυξιακές δυσκολίες πουέχουν αποκατασταθεί με έναν διαχειρίσιμο αριθμό περιβαλλοντικά υποβαθμισμένων προτύπων." (WBGU 1996).
Τα χαρακτηριστικά των αιτιών της παγκόσμιας αλλαγής είναι ο διατομεακός χαρακτήρας τους (εξαπλώνονται σε διάφορους τομείς όπως η οικονομία, το περιβάλλον, η κοινωνική κοινότητα κ.λπ.), η άμεση και έμμεση σχέση τους με το περιβάλλον, καθώς και η εμφάνισή τους σε διαφορετικά μέρη της γης. Πρέπει να ασχοληθούμε και με τη ρήξη των σχέσεων ανθρώπου-περιβάλλοντος και τη σημαντική περιβαλλοντική υποβάθμιση.

Για να επιλυθούν τα προβλήματα, απαιτείται μια συνολική προσέγγιση επίλυσης. Κάθε σύνδρομο είναι ένα ανεξάρτητο μοτίβο περιβαλλοντικής υποβάθμισης που προκαλείται σε πρώτο στάδιο, και έπειτα αυτό-ενισχύεται. Επιπλέον, μπορεί να παρατηρηθεί παθητική επικάλυψη του και ενεργές αμοιβαίες αντιδράσεις μεταξύ μεμονωμένων συνδρόμων που συνδέονται(WBGU 1996).

Μπορούν να διακριθούν τρεις ομάδες συνδρόμων- αιτιών:
Το αποτέλεσμα της μη προσαρμοσμένης χρήσης φυσικών πόρων (για παράδειγμα, η αποψίλωση των τροπικών τροπικών δασών).
Ανθρώπινα-περιβαλλοντικά προβλήματα που προκύπτουν από διαδικασίες προσωρινής ανάπτυξης (για παράδειγμα, υπεραστικοποίηση).
Περιβαλλοντική υποβάθμιση εξαιτίας της έλειψης πολιτικής διάθεσης (για παράδειγμα χώροι διάθεσης αποβλήτων / χωματερή).

[[Αρχείο:Land_cover2000.JPG |thumb|center|Εικόνα 1: Κάλυψη γης, έτος 2000.]]

'''ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ'''

Από τα σχεδόν τρία δισεκατομμύρια άτομα, που κατοικούν σε αγροτικές περιοχές παγκοσμίως και επενδύουν τα προς το ζην στη γεωργία, περίπου 500 εκατομμύρια άνθρωποι καταφεύγουν σε καλλιέργειας τροφίμων. Γύρω στο τέλος της ξηράς περιόδου, η νεκρή και ακόμη υπάρχουσα (δέντρα) βλάστηση θα καεί. Η πλούσια σε ορυκτά στάχτη χρησιμεύει ως λίπασμα, ωστόσο είναι για λίγο διαθέσιμη (Latz 2007).
Επειδή το έδαφος δεν μπορεί να απορροφήσει τα ορυκτά, τα θρεπτικά συστατικά μαζί με ένα λεπτό οργανικό στρώμα θα εξαφανιστούν μέσω διαπότισης. Λόγω της μείωσης των αποδοχών, μέσα σε λίγα χρόνια ο αγρότης αναγκάζεται να χρησιμοποιήσει ένα νέο οικόπεδο για καλλιέργεια. Τα εγκαταλελειμμένα χωράφια παραμένουν αχρησιμοποίητα και μετά από λίγα χρόνια, χτίζουν ένα δευτερεύον δάσος. Η βιομάζα σε αυτήν την περιοχή είναι συχνά μόνο μετά από δέκα έως δώδεκα χρόνια και πάλι ικανή να παράγει ενισχυμένο έδαφος και να χρησιμοποιηθεί ξανά την περιοχή για γεωργικούς σκοπούς (Latz 2007). Η πυρκαγιά σε αυτήν την περιοχή είναι ο πιο σημαντικός τρόπος αλλαγής της χρήσης γης. Μέσω της εκκαθάρισης από την πυρκαγιά, η χρήση παλαιών δασικών περιοχών για κτηνοτροφία και υλοτομία έχει μετατρέψει το κάποτε πυκνό πρωτογενές δάσος σε ένα υποβαθμισμένο, κατακερματισμένο και ευαίσθητο στη φωτιά τοπίο. Ειδικά για τη διαδεδομένη κτηνοτροφία στη Νότια Αμερική, μεγάλες περιοχές έχουν αποψιλωθεί και μετατραπεί σε βοσκότοπους. Η επιλεκτική απόσυρση πολύτιμων τύπων ξύλου έχει την αρνητική επίδραση στις γύρω δασικές περιοχές, καθώς δημιουργούνται και διαδρομές πρόσβασης σε νέες, ανέγγιχτες περιοχές και έτσι γίνεται περαιτέρω αποψίλωση των δασών (Cochrane 2001, Eva, Lambin 2000, Goldammer 1997, Kollar 2006).

Ένα τεράστιο μειονέκτημα αυτής της μορφής καλλιέργειας είναι το τεράστιο επιφανειακό κόστος. τα κέρδη είναι σχετικά χαμηλά: για να παραχθεί ένας τόνος καλλιεργειών, 300 τόνοι βιομάζας πρέπει να καταστραφούν. Η παραδοσιακή καλλιέργεια μετατόπισης είναι λιγότερο επιβλαβής, επειδή τα υπόλοιπα μέρη και οι ρίζες των δέντρων αποτρέπουν τη διάβρωση του εδάφους, μπορούν εύκολα να σχηματιστούν δευτερεύοντα δάση. Σε αυτήν την περίπτωση, αφορά περισσότερο την υποβάθμιση των δασών παρά την αποψίλωση των δασών. Μέσω της αυξανόμενης πίεσης του πληθυσμού η παραδοσιακή μετατόπιση της καλλιέργειας δεν μπορεί πλέον να διαιωνίζεται. Μέσα από αυτό, η έννοια της εκκαθάρισης με τη φωτιά ως οικολογικού μέσου καλλιέργειας εμπίπτει στο δρόμο.(Scholz 2003).

'''ΓΕΩΡΓΙΚΗ ΧΡΗΣΗ'''

Οι άνθρωποι που ζούσαν στην καλλιεργούμενη γη είναι παραδοσιακά νομάδες κάτοικοι περιοχών οάσεων. Η γεωργία εξακολουθεί να τους παρέχει τα προς το ζην, παρά το όλο και πιο ξηρό κλίμα. Το νερό για την άρδευση, που επεκτείνει τα χωράφια βαμβακιού, λαχανικών, σιταριού και ρυζιού, εξήχθη κυρίως από τα δύο ρεύματα τροφοδοσίας της θάλασσας Aral Amudarja και Syrdarja. Η βιομηχανική αλιεία αυξήθηκε επίσης σημαντικά. Η κύρια αιτία της ακραίας ανεπάρκειας νερού και της συρρίκνωσης της θάλασσας της Αράλ είναι η καλλιέργεια βαμβακιού που απαιτεί ποσότητες αδρευσης (Reuschenbach 2005, Schlager 2007).

[[Αρχείο:Percent_distribution_of_land_cover.JPG |thumb|center|Εικόνα 2: Καταχώρηση επί τοις εκατό των χρήσεων γης παγκοσμίως.]]

'''Συνέπειες της άρδευσης'''

Στο μονοπάτι των καναλιών και των συνδεδεμένων παρεμβάσεων του οικοσυστήματος της Αράλης, το νερό συγκρατήθηκε σε τεχνητά φράγματα. Μέσω αυτού, η ροή του νερού έχει μειωθεί σε μεγάλο βαθμό και η αλατότητα έχει αυξηθεί, ειδικά στη νότια θάλασσα από μέχρι 50g / l (σε σύγκριση με: Ατλαντικός Ωκεανός: 35 g / l, Μεσόγειος 30 g / l, Νεκρά Θάλασσα 330 g / l). Η επιδείνωση της θάλασσας έχει συμβεί, ειδικά στα ανατολικά, όπου οι ακτές βρίσκονται σε συνέχεια. Κατά συνέπεια, το βόρειο τμήμα της θάλασσας της Αράλης αποσπάστηκε από το υπόλοιπο υδατικό σύστημα. Το μικρό νησί στο βορειοδυτικό τμήμα της θάλασσας έχει εμφανιστεί ένα μισό νησί λόγω της πτώσης της στάθμης του νερού. Τα τελευταία 40 χρόνια, η Θάλασσα της Αράλης, που κάποτε ήταν η τέταρτη μεγαλύτερη λίμνη στον κόσμο, εξατμίστηκε στο μισό της αρχικής της επιφάνειας και το ένα τέταρτο του αρχικού της όγκου, αφήνοντας περίπου μια ζώνη 36.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων ξηρού εδάφους λευκού χρώματος λόγω του αλατιού εκτεθειμένο,που τώρα ονομάζεται έρημος Aralkum (Beckel 2007, ESA, Reuschenbach 2005).

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ'''

Η συνεχή επιδείνωση του φαινομένου, επηρεάστηκε και από το κλίμα στην περιοχή που έχει επίσης αλλάξει. Μέσω λιγότερης εξάτμισης και λιγότερου ατμού στον αέρα, συμβαίνει λιγότερη συμπύκνωση. Το κλίμα θα συνεχίσει να γίνεται ηπειρωτικό με σύντομα και ζεστά καλοκαίρια και μεγάλους, κρύους χειμώνες. Η κλιματική αλλαγή είχε αρνητικό αντίκτυπο στην περιφερειακή συμπύκνωση. Κατά συνέπεια, εμφανίζονται περισσότερες καταιγίδες στην άμμο, οι οποίες εκτοπίζουν ετησίως περισσότερους από 75 εκατομμύρια τόνους σκόνης αλατιού προς τα βορειοδυτικά. Αυτή η σκόνη είναι υπεύθυνη όχι μόνο για τεράστιες βλάβες στην υγεία για τον πληθυσμό (φυματίωση και άσθμα), αλλά καθιστά επίσης άχρηστες τεράστιες περιοχές που δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν και οδηγούν στην αλάτωση των υπογείων υδάτων. (Conrad 2002, Beckel 2007, ESA, Schlager 2007)
Ο κύριος λόγος για την ακανόνιστη ανάπτυξη της γεωργίας στον κόσμο είναι κυρίως η αλλαγή στις διατροφικές συνήθειες στις χώρες της Βόρειας Ευρώπης. Ο πληθυσμός θέλει να αγοράζει φρέσκα φρούτα και λαχανικά κάθε εποχή. Το αποτέλεσμα αυτής της παραγωγής, ιδίως των πρώιμων λαχανικών, εξαρτάται κυρίως από την ικανότητα του παραγωγού να κινητοποιήσει, για μικρό χρονικό διάστημα, μεγάλο αριθμό φθηνών εργαζομένων (UNEP, umbruch-bildarchiv.de)

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

2021-02-15T14:37:23Z

Maria Fotopoulou:

'''ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Global Land Use Change & Syndromes of Global Change

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''' SEOS (Science Education through Earth Observation for High Schools is an initiative for using satellite remote sensing of the Earth in science education curricula in high schools.)

'''ΠΗΓΗ :''' SEOS [https://seos-project.eu/landuse/landuse-c01-p02.html]

'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, χρήσεις γης, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Σήμερα, οι δορυφορικές πληροφορίες χρησιμοποιούνται για τη συλλογή παγκόσμιων και περιφερειακών αλλαγών και την κάλυψη γης (Schinninger 2008).Οι μεγαλύτερες τροποποιήσεις στην κάλυψη γης στο παρελθόν έγιναν εξατίας μετασχηματισμών σε δάση και λιβάδια σε γεωργικές καλλιέργειες και βοσκότοπους. Οι γεωργικές εκτάσεις και οι βοσκότοποι έχουν συσσωρευτεί τα τελευταία 300 χρόνια, αντίστοιχα 460% και 560% (Klein Goldewijk 2001).
Σε αντίθεση με την κάλυψη γης, η οποία σχετίζεται με τη φυσική κατάσταση του εδάφους, η χρήση γης ορίζεται ως τρόπος χρήσης υπαρχόντων πόρων από ανθρώπους, όπως, για παράδειγμα, γεωργία, εξόρυξη και υλοτόμηση (Meyer 1995).
Κατά συνέπεια, η αλλαγή χρήσης γης είναι η αλλαγή στον τύπο του ανθρώπου, που κάνει χρήσης της γης είτε μέσω μιας άλλης μορφής χρήσης γης (όπως η αλλαγή από ένα δάσος σε καλλιεργούμενη γη) είτε μέσω αλλαγών στις πρακτικές διαχείρισης εντός ενός τύπου χρήσης γης (για παράδειγμα , η εντατικοποίηση της γεωργίας). Αυτές οι αλλαγές στη χρήση γης συνυπάρχουν με τον κατακερματισμό των οικοτόπων, που είναι ο σημαντικότερος παράγοντας καταστροφής του οικοσυστήματος.
Από παγκόσμιες μελέτες για το μέλλον προβλέπεται μείωση της φυσικής βλάστησης (κυρίως δασών) σε μη βιομηχανικές χώρες και άνυδρες (ξηρές) περιοχές λόγω της επέκτασης των γεωργικών και αστικών περιοχών λόγω της αύξησης του πληθυσμού. Οι περιοχές με τα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη παραμένουν, ωστόσο και στο μέλλον, σχετικά αμετάβλητες (Duraiappah et al. 2005). Περίπου το 34% της παγκόσμιας επιφάνειας της γης θα χρησιμοποιηθεί γεωργικά, και με αυτό είναι σαφές ότι οι γεωργικές δραστηριότητες είναι μια σημαντική αιτία αλλαγών στη χρήση γης. Στο παρελθόν, περίπου το 30% των φυλλοβόλων δασών έχουν πλέον καλλιεργηθεί και το 50% των λιβαδιών έγιναν βοσκοτόπια (Foley et al. 2005, Schinninger 2008).

'''ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ'''

Στην ετήσια έκθεση του 1996 του Γερμανικού Γνωμοδοτικού Συμβουλίου για την Παγκόσμια Αλλαγή (WBGU), οι κεντρικοί προβληματικοί τομείς της παγκόσμιας μελλοντικής αλλαγής χαρακτηρίστηκαν ως σύνδρομα.
Με ολοκληρωμένη έρευνα για την παγκόσμια αλλαγή, ακολουθεί μια συστημική προσέγγιση που θεωρεί την ανθρωπότητα ως ενεργό παράγοντα πλανητικής σημασίας. Μόνο μια συνδεδεμένη και διεπιστημονική προσέγγιση μπορεί να αντιμετωπίσει την υψηλή πολυπλοκότητα της δυναμικής συσχέτισης και ταυτόχρονα να παρουσιάσει ουσιαστικά την σημασία της διαρκούς αλλαγής. Οι πιο σημαντικές εξελίξεις της παγκόσμιας αλλαγής χρησιμοποιούνται ως ποιοτικά στοιχεία ως τάσεις ή σύνδρομα της παγκόσμιας αλλαγής. Αυτά συνυπάρχουν σε ένα ποιοτικό σύστημα, το παγκόσμιο δίκτυο (WBGU 1996). Ο βασικός ορισμός της έννοιας του συνδρόμου είναι: "Οι σύνθετες παγκόσμιες περιβαλλοντικές και αναπτυξιακές δυσκολίες πουέχουν αποκατασταθεί με έναν διαχειρίσιμο αριθμό περιβαλλοντικά υποβαθμισμένων προτύπων." (WBGU 1996).
Τα χαρακτηριστικά των αιτιών της παγκόσμιας αλλαγής είναι ο διατομεακός χαρακτήρας τους (εξαπλώνονται σε διάφορους τομείς όπως η οικονομία, το περιβάλλον, η κοινωνική κοινότητα κ.λπ.), η άμεση και έμμεση σχέση τους με το περιβάλλον, καθώς και η εμφάνισή τους σε διαφορετικά μέρη της γης. Πρέπει να ασχοληθούμε και με τη ρήξη των σχέσεων ανθρώπου-περιβάλλοντος και τη σημαντική περιβαλλοντική υποβάθμιση.

Για να επιλυθούν τα προβλήματα, απαιτείται μια συνολική προσέγγιση επίλυσης. Κάθε σύνδρομο είναι ένα ανεξάρτητο μοτίβο περιβαλλοντικής υποβάθμισης που προκαλείται σε πρώτο στάδιο, και έπειτα αυτό-ενισχύεται. Επιπλέον, μπορεί να παρατηρηθεί παθητική επικάλυψη του και ενεργές αμοιβαίες αντιδράσεις μεταξύ μεμονωμένων συνδρόμων που συνδέονται(WBGU 1996).

Μπορούν να διακριθούν τρεις ομάδες συνδρόμων- αιτιών:
Το αποτέλεσμα της μη προσαρμοσμένης χρήσης φυσικών πόρων (για παράδειγμα, η αποψίλωση των τροπικών τροπικών δασών).
Ανθρώπινα-περιβαλλοντικά προβλήματα που προκύπτουν από διαδικασίες προσωρινής ανάπτυξης (για παράδειγμα, υπεραστικοποίηση).
Περιβαλλοντική υποβάθμιση εξαιτίας της έλειψης πολιτικής διάθεσης (για παράδειγμα χώροι διάθεσης αποβλήτων / χωματερή).

[[Αρχείο:Land_cover2000.JPG |thumb|center|Εικόνα 1: Κάλυψη γης, έτος 2000.]]

'''ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ'''

Από τα σχεδόν τρία δισεκατομμύρια άτομα, που κατοικούν σε αγροτικές περιοχές παγκοσμίως και επενδύουν τα προς το ζην στη γεωργία, περίπου 500 εκατομμύρια άνθρωποι καταφεύγουν σε καλλιέργειας τροφίμων. Γύρω στο τέλος της ξηράς περιόδου, η νεκρή και ακόμη υπάρχουσα (δέντρα) βλάστηση θα καεί. Η πλούσια σε ορυκτά στάχτη χρησιμεύει ως λίπασμα, ωστόσο είναι για λίγο διαθέσιμη (Latz 2007).
Επειδή το έδαφος δεν μπορεί να απορροφήσει τα ορυκτά, τα θρεπτικά συστατικά μαζί με ένα λεπτό οργανικό στρώμα θα εξαφανιστούν μέσω διαπότισης. Λόγω της μείωσης των αποδοχών, μέσα σε λίγα χρόνια ο αγρότης αναγκάζεται να χρησιμοποιήσει ένα νέο οικόπεδο για καλλιέργεια. Τα εγκαταλελειμμένα χωράφια παραμένουν αχρησιμοποίητα και μετά από λίγα χρόνια, χτίζουν ένα δευτερεύον δάσος. Η βιομάζα σε αυτήν την περιοχή είναι συχνά μόνο μετά από δέκα έως δώδεκα χρόνια και πάλι ικανή να παράγει ενισχυμένο έδαφος και να χρησιμοποιηθεί ξανά την περιοχή για γεωργικούς σκοπούς (Latz 2007). Η πυρκαγιά σε αυτήν την περιοχή είναι ο πιο σημαντικός τρόπος αλλαγής της χρήσης γης. Μέσω της εκκαθάρισης από την πυρκαγιά, η χρήση παλαιών δασικών περιοχών για κτηνοτροφία και υλοτομία έχει μετατρέψει το κάποτε πυκνό πρωτογενές δάσος σε ένα υποβαθμισμένο, κατακερματισμένο και ευαίσθητο στη φωτιά τοπίο. Ειδικά για τη διαδεδομένη κτηνοτροφία στη Νότια Αμερική, μεγάλες περιοχές έχουν αποψιλωθεί και μετατραπεί σε βοσκότοπους. Η επιλεκτική απόσυρση πολύτιμων τύπων ξύλου έχει την αρνητική επίδραση στις γύρω δασικές περιοχές, καθώς δημιουργούνται και διαδρομές πρόσβασης σε νέες, ανέγγιχτες περιοχές και έτσι γίνεται περαιτέρω αποψίλωση των δασών (Cochrane 2001, Eva, Lambin 2000, Goldammer 1997, Kollar 2006).

Ένα τεράστιο μειονέκτημα αυτής της μορφής καλλιέργειας είναι το τεράστιο επιφανειακό κόστος. τα κέρδη είναι σχετικά χαμηλά: για να παραχθεί ένας τόνος καλλιεργειών, 300 τόνοι βιομάζας πρέπει να καταστραφούν. Η παραδοσιακή καλλιέργεια μετατόπισης είναι λιγότερο επιβλαβής, επειδή τα υπόλοιπα μέρη και οι ρίζες των δέντρων αποτρέπουν τη διάβρωση του εδάφους, μπορούν εύκολα να σχηματιστούν δευτερεύοντα δάση. Σε αυτήν την περίπτωση, αφορά περισσότερο την υποβάθμιση των δασών παρά την αποψίλωση των δασών. Μέσω της αυξανόμενης πίεσης του πληθυσμού η παραδοσιακή μετατόπιση της καλλιέργειας δεν μπορεί πλέον να διαιωνίζεται. Μέσα από αυτό, η έννοια της εκκαθάρισης με τη φωτιά ως οικολογικού μέσου καλλιέργειας εμπίπτει στο δρόμο.(Scholz 2003).

'''ΓΕΩΡΓΙΚΗ ΧΡΗΣΗ'''

Οι άνθρωποι που ζούσαν στην καλλιεργούμενη γη είναι παραδοσιακά νομάδες κάτοικοι περιοχών οάσεων. Η γεωργία εξακολουθεί να τους παρέχει τα προς το ζην, παρά το όλο και πιο ξηρό κλίμα. Το νερό για την άρδευση, που επεκτείνει τα χωράφια βαμβακιού, λαχανικών, σιταριού και ρυζιού, εξήχθη κυρίως από τα δύο ρεύματα τροφοδοσίας της θάλασσας Aral Amudarja και Syrdarja. Η βιομηχανική αλιεία αυξήθηκε επίσης σημαντικά. Η κύρια αιτία της ακραίας ανεπάρκειας νερού και της συρρίκνωσης της θάλασσας της Αράλ είναι η καλλιέργεια βαμβακιού που απαιτεί ποσότητες αδρευσης (Reuschenbach 2005, Schlager 2007).

[[Αρχείο:Percent_distribution_of_land_cover.JPG |thumb|center|Εικόνα 2: Καταχώρηση επί τοις εκατό των χρήσεων γης παγκοσμίως.]]

== Συνέπειες της άρδευσης ==

Στο μονοπάτι των καναλιών και των συνδεδεμένων παρεμβάσεων του οικοσυστήματος της Αράλης, το νερό συγκρατήθηκε σε τεχνητά φράγματα. Μέσω αυτού, η ροή του νερού έχει μειωθεί σε μεγάλο βαθμό και η αλατότητα έχει αυξηθεί, ειδικά στη νότια θάλασσα από μέχρι 50g / l (σε σύγκριση με: Ατλαντικός Ωκεανός: 35 g / l, Μεσόγειος 30 g / l, Νεκρά Θάλασσα 330 g / l). Η επιδείνωση της θάλασσας έχει συμβεί, ειδικά στα ανατολικά, όπου οι ακτές βρίσκονται σε συνέχεια. Κατά συνέπεια, το βόρειο τμήμα της θάλασσας της Αράλης αποσπάστηκε από το υπόλοιπο υδατικό σύστημα. Το μικρό νησί στο βορειοδυτικό τμήμα της θάλασσας έχει εμφανιστεί ένα μισό νησί λόγω της πτώσης της στάθμης του νερού. Τα τελευταία 40 χρόνια, η Θάλασσα της Αράλης, που κάποτε ήταν η τέταρτη μεγαλύτερη λίμνη στον κόσμο, εξατμίστηκε στο μισό της αρχικής της επιφάνειας και το ένα τέταρτο του αρχικού της όγκου, αφήνοντας περίπου μια ζώνη 36.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων ξηρού εδάφους λευκού χρώματος λόγω του αλατιού εκτεθειμένο,που τώρα ονομάζεται έρημος Aralkum (Beckel 2007, ESA, Reuschenbach 2005).

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ'''

Η συνεχή επιδείνωση του φαινομένου, επηρεάστηκε και από το κλίμα στην περιοχή που έχει επίσης αλλάξει. Μέσω λιγότερης εξάτμισης και λιγότερου ατμού στον αέρα, συμβαίνει λιγότερη συμπύκνωση. Το κλίμα θα συνεχίσει να γίνεται ηπειρωτικό με σύντομα και ζεστά καλοκαίρια και μεγάλους, κρύους χειμώνες. Η κλιματική αλλαγή είχε αρνητικό αντίκτυπο στην περιφερειακή συμπύκνωση. Κατά συνέπεια, εμφανίζονται περισσότερες καταιγίδες στην άμμο, οι οποίες εκτοπίζουν ετησίως περισσότερους από 75 εκατομμύρια τόνους σκόνης αλατιού προς τα βορειοδυτικά. Αυτή η σκόνη είναι υπεύθυνη όχι μόνο για τεράστιες βλάβες στην υγεία για τον πληθυσμό (φυματίωση και άσθμα), αλλά καθιστά επίσης άχρηστες τεράστιες περιοχές που δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν και οδηγούν στην αλάτωση των υπογείων υδάτων. (Conrad 2002, Beckel 2007, ESA, Schlager 2007)
Ο κύριος λόγος για την ακανόνιστη ανάπτυξη της γεωργίας στον κόσμο είναι κυρίως η αλλαγή στις διατροφικές συνήθειες στις χώρες της Βόρειας Ευρώπης. Ο πληθυσμός θέλει να αγοράζει φρέσκα φρούτα και λαχανικά κάθε εποχή. Το αποτέλεσμα αυτής της παραγωγής, ιδίως των πρώιμων λαχανικών, εξαρτάται κυρίως από την ικανότητα του παραγωγού να κινητοποιήσει, για μικρό χρονικό διάστημα, μεγάλο αριθμό φθηνών εργαζομένων (UNEP, umbruch-bildarchiv.de)

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

2021-02-15T14:36:34Z

Maria Fotopoulou:

'''ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Global Land Use Change & Syndromes of Global Change

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''' SEOS (Science Education through Earth Observation for High Schools is an initiative for using satellite remote sensing of the Earth in science education curricula in high schools.)

'''ΠΗΓΗ :''' SEOS [https://seos-project.eu/landuse/landuse-c01-p02.html]

'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, χρήσεις γης, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Σήμερα, οι δορυφορικές πληροφορίες χρησιμοποιούνται για τη συλλογή παγκόσμιων και περιφερειακών αλλαγών και την κάλυψη γης (Schinninger 2008).Οι μεγαλύτερες τροποποιήσεις στην κάλυψη γης στο παρελθόν έγιναν εξατίας μετασχηματισμών σε δάση και λιβάδια σε γεωργικές καλλιέργειες και βοσκότοπους. Οι γεωργικές εκτάσεις και οι βοσκότοποι έχουν συσσωρευτεί τα τελευταία 300 χρόνια, αντίστοιχα 460% και 560% (Klein Goldewijk 2001).
Σε αντίθεση με την κάλυψη γης, η οποία σχετίζεται με τη φυσική κατάσταση του εδάφους, η χρήση γης ορίζεται ως τρόπος χρήσης υπαρχόντων πόρων από ανθρώπους, όπως, για παράδειγμα, γεωργία, εξόρυξη και υλοτόμηση (Meyer 1995).
Κατά συνέπεια, η αλλαγή χρήσης γης είναι η αλλαγή στον τύπο του ανθρώπου, που κάνει χρήσης της γης είτε μέσω μιας άλλης μορφής χρήσης γης (όπως η αλλαγή από ένα δάσος σε καλλιεργούμενη γη) είτε μέσω αλλαγών στις πρακτικές διαχείρισης εντός ενός τύπου χρήσης γης (για παράδειγμα , η εντατικοποίηση της γεωργίας). Αυτές οι αλλαγές στη χρήση γης συνυπάρχουν με τον κατακερματισμό των οικοτόπων, που είναι ο σημαντικότερος παράγοντας καταστροφής του οικοσυστήματος.
Από παγκόσμιες μελέτες για το μέλλον προβλέπεται μείωση της φυσικής βλάστησης (κυρίως δασών) σε μη βιομηχανικές χώρες και άνυδρες (ξηρές) περιοχές λόγω της επέκτασης των γεωργικών και αστικών περιοχών λόγω της αύξησης του πληθυσμού. Οι περιοχές με τα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη παραμένουν, ωστόσο και στο μέλλον, σχετικά αμετάβλητες (Duraiappah et al. 2005). Περίπου το 34% της παγκόσμιας επιφάνειας της γης θα χρησιμοποιηθεί γεωργικά, και με αυτό είναι σαφές ότι οι γεωργικές δραστηριότητες είναι μια σημαντική αιτία αλλαγών στη χρήση γης. Στο παρελθόν, περίπου το 30% των φυλλοβόλων δασών έχουν πλέον καλλιεργηθεί και το 50% των λιβαδιών έγιναν βοσκοτόπια (Foley et al. 2005, Schinninger 2008).

'''ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ'''

Στην ετήσια έκθεση του 1996 του Γερμανικού Γνωμοδοτικού Συμβουλίου για την Παγκόσμια Αλλαγή (WBGU), οι κεντρικοί προβληματικοί τομείς της παγκόσμιας μελλοντικής αλλαγής χαρακτηρίστηκαν ως σύνδρομα.
Με ολοκληρωμένη έρευνα για την παγκόσμια αλλαγή, ακολουθεί μια συστημική προσέγγιση που θεωρεί την ανθρωπότητα ως ενεργό παράγοντα πλανητικής σημασίας. Μόνο μια συνδεδεμένη και διεπιστημονική προσέγγιση μπορεί να αντιμετωπίσει την υψηλή πολυπλοκότητα της δυναμικής συσχέτισης και ταυτόχρονα να παρουσιάσει ουσιαστικά την σημασία της διαρκούς αλλαγής. Οι πιο σημαντικές εξελίξεις της παγκόσμιας αλλαγής χρησιμοποιούνται ως ποιοτικά στοιχεία ως τάσεις ή σύνδρομα της παγκόσμιας αλλαγής. Αυτά συνυπάρχουν σε ένα ποιοτικό σύστημα, το παγκόσμιο δίκτυο (WBGU 1996). Ο βασικός ορισμός της έννοιας του συνδρόμου είναι: "Οι σύνθετες παγκόσμιες περιβαλλοντικές και αναπτυξιακές δυσκολίες πουέχουν αποκατασταθεί με έναν διαχειρίσιμο αριθμό περιβαλλοντικά υποβαθμισμένων προτύπων." (WBGU 1996).
Τα χαρακτηριστικά των αιτιών της παγκόσμιας αλλαγής είναι ο διατομεακός χαρακτήρας τους (εξαπλώνονται σε διάφορους τομείς όπως η οικονομία, το περιβάλλον, η κοινωνική κοινότητα κ.λπ.), η άμεση και έμμεση σχέση τους με το περιβάλλον, καθώς και η εμφάνισή τους σε διαφορετικά μέρη της γης. Πρέπει να ασχοληθούμε και με τη ρήξη των σχέσεων ανθρώπου-περιβάλλοντος και τη σημαντική περιβαλλοντική υποβάθμιση.

Για να επιλυθούν τα προβλήματα, απαιτείται μια συνολική προσέγγιση επίλυσης. Κάθε σύνδρομο είναι ένα ανεξάρτητο μοτίβο περιβαλλοντικής υποβάθμισης που προκαλείται σε πρώτο στάδιο, και έπειτα αυτό-ενισχύεται. Επιπλέον, μπορεί να παρατηρηθεί παθητική επικάλυψη του και ενεργές αμοιβαίες αντιδράσεις μεταξύ μεμονωμένων συνδρόμων που συνδέονται(WBGU 1996).

Μπορούν να διακριθούν τρεις ομάδες συνδρόμων- αιτιών:
Το αποτέλεσμα της μη προσαρμοσμένης χρήσης φυσικών πόρων (για παράδειγμα, η αποψίλωση των τροπικών τροπικών δασών).
Ανθρώπινα-περιβαλλοντικά προβλήματα που προκύπτουν από διαδικασίες προσωρινής ανάπτυξης (για παράδειγμα, υπεραστικοποίηση).
Περιβαλλοντική υποβάθμιση εξαιτίας της έλειψης πολιτικής διάθεσης (για παράδειγμα χώροι διάθεσης αποβλήτων / χωματερή).

[[Αρχείο:Land_cover2000.JPG |thumb|center|Εικόνα 1: Κάλυψη γης, έτος 2000.]]

'''ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ'''

Από τα σχεδόν τρία δισεκατομμύρια άτομα, που κατοικούν σε αγροτικές περιοχές παγκοσμίως και επενδύουν τα προς το ζην στη γεωργία, περίπου 500 εκατομμύρια άνθρωποι καταφεύγουν σε καλλιέργειας τροφίμων. Γύρω στο τέλος της ξηράς περιόδου, η νεκρή και ακόμη υπάρχουσα (δέντρα) βλάστηση θα καεί. Η πλούσια σε ορυκτά στάχτη χρησιμεύει ως λίπασμα, ωστόσο είναι για λίγο διαθέσιμη (Latz 2007).
Επειδή το έδαφος δεν μπορεί να απορροφήσει τα ορυκτά, τα θρεπτικά συστατικά μαζί με ένα λεπτό οργανικό στρώμα θα εξαφανιστούν μέσω διαπότισης. Λόγω της μείωσης των αποδοχών, μέσα σε λίγα χρόνια ο αγρότης αναγκάζεται να χρησιμοποιήσει ένα νέο οικόπεδο για καλλιέργεια. Τα εγκαταλελειμμένα χωράφια παραμένουν αχρησιμοποίητα και μετά από λίγα χρόνια, χτίζουν ένα δευτερεύον δάσος. Η βιομάζα σε αυτήν την περιοχή είναι συχνά μόνο μετά από δέκα έως δώδεκα χρόνια και πάλι ικανή να παράγει ενισχυμένο έδαφος και να χρησιμοποιηθεί ξανά την περιοχή για γεωργικούς σκοπούς (Latz 2007). Η πυρκαγιά σε αυτήν την περιοχή είναι ο πιο σημαντικός τρόπος αλλαγής της χρήσης γης. Μέσω της εκκαθάρισης από την πυρκαγιά, η χρήση παλαιών δασικών περιοχών για κτηνοτροφία και υλοτομία έχει μετατρέψει το κάποτε πυκνό πρωτογενές δάσος σε ένα υποβαθμισμένο, κατακερματισμένο και ευαίσθητο στη φωτιά τοπίο. Ειδικά για τη διαδεδομένη κτηνοτροφία στη Νότια Αμερική, μεγάλες περιοχές έχουν αποψιλωθεί και μετατραπεί σε βοσκότοπους. Η επιλεκτική απόσυρση πολύτιμων τύπων ξύλου έχει την αρνητική επίδραση στις γύρω δασικές περιοχές, καθώς δημιουργούνται και διαδρομές πρόσβασης σε νέες, ανέγγιχτες περιοχές και έτσι γίνεται περαιτέρω αποψίλωση των δασών (Cochrane 2001, Eva, Lambin 2000, Goldammer 1997, Kollar 2006).

Ένα τεράστιο μειονέκτημα αυτής της μορφής καλλιέργειας είναι το τεράστιο επιφανειακό κόστος. τα κέρδη είναι σχετικά χαμηλά: για να παραχθεί ένας τόνος καλλιεργειών, 300 τόνοι βιομάζας πρέπει να καταστραφούν. Η παραδοσιακή καλλιέργεια μετατόπισης είναι λιγότερο επιβλαβής, επειδή τα υπόλοιπα μέρη και οι ρίζες των δέντρων αποτρέπουν τη διάβρωση του εδάφους, μπορούν εύκολα να σχηματιστούν δευτερεύοντα δάση. Σε αυτήν την περίπτωση, αφορά περισσότερο την υποβάθμιση των δασών παρά την αποψίλωση των δασών. Μέσω της αυξανόμενης πίεσης του πληθυσμού η παραδοσιακή μετατόπιση της καλλιέργειας δεν μπορεί πλέον να διαιωνίζεται. Μέσα από αυτό, η έννοια της εκκαθάρισης με τη φωτιά ως οικολογικού μέσου καλλιέργειας εμπίπτει στο δρόμο.(Scholz 2003).

'''ΓΕΩΡΓΙΚΗ ΧΡΗΣΗ'''

Οι άνθρωποι που ζούσαν στην καλλιεργούμενη γη είναι παραδοσιακά νομάδες κάτοικοι περιοχών οάσεων. Η γεωργία εξακολουθεί να τους παρέχει τα προς το ζην, παρά το όλο και πιο ξηρό κλίμα. Το νερό για την άρδευση, που επεκτείνει τα χωράφια βαμβακιού, λαχανικών, σιταριού και ρυζιού, εξήχθη κυρίως από τα δύο ρεύματα τροφοδοσίας της θάλασσας Aral Amudarja και Syrdarja. Η βιομηχανική αλιεία αυξήθηκε επίσης σημαντικά. Η κύρια αιτία της ακραίας ανεπάρκειας νερού και της συρρίκνωσης της θάλασσας της Αράλ είναι η καλλιέργεια βαμβακιού που απαιτεί ποσότητες αδρευσης (Reuschenbach 2005, Schlager 2007).

[[Αρχείο:Percent_distribution_of_land_cover.JPG |thumb|center|Εικόνα 2: Καταχώρηση επί τοις εκατό των χρήσεων γης παγκοσμίως.]]

== [[Συνέπειες της άρδευσης]] ==

Στο μονοπάτι των καναλιών και των συνδεδεμένων παρεμβάσεων του οικοσυστήματος της Αράλης, το νερό συγκρατήθηκε σε τεχνητά φράγματα. Μέσω αυτού, η ροή του νερού έχει μειωθεί σε μεγάλο βαθμό και η αλατότητα έχει αυξηθεί, ειδικά στη νότια θάλασσα από μέχρι 50g / l (σε σύγκριση με: Ατλαντικός Ωκεανός: 35 g / l, Μεσόγειος 30 g / l, Νεκρά Θάλασσα 330 g / l). Η επιδείνωση της θάλασσας έχει συμβεί, ειδικά στα ανατολικά, όπου οι ακτές βρίσκονται σε συνέχεια. Κατά συνέπεια, το βόρειο τμήμα της θάλασσας της Αράλης αποσπάστηκε από το υπόλοιπο υδατικό σύστημα. Το μικρό νησί στο βορειοδυτικό τμήμα της θάλασσας έχει εμφανιστεί ένα μισό νησί λόγω της πτώσης της στάθμης του νερού. Τα τελευταία 40 χρόνια, η Θάλασσα της Αράλης, που κάποτε ήταν η τέταρτη μεγαλύτερη λίμνη στον κόσμο, εξατμίστηκε στο μισό της αρχικής της επιφάνειας και το ένα τέταρτο του αρχικού της όγκου, αφήνοντας περίπου μια ζώνη 36.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων ξηρού εδάφους λευκού χρώματος λόγω του αλατιού εκτεθειμένο,που τώρα ονομάζεται έρημος Aralkum (Beckel 2007, ESA, Reuschenbach 2005).

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ'''

Η συνεχή επιδείνωση του φαινομένου, επηρεάστηκε και από το κλίμα στην περιοχή που έχει επίσης αλλάξει. Μέσω λιγότερης εξάτμισης και λιγότερου ατμού στον αέρα, συμβαίνει λιγότερη συμπύκνωση. Το κλίμα θα συνεχίσει να γίνεται ηπειρωτικό με σύντομα και ζεστά καλοκαίρια και μεγάλους, κρύους χειμώνες. Η κλιματική αλλαγή είχε αρνητικό αντίκτυπο στην περιφερειακή συμπύκνωση. Κατά συνέπεια, εμφανίζονται περισσότερες καταιγίδες στην άμμο, οι οποίες εκτοπίζουν ετησίως περισσότερους από 75 εκατομμύρια τόνους σκόνης αλατιού προς τα βορειοδυτικά. Αυτή η σκόνη είναι υπεύθυνη όχι μόνο για τεράστιες βλάβες στην υγεία για τον πληθυσμό (φυματίωση και άσθμα), αλλά καθιστά επίσης άχρηστες τεράστιες περιοχές που δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν και οδηγούν στην αλάτωση των υπογείων υδάτων. (Conrad 2002, Beckel 2007, ESA, Schlager 2007)
Ο κύριος λόγος για την ακανόνιστη ανάπτυξη της γεωργίας στον κόσμο είναι κυρίως η αλλαγή στις διατροφικές συνήθειες στις χώρες της Βόρειας Ευρώπης. Ο πληθυσμός θέλει να αγοράζει φρέσκα φρούτα και λαχανικά κάθε εποχή. Το αποτέλεσμα αυτής της παραγωγής, ιδίως των πρώιμων λαχανικών, εξαρτάται κυρίως από την ικανότητα του παραγωγού να κινητοποιήσει, για μικρό χρονικό διάστημα, μεγάλο αριθμό φθηνών εργαζομένων (UNEP, umbruch-bildarchiv.de)

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

2021-02-15T14:35:35Z

Maria Fotopoulou: Νέα σελίδα με ''''ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙ...'

'''ΠΑΓΚΟΣΜΙΕΣ ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΙΣ ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ & ΑΙΤΙΕΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ: ΜΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Global Land Use Change & Syndromes of Global Change

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''' SEOS (Science Education through Earth Observation for High Schools is an initiative for using satellite remote sensing of the Earth in science education curricula in high schools.)

'''ΠΗΓΗ :''' SEOS [https://seos-project.eu/landuse/landuse-c01-p02.html]

'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, χρήσεις γης, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Σήμερα, οι δορυφορικές πληροφορίες χρησιμοποιούνται για τη συλλογή παγκόσμιων και περιφερειακών αλλαγών και την κάλυψη γης (Schinninger 2008).Οι μεγαλύτερες τροποποιήσεις στην κάλυψη γης στο παρελθόν έγιναν εξατίας μετασχηματισμών σε δάση και λιβάδια σε γεωργικές καλλιέργειες και βοσκότοπους. Οι γεωργικές εκτάσεις και οι βοσκότοποι έχουν συσσωρευτεί τα τελευταία 300 χρόνια, αντίστοιχα 460% και 560% (Klein Goldewijk 2001).
Σε αντίθεση με την κάλυψη γης, η οποία σχετίζεται με τη φυσική κατάσταση του εδάφους, η χρήση γης ορίζεται ως τρόπος χρήσης υπαρχόντων πόρων από ανθρώπους, όπως, για παράδειγμα, γεωργία, εξόρυξη και υλοτόμηση (Meyer 1995).
Κατά συνέπεια, η αλλαγή χρήσης γης είναι η αλλαγή στον τύπο του ανθρώπου, που κάνει χρήσης της γης είτε μέσω μιας άλλης μορφής χρήσης γης (όπως η αλλαγή από ένα δάσος σε καλλιεργούμενη γη) είτε μέσω αλλαγών στις πρακτικές διαχείρισης εντός ενός τύπου χρήσης γης (για παράδειγμα , η εντατικοποίηση της γεωργίας). Αυτές οι αλλαγές στη χρήση γης συνυπάρχουν με τον κατακερματισμό των οικοτόπων, που είναι ο σημαντικότερος παράγοντας καταστροφής του οικοσυστήματος.
Από παγκόσμιες μελέτες για το μέλλον προβλέπεται μείωση της φυσικής βλάστησης (κυρίως δασών) σε μη βιομηχανικές χώρες και άνυδρες (ξηρές) περιοχές λόγω της επέκτασης των γεωργικών και αστικών περιοχών λόγω της αύξησης του πληθυσμού. Οι περιοχές με τα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη παραμένουν, ωστόσο και στο μέλλον, σχετικά αμετάβλητες (Duraiappah et al. 2005). Περίπου το 34% της παγκόσμιας επιφάνειας της γης θα χρησιμοποιηθεί γεωργικά, και με αυτό είναι σαφές ότι οι γεωργικές δραστηριότητες είναι μια σημαντική αιτία αλλαγών στη χρήση γης. Στο παρελθόν, περίπου το 30% των φυλλοβόλων δασών έχουν πλέον καλλιεργηθεί και το 50% των λιβαδιών έγιναν βοσκοτόπια (Foley et al. 2005, Schinninger 2008).

'''ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ'''

Στην ετήσια έκθεση του 1996 του Γερμανικού Γνωμοδοτικού Συμβουλίου για την Παγκόσμια Αλλαγή (WBGU), οι κεντρικοί προβληματικοί τομείς της παγκόσμιας μελλοντικής αλλαγής χαρακτηρίστηκαν ως σύνδρομα.
Με ολοκληρωμένη έρευνα για την παγκόσμια αλλαγή, ακολουθεί μια συστημική προσέγγιση που θεωρεί την ανθρωπότητα ως ενεργό παράγοντα πλανητικής σημασίας. Μόνο μια συνδεδεμένη και διεπιστημονική προσέγγιση μπορεί να αντιμετωπίσει την υψηλή πολυπλοκότητα της δυναμικής συσχέτισης και ταυτόχρονα να παρουσιάσει ουσιαστικά την σημασία της διαρκούς αλλαγής. Οι πιο σημαντικές εξελίξεις της παγκόσμιας αλλαγής χρησιμοποιούνται ως ποιοτικά στοιχεία ως τάσεις ή σύνδρομα της παγκόσμιας αλλαγής. Αυτά συνυπάρχουν σε ένα ποιοτικό σύστημα, το παγκόσμιο δίκτυο (WBGU 1996). Ο βασικός ορισμός της έννοιας του συνδρόμου είναι: "Οι σύνθετες παγκόσμιες περιβαλλοντικές και αναπτυξιακές δυσκολίες πουέχουν αποκατασταθεί με έναν διαχειρίσιμο αριθμό περιβαλλοντικά υποβαθμισμένων προτύπων." (WBGU 1996).
Τα χαρακτηριστικά των αιτιών της παγκόσμιας αλλαγής είναι ο διατομεακός χαρακτήρας τους (εξαπλώνονται σε διάφορους τομείς όπως η οικονομία, το περιβάλλον, η κοινωνική κοινότητα κ.λπ.), η άμεση και έμμεση σχέση τους με το περιβάλλον, καθώς και η εμφάνισή τους σε διαφορετικά μέρη της γης. Πρέπει να ασχοληθούμε και με τη ρήξη των σχέσεων ανθρώπου-περιβάλλοντος και τη σημαντική περιβαλλοντική υποβάθμιση.

Για να επιλυθούν τα προβλήματα, απαιτείται μια συνολική προσέγγιση επίλυσης. Κάθε σύνδρομο είναι ένα ανεξάρτητο μοτίβο περιβαλλοντικής υποβάθμισης που προκαλείται σε πρώτο στάδιο, και έπειτα αυτό-ενισχύεται. Επιπλέον, μπορεί να παρατηρηθεί παθητική επικάλυψη του και ενεργές αμοιβαίες αντιδράσεις μεταξύ μεμονωμένων συνδρόμων που συνδέονται(WBGU 1996).

Μπορούν να διακριθούν τρεις ομάδες συνδρόμων- αιτιών:
Το αποτέλεσμα της μη προσαρμοσμένης χρήσης φυσικών πόρων (για παράδειγμα, η αποψίλωση των τροπικών τροπικών δασών).
Ανθρώπινα-περιβαλλοντικά προβλήματα που προκύπτουν από διαδικασίες προσωρινής ανάπτυξης (για παράδειγμα, υπεραστικοποίηση).
Περιβαλλοντική υποβάθμιση εξαιτίας της έλειψης πολιτικής διάθεσης (για παράδειγμα χώροι διάθεσης αποβλήτων / χωματερή).

[[Αρχείο:Land_cover2000.JPG |thumb|center|Εικόνα 1: Κάλυψη γης, έτος 2000.]]

'''ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ'''

Από τα σχεδόν τρία δισεκατομμύρια άτομα, που κατοικούν σε αγροτικές περιοχές παγκοσμίως και επενδύουν τα προς το ζην στη γεωργία, περίπου 500 εκατομμύρια άνθρωποι καταφεύγουν σε καλλιέργειας τροφίμων. Γύρω στο τέλος της ξηράς περιόδου, η νεκρή και ακόμη υπάρχουσα (δέντρα) βλάστηση θα καεί. Η πλούσια σε ορυκτά στάχτη χρησιμεύει ως λίπασμα, ωστόσο είναι για λίγο διαθέσιμη (Latz 2007).
Επειδή το έδαφος δεν μπορεί να απορροφήσει τα ορυκτά, τα θρεπτικά συστατικά μαζί με ένα λεπτό οργανικό στρώμα θα εξαφανιστούν μέσω διαπότισης. Λόγω της μείωσης των αποδοχών, μέσα σε λίγα χρόνια ο αγρότης αναγκάζεται να χρησιμοποιήσει ένα νέο οικόπεδο για καλλιέργεια. Τα εγκαταλελειμμένα χωράφια παραμένουν αχρησιμοποίητα και μετά από λίγα χρόνια, χτίζουν ένα δευτερεύον δάσος. Η βιομάζα σε αυτήν την περιοχή είναι συχνά μόνο μετά από δέκα έως δώδεκα χρόνια και πάλι ικανή να παράγει ενισχυμένο έδαφος και να χρησιμοποιηθεί ξανά την περιοχή για γεωργικούς σκοπούς (Latz 2007). Η πυρκαγιά σε αυτήν την περιοχή είναι ο πιο σημαντικός τρόπος αλλαγής της χρήσης γης. Μέσω της εκκαθάρισης από την πυρκαγιά, η χρήση παλαιών δασικών περιοχών για κτηνοτροφία και υλοτομία έχει μετατρέψει το κάποτε πυκνό πρωτογενές δάσος σε ένα υποβαθμισμένο, κατακερματισμένο και ευαίσθητο στη φωτιά τοπίο. Ειδικά για τη διαδεδομένη κτηνοτροφία στη Νότια Αμερική, μεγάλες περιοχές έχουν αποψιλωθεί και μετατραπεί σε βοσκότοπους. Η επιλεκτική απόσυρση πολύτιμων τύπων ξύλου έχει την αρνητική επίδραση στις γύρω δασικές περιοχές, καθώς δημιουργούνται και διαδρομές πρόσβασης σε νέες, ανέγγιχτες περιοχές και έτσι γίνεται περαιτέρω αποψίλωση των δασών (Cochrane 2001, Eva, Lambin 2000, Goldammer 1997, Kollar 2006).

Ένα τεράστιο μειονέκτημα αυτής της μορφής καλλιέργειας είναι το τεράστιο επιφανειακό κόστος. τα κέρδη είναι σχετικά χαμηλά: για να παραχθεί ένας τόνος καλλιεργειών, 300 τόνοι βιομάζας πρέπει να καταστραφούν. Η παραδοσιακή καλλιέργεια μετατόπισης είναι λιγότερο επιβλαβής, επειδή τα υπόλοιπα μέρη και οι ρίζες των δέντρων αποτρέπουν τη διάβρωση του εδάφους, μπορούν εύκολα να σχηματιστούν δευτερεύοντα δάση. Σε αυτήν την περίπτωση, αφορά περισσότερο την υποβάθμιση των δασών παρά την αποψίλωση των δασών. Μέσω της αυξανόμενης πίεσης του πληθυσμού η παραδοσιακή μετατόπιση της καλλιέργειας δεν μπορεί πλέον να διαιωνίζεται. Μέσα από αυτό, η έννοια της εκκαθάρισης με τη φωτιά ως οικολογικού μέσου καλλιέργειας εμπίπτει στο δρόμο.(Scholz 2003).

'''ΓΕΩΡΓΙΚΗ ΧΡΗΣΗ'''

Οι άνθρωποι που ζούσαν στην καλλιεργούμενη γη είναι παραδοσιακά νομάδες κάτοικοι περιοχών οάσεων. Η γεωργία εξακολουθεί να τους παρέχει τα προς το ζην, παρά το όλο και πιο ξηρό κλίμα. Το νερό για την άρδευση, που επεκτείνει τα χωράφια βαμβακιού, λαχανικών, σιταριού και ρυζιού, εξήχθη κυρίως από τα δύο ρεύματα τροφοδοσίας της θάλασσας Aral Amudarja και Syrdarja. Η βιομηχανική αλιεία αυξήθηκε επίσης σημαντικά. Η κύρια αιτία της ακραίας ανεπάρκειας νερού και της συρρίκνωσης της θάλασσας της Αράλ είναι η καλλιέργεια βαμβακιού που απαιτεί ποσότητες αδρευσης (Reuschenbach 2005, Schlager 2007).

[[Αρχείο:Percent_distribution_of_land_cover.JPG |thumb|center|Εικόνα 2: Καταχώρηση επί τοις εκατό των χρήσεων γης παγκοσμίως.]]

[[Συνέπειες της άρδευσης]]

Στο μονοπάτι των καναλιών και των συνδεδεμένων παρεμβάσεων του οικοσυστήματος της Αράλης, το νερό συγκρατήθηκε σε τεχνητά φράγματα. Μέσω αυτού, η ροή του νερού έχει μειωθεί σε μεγάλο βαθμό και η αλατότητα έχει αυξηθεί, ειδικά στη νότια θάλασσα από μέχρι 50g / l (σε σύγκριση με: Ατλαντικός Ωκεανός: 35 g / l, Μεσόγειος 30 g / l, Νεκρά Θάλασσα 330 g / l). Η επιδείνωση της θάλασσας έχει συμβεί, ειδικά στα ανατολικά, όπου οι ακτές βρίσκονται σε συνέχεια. Κατά συνέπεια, το βόρειο τμήμα της θάλασσας της Αράλης αποσπάστηκε από το υπόλοιπο υδατικό σύστημα. Το μικρό νησί στο βορειοδυτικό τμήμα της θάλασσας έχει εμφανιστεί ένα μισό νησί λόγω της πτώσης της στάθμης του νερού. Τα τελευταία 40 χρόνια, η Θάλασσα της Αράλης, που κάποτε ήταν η τέταρτη μεγαλύτερη λίμνη στον κόσμο, εξατμίστηκε στο μισό της αρχικής της επιφάνειας και το ένα τέταρτο του αρχικού της όγκου, αφήνοντας περίπου μια ζώνη 36.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων ξηρού εδάφους λευκού χρώματος λόγω του αλατιού εκτεθειμένο,που τώρα ονομάζεται έρημος Aralkum (Beckel 2007, ESA, Reuschenbach 2005).

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ'''

Η συνεχή επιδείνωση του φαινομένου, επηρεάστηκε και από το κλίμα στην περιοχή που έχει επίσης αλλάξει. Μέσω λιγότερης εξάτμισης και λιγότερου ατμού στον αέρα, συμβαίνει λιγότερη συμπύκνωση. Το κλίμα θα συνεχίσει να γίνεται ηπειρωτικό με σύντομα και ζεστά καλοκαίρια και μεγάλους, κρύους χειμώνες. Η κλιματική αλλαγή είχε αρνητικό αντίκτυπο στην περιφερειακή συμπύκνωση. Κατά συνέπεια, εμφανίζονται περισσότερες καταιγίδες στην άμμο, οι οποίες εκτοπίζουν ετησίως περισσότερους από 75 εκατομμύρια τόνους σκόνης αλατιού προς τα βορειοδυτικά. Αυτή η σκόνη είναι υπεύθυνη όχι μόνο για τεράστιες βλάβες στην υγεία για τον πληθυσμό (φυματίωση και άσθμα), αλλά καθιστά επίσης άχρηστες τεράστιες περιοχές που δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν και οδηγούν στην αλάτωση των υπογείων υδάτων. (Conrad 2002, Beckel 2007, ESA, Schlager 2007)
Ο κύριος λόγος για την ακανόνιστη ανάπτυξη της γεωργίας στον κόσμο είναι κυρίως η αλλαγή στις διατροφικές συνήθειες στις χώρες της Βόρειας Ευρώπης. Ο πληθυσμός θέλει να αγοράζει φρέσκα φρούτα και λαχανικά κάθε εποχή. Το αποτέλεσμα αυτής της παραγωγής, ιδίως των πρώιμων λαχανικών, εξαρτάται κυρίως από την ικανότητα του παραγωγού να κινητοποιήσει, για μικρό χρονικό διάστημα, μεγάλο αριθμό φθηνών εργαζομένων (UNEP, umbruch-bildarchiv.de)

[[category:Ανίχνευση μεταβολών αστικής γης]]

Αρχείο:Tenerifi3.JPG

2021-02-15T14:26:05Z

Maria Fotopoulou:

Αρχείο:Tenerifi2b.JPG

2021-02-15T14:25:57Z

Maria Fotopoulou:

Αρχείο:Tenerifi2.JPG

2021-02-15T14:25:47Z

Maria Fotopoulou:

Αρχείο:Tenerifi1.JPG

2021-02-15T14:25:37Z

Maria Fotopoulou:

Αρχείο:Percent distribution of land cover.JPG

2021-02-15T14:25:27Z

Maria Fotopoulou:

Αρχείο:Land cover2000.JPG

2021-02-15T14:25:16Z

Maria Fotopoulou:

Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ

2021-02-15T14:14:57Z

Maria Fotopoulou:

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ (συνέχεια): Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ (Object-based change detection – OBCD)'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Οι παραδοσιακές μέθοδοι ΕτΑ χρησιμοποιούν τα εικονοστοιχεία ως κύρια αντικείμενα ανάλυσης και ως εκ τούτου ονομάζονται μέθοδοι βασισμένες στα εικονοστοιχεία (pixel-based) (Chen et al. 2012). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη υπολογιστικών συστημάτων υψηλών επιδόσεων και αποδοτικότερων λογισμικών και αλγορίθμων, αυξάνονται οι ευκαιρίες για κατάτμηση (segmentation) και εξαγωγή χαρακτηριστικών/πληροφορίας από πολυφασματικά και πολυδιάστατα τηλεπισκοπικά δεδομένα, το οποίο με τη σειρά του διευκολύνει τον συνδυασμό τεχνικών επεξεργασίας εικόνας με διανυσματικά δεδομένα και λειτουργίες των ΣΓΠ (Blaschke 2010). Επιπλέον, αυτές οι εξελίξεις επέτρεψαν την ανάπτυξη μιας νέας κατηγορίας ΕτΑ, την αντικειμενοστραφή (OBCD). H ΟΒCD εξελίχθηκε από την αντικειμενοστραφή ανάλυση εικόνας (object-based image analysis – OBIA or GEographicOBIA/GEOBIA), η οποία συνδυάζει την κατάτμηση και τη χωρική, φασματική και γεωγραφική πληροφορία με την εμπειρία του αναλυτή σχετικά με τα «εικονικά αντικείμενα» για τον εντοπισμό γεωγραφικών οντοτήτων (Hay and Castilla 2008). Τα εικονικά αντικείμενα είναι ομάδες εικονοστοιχείων στην εικόνα που αντιπροσωπεύουν πραγματικά αντικείμενα στο χώρο. Ένα χαρακτηριστικό της OBCD είναι η εξαγωγή τέτοιων αντικειμένων μέσω της κατάτμησης (δύο ή περισσότερων) δορυφορικών εικόνων (Chen et al. 2012). Γενικά, οι μέθοδοι OBCD εντοπίζουν αντικείμενα εξετάζοντας τις ομογενείς περιοχές στην εικόνα και στη συνέχεια υπολογίζουν στατιστικούς και χωρικούς δείκτες.

[[Αρχείο:7b.Διάγραμμα_Μεθοδολογίας.JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Διάγραμμα Μεθοδολογίας]]

Ακολουθεί η ταξινόμηση των αλγορίθμων OBCD σε τέσσερις κατηγορίες σύμφωνα με τους Chen et al. (2012):

[[ΕτΑ εικονικών αντικειμένων (Image-object change detection):]]
Όπως και στις μεθόδους που είναι βασισμένες στα εικονστοιχεία (pixel-based ΕτΑ), ο OBCD μπορεί να πραγματοποιηθεί από την απευθείας σύγκριση των αντικειμένων της εικόνας, με βασικό πλεονέκτημα την άμεση και απλή σύγκριση των αντικειμένων με απλούς στην εφαρμογή αλγορίθμους. Κρίσιμη είναι και η διαδικασία της αναζήτησης αντικειμένων χωρικής αντιστοιχίας στις διαχρονικές εικόνες όταν αυτά έχουν διαφορετικά μεγέθη. Παράλληλα, πρόκληση αποτελεί και η ανάγκη για θέσπιση των κατάλληλων ορίων αλλαγής. Δεδομένου ότι η τιμή του ορίου ορίζεται συνήθως εμπειρικά από τους ερευνητές, υπάρχει η πιθανότητα «πόλωσης» των αποτελεσμάτων.

[[ΕτΑ αντικειμένων ανά κλάση (class-object change detection):]]
Η απευθείας σύγκριση των εικονικών αντικειμένων δεν μπορεί να υποδείξει εύκολα την κατεύθυνση της αλλαγής στις κλάσεις, η οποία απαιτεί πρόσθετες πληροφορίες από την ταξινόμηση. Η σύγκριση γίνεατι από αλγόριθμους που εντοπίζουν τις αλλαγές στο τοπίο, συγκρίνοντας ξεχωριστά τα ταξινομημένα αντικείμενα διαχρονικών εικόνων και παρέχοντας πληροφορίες αλλαγής. Η μεθοδος χρησιμοποιείται για την ενημέρωση υφιστάμενων χαρτών ή δεδομένων ΣΓΠ. Η απόδοση του OBCD επηρεάζεται όμως, και από την αρχική διαδικασία ταξινόμησης αλλά και κατάτμησης (Chen et al. 2012).

[[ΕτΑ διαχρονικών αντικειμένων (Multitemporal-object change detection):]]
Τα αντικείμενα που παράγονται από την κατάτμηση διαφορετικών λήψεων συχνά διαφέρουν γεωμετρικά, παρά το γεγονός ότι απεικονίζουν το ίδιο στοιχείο, γιατί η διαφορετική ημερομηνία επηρεάζει την αποτύπωση του ίδιου αντικειμένου. Η μέθοδος αυτή λοιπόν, εκμεταλλεύεται όλες τις διαχρονικές καταστάσεις της σκηνής/του τοπίου. Συγκεκριμένα, οι διαχρονικές εικόνες συνδυάζονται και κατατέμνονται μαζί, παράγοντας χωρικά τα αντίστοιχα μεταβλημένα αντικείμενα, με συνέπεια ως προς το μέγεθος και την θέση με την πάροδο του χρόνου.

[[Υβριδικός ΕτΑ (Hybrid change detection):]]
Μια ευρέως χρησιμοποιημένη προσέγγιση βασίζεται στην ιδέα ότι η αρχική πληροφορία για την αλλαγή πρέπει να εξάγεται από τα εικονοστοιχεία, ενώ αντικειμενοστραφείς διαδικασίες θα πρέπει να εφαρμόζονται στη συνέχεια για τη βελτιστοποίηση των αποτελεσμάτων αλλαγής. Ακόμα, οι υβριδικοί αλγόριθμοι μειώνουν με επιτυχία τις «θορυβώδεις» αλλαγές, καθώς και τις μικρές και αλλοιωμένες αλλαγές που οφείλονται στην ασυνέπεια της οριοθέτησης των αντικειμένων (McDermid et al. 2008).

'''ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΥΚΑΙΡΙΕΣ ΣΤΗΝ ΧΡΗΣΗ OBCD'''

Στον ΟBCD, ο ΕτΑ πραγματοποιείται μέσω κατάτμησης της εικόνας σε αντικείμενα με ίδια χωρικά ή/και φασματικά χαρακτηριστικά. Πέραν όμως της ύπαρξης διαφόρων αλγορίθμων κατάτμησης είναι δυνατή και η χρήση pixel-based μεθόδων. Για παράδειγμα, η έννοια της σύγκρισης τιμών εικονοστοιχείων μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην σύγκριση τιμών αντικειμένων. Η Chen et al. (2012) προχώρησαν σε μια ομαδοποίηση αυτών των προκλήσεων και των ευκαιριών για τον χρήστη που παρέχει αυτή η μέθοδος:
Σύγκριση αντικειμένων εικόνας
Εφόσον τα αντικείμενα των εικόνων είναι το αντικείμενο μελέτης του OBCD, το σημαντικότερο ζήτημα που προκύπτει είναι ο προσδιορισμός των αλλαγών μεταξύ αυτών. Μια άμεση λύση είναι η σύγκριση των αντικειμένων που βρίσκονται στην ίδια γεωγραφική θέση σε διαφορετικές ημερομηνίες. Η σύγκριση αυτή παρέχει μεγάλες πιθανότητες για την καλύτερη ανίχνευση αλλαγών στην κάλυψη γης από την χρήση μόνο της φασματικής πληροφορίας.
Πολύγωνα αγκίδες (Sliver polygons)
Η χρήση αντικειμενοστραφούς ΕτΑ, αναπόφευκτα έχει ως αποτέλεσμα πολύγωνα-αγκίδες, που οφείλονται σε σφάλματα γεωαναφοράς ή/και ασυνεπούς κατάτμησης. Συνεπώς, υπάρχει η προβληματική της αδυναμίας δημιουργίας αντικειμένων που έχουν ακριβώς τα ίδια όρια στο τοπίο.
Αξιολόγηση των αποτελεσμάτων
Η κρίσιμη διαφορά των OBCD μεθόδων παραμένει ο τύπος των δεδομένων αναφοράς, ο οποίος μπορεί να είναι σημεία (δηλαδή εικονοστοιχεία) ή αντικείμενα. Από μελέτες που χρησιμοποιούν αντικείμενα, προκύπτει ότι η χρήση τους είναι κατάλληλη για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων όταν μελετάται μόνο μια κατηγορία αντικειμένων (π.χ. κτήρια, δέντρα κτλ.), η όλη διαδικασία είναι πιο πολύπλοκη από όταν χρησιμοποιούνται εικονοστοιχεία. Πέρα από την εξαφάνιση ή εμφάνιση διαφόρων στοιχείων, τα αντικείμενα μπορεί να αλλάζουν και μερικώς. Για παράδειγμα, μια ομογενής δασική έκταση μπορεί να αφαιρεθεί ολοκληρωτικά ή να τροποποιηθεί μερικώς για εποχιακούς λόγους. Ο OBCD προσφέρει ευκαιρίες αξιολόγησης διαφορετικών επιπέδων αλλαγής, χρησιμοποιώντας χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος, το σχήμα και η μεταβλητότητα/ποικιλομορφία (variability) εντός των ορίων ενός αντικειμένου.

[[Αρχείο:7b.Xartis_allagisCVA.JPG|thumb|right|Εικόνα 2: Χάρτης αλλαγής με CVA]]
[[Αρχείο:7b._Xartis_allagis_PCA.JPG|thumb|right|Εικόνα 3: Χάρτης αλλαγής με PCA]]

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΣΤΡΑΦΗΣ ΕΤΑ ΣΕ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ, LIU ET AL. (2010)'''

Οι περιοχές μελέτης είναι η πανεπιστημιούπολη Nanhu και μια περιοχή εξόρυξης στην πόλη Xuzhou στην επαρχία Jiangsu της Κίνας Χρσιμοποιούνται εικόνες ALOS του πολυφασματικού αισθητήρα AVNIR-2 (10μ multi, 2,5μ pan) για το 2006 και το 2008.Μετά την ραδιομετρική και γεωμετρική διόρθωση (RMSE 0,3), ακολούθησε η συγχώνευση (data fusion) της παγχρωματικής και της πολυφασματικής εικόνας, η κατάτμησή τους σε διάφορες αναλύσεις και η εξαγωγή αντικειμένων ανά φασματικά, σχηματικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά υφής (texture) σε μορφή πολυγώνων. Στην συνέχεια έγινε σύγκριση των πολυγώνων μέσω επικάλυψης, ανάλυση των αποτελεσμάτων και επιλογή ορίων για τον προσδιορισμό των αλλαγμένων πολυγώνων. Ύστερα, πραγματοποιήθηκε σύγκριση των ακριβειών του OBCD με pixel-based τεχνικές ανά περιοχή. Στην πρώτη περιοχή εφαρμόστηκε PCA με συνολική ακρίβεια 85,4% και συντελεστή kappa 0,644 έναντι συνολικής ακρίβειας 86,9% και συντελεστή kappa 0,732 (OBCD), ενώ στην δεύτερη περιοχή εφαρμόστηκε CVA με συνολική ακρίβεια 87,7% και συντελεστή kappa 0,754 έναντι 86,2% και συντελεστή kappa 0,724 (OBCD). (Πραγματοποιήθηκε στο λογισμικό e-cognition.)

[[Αρχείο:7b.Xartis_allagis_OBCD.JPG |thumb|right|Εικόνα 4: Χάρτης αλλαγής με OBCD]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ

2021-02-15T14:12:33Z

Maria Fotopoulou:

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ (συνέχεια): Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ (Object-based change detection – OBCD)'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Οι παραδοσιακές μέθοδοι ΕτΑ χρησιμοποιούν τα εικονοστοιχεία ως κύρια αντικείμενα ανάλυσης και ως εκ τούτου ονομάζονται μέθοδοι βασισμένες στα εικονοστοιχεία (pixel-based) (Chen et al. 2012). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη υπολογιστικών συστημάτων υψηλών επιδόσεων και αποδοτικότερων λογισμικών και αλγορίθμων, αυξάνονται οι ευκαιρίες για κατάτμηση (segmentation) και εξαγωγή χαρακτηριστικών/πληροφορίας από πολυφασματικά και πολυδιάστατα τηλεπισκοπικά δεδομένα, το οποίο με τη σειρά του διευκολύνει τον συνδυασμό τεχνικών επεξεργασίας εικόνας με διανυσματικά δεδομένα και λειτουργίες των ΣΓΠ (Blaschke 2010). Επιπλέον, αυτές οι εξελίξεις επέτρεψαν την ανάπτυξη μιας νέας κατηγορίας ΕτΑ, την αντικειμενοστραφή (OBCD). H ΟΒCD εξελίχθηκε από την αντικειμενοστραφή ανάλυση εικόνας (object-based image analysis – OBIA or GEographicOBIA/GEOBIA), η οποία συνδυάζει την κατάτμηση και τη χωρική, φασματική και γεωγραφική πληροφορία με την εμπειρία του αναλυτή σχετικά με τα «εικονικά αντικείμενα» για τον εντοπισμό γεωγραφικών οντοτήτων (Hay and Castilla 2008). Τα εικονικά αντικείμενα είναι ομάδες εικονοστοιχείων στην εικόνα που αντιπροσωπεύουν πραγματικά αντικείμενα στο χώρο. Ένα χαρακτηριστικό της OBCD είναι η εξαγωγή τέτοιων αντικειμένων μέσω της κατάτμησης (δύο ή περισσότερων) δορυφορικών εικόνων (Chen et al. 2012). Γενικά, οι μέθοδοι OBCD εντοπίζουν αντικείμενα εξετάζοντας τις ομογενείς περιοχές στην εικόνα και στη συνέχεια υπολογίζουν στατιστικούς και χωρικούς δείκτες.
Ακολουθεί η ταξινόμηση των αλγορίθμων OBCD σε τέσσερις κατηγορίες σύμφωνα με τους Chen et al. (2012):

[[ΕτΑ εικονικών αντικειμένων (Image-object change detection):]]
Όπως και στις μεθόδους που είναι βασισμένες στα εικονστοιχεία (pixel-based ΕτΑ), ο OBCD μπορεί να πραγματοποιηθεί από την απευθείας σύγκριση των αντικειμένων της εικόνας, με βασικό πλεονέκτημα την άμεση και απλή σύγκριση των αντικειμένων με απλούς στην εφαρμογή αλγορίθμους. Κρίσιμη είναι και η διαδικασία της αναζήτησης αντικειμένων χωρικής αντιστοιχίας στις διαχρονικές εικόνες όταν αυτά έχουν διαφορετικά μεγέθη. Παράλληλα, πρόκληση αποτελεί και η ανάγκη για θέσπιση των κατάλληλων ορίων αλλαγής. Δεδομένου ότι η τιμή του ορίου ορίζεται συνήθως εμπειρικά από τους ερευνητές, υπάρχει η πιθανότητα «πόλωσης» των αποτελεσμάτων.

[[ΕτΑ αντικειμένων ανά κλάση (class-object change detection):]]
Η απευθείας σύγκριση των εικονικών αντικειμένων δεν μπορεί να υποδείξει εύκολα την κατεύθυνση της αλλαγής στις κλάσεις, η οποία απαιτεί πρόσθετες πληροφορίες από την ταξινόμηση. Η σύγκριση γίνεατι από αλγόριθμους που εντοπίζουν τις αλλαγές στο τοπίο, συγκρίνοντας ξεχωριστά τα ταξινομημένα αντικείμενα διαχρονικών εικόνων και παρέχοντας πληροφορίες αλλαγής. Η μεθοδος χρησιμοποιείται για την ενημέρωση υφιστάμενων χαρτών ή δεδομένων ΣΓΠ. Η απόδοση του OBCD επηρεάζεται όμως, και από την αρχική διαδικασία ταξινόμησης αλλά και κατάτμησης (Chen et al. 2012).

[[ΕτΑ διαχρονικών αντικειμένων (Multitemporal-object change detection):]]
Τα αντικείμενα που παράγονται από την κατάτμηση διαφορετικών λήψεων συχνά διαφέρουν γεωμετρικά, παρά το γεγονός ότι απεικονίζουν το ίδιο στοιχείο, γιατί η διαφορετική ημερομηνία επηρεάζει την αποτύπωση του ίδιου αντικειμένου. Η μέθοδος αυτή λοιπόν, εκμεταλλεύεται όλες τις διαχρονικές καταστάσεις της σκηνής/του τοπίου. Συγκεκριμένα, οι διαχρονικές εικόνες συνδυάζονται και κατατέμνονται μαζί, παράγοντας χωρικά τα αντίστοιχα μεταβλημένα αντικείμενα, με συνέπεια ως προς το μέγεθος και την θέση με την πάροδο του χρόνου.

[[Υβριδικός ΕτΑ (Hybrid change detection):]]
Μια ευρέως χρησιμοποιημένη προσέγγιση βασίζεται στην ιδέα ότι η αρχική πληροφορία για την αλλαγή πρέπει να εξάγεται από τα εικονοστοιχεία, ενώ αντικειμενοστραφείς διαδικασίες θα πρέπει να εφαρμόζονται στη συνέχεια για τη βελτιστοποίηση των αποτελεσμάτων αλλαγής. Ακόμα, οι υβριδικοί αλγόριθμοι μειώνουν με επιτυχία τις «θορυβώδεις» αλλαγές, καθώς και τις μικρές και αλλοιωμένες αλλαγές που οφείλονται στην ασυνέπεια της οριοθέτησης των αντικειμένων (McDermid et al. 2008).

[[Αρχείο:7b.Διάγραμμα_Μεθοδολογίας.JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Διάγραμμα Μεθοδολογίας]]

'''ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΥΚΑΙΡΙΕΣ ΣΤΗΝ ΧΡΗΣΗ OBCD'''

Στον ΟBCD, ο ΕτΑ πραγματοποιείται μέσω κατάτμησης της εικόνας σε αντικείμενα με ίδια χωρικά ή/και φασματικά χαρακτηριστικά. Πέραν όμως της ύπαρξης διαφόρων αλγορίθμων κατάτμησης είναι δυνατή και η χρήση pixel-based μεθόδων. Για παράδειγμα, η έννοια της σύγκρισης τιμών εικονοστοιχείων μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην σύγκριση τιμών αντικειμένων. Η Chen et al. (2012) προχώρησαν σε μια ομαδοποίηση αυτών των προκλήσεων και των ευκαιριών για τον χρήστη που παρέχει αυτή η μέθοδος:
Σύγκριση αντικειμένων εικόνας
Εφόσον τα αντικείμενα των εικόνων είναι το αντικείμενο μελέτης του OBCD, το σημαντικότερο ζήτημα που προκύπτει είναι ο προσδιορισμός των αλλαγών μεταξύ αυτών. Μια άμεση λύση είναι η σύγκριση των αντικειμένων που βρίσκονται στην ίδια γεωγραφική θέση σε διαφορετικές ημερομηνίες. Η σύγκριση αυτή παρέχει μεγάλες πιθανότητες για την καλύτερη ανίχνευση αλλαγών στην κάλυψη γης από την χρήση μόνο της φασματικής πληροφορίας.
Πολύγωνα αγκίδες (Sliver polygons)
Η χρήση αντικειμενοστραφούς ΕτΑ, αναπόφευκτα έχει ως αποτέλεσμα πολύγωνα-αγκίδες, που οφείλονται σε σφάλματα γεωαναφοράς ή/και ασυνεπούς κατάτμησης. Συνεπώς, υπάρχει η προβληματική της αδυναμίας δημιουργίας αντικειμένων που έχουν ακριβώς τα ίδια όρια στο τοπίο.
Αξιολόγηση των αποτελεσμάτων
Η κρίσιμη διαφορά των OBCD μεθόδων παραμένει ο τύπος των δεδομένων αναφοράς, ο οποίος μπορεί να είναι σημεία (δηλαδή εικονοστοιχεία) ή αντικείμενα. Από μελέτες που χρησιμοποιούν αντικείμενα, προκύπτει ότι η χρήση τους είναι κατάλληλη για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων όταν μελετάται μόνο μια κατηγορία αντικειμένων (π.χ. κτήρια, δέντρα κτλ.), η όλη διαδικασία είναι πιο πολύπλοκη από όταν χρησιμοποιούνται εικονοστοιχεία. Πέρα από την εξαφάνιση ή εμφάνιση διαφόρων στοιχείων, τα αντικείμενα μπορεί να αλλάζουν και μερικώς. Για παράδειγμα, μια ομογενής δασική έκταση μπορεί να αφαιρεθεί ολοκληρωτικά ή να τροποποιηθεί μερικώς για εποχιακούς λόγους. Ο OBCD προσφέρει ευκαιρίες αξιολόγησης διαφορετικών επιπέδων αλλαγής, χρησιμοποιώντας χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος, το σχήμα και η μεταβλητότητα/ποικιλομορφία (variability) εντός των ορίων ενός αντικειμένου.

[[Αρχείο:7b.Xartis_allagisCVA.JPG|thumb|right|Εικόνα 1: Χάρτης αλλαγής με CVA]]

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΣΤΡΑΦΗΣ ΕΤΑ ΣΕ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ, LIU ET AL. (2010)'''

Οι περιοχές μελέτης είναι η πανεπιστημιούπολη Nanhu και μια περιοχή εξόρυξης στην πόλη Xuzhou στην επαρχία Jiangsu της Κίνας Χρσιμοποιούνται εικόνες ALOS του πολυφασματικού αισθητήρα AVNIR-2 (10μ multi, 2,5μ pan) για το 2006 και το 2008.Μετά την ραδιομετρική και γεωμετρική διόρθωση (RMSE 0,3), ακολούθησε η συγχώνευση (data fusion) της παγχρωματικής και της πολυφασματικής εικόνας, η κατάτμησή τους σε διάφορες αναλύσεις και η εξαγωγή αντικειμένων ανά φασματικά, σχηματικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά υφής (texture) σε μορφή πολυγώνων. Στην συνέχεια έγινε σύγκριση των πολυγώνων μέσω επικάλυψης, ανάλυση των αποτελεσμάτων και επιλογή ορίων για τον προσδιορισμό των αλλαγμένων πολυγώνων. Ύστερα, πραγματοποιήθηκε σύγκριση των ακριβειών του OBCD με pixel-based τεχνικές ανά περιοχή. Στην πρώτη περιοχή εφαρμόστηκε PCA με συνολική ακρίβεια 85,4% και συντελεστή kappa 0,644 έναντι συνολικής ακρίβειας 86,9% και συντελεστή kappa 0,732 (OBCD), ενώ στην δεύτερη περιοχή εφαρμόστηκε CVA με συνολική ακρίβεια 87,7% και συντελεστή kappa 0,754 έναντι 86,2% και συντελεστή kappa 0,724 (OBCD). (Πραγματοποιήθηκε στο λογισμικό e-cognition.)

[[Αρχείο:7b.Xartis_allagis_OBCD.JPG |thumb|right|Εικόνα 1: Χάρτης αλλαγής με OBCD]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ

2021-02-15T14:11:46Z

Maria Fotopoulou: Νέα σελίδα με ''''ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕ...'

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ (συνέχεια):
Αντικειμενοστραφείς μέθοδοι ΕτΑ (Object-based change detection – OBCD)'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Οι παραδοσιακές μέθοδοι ΕτΑ χρησιμοποιούν τα εικονοστοιχεία ως κύρια αντικείμενα ανάλυσης και ως εκ τούτου ονομάζονται μέθοδοι βασισμένες στα εικονοστοιχεία (pixel-based) (Chen et al. 2012). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη υπολογιστικών συστημάτων υψηλών επιδόσεων και αποδοτικότερων λογισμικών και αλγορίθμων, αυξάνονται οι ευκαιρίες για κατάτμηση (segmentation) και εξαγωγή χαρακτηριστικών/πληροφορίας από πολυφασματικά και πολυδιάστατα τηλεπισκοπικά δεδομένα, το οποίο με τη σειρά του διευκολύνει τον συνδυασμό τεχνικών επεξεργασίας εικόνας με διανυσματικά δεδομένα και λειτουργίες των ΣΓΠ (Blaschke 2010). Επιπλέον, αυτές οι εξελίξεις επέτρεψαν την ανάπτυξη μιας νέας κατηγορίας ΕτΑ, την αντικειμενοστραφή (OBCD). H ΟΒCD εξελίχθηκε από την αντικειμενοστραφή ανάλυση εικόνας (object-based image analysis – OBIA or GEographicOBIA/GEOBIA), η οποία συνδυάζει την κατάτμηση και τη χωρική, φασματική και γεωγραφική πληροφορία με την εμπειρία του αναλυτή σχετικά με τα «εικονικά αντικείμενα» για τον εντοπισμό γεωγραφικών οντοτήτων (Hay and Castilla 2008). Τα εικονικά αντικείμενα είναι ομάδες εικονοστοιχείων στην εικόνα που αντιπροσωπεύουν πραγματικά αντικείμενα στο χώρο. Ένα χαρακτηριστικό της OBCD είναι η εξαγωγή τέτοιων αντικειμένων μέσω της κατάτμησης (δύο ή περισσότερων) δορυφορικών εικόνων (Chen et al. 2012). Γενικά, οι μέθοδοι OBCD εντοπίζουν αντικείμενα εξετάζοντας τις ομογενείς περιοχές στην εικόνα και στη συνέχεια υπολογίζουν στατιστικούς και χωρικούς δείκτες.
Ακολουθεί η ταξινόμηση των αλγορίθμων OBCD σε τέσσερις κατηγορίες σύμφωνα με τους Chen et al. (2012):

[[ΕτΑ εικονικών αντικειμένων (Image-object change detection):]]
Όπως και στις μεθόδους που είναι βασισμένες στα εικονστοιχεία (pixel-based ΕτΑ), ο OBCD μπορεί να πραγματοποιηθεί από την απευθείας σύγκριση των αντικειμένων της εικόνας, με βασικό πλεονέκτημα την άμεση και απλή σύγκριση των αντικειμένων με απλούς στην εφαρμογή αλγορίθμους. Κρίσιμη είναι και η διαδικασία της αναζήτησης αντικειμένων χωρικής αντιστοιχίας στις διαχρονικές εικόνες όταν αυτά έχουν διαφορετικά μεγέθη. Παράλληλα, πρόκληση αποτελεί και η ανάγκη για θέσπιση των κατάλληλων ορίων αλλαγής. Δεδομένου ότι η τιμή του ορίου ορίζεται συνήθως εμπειρικά από τους ερευνητές, υπάρχει η πιθανότητα «πόλωσης» των αποτελεσμάτων.

[[ΕτΑ αντικειμένων ανά κλάση (class-object change detection):]]
Η απευθείας σύγκριση των εικονικών αντικειμένων δεν μπορεί να υποδείξει εύκολα την κατεύθυνση της αλλαγής στις κλάσεις, η οποία απαιτεί πρόσθετες πληροφορίες από την ταξινόμηση. Η σύγκριση γίνεατι από αλγόριθμους που εντοπίζουν τις αλλαγές στο τοπίο, συγκρίνοντας ξεχωριστά τα ταξινομημένα αντικείμενα διαχρονικών εικόνων και παρέχοντας πληροφορίες αλλαγής. Η μεθοδος χρησιμοποιείται για την ενημέρωση υφιστάμενων χαρτών ή δεδομένων ΣΓΠ. Η απόδοση του OBCD επηρεάζεται όμως, και από την αρχική διαδικασία ταξινόμησης αλλά και κατάτμησης (Chen et al. 2012).

[[ΕτΑ διαχρονικών αντικειμένων (Multitemporal-object change detection):]]
Τα αντικείμενα που παράγονται από την κατάτμηση διαφορετικών λήψεων συχνά διαφέρουν γεωμετρικά, παρά το γεγονός ότι απεικονίζουν το ίδιο στοιχείο, γιατί η διαφορετική ημερομηνία επηρεάζει την αποτύπωση του ίδιου αντικειμένου. Η μέθοδος αυτή λοιπόν, εκμεταλλεύεται όλες τις διαχρονικές καταστάσεις της σκηνής/του τοπίου. Συγκεκριμένα, οι διαχρονικές εικόνες συνδυάζονται και κατατέμνονται μαζί, παράγοντας χωρικά τα αντίστοιχα μεταβλημένα αντικείμενα, με συνέπεια ως προς το μέγεθος και την θέση με την πάροδο του χρόνου.

[[Υβριδικός ΕτΑ (Hybrid change detection):]]
Μια ευρέως χρησιμοποιημένη προσέγγιση βασίζεται στην ιδέα ότι η αρχική πληροφορία για την αλλαγή πρέπει να εξάγεται από τα εικονοστοιχεία, ενώ αντικειμενοστραφείς διαδικασίες θα πρέπει να εφαρμόζονται στη συνέχεια για τη βελτιστοποίηση των αποτελεσμάτων αλλαγής. Ακόμα, οι υβριδικοί αλγόριθμοι μειώνουν με επιτυχία τις «θορυβώδεις» αλλαγές, καθώς και τις μικρές και αλλοιωμένες αλλαγές που οφείλονται στην ασυνέπεια της οριοθέτησης των αντικειμένων (McDermid et al. 2008).

[[Αρχείο:7b.Διάγραμμα_Μεθοδολογίας.JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Διάγραμμα Μεθοδολογίας]]

'''ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΥΚΑΙΡΙΕΣ ΣΤΗΝ ΧΡΗΣΗ OBCD'''

Στον ΟBCD, ο ΕτΑ πραγματοποιείται μέσω κατάτμησης της εικόνας σε αντικείμενα με ίδια χωρικά ή/και φασματικά χαρακτηριστικά. Πέραν όμως της ύπαρξης διαφόρων αλγορίθμων κατάτμησης είναι δυνατή και η χρήση pixel-based μεθόδων. Για παράδειγμα, η έννοια της σύγκρισης τιμών εικονοστοιχείων μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην σύγκριση τιμών αντικειμένων. Η Chen et al. (2012) προχώρησαν σε μια ομαδοποίηση αυτών των προκλήσεων και των ευκαιριών για τον χρήστη που παρέχει αυτή η μέθοδος:
Σύγκριση αντικειμένων εικόνας
Εφόσον τα αντικείμενα των εικόνων είναι το αντικείμενο μελέτης του OBCD, το σημαντικότερο ζήτημα που προκύπτει είναι ο προσδιορισμός των αλλαγών μεταξύ αυτών. Μια άμεση λύση είναι η σύγκριση των αντικειμένων που βρίσκονται στην ίδια γεωγραφική θέση σε διαφορετικές ημερομηνίες. Η σύγκριση αυτή παρέχει μεγάλες πιθανότητες για την καλύτερη ανίχνευση αλλαγών στην κάλυψη γης από την χρήση μόνο της φασματικής πληροφορίας.
Πολύγωνα αγκίδες (Sliver polygons)
Η χρήση αντικειμενοστραφούς ΕτΑ, αναπόφευκτα έχει ως αποτέλεσμα πολύγωνα-αγκίδες, που οφείλονται σε σφάλματα γεωαναφοράς ή/και ασυνεπούς κατάτμησης. Συνεπώς, υπάρχει η προβληματική της αδυναμίας δημιουργίας αντικειμένων που έχουν ακριβώς τα ίδια όρια στο τοπίο.
Αξιολόγηση των αποτελεσμάτων
Η κρίσιμη διαφορά των OBCD μεθόδων παραμένει ο τύπος των δεδομένων αναφοράς, ο οποίος μπορεί να είναι σημεία (δηλαδή εικονοστοιχεία) ή αντικείμενα. Από μελέτες που χρησιμοποιούν αντικείμενα, προκύπτει ότι η χρήση τους είναι κατάλληλη για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων όταν μελετάται μόνο μια κατηγορία αντικειμένων (π.χ. κτήρια, δέντρα κτλ.), η όλη διαδικασία είναι πιο πολύπλοκη από όταν χρησιμοποιούνται εικονοστοιχεία. Πέρα από την εξαφάνιση ή εμφάνιση διαφόρων στοιχείων, τα αντικείμενα μπορεί να αλλάζουν και μερικώς. Για παράδειγμα, μια ομογενής δασική έκταση μπορεί να αφαιρεθεί ολοκληρωτικά ή να τροποποιηθεί μερικώς για εποχιακούς λόγους. Ο OBCD προσφέρει ευκαιρίες αξιολόγησης διαφορετικών επιπέδων αλλαγής, χρησιμοποιώντας χαρακτηριστικά όπως το μέγεθος, το σχήμα και η μεταβλητότητα/ποικιλομορφία (variability) εντός των ορίων ενός αντικειμένου.

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΣΤΡΑΦΗΣ ΕΤΑ ΣΕ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΙΚΟΝΕΣ, LIU ET AL. (2010)'''

Οι περιοχές μελέτης είναι η πανεπιστημιούπολη Nanhu και μια περιοχή εξόρυξης στην πόλη Xuzhou στην επαρχία Jiangsu της Κίνας Χρσιμοποιούνται εικόνες ALOS του πολυφασματικού αισθητήρα AVNIR-2 (10μ multi, 2,5μ pan) για το 2006 και το 2008.Μετά την ραδιομετρική και γεωμετρική διόρθωση (RMSE 0,3), ακολούθησε η συγχώνευση (data fusion) της παγχρωματικής και της πολυφασματικής εικόνας, η κατάτμησή τους σε διάφορες αναλύσεις και η εξαγωγή αντικειμένων ανά φασματικά, σχηματικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά υφής (texture) σε μορφή πολυγώνων. Στην συνέχεια έγινε σύγκριση των πολυγώνων μέσω επικάλυψης, ανάλυση των αποτελεσμάτων και επιλογή ορίων για τον προσδιορισμό των αλλαγμένων πολυγώνων. Ύστερα, πραγματοποιήθηκε σύγκριση των ακριβειών του OBCD με pixel-based τεχνικές ανά περιοχή. Στην πρώτη περιοχή εφαρμόστηκε PCA με συνολική ακρίβεια 85,4% και συντελεστή kappa 0,644 έναντι συνολικής ακρίβειας 86,9% και συντελεστή kappa 0,732 (OBCD), ενώ στην δεύτερη περιοχή εφαρμόστηκε CVA με συνολική ακρίβεια 87,7% και συντελεστή kappa 0,754 έναντι 86,2% και συντελεστή kappa 0,724 (OBCD). (Πραγματοποιήθηκε στο λογισμικό e-cognition.)

[[Αρχείο:7b.Xartis_allagis_OBCD.JPG |thumb|right|Εικόνα 1: Χάρτης αλλαγής με OBCD]]
[[Αρχείο:7b.Xartis_allagisCVA.JPG|thumb|right|Εικόνα 1: Χάρτης αλλαγής με CVA]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

Φωτοπούλου Μαρία

2021-02-15T12:56:15Z

Maria Fotopoulou:

* [[Αξιολόγηση της δομικής ακεραιότητας υλικών με την χρήση της θερμογραφίας]]
* [[Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον]]
* [[Βαθμονόμηση του Ευρωπαϊκού μοντέλου Sentinel-3A]]
* [[Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς]]
* [[Το ηφαίστειο της Σαντορίνης ως πιθανό ανάλογο του Άρη]]

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

ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ: Μέθοδοι ΕτΑ (Εντοπισμού της Αλλαγής)

2021-02-15T12:52:33Z

Maria Fotopoulou:

'''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Ο ΕτΑ μπορεί να θεωρηθεί ως μια διαδικασία που καλύπτει πολλά συνδεδεμένα και επικαλυπτόμενα βήματα: την προ επεξεργασία, την εξαγωγή της αλλαγής (ΕΞΑ), τον ορισμό ορίων (thresholding), το χαρακτηρισμό της αλλαγής και τον έλεγχο της ακρίβειας (Hecheltjen et al. 2014). Παρουσιάζοντας τις κυριότερες μεθόδους μπορεί να γίνει μια κατηγοριοποίηση σε:
1. Μέθοδους που εξάγουν πληροφορία για την ένταση και την πιθανότητα της αλλαγής, όπως η αφαίρεση ή η αναλογία εικόνων, με μικρή όμως δυνατότητα ΧτΑ.
2. Μέθοδοι που παράγουν εικόνες με πληροφορία για το είδος της αλλαγής.
3. Μέθοδοι που επιστρέφουν χάρτες χαρακτηρισμένης αλλαγής χωρίς επιπλέον επεξεργασία, όπως η PCC κα ο ΕτΑ με SVM.
Οι μέθοδοι αυτές ομαδοποιούνται σε έξι κατηγορίες: 1) Άλγεβρα, 2) Μετατροπή, 3)Ταξινόμηση, 4) Προηγμένα μοντέλα, 5) Τεχνικές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΣΓΠ) και 6) Οπτική ανάλυση (Lu et al. 2004). Παρακάτω θα γίνει μια σύντομη αναφορά στις μεθόδους.

'''ΑΛΓΕΒΡΑ'''

Η κατηγορία αυτή περιλαμβάνει αλγόριθμους με κοινά χαρακτηριστικά που συνήθως είναι απλοί, αλλά δεν παρέχουν πλήρεις πίνακες πληροφορίας για τις αλλαγές (ΧτΑ). Ένα μειονέκτημα της κατηγορίας είναι η δυσκολία στην επιλογή των κατάλληλων ορίων για τον εντοπισμό των μεταβαλλόμενων περιοχών, ενώ τα αποτελέσματα είναι δυαδικής μορφής (αλλαγή/όχι αλλαγή). Οι δύο κρίσιμες πτυχές που επηρεάζουν τα αποτελέσματα του ΕτΑ είναι η επιλογή των κατάλληλων καναλιών ή δεικτών βλάστησης και η επιλογή των κατάλληλων ορίων (Lu et al. 2004, Hussain et al. 2013).

[[Αφαίρεση εικόνων (Image differencing):]]
Η πρώτη χρονικά εικόνα αφαιρείται από τη δεύτερη σχετικά γεωαναφερμένη, εικονοστοιχείο προς εικονοστοιχείο και καταλήγει σε απόλυτες τιμές και σε μία τρίτη εικόνα.

[[Αφαίρεση δεικτών βλάστησης (Vegetation index differencing):]]
Η παραγωγή των δεικτών γίνεται ξεχωριστά για κάθε εικόνα και στη συνέχεια αφαιρείται η μεταγενέστερη από την προγενέστερη εικόνα. Δίνεται μεγαλύτερη έμφαση στις διαφορές στα φασματικά χαρακτηριστικά των διαφόρων αντικειμένων μειώνοντας την επίδραση του τοπίου και του φωτισμού.

[[Παλινδρόμηση εικόνας (Image regression):]]
Η μέθοδος παλινδρόμησης της εικόνας στηρίζεται στην υπόθεση ότι η μεταγενέστερη εικόνα είναι γραμμική συνάρτηση της προγενέστερης και πλεονεκτεί στη μείωση των επιπτώσεων της ατμόσφαιρας, του αισθητήρα και των περιβαλλοντικών διαφοροποιήσεων.

[[Αναλογία εικόνας (Image ratioing):]]
Υπολογίζει το λόγο δύο γεωαναφερμένων διαχρονικών εικόνων, κανάλι προς κανάλι. Μειώνει τις επιπτώσεις της γωνίας ανάκλασης της ηλιακής ακτινοβολίας, της σκιάς και του τοπίου, έτσι οι περιοχές που δεν παρατηρήθηκε αλλαγή έχουν τιμή το ένα, ενώ σε αυτές που εντοπίστηκαν αλλαγές έχουν είτε πολύ υψηλές τιμές, είτε τιμές κοντά στο μηδέν.

[[Ανάλυση διανυσματικής αλλαγής (Change vector analysis-CVA):]]
Η CVA είναι μια εννοιολογική επέκταση της αφαίρεσης εικόνων και είναι χρήσιμη όταν α) δεν υπάρχει συγκεκριμένη αλλαγή ενδιαφέροντος, β) χρειάζεται να προηγηθεί εξαγωγή των αλλαγών πριν την επιλογή της πιθανής ή κατάλληλης αλλαγής ενδιαφέροντος, γ) η αλλαγή ενδιαφέροντος είναι γνωστή αλλά δεν είναι γνωστές οι βέλτιστες φασματικές ιδιότητες για την αξιόπιστη ανίχνευσή της.

[[Αφαίρεση υποβάθρου/φόντου (Background subtraction):]]
Το φόντο των περιοχών που δεν αλλάζουν παρουσιάζει μια πιο απαλή μεταβολή στην κλίμακα του γκρι. Εφαρμόζοντας ένα χαμηλοπερατό φίλτρο (low-pass filter) δημιουργείται μια παραλλαγή της αρχικής εικόνας με στόχο την καλύτερη προσέγγιση των διακυμάνσεων στο φόντο της εικόνας.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ'''

Κάποιες μέθοδοι χρησιμοποιούν τον μετασχηματισμό των δεδομένων σε πολυδιάστατα στοιχεία. Το πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η μείωση του πλεονασμού της πληροφορίας μεταξύ καναλιών και η έμφαση σε διαφορετικά στοιχεία των παραγόμενων εικόνων.

[[Ανάλυση κύριων συνιστωσών (Principal Component Analysis - PCA):]]
Στηρίζεται στην υπόθεση ύπαρξης μεγάλης συσχέτισης μεταξύ των διαχρονικών εικόνων και ότι η πληροφορία της αλλαγής μπορεί να φανεί στα παραγόμενα δεδομένα. Υπάρχουν δύο τρόποι εφαρμογής της PCA: 1) δημιουργία αρχείου «στοίβας» (stack) με δύο ή περισσότερες διαχρονικές εικόνες και εφαρμογή PCA για τον ΕτΑ, και 2) εφαρμογή PCA ξεχωριστά στις εικόνες και στη συνέχεια αφαίρεση της μεταγενέστερης από την προγενέστερη.

[[Tasselled cap (TC):]]
Η αρχή αυτής της μεθόδου είναι παρόμοια με της PCA, όμως αυτή δεν είναι εξαρτώμενη από την εικόνα και η εφαρμογή του ΕτΑ βασίζεται σε τρία στοιχεία: την φωτεινότητα, την υγρασία και το ποσοστό πρασίνου στην εικόνα.

[[Μετασχηματιμός ορθογωνιοποίησης Gramm-Schmidt (GS):]]
Η μέθοδος GS ορθογωνιοποιεί τα φασματικά διανύσματα που λαμβάνονται απευθείας από τις εικόνες, και όπως και η TC, παράγει τρία σταθερά αποτελέσματα.

[[Άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού:]]
Έχουν αναπτυχθεί και διάφορες άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού, όπως η X2 (Chi2) (Ridd & Liu 1998), η Ελαχιστοποίηση του Θορύβου (Minimum Noise Fraction - MNF) (Gianinetto & Villa 2007) και ο Ταχύς Μετασχηματισμός Fourier (Fast Fourier Transform - FFT),κ.ά.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΑΣΙΣΜΕΝΕΣ ΣΕ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ'''

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η δυνατότητα παραγωγής πινάκων με πληροφορία αλλαγής (ΧτΑ) και η μείωση των επιπτώσεων των ατμοσφαιρικών και περιβαλλοντικών διαφορών μεταξύ των διαχρονικών εικόνων. Ωστόσο, ειδικά για παλιές ημερομηνίες, η ποιότητα των εικόνων δεν είναθ αρκετά καλή.

[[Σύγκριση ταξινομημένων εικόνων (Post Classification Comparison – PCC):]]
Πρόκειται ίσως για την παλαιότερη χρησιμοποιημένη μέθοδο ΕτΑ (Jensen et al. 1987). Σε αυτή τη μέθοδο γίνεται ταξινόμηση της κάθε εικόνας ξεχωριστά παράγοντας θεματικούς χάρτες και στη συνέχεια γίνεται σύγκρισή τους εικονοστοιχείο ανά εικονοστοιχείο. Όμως, έχει την τάση να παράγει περισσότερα σφάλματα.

[[Υβριδική μέθοδος ΕτΑ:]]
Αλλιώς: «περιορισμένη από την αλλαγή PCC». Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο συγκεντρώνονται και ταξινομούνται τα διαχρονικά δεδομένα καταλήγει στην ταξινόμηση των μεταβλημένων περιοχών ξανά χρησιμοποιώντας τις περιγραφές των κλάσεων των μη μεταβλημένων περιοχών.

[[Μεγιστοποίηση της προσδοκίας (expectation-maximization - EM):]]
Η μέθοδος ΕΜ χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο μεγιστοποίησης της προσδοκίας (ΕΜ) για την εκτίμηση των εκ των προτέρων (a priori) πιθανοτήτων των κοινών κλάσεων (joint classes)μεταξύ δύο χρονικών στιγμών.

[[Μη επιβλεπόμενος ΕτΑ:]]
Επιλέγει φασματικά παρόμοιες ομάδες εικονοστοιχείων και τα τοποθετεί σε πρωτογενή clusters (συσπειρώσεις) για την προγενέστερη εικόνα και επαναλαμβάνει τη διαδικασία για την μεταγενέστερη εικόνα.

[[Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα (Artificial Neural Networks – ANN):]]
Χρησιμοποιεί τα φασματικά δεδομένα της περιόδου αλλαγής και έναν αλγόριθμο ανάστροφης διάδοσης (backpropagation algorithm) για την εκπαίδευση του πολυεπίπεδου νευρωνικού δικτύου. Η ΑΝΝ είναι μια μη-παραμετρική επιβλεπόμενη μέθοδος με μειονεκτήματα εξαιτίας, περιπλοκότητας στο σχεδιασμού.

[[Μηχανή διανυσμάτων υποστήριξης (Support Vector Machine – SVM):]]
Η SVM είναι μια επιβλεπόμενη, μη παραμετρική μέθοδος που δεν βασίζεται σε υποθέσεις για την κατανομή των δεδομένων. Μπορεί να λειτουργήσει με σχετικά λίγα δεδομένα εκπαίδευσης και παρουσιάζει ακρίβεια.

[[Ασαφής ΕτΑ (Fuzzy change detection):]]
Ο ασαφής ΕτΑ ασχολείται με την ασάφεια που έγκειται στον χαρακτηρισμό των κλάσεων και στηρίζεται στην υπόθεση ότι τα όρια μεταξύ των διάφορων κλάσεων και φαινομένων είναι διφορούμενα και ότι υπάρχει ετερογένεια στο εσωτερικό των κλάσεων λόγω φυσικών διαφορών.

Αλγόριθμος συνεχούς παρακολούθησης διατάραξης δασών (Continuous Monitoring of Forest Disturbance Algorithm/CMFDA):
Νέα μέθοδος, που εκμεταλλεύεται την πορεία της φασματικής υπογραφής κάθε εικονοστοιχείου (την «ιστορία» του), την οποία χρησιμοποιεί για τον προσδιορισμό διαχρονικών κλάσεων. Έτσι, κάθε πιθανή ημερομηνία μιας εικόνας, είναι δυνητικά μια νέα εικόνα.

'''ΑΝΕΠΤΥΓΜΕΝΑ ΜΟΝΤΕΛΑ'''

Τα ανεπτυγμένα μοντέλα ΕτΑ περιλαμβάνουν το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, μοντέλα φασματικού μίγματος και μοντέλα εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα, κάλυψη κόμης – canopy κτλ.). Σε αυτές τις μεθόδους, οι τιμές ανάκλασης της εικόνας συχνά μετατρέπονται σε φυσικές παραμέτρους ή κλάσματα μέσω γραμμικών ή μη-γραμμικών μοντέλων. Οι μετασχηματισμένες παράμετροι είναι πιο εύκολες στην ερμηνεία και πιο χρήσιμες για την εξαγωγή πληροφορίας βλάστησης σε σχέση με τις φασματικές υπογραφές. Τα μειονεκτήματά τους είναι η χρονοβόρα και δύσκολη διαδικασία της ανάπτυξης κατάλληλων μοντέλων για την μετατροπή των τιμών ανάκλασης της εικόνας σε βιοφυσικές παραμέτρους (Lu et al. 2004).

Τέτοια μοντέλα είναι:

Το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της έκτασης της κόμης κωνοφόρων για δύο εικόνες ξεχωριστά, με σκοπό τη σύγκρισή τους και την εξαγωγή αποτελεσμάτων ΕτΑ.

Η Διαχρονική ανάλυση φασματικού μίγματος (Multitemporal spectral mixture analysis –SMA), που είναι ευαίσθητη και σε αλλαγές μέσα στην ίδια κλάση, όπως σε περιπτώσεις υποβάθμισης δασών.

Και η μέθοδος βιοφυσικών παραμέτρων, η οποία στηρίζεται στην ανάπτυξη ενός μοντέλου εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα) για την περιοχή μελέτης, μέσω του συνδυασμού μετρήσεων πεδίου και τηλεπισκοπικών δεδομένων.

'''ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (ΣΓΠ)'''

Η κατηγορία μεθόδων ΕτΑ με χρήση ΣΓΠ περιλαμβάνει μεθόδους που συνδυάζουν τηλεπισκόπηση και ΣΓΠ, ή μόνο ΣΓΠ. Το πλεονέκτημα στη χρήση ΣΓΠ είναι η δυνατότητα συνδυασμού διαφόρων ειδών δεδομένων σε εφαρμογές ΕτΑ. Γίνεται συνδυασμός εικόνων με δεδομένα ΣΓΠ, όπως πολύγωνα επικαλύψεων διαφόρων χαρτών, και στη συνέχεια τα αποτελέσματα εισάγονται σε περιβάλλον ΣΓΠ για περαιτέρω ανάλυση. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η εισαγωγή βοηθητικών δεδομένων στη διαδικασία.Σε άλλη περίπτωση γίνεται συνδυασμός χαρτογραφικών δεδομένων διαφόρων ημερομηνιών, που περιέχουν τοπογραφική και γεωγραφική πληροφορία. Ο ΕτΑ ποσοτικών στοιχείων γίνεται με τη χρήση εργαλείων επικάλυψης και μασκών δυαδικής πληροφορίας (binary masks). Όμως και στις δύο περιπτώσεις, Η πληθώρα δεδομένων σημαίνει και πληθώρα ακριβειών, αναλύσεων και μορφών, που συχνά επηρεάζουν το αποτέλεσμα.

'''ΟΠΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ'''

Η οπτική ανάλυση περιλαμβάνει την οπτική ερμηνεία διαχρονικών εικόνων και τη χειροκίνητη ψηφιοποίηση των μεταβλημένων περιοχών. Αυτή η μέθοδος εξαρτάται άμεσα από την εμπειρία και τη γνώση του ερευνητή. Η υφή, το σχήμα, το μέγεθος και τα μοτίβα των εικόνων αποτελούν στοιχεία «κλειδιά» για την ταυτοποίηση αλλαγών στις καλύψεις/χρήσεις γης μέσω της οπτικής ερμηνείας, ενώ δεν χρησιμοποιούνται στον ψηφιακό ΕτΑ καθώς είναι δύσκολη η αναγνώριση και η εξαγωγή τους. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ο μεγάλος χρόνος εφαρμογής της για μεγάλες περιοχές μελέτης και η δυσκολία στην έγκαιρη ενημέρωση των αποτελεσμάτων του ΕτΑ, αλλά και η δυσκολία παροχής λεπτομερούς πληροφορίας για την πορεία/τροχιά της αλλαγής. Τέτοιες μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν πριν το 1970 σε διάφορους τομείς, όπως η δασολογία, καθώς δεν υπήρχαν αρκετά δεδομένα και η υπολογιστική επιστήμη και τεχνολογία βρίσκονταν σε πρώιμο στάδιο (Lu et al. 2004).Πιο συγκεκριμένα, γίνεται προβολή ενός φασματικού καναλιού από την προγενέστερη εικόνα στο κόκκινο κανάλι, το ίδιο φασματικό κανάλι της μεταγενέστερης εικόνας στο πράσινο κανάλι και (εφόσον υπάρχει) το ίδιο φασματικό κανάλι της τελευταίας εικόνας στο μπλε κανάλι. Στη συνέχεια γίνεται οπτική ερμηνεία σύμφωνα με το συνδυασμό των χρωμάτων.

'''ΔΙ-ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΑΣ – ΈΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΑΝΑΛΥΣΗΣ'''

Πληθώρα μελετών για τον ΕτΑ αναλύουν δύο χρονικά σημεία της περιοχής μελέτης τους (πριν και μετά) και θεωρούνται δι χρονικές (bi-temporal). Αυτό όμως τις καθιστά περιορισμένες, καθώς πολλές διαδικασίες που συμβαίνουν στο περιβάλλον δεν μπορούν να εντοπιστούν με μόνο δύο ημερομηνίες ως δεδομένα εισόδου για ανάλυση. Έτσι, αναπτύχθηκε η ανάλυση δεδομένων χρονοσειράς στην τηλεπισκόπηση, η οποία αποκαλύπτει περισσότερη πληροφορία για τη φύση των αλλαγών που συμβαίνουν (Hecheltjen et al. 2014).Υπάρχουν μόνο λίγα είδη κάλυψης γης που δεν αλλάζουν. Ακόμα και σχετικά σταθερές επιφάνειες, όπως οι ανθρώπινες κατασκευές (π.χ. σκεπές, δρόμοι κτλ.), παρουσιάζουν αλλαγές με το πέρασμα του χρόνου. Φαίνεται λοιπόν, ότι η αλλαγή είναι μια διαδικασία του χρόνου, και η καταλληλότητα των δεδομένων για τον ΕτΑ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την χρονική τους διάσταση (Hecheltjen et al. 2014). Οι δι-χρονικές μέθοδοι ΕτΑ μπορούν εντοπίσουν σταδιακές και απότομες αλλαγές καθώς και τις τάσεις του περιβάλλοντος, αλλά πιθανότατα δεν επαρκούν για την περιγραφή των διαχρονικών χαρακτηριστικών των περιβαλλοντικών διαδικασιών που διέπουν αυτά τα φαινόμενα.

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ'''

Για την μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δύο εικόνες Landsat (κανάλια 1-5, 7) της Αλγερινής πρωτεύουσας για τις ημερομηνίες 1985 και 1996, οι οποίες διορθώθηκαν γεωμετρικά (σφάλμα RMS 0.2) και ατμοσφαιρικά με το λογισμικό ATCOR-2. Για την διαδικασία του ΕτΑ έγινε εφαρμογή και σύγκριση των μεθόδων SVM με λειτουργία πυρήνα (kernel) και ANN. Μετά από πειραματισμούς κατέληξαν ότι οι υψηλότερες ακρίβειες εμφανίζονται με χρήση πυρήνα μεγέθους 6 εικονοστοιχείων, ενώ τα αποτελέσματα της SVM είναι αρκετά καλύτερα από του ANN (97,58% έναντι 93,67%). Στην συνέχεια χρησιμοποιείται ένα σύστημα συνδυασμένων SVM, όπου διαπιστώνεται ότι ο συνδυασμός τριών SVM βελτιώνει το αποτέλεσμα κατά 1% στην συνολική ακρίβεια.

[[Αρχείο:Οι_χάρτες_αλλαγής_που_παράχθηκαν_από_τις_διάφορες_τεχνικές._Διαφορετικές_προσεγγίσεις_πυρήνα_(kernel)_(a)-(d)_και_το_αποτέλεσμα_της_ΑΝΝ_(e).JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Οι χάρτες αλλαγής που παράχθηκαν από τις διάφορες τεχνικές. Διαφορετικές προσεγγίσεις πυρήνα (kernel) (a)-(d) και το αποτέλεσμα της ΑΝΝ (e).]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ: Μέθοδοι ΕτΑ (Εντοπισμού της Αλλαγής)

2021-02-15T12:51:57Z

Maria Fotopoulou:

'''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Ο ΕτΑ μπορεί να θεωρηθεί ως μια διαδικασία που καλύπτει πολλά συνδεδεμένα και επικαλυπτόμενα βήματα: την προ επεξεργασία, την εξαγωγή της αλλαγής (ΕΞΑ), τον ορισμό ορίων (thresholding), το χαρακτηρισμό της αλλαγής και τον έλεγχο της ακρίβειας (Hecheltjen et al. 2014). Παρουσιάζοντας τις κυριότερες μεθόδους μπορεί να γίνει μια κατηγοριοποίηση σε:
1. Μέθοδους που εξάγουν πληροφορία για την ένταση και την πιθανότητα της αλλαγής, όπως η αφαίρεση ή η αναλογία εικόνων, με μικρή όμως δυνατότητα ΧτΑ.
2. Μέθοδοι που παράγουν εικόνες με πληροφορία για το είδος της αλλαγής.
3. Μέθοδοι που επιστρέφουν χάρτες χαρακτηρισμένης αλλαγής χωρίς επιπλέον επεξεργασία, όπως η PCC κα ο ΕτΑ με SVM.
Οι μέθοδοι αυτές ομαδοποιούνται σε έξι κατηγορίες: 1) Άλγεβρα, 2) Μετατροπή, 3)Ταξινόμηση, 4) Προηγμένα μοντέλα, 5) Τεχνικές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΣΓΠ) και 6) Οπτική ανάλυση (Lu et al. 2004). Παρακάτω θα γίνει μια σύντομη αναφορά στις μεθόδους.

'''ΑΛΓΕΒΡΑ'''

Η κατηγορία αυτή περιλαμβάνει αλγόριθμους με κοινά χαρακτηριστικά που συνήθως είναι απλοί, αλλά δεν παρέχουν πλήρεις πίνακες πληροφορίας για τις αλλαγές (ΧτΑ). Ένα μειονέκτημα της κατηγορίας είναι η δυσκολία στην επιλογή των κατάλληλων ορίων για τον εντοπισμό των μεταβαλλόμενων περιοχών, ενώ τα αποτελέσματα είναι δυαδικής μορφής (αλλαγή/όχι αλλαγή). Οι δύο κρίσιμες πτυχές που επηρεάζουν τα αποτελέσματα του ΕτΑ είναι η επιλογή των κατάλληλων καναλιών ή δεικτών βλάστησης και η επιλογή των κατάλληλων ορίων (Lu et al. 2004, Hussain et al. 2013).

[[Αφαίρεση εικόνων (Image differencing):]]
Η πρώτη χρονικά εικόνα αφαιρείται από τη δεύτερη σχετικά γεωαναφερμένη, εικονοστοιχείο προς εικονοστοιχείο και καταλήγει σε απόλυτες τιμές και σε μία τρίτη εικόνα.

[[Αφαίρεση δεικτών βλάστησης (Vegetation index differencing):]]
Η παραγωγή των δεικτών γίνεται ξεχωριστά για κάθε εικόνα και στη συνέχεια αφαιρείται η μεταγενέστερη από την προγενέστερη εικόνα. Δίνεται μεγαλύτερη έμφαση στις διαφορές στα φασματικά χαρακτηριστικά των διαφόρων αντικειμένων μειώνοντας την επίδραση του τοπίου και του φωτισμού.

[[Παλινδρόμηση εικόνας (Image regression):]]
Η μέθοδος παλινδρόμησης της εικόνας στηρίζεται στην υπόθεση ότι η μεταγενέστερη εικόνα είναι γραμμική συνάρτηση της προγενέστερης και πλεονεκτεί στη μείωση των επιπτώσεων της ατμόσφαιρας, του αισθητήρα και των περιβαλλοντικών διαφοροποιήσεων.

[[Αναλογία εικόνας (Image ratioing):]]
Υπολογίζει το λόγο δύο γεωαναφερμένων διαχρονικών εικόνων, κανάλι προς κανάλι. Μειώνει τις επιπτώσεις της γωνίας ανάκλασης της ηλιακής ακτινοβολίας, της σκιάς και του τοπίου, έτσι οι περιοχές που δεν παρατηρήθηκε αλλαγή έχουν τιμή το ένα, ενώ σε αυτές που εντοπίστηκαν αλλαγές έχουν είτε πολύ υψηλές τιμές, είτε τιμές κοντά στο μηδέν.

[[Ανάλυση διανυσματικής αλλαγής (Change vector analysis-CVA):]]
Η CVA είναι μια εννοιολογική επέκταση της αφαίρεσης εικόνων και είναι χρήσιμη όταν α) δεν υπάρχει συγκεκριμένη αλλαγή ενδιαφέροντος, β) χρειάζεται να προηγηθεί εξαγωγή των αλλαγών πριν την επιλογή της πιθανής ή κατάλληλης αλλαγής ενδιαφέροντος, γ) η αλλαγή ενδιαφέροντος είναι γνωστή αλλά δεν είναι γνωστές οι βέλτιστες φασματικές ιδιότητες για την αξιόπιστη ανίχνευσή της.

[[Αφαίρεση υποβάθρου/φόντου (Background subtraction):]]
Το φόντο των περιοχών που δεν αλλάζουν παρουσιάζει μια πιο απαλή μεταβολή στην κλίμακα του γκρι. Εφαρμόζοντας ένα χαμηλοπερατό φίλτρο (low-pass filter) δημιουργείται μια παραλλαγή της αρχικής εικόνας με στόχο την καλύτερη προσέγγιση των διακυμάνσεων στο φόντο της εικόνας.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ'''

Κάποιες μέθοδοι χρησιμοποιούν τον μετασχηματισμό των δεδομένων σε πολυδιάστατα στοιχεία. Το πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η μείωση του πλεονασμού της πληροφορίας μεταξύ καναλιών και η έμφαση σε διαφορετικά στοιχεία των παραγόμενων εικόνων.

[[Ανάλυση κύριων συνιστωσών (Principal Component Analysis - PCA):]]
Στηρίζεται στην υπόθεση ύπαρξης μεγάλης συσχέτισης μεταξύ των διαχρονικών εικόνων και ότι η πληροφορία της αλλαγής μπορεί να φανεί στα παραγόμενα δεδομένα. Υπάρχουν δύο τρόποι εφαρμογής της PCA: 1) δημιουργία αρχείου «στοίβας» (stack) με δύο ή περισσότερες διαχρονικές εικόνες και εφαρμογή PCA για τον ΕτΑ, και 2) εφαρμογή PCA ξεχωριστά στις εικόνες και στη συνέχεια αφαίρεση της μεταγενέστερης από την προγενέστερη.

[[Tasselled cap (TC):]]
Η αρχή αυτής της μεθόδου είναι παρόμοια με της PCA, όμως αυτή δεν είναι εξαρτώμενη από την εικόνα και η εφαρμογή του ΕτΑ βασίζεται σε τρία στοιχεία: την φωτεινότητα, την υγρασία και το ποσοστό πρασίνου στην εικόνα.

[[Μετασχηματιμός ορθογωνιοποίησης Gramm-Schmidt (GS):]]
Η μέθοδος GS ορθογωνιοποιεί τα φασματικά διανύσματα που λαμβάνονται απευθείας από τις εικόνες, και όπως και η TC, παράγει τρία σταθερά αποτελέσματα.

[[Άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού:]]
Έχουν αναπτυχθεί και διάφορες άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού, όπως η X2 (Chi2) (Ridd & Liu 1998), η Ελαχιστοποίηση του Θορύβου (Minimum Noise Fraction - MNF) (Gianinetto & Villa 2007) και ο Ταχύς Μετασχηματισμός Fourier (Fast Fourier Transform - FFT),κ.ά.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΑΣΙΣΜΕΝΕΣ ΣΕ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ'''

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η δυνατότητα παραγωγής πινάκων με πληροφορία αλλαγής (ΧτΑ) και η μείωση των επιπτώσεων των ατμοσφαιρικών και περιβαλλοντικών διαφορών μεταξύ των διαχρονικών εικόνων. Ωστόσο, ειδικά για παλιές ημερομηνίες, η ποιότητα των εικόνων δεν είναθ αρκετά καλή.

[[Σύγκριση ταξινομημένων εικόνων (Post Classification Comparison – PCC):]]
Πρόκειται ίσως για την παλαιότερη χρησιμοποιημένη μέθοδο ΕτΑ (Jensen et al. 1987). Σε αυτή τη μέθοδο γίνεται ταξινόμηση της κάθε εικόνας ξεχωριστά παράγοντας θεματικούς χάρτες και στη συνέχεια γίνεται σύγκρισή τους εικονοστοιχείο ανά εικονοστοιχείο. Όμως, έχει την τάση να παράγει περισσότερα σφάλματα.

[[Υβριδική μέθοδος ΕτΑ:]]
Αλλιώς: «περιορισμένη από την αλλαγή PCC». Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο συγκεντρώνονται και ταξινομούνται τα διαχρονικά δεδομένα καταλήγει στην ταξινόμηση των μεταβλημένων περιοχών ξανά χρησιμοποιώντας τις περιγραφές των κλάσεων των μη μεταβλημένων περιοχών.

[[Μεγιστοποίηση της προσδοκίας (expectation-maximization - EM):]]
Η μέθοδος ΕΜ χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο μεγιστοποίησης της προσδοκίας (ΕΜ) για την εκτίμηση των εκ των προτέρων (a priori) πιθανοτήτων των κοινών κλάσεων (joint classes)μεταξύ δύο χρονικών στιγμών.

[[Μη επιβλεπόμενος ΕτΑ:]]
Επιλέγει φασματικά παρόμοιες ομάδες εικονοστοιχείων και τα τοποθετεί σε πρωτογενή clusters (συσπειρώσεις) για την προγενέστερη εικόνα και επαναλαμβάνει τη διαδικασία για την μεταγενέστερη εικόνα.

[[Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα (Artificial Neural Networks – ANN):]]
Χρησιμοποιεί τα φασματικά δεδομένα της περιόδου αλλαγής και έναν αλγόριθμο ανάστροφης διάδοσης (backpropagation algorithm) για την εκπαίδευση του πολυεπίπεδου νευρωνικού δικτύου. Η ΑΝΝ είναι μια μη-παραμετρική επιβλεπόμενη μέθοδος με μειονεκτήματα εξαιτίας, περιπλοκότητας στο σχεδιασμού.

[[Μηχανή διανυσμάτων υποστήριξης (Support Vector Machine – SVM):]]
Η SVM είναι μια επιβλεπόμενη, μη παραμετρική μέθοδος που δεν βασίζεται σε υποθέσεις για την κατανομή των δεδομένων. Μπορεί να λειτουργήσει με σχετικά λίγα δεδομένα εκπαίδευσης και παρουσιάζει ακρίβεια.

[[Ασαφής ΕτΑ (Fuzzy change detection):]]
Ο ασαφής ΕτΑ ασχολείται με την ασάφεια που έγκειται στον χαρακτηρισμό των κλάσεων και στηρίζεται στην υπόθεση ότι τα όρια μεταξύ των διάφορων κλάσεων και φαινομένων είναι διφορούμενα και ότι υπάρχει ετερογένεια στο εσωτερικό των κλάσεων λόγω φυσικών διαφορών.

Αλγόριθμος συνεχούς παρακολούθησης διατάραξης δασών (Continuous Monitoring of Forest Disturbance Algorithm/CMFDA):
Νέα μέθοδος, που εκμεταλλεύεται την πορεία της φασματικής υπογραφής κάθε εικονοστοιχείου (την «ιστορία» του), την οποία χρησιμοποιεί για τον προσδιορισμό διαχρονικών κλάσεων. Έτσι, κάθε πιθανή ημερομηνία μιας εικόνας, είναι δυνητικά μια νέα εικόνα.

'''ΑΝΕΠΤΥΓΜΕΝΑ ΜΟΝΤΕΛΑ'''

Τα ανεπτυγμένα μοντέλα ΕτΑ περιλαμβάνουν το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, μοντέλα φασματικού μίγματος και μοντέλα εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα, κάλυψη κόμης – canopy κτλ.). Σε αυτές τις μεθόδους, οι τιμές ανάκλασης της εικόνας συχνά μετατρέπονται σε φυσικές παραμέτρους ή κλάσματα μέσω γραμμικών ή μη-γραμμικών μοντέλων. Οι μετασχηματισμένες παράμετροι είναι πιο εύκολες στην ερμηνεία και πιο χρήσιμες για την εξαγωγή πληροφορίας βλάστησης σε σχέση με τις φασματικές υπογραφές. Τα μειονεκτήματά τους είναι η χρονοβόρα και δύσκολη διαδικασία της ανάπτυξης κατάλληλων μοντέλων για την μετατροπή των τιμών ανάκλασης της εικόνας σε βιοφυσικές παραμέτρους (Lu et al. 2004).

Τέτοια μοντέλα είναι:

Το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της έκτασης της κόμης κωνοφόρων για δύο εικόνες ξεχωριστά, με σκοπό τη σύγκρισή τους και την εξαγωγή αποτελεσμάτων ΕτΑ.

Η Διαχρονική ανάλυση φασματικού μίγματος (Multitemporal spectral mixture analysis –SMA), που είναι ευαίσθητη και σε αλλαγές μέσα στην ίδια κλάση, όπως σε περιπτώσεις υποβάθμισης δασών.

Και η μέθοδος βιοφυσικών παραμέτρων, η οποία στηρίζεται στην ανάπτυξη ενός μοντέλου εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα) για την περιοχή μελέτης, μέσω του συνδυασμού μετρήσεων πεδίου και τηλεπισκοπικών δεδομένων.

'''ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (ΣΓΠ)'''

Η κατηγορία μεθόδων ΕτΑ με χρήση ΣΓΠ περιλαμβάνει μεθόδους που συνδυάζουν τηλεπισκόπηση και ΣΓΠ, ή μόνο ΣΓΠ. Το πλεονέκτημα στη χρήση ΣΓΠ είναι η δυνατότητα συνδυασμού διαφόρων ειδών δεδομένων σε εφαρμογές ΕτΑ. Γίνεται συνδυασμός εικόνων με δεδομένα ΣΓΠ, όπως πολύγωνα επικαλύψεων διαφόρων χαρτών, και στη συνέχεια τα αποτελέσματα εισάγονται σε περιβάλλον ΣΓΠ για περαιτέρω ανάλυση. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η εισαγωγή βοηθητικών δεδομένων στη διαδικασία.Σε άλλη περίπτωση γίνεται συνδυασμός χαρτογραφικών δεδομένων διαφόρων ημερομηνιών, που περιέχουν τοπογραφική και γεωγραφική πληροφορία. Ο ΕτΑ ποσοτικών στοιχείων γίνεται με τη χρήση εργαλείων επικάλυψης και μασκών δυαδικής πληροφορίας (binary masks). Όμως και στις δύο περιπτώσεις, Η πληθώρα δεδομένων σημαίνει και πληθώρα ακριβειών, αναλύσεων και μορφών, που συχνά επηρεάζουν το αποτέλεσμα.

'''ΟΠΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ'''

Η οπτική ανάλυση περιλαμβάνει την οπτική ερμηνεία διαχρονικών εικόνων και τη χειροκίνητη ψηφιοποίηση των μεταβλημένων περιοχών. Αυτή η μέθοδος εξαρτάται άμεσα από την εμπειρία και τη γνώση του ερευνητή. Η υφή, το σχήμα, το μέγεθος και τα μοτίβα των εικόνων αποτελούν στοιχεία «κλειδιά» για την ταυτοποίηση αλλαγών στις καλύψεις/χρήσεις γης μέσω της οπτικής ερμηνείας, ενώ δεν χρησιμοποιούνται στον ψηφιακό ΕτΑ καθώς είναι δύσκολη η αναγνώριση και η εξαγωγή τους. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ο μεγάλος χρόνος εφαρμογής της για μεγάλες περιοχές μελέτης και η δυσκολία στην έγκαιρη ενημέρωση των αποτελεσμάτων του ΕτΑ, αλλά και η δυσκολία παροχής λεπτομερούς πληροφορίας για την πορεία/τροχιά της αλλαγής. Τέτοιες μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν πριν το 1970 σε διάφορους τομείς, όπως η δασολογία, καθώς δεν υπήρχαν αρκετά δεδομένα και η υπολογιστική επιστήμη και τεχνολογία βρίσκονταν σε πρώιμο στάδιο (Lu et al. 2004).Πιο συγκεκριμένα, γίνεται προβολή ενός φασματικού καναλιού από την προγενέστερη εικόνα στο κόκκινο κανάλι, το ίδιο φασματικό κανάλι της μεταγενέστερης εικόνας στο πράσινο κανάλι και (εφόσον υπάρχει) το ίδιο φασματικό κανάλι της τελευταίας εικόνας στο μπλε κανάλι. Στη συνέχεια γίνεται οπτική ερμηνεία σύμφωνα με το συνδυασμό των χρωμάτων.

'''ΔΙ-ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΑΣ – ΈΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΑΝΑΛΥΣΗΣ'''

Πληθώρα μελετών για τον ΕτΑ αναλύουν δύο χρονικά σημεία της περιοχής μελέτης τους (πριν και μετά) και θεωρούνται δι χρονικές (bi-temporal). Αυτό όμως τις καθιστά περιορισμένες, καθώς πολλές διαδικασίες που συμβαίνουν στο περιβάλλον δεν μπορούν να εντοπιστούν με μόνο δύο ημερομηνίες ως δεδομένα εισόδου για ανάλυση. Έτσι, αναπτύχθηκε η ανάλυση δεδομένων χρονοσειράς στην τηλεπισκόπηση, η οποία αποκαλύπτει περισσότερη πληροφορία για τη φύση των αλλαγών που συμβαίνουν (Hecheltjen et al. 2014).Υπάρχουν μόνο λίγα είδη κάλυψης γης που δεν αλλάζουν. Ακόμα και σχετικά σταθερές επιφάνειες, όπως οι ανθρώπινες κατασκευές (π.χ. σκεπές, δρόμοι κτλ.), παρουσιάζουν αλλαγές με το πέρασμα του χρόνου. Φαίνεται λοιπόν, ότι η αλλαγή είναι μια διαδικασία του χρόνου, και η καταλληλότητα των δεδομένων για τον ΕτΑ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την χρονική τους διάσταση (Hecheltjen et al. 2014). Οι δι-χρονικές μέθοδοι ΕτΑ μπορούν εντοπίσουν σταδιακές και απότομες αλλαγές καθώς και τις τάσεις του περιβάλλοντος, αλλά πιθανότατα δεν επαρκούν για την περιγραφή των διαχρονικών χαρακτηριστικών των περιβαλλοντικών διαδικασιών που διέπουν αυτά τα φαινόμενα.

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ'''

Για την μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δύο εικόνες Landsat (κανάλια 1-5, 7) της Αλγερινής πρωτεύουσας για τις ημερομηνίες 1985 και 1996, οι οποίες διορθώθηκαν γεωμετρικά (σφάλμα RMS 0.2) και ατμοσφαιρικά με το λογισμικό ATCOR-2. Για την διαδικασία του ΕτΑ έγινε εφαρμογή και σύγκριση των μεθόδων SVM με λειτουργία πυρήνα (kernel) και ANN. Μετά από πειραματισμούς κατέληξαν ότι οι υψηλότερες ακρίβειες εμφανίζονται με χρήση πυρήνα μεγέθους 6 εικονοστοιχείων, ενώ τα αποτελέσματα της SVM είναι αρκετά καλύτερα από του ANN (97,58% έναντι 93,67%). Στην συνέχεια χρησιμοποιείται ένα σύστημα συνδυασμένων SVM, όπου διαπιστώνεται ότι ο συνδυασμός τριών SVM βελτιώνει το αποτέλεσμα κατά 1% στην συνολική ακρίβεια.

[[Αρχείο:Οι_χάρτες_αλλαγής_που_παράχθηκαν_από_τις_διάφορες_τεχνικές._Διαφορετικές_προσεγγίσεις_πυρήνα_(kernel)_(a)-(d)_και_το_αποτέλεσμα_της_ΑΝΝ_(e).JPG|thumb|center|Εικόνα 1: Οι χάρτες αλλαγής που παράχθηκαν από τις διάφορες τεχνικές. Διαφορετικές προσεγγίσεις πυρήνα (kernel) (a)-(d) και το αποτέλεσμα της ΑΝΝ (e).]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ: Μέθοδοι ΕτΑ (Εντοπισμού της Αλλαγής)

2021-02-15T12:51:19Z

Maria Fotopoulou:

'''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Ο ΕτΑ μπορεί να θεωρηθεί ως μια διαδικασία που καλύπτει πολλά συνδεδεμένα και επικαλυπτόμενα βήματα: την προ επεξεργασία, την εξαγωγή της αλλαγής (ΕΞΑ), τον ορισμό ορίων (thresholding), το χαρακτηρισμό της αλλαγής και τον έλεγχο της ακρίβειας (Hecheltjen et al. 2014). Παρουσιάζοντας τις κυριότερες μεθόδους μπορεί να γίνει μια κατηγοριοποίηση σε:
1. Μέθοδους που εξάγουν πληροφορία για την ένταση και την πιθανότητα της αλλαγής, όπως η αφαίρεση ή η αναλογία εικόνων, με μικρή όμως δυνατότητα ΧτΑ.
2. Μέθοδοι που παράγουν εικόνες με πληροφορία για το είδος της αλλαγής.
3. Μέθοδοι που επιστρέφουν χάρτες χαρακτηρισμένης αλλαγής χωρίς επιπλέον επεξεργασία, όπως η PCC κα ο ΕτΑ με SVM.
Οι μέθοδοι αυτές ομαδοποιούνται σε έξι κατηγορίες: 1) Άλγεβρα, 2) Μετατροπή, 3)Ταξινόμηση, 4) Προηγμένα μοντέλα, 5) Τεχνικές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΣΓΠ) και 6) Οπτική ανάλυση (Lu et al. 2004). Παρακάτω θα γίνει μια σύντομη αναφορά στις μεθόδους.

'''ΑΛΓΕΒΡΑ'''

Η κατηγορία αυτή περιλαμβάνει αλγόριθμους με κοινά χαρακτηριστικά που συνήθως είναι απλοί, αλλά δεν παρέχουν πλήρεις πίνακες πληροφορίας για τις αλλαγές (ΧτΑ). Ένα μειονέκτημα της κατηγορίας είναι η δυσκολία στην επιλογή των κατάλληλων ορίων για τον εντοπισμό των μεταβαλλόμενων περιοχών, ενώ τα αποτελέσματα είναι δυαδικής μορφής (αλλαγή/όχι αλλαγή). Οι δύο κρίσιμες πτυχές που επηρεάζουν τα αποτελέσματα του ΕτΑ είναι η επιλογή των κατάλληλων καναλιών ή δεικτών βλάστησης και η επιλογή των κατάλληλων ορίων (Lu et al. 2004, Hussain et al. 2013).

[[Αφαίρεση εικόνων (Image differencing):]]
Η πρώτη χρονικά εικόνα αφαιρείται από τη δεύτερη σχετικά γεωαναφερμένη, εικονοστοιχείο προς εικονοστοιχείο και καταλήγει σε απόλυτες τιμές και σε μία τρίτη εικόνα.

[[Αφαίρεση δεικτών βλάστησης (Vegetation index differencing):]]
Η παραγωγή των δεικτών γίνεται ξεχωριστά για κάθε εικόνα και στη συνέχεια αφαιρείται η μεταγενέστερη από την προγενέστερη εικόνα. Δίνεται μεγαλύτερη έμφαση στις διαφορές στα φασματικά χαρακτηριστικά των διαφόρων αντικειμένων μειώνοντας την επίδραση του τοπίου και του φωτισμού.

[[Παλινδρόμηση εικόνας (Image regression):]]
Η μέθοδος παλινδρόμησης της εικόνας στηρίζεται στην υπόθεση ότι η μεταγενέστερη εικόνα είναι γραμμική συνάρτηση της προγενέστερης και πλεονεκτεί στη μείωση των επιπτώσεων της ατμόσφαιρας, του αισθητήρα και των περιβαλλοντικών διαφοροποιήσεων.

[[Αναλογία εικόνας (Image ratioing):]]
Υπολογίζει το λόγο δύο γεωαναφερμένων διαχρονικών εικόνων, κανάλι προς κανάλι. Μειώνει τις επιπτώσεις της γωνίας ανάκλασης της ηλιακής ακτινοβολίας, της σκιάς και του τοπίου, έτσι οι περιοχές που δεν παρατηρήθηκε αλλαγή έχουν τιμή το ένα, ενώ σε αυτές που εντοπίστηκαν αλλαγές έχουν είτε πολύ υψηλές τιμές, είτε τιμές κοντά στο μηδέν.

[[Ανάλυση διανυσματικής αλλαγής (Change vector analysis-CVA):]]
Η CVA είναι μια εννοιολογική επέκταση της αφαίρεσης εικόνων και είναι χρήσιμη όταν α) δεν υπάρχει συγκεκριμένη αλλαγή ενδιαφέροντος, β) χρειάζεται να προηγηθεί εξαγωγή των αλλαγών πριν την επιλογή της πιθανής ή κατάλληλης αλλαγής ενδιαφέροντος, γ) η αλλαγή ενδιαφέροντος είναι γνωστή αλλά δεν είναι γνωστές οι βέλτιστες φασματικές ιδιότητες για την αξιόπιστη ανίχνευσή της.

[[Αφαίρεση υποβάθρου/φόντου (Background subtraction):]]
Το φόντο των περιοχών που δεν αλλάζουν παρουσιάζει μια πιο απαλή μεταβολή στην κλίμακα του γκρι. Εφαρμόζοντας ένα χαμηλοπερατό φίλτρο (low-pass filter) δημιουργείται μια παραλλαγή της αρχικής εικόνας με στόχο την καλύτερη προσέγγιση των διακυμάνσεων στο φόντο της εικόνας.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ'''

Κάποιες μέθοδοι χρησιμοποιούν τον μετασχηματισμό των δεδομένων σε πολυδιάστατα στοιχεία. Το πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η μείωση του πλεονασμού της πληροφορίας μεταξύ καναλιών και η έμφαση σε διαφορετικά στοιχεία των παραγόμενων εικόνων.

[[Ανάλυση κύριων συνιστωσών (Principal Component Analysis - PCA):]]
Στηρίζεται στην υπόθεση ύπαρξης μεγάλης συσχέτισης μεταξύ των διαχρονικών εικόνων και ότι η πληροφορία της αλλαγής μπορεί να φανεί στα παραγόμενα δεδομένα. Υπάρχουν δύο τρόποι εφαρμογής της PCA: 1) δημιουργία αρχείου «στοίβας» (stack) με δύο ή περισσότερες διαχρονικές εικόνες και εφαρμογή PCA για τον ΕτΑ, και 2) εφαρμογή PCA ξεχωριστά στις εικόνες και στη συνέχεια αφαίρεση της μεταγενέστερης από την προγενέστερη.

[[Tasselled cap (TC):]]
Η αρχή αυτής της μεθόδου είναι παρόμοια με της PCA, όμως αυτή δεν είναι εξαρτώμενη από την εικόνα και η εφαρμογή του ΕτΑ βασίζεται σε τρία στοιχεία: την φωτεινότητα, την υγρασία και το ποσοστό πρασίνου στην εικόνα.

[[Μετασχηματιμός ορθογωνιοποίησης Gramm-Schmidt (GS):]]
Η μέθοδος GS ορθογωνιοποιεί τα φασματικά διανύσματα που λαμβάνονται απευθείας από τις εικόνες, και όπως και η TC, παράγει τρία σταθερά αποτελέσματα.

[[Άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού:]]
Έχουν αναπτυχθεί και διάφορες άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού, όπως η X2 (Chi2) (Ridd & Liu 1998), η Ελαχιστοποίηση του Θορύβου (Minimum Noise Fraction - MNF) (Gianinetto & Villa 2007) και ο Ταχύς Μετασχηματισμός Fourier (Fast Fourier Transform - FFT),κ.ά.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΑΣΙΣΜΕΝΕΣ ΣΕ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ'''

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η δυνατότητα παραγωγής πινάκων με πληροφορία αλλαγής (ΧτΑ) και η μείωση των επιπτώσεων των ατμοσφαιρικών και περιβαλλοντικών διαφορών μεταξύ των διαχρονικών εικόνων. Ωστόσο, ειδικά για παλιές ημερομηνίες, η ποιότητα των εικόνων δεν είναθ αρκετά καλή.

[[Σύγκριση ταξινομημένων εικόνων (Post Classification Comparison – PCC):]]
Πρόκειται ίσως για την παλαιότερη χρησιμοποιημένη μέθοδο ΕτΑ (Jensen et al. 1987). Σε αυτή τη μέθοδο γίνεται ταξινόμηση της κάθε εικόνας ξεχωριστά παράγοντας θεματικούς χάρτες και στη συνέχεια γίνεται σύγκρισή τους εικονοστοιχείο ανά εικονοστοιχείο. Όμως, έχει την τάση να παράγει περισσότερα σφάλματα.

[[Υβριδική μέθοδος ΕτΑ:]]
Αλλιώς: «περιορισμένη από την αλλαγή PCC». Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο συγκεντρώνονται και ταξινομούνται τα διαχρονικά δεδομένα καταλήγει στην ταξινόμηση των μεταβλημένων περιοχών ξανά χρησιμοποιώντας τις περιγραφές των κλάσεων των μη μεταβλημένων περιοχών.

[[Μεγιστοποίηση της προσδοκίας (expectation-maximization - EM):]]
Η μέθοδος ΕΜ χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο μεγιστοποίησης της προσδοκίας (ΕΜ) για την εκτίμηση των εκ των προτέρων (a priori) πιθανοτήτων των κοινών κλάσεων (joint classes)μεταξύ δύο χρονικών στιγμών.

[[Μη επιβλεπόμενος ΕτΑ:]]
Επιλέγει φασματικά παρόμοιες ομάδες εικονοστοιχείων και τα τοποθετεί σε πρωτογενή clusters (συσπειρώσεις) για την προγενέστερη εικόνα και επαναλαμβάνει τη διαδικασία για την μεταγενέστερη εικόνα.

[[Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα (Artificial Neural Networks – ANN):]]
Χρησιμοποιεί τα φασματικά δεδομένα της περιόδου αλλαγής και έναν αλγόριθμο ανάστροφης διάδοσης (backpropagation algorithm) για την εκπαίδευση του πολυεπίπεδου νευρωνικού δικτύου. Η ΑΝΝ είναι μια μη-παραμετρική επιβλεπόμενη μέθοδος με μειονεκτήματα εξαιτίας, περιπλοκότητας στο σχεδιασμού.

[[Μηχανή διανυσμάτων υποστήριξης (Support Vector Machine – SVM):]]
Η SVM είναι μια επιβλεπόμενη, μη παραμετρική μέθοδος που δεν βασίζεται σε υποθέσεις για την κατανομή των δεδομένων. Μπορεί να λειτουργήσει με σχετικά λίγα δεδομένα εκπαίδευσης και παρουσιάζει ακρίβεια.

[[Ασαφής ΕτΑ (Fuzzy change detection):]]
Ο ασαφής ΕτΑ ασχολείται με την ασάφεια που έγκειται στον χαρακτηρισμό των κλάσεων και στηρίζεται στην υπόθεση ότι τα όρια μεταξύ των διάφορων κλάσεων και φαινομένων είναι διφορούμενα και ότι υπάρχει ετερογένεια στο εσωτερικό των κλάσεων λόγω φυσικών διαφορών.

Αλγόριθμος συνεχούς παρακολούθησης διατάραξης δασών (Continuous Monitoring of Forest Disturbance Algorithm/CMFDA):
Νέα μέθοδος, που εκμεταλλεύεται την πορεία της φασματικής υπογραφής κάθε εικονοστοιχείου (την «ιστορία» του), την οποία χρησιμοποιεί για τον προσδιορισμό διαχρονικών κλάσεων. Έτσι, κάθε πιθανή ημερομηνία μιας εικόνας, είναι δυνητικά μια νέα εικόνα.

'''ΑΝΕΠΤΥΓΜΕΝΑ ΜΟΝΤΕΛΑ'''

Τα ανεπτυγμένα μοντέλα ΕτΑ περιλαμβάνουν το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, μοντέλα φασματικού μίγματος και μοντέλα εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα, κάλυψη κόμης – canopy κτλ.). Σε αυτές τις μεθόδους, οι τιμές ανάκλασης της εικόνας συχνά μετατρέπονται σε φυσικές παραμέτρους ή κλάσματα μέσω γραμμικών ή μη-γραμμικών μοντέλων. Οι μετασχηματισμένες παράμετροι είναι πιο εύκολες στην ερμηνεία και πιο χρήσιμες για την εξαγωγή πληροφορίας βλάστησης σε σχέση με τις φασματικές υπογραφές. Τα μειονεκτήματά τους είναι η χρονοβόρα και δύσκολη διαδικασία της ανάπτυξης κατάλληλων μοντέλων για την μετατροπή των τιμών ανάκλασης της εικόνας σε βιοφυσικές παραμέτρους (Lu et al. 2004).

Τέτοια μοντέλα είναι:

Το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της έκτασης της κόμης κωνοφόρων για δύο εικόνες ξεχωριστά, με σκοπό τη σύγκρισή τους και την εξαγωγή αποτελεσμάτων ΕτΑ.

Η Διαχρονική ανάλυση φασματικού μίγματος (Multitemporal spectral mixture analysis –SMA), που είναι ευαίσθητη και σε αλλαγές μέσα στην ίδια κλάση, όπως σε περιπτώσεις υποβάθμισης δασών.

Και η μέθοδος βιοφυσικών παραμέτρων, η οποία στηρίζεται στην ανάπτυξη ενός μοντέλου εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα) για την περιοχή μελέτης, μέσω του συνδυασμού μετρήσεων πεδίου και τηλεπισκοπικών δεδομένων.

'''ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (ΣΓΠ)'''

Η κατηγορία μεθόδων ΕτΑ με χρήση ΣΓΠ περιλαμβάνει μεθόδους που συνδυάζουν τηλεπισκόπηση και ΣΓΠ, ή μόνο ΣΓΠ. Το πλεονέκτημα στη χρήση ΣΓΠ είναι η δυνατότητα συνδυασμού διαφόρων ειδών δεδομένων σε εφαρμογές ΕτΑ. Γίνεται συνδυασμός εικόνων με δεδομένα ΣΓΠ, όπως πολύγωνα επικαλύψεων διαφόρων χαρτών, και στη συνέχεια τα αποτελέσματα εισάγονται σε περιβάλλον ΣΓΠ για περαιτέρω ανάλυση. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η εισαγωγή βοηθητικών δεδομένων στη διαδικασία.Σε άλλη περίπτωση γίνεται συνδυασμός χαρτογραφικών δεδομένων διαφόρων ημερομηνιών, που περιέχουν τοπογραφική και γεωγραφική πληροφορία. Ο ΕτΑ ποσοτικών στοιχείων γίνεται με τη χρήση εργαλείων επικάλυψης και μασκών δυαδικής πληροφορίας (binary masks). Όμως και στις δύο περιπτώσεις, Η πληθώρα δεδομένων σημαίνει και πληθώρα ακριβειών, αναλύσεων και μορφών, που συχνά επηρεάζουν το αποτέλεσμα.

'''ΟΠΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ'''

Η οπτική ανάλυση περιλαμβάνει την οπτική ερμηνεία διαχρονικών εικόνων και τη χειροκίνητη ψηφιοποίηση των μεταβλημένων περιοχών. Αυτή η μέθοδος εξαρτάται άμεσα από την εμπειρία και τη γνώση του ερευνητή. Η υφή, το σχήμα, το μέγεθος και τα μοτίβα των εικόνων αποτελούν στοιχεία «κλειδιά» για την ταυτοποίηση αλλαγών στις καλύψεις/χρήσεις γης μέσω της οπτικής ερμηνείας, ενώ δεν χρησιμοποιούνται στον ψηφιακό ΕτΑ καθώς είναι δύσκολη η αναγνώριση και η εξαγωγή τους. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ο μεγάλος χρόνος εφαρμογής της για μεγάλες περιοχές μελέτης και η δυσκολία στην έγκαιρη ενημέρωση των αποτελεσμάτων του ΕτΑ, αλλά και η δυσκολία παροχής λεπτομερούς πληροφορίας για την πορεία/τροχιά της αλλαγής. Τέτοιες μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν πριν το 1970 σε διάφορους τομείς, όπως η δασολογία, καθώς δεν υπήρχαν αρκετά δεδομένα και η υπολογιστική επιστήμη και τεχνολογία βρίσκονταν σε πρώιμο στάδιο (Lu et al. 2004).Πιο συγκεκριμένα, γίνεται προβολή ενός φασματικού καναλιού από την προγενέστερη εικόνα στο κόκκινο κανάλι, το ίδιο φασματικό κανάλι της μεταγενέστερης εικόνας στο πράσινο κανάλι και (εφόσον υπάρχει) το ίδιο φασματικό κανάλι της τελευταίας εικόνας στο μπλε κανάλι. Στη συνέχεια γίνεται οπτική ερμηνεία σύμφωνα με το συνδυασμό των χρωμάτων.

'''ΔΙ-ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΑΣ – ΈΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΑΝΑΛΥΣΗΣ'''

Πληθώρα μελετών για τον ΕτΑ αναλύουν δύο χρονικά σημεία της περιοχής μελέτης τους (πριν και μετά) και θεωρούνται δι χρονικές (bi-temporal). Αυτό όμως τις καθιστά περιορισμένες, καθώς πολλές διαδικασίες που συμβαίνουν στο περιβάλλον δεν μπορούν να εντοπιστούν με μόνο δύο ημερομηνίες ως δεδομένα εισόδου για ανάλυση. Έτσι, αναπτύχθηκε η ανάλυση δεδομένων χρονοσειράς στην τηλεπισκόπηση, η οποία αποκαλύπτει περισσότερη πληροφορία για τη φύση των αλλαγών που συμβαίνουν (Hecheltjen et al. 2014).Υπάρχουν μόνο λίγα είδη κάλυψης γης που δεν αλλάζουν. Ακόμα και σχετικά σταθερές επιφάνειες, όπως οι ανθρώπινες κατασκευές (π.χ. σκεπές, δρόμοι κτλ.), παρουσιάζουν αλλαγές με το πέρασμα του χρόνου. Φαίνεται λοιπόν, ότι η αλλαγή είναι μια διαδικασία του χρόνου, και η καταλληλότητα των δεδομένων για τον ΕτΑ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την χρονική τους διάσταση (Hecheltjen et al. 2014). Οι δι-χρονικές μέθοδοι ΕτΑ μπορούν εντοπίσουν σταδιακές και απότομες αλλαγές καθώς και τις τάσεις του περιβάλλοντος, αλλά πιθανότατα δεν επαρκούν για την περιγραφή των διαχρονικών χαρακτηριστικών των περιβαλλοντικών διαδικασιών που διέπουν αυτά τα φαινόμενα.

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ'''

Για την μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δύο εικόνες Landsat (κανάλια 1-5, 7) της Αλγερινής πρωτεύουσας για τις ημερομηνίες 1985 και 1996, οι οποίες διορθώθηκαν γεωμετρικά (σφάλμα RMS 0.2) και ατμοσφαιρικά με το λογισμικό ATCOR-2. Για την διαδικασία του ΕτΑ έγινε εφαρμογή και σύγκριση των μεθόδων SVM με λειτουργία πυρήνα (kernel) και ANN. Μετά από πειραματισμούς κατέληξαν ότι οι υψηλότερες ακρίβειες εμφανίζονται με χρήση πυρήνα μεγέθους 6 εικονοστοιχείων, ενώ τα αποτελέσματα της SVM είναι αρκετά καλύτερα από του ANN (97,58% έναντι 93,67%). Στην συνέχεια χρησιμοποιείται ένα σύστημα συνδυασμένων SVM, όπου διαπιστώνεται ότι ο συνδυασμός τριών SVM βελτιώνει το αποτέλεσμα κατά 1% στην συνολική ακρίβεια.

[[Αρχείο:Οι_χάρτες_αλλαγής_που_παράχθηκαν_από_τις_διάφορες_τεχνικές._Διαφορετικές_προσεγγίσεις_πυρήνα_(kernel)_(a)-(d)_και_το_αποτέλεσμα_της_ΑΝΝ_(e).JPG|Εικόνα 1: Οι χάρτες αλλαγής που παράχθηκαν από τις διάφορες τεχνικές. Διαφορετικές προσεγγίσεις πυρήνα (kernel) (a)-(d) και το αποτέλεσμα της ΑΝΝ (e).]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ: Μέθοδοι ΕτΑ (Εντοπισμού της Αλλαγής)

2021-02-15T12:49:14Z

Maria Fotopoulou: Νέα σελίδα με ''''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μη...'

'''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' ''Ερευνητική εργασία''/ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΑΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΑΛΛΑΓΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ ΜΕΣΩ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ-ΒΟΥΖΟΓΛΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ.: Σ. ΣΤΥΛΙΑΝΙΔΗΣ

'''ΠΗΓΗ :''' [http://ikee.lib.auth.gr/record/281293/files/CHATZOPOULOS_VOUZOGLANHS_EE.pdf]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' τηλεπισκόπηση, μέθοδοι Ετα, αλλαγές

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Ο ΕτΑ μπορεί να θεωρηθεί ως μια διαδικασία που καλύπτει πολλά συνδεδεμένα και επικαλυπτόμενα βήματα: την προ επεξεργασία, την εξαγωγή της αλλαγής (ΕΞΑ), τον ορισμό ορίων (thresholding), το χαρακτηρισμό της αλλαγής και τον έλεγχο της ακρίβειας (Hecheltjen et al. 2014). Παρουσιάζοντας τις κυριότερες μεθόδους μπορεί να γίνει μια κατηγοριοποίηση σε:
1. Μέθοδους που εξάγουν πληροφορία για την ένταση και την πιθανότητα της αλλαγής, όπως η αφαίρεση ή η αναλογία εικόνων, με μικρή όμως δυνατότητα ΧτΑ.
2. Μέθοδοι που παράγουν εικόνες με πληροφορία για το είδος της αλλαγής.
3. Μέθοδοι που επιστρέφουν χάρτες χαρακτηρισμένης αλλαγής χωρίς επιπλέον επεξεργασία, όπως η PCC κα ο ΕτΑ με SVM.
Οι μέθοδοι αυτές ομαδοποιούνται σε έξι κατηγορίες: 1) Άλγεβρα, 2) Μετατροπή, 3)Ταξινόμηση, 4) Προηγμένα μοντέλα, 5) Τεχνικές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΣΓΠ) και 6) Οπτική ανάλυση (Lu et al. 2004). Παρακάτω θα γίνει μια σύντομη αναφορά στις μεθόδους.

'''ΑΛΓΕΒΡΑ'''

Η κατηγορία αυτή περιλαμβάνει αλγόριθμους με κοινά χαρακτηριστικά που συνήθως είναι απλοί, αλλά δεν παρέχουν πλήρεις πίνακες πληροφορίας για τις αλλαγές (ΧτΑ). Ένα μειονέκτημα της κατηγορίας είναι η δυσκολία στην επιλογή των κατάλληλων ορίων για τον εντοπισμό των μεταβαλλόμενων περιοχών, ενώ τα αποτελέσματα είναι δυαδικής μορφής (αλλαγή/όχι αλλαγή). Οι δύο κρίσιμες πτυχές που επηρεάζουν τα αποτελέσματα του ΕτΑ είναι η επιλογή των κατάλληλων καναλιών ή δεικτών βλάστησης και η επιλογή των κατάλληλων ορίων (Lu et al. 2004, Hussain et al. 2013).
[[Αφαίρεση εικόνων (Image differencing):]]
Η πρώτη χρονικά εικόνα αφαιρείται από τη δεύτερη σχετικά γεωαναφερμένη, εικονοστοιχείο προς εικονοστοιχείο και καταλήγει σε απόλυτες τιμές και σε μία τρίτη εικόνα.
[[Αφαίρεση δεικτών βλάστησης (Vegetation index differencing):]]
Η παραγωγή των δεικτών γίνεται ξεχωριστά για κάθε εικόνα και στη συνέχεια αφαιρείται η μεταγενέστερη από την προγενέστερη εικόνα. Δίνεται μεγαλύτερη έμφαση στις διαφορές στα φασματικά χαρακτηριστικά των διαφόρων αντικειμένων μειώνοντας την επίδραση του τοπίου και του φωτισμού.
[[Παλινδρόμηση εικόνας (Image regression):]]
Η μέθοδος παλινδρόμησης της εικόνας στηρίζεται στην υπόθεση ότι η μεταγενέστερη εικόνα είναι γραμμική συνάρτηση της προγενέστερης και πλεονεκτεί στη μείωση των επιπτώσεων της ατμόσφαιρας, του αισθητήρα και των περιβαλλοντικών διαφοροποιήσεων.
[[Αναλογία εικόνας (Image ratioing):]]
Υπολογίζει το λόγο δύο γεωαναφερμένων διαχρονικών εικόνων, κανάλι προς κανάλι. Μειώνει τις επιπτώσεις της γωνίας ανάκλασης της ηλιακής ακτινοβολίας, της σκιάς και του τοπίου, έτσι οι περιοχές που δεν παρατηρήθηκε αλλαγή έχουν τιμή το ένα, ενώ σε αυτές που εντοπίστηκαν αλλαγές έχουν είτε πολύ υψηλές τιμές, είτε τιμές κοντά στο μηδέν.
[[Ανάλυση διανυσματικής αλλαγής (Change vector analysis-CVA):]]
Η CVA είναι μια εννοιολογική επέκταση της αφαίρεσης εικόνων και είναι χρήσιμη όταν α) δεν υπάρχει συγκεκριμένη αλλαγή ενδιαφέροντος, β) χρειάζεται να προηγηθεί εξαγωγή των αλλαγών πριν την επιλογή της πιθανής ή κατάλληλης αλλαγής ενδιαφέροντος, γ) η αλλαγή ενδιαφέροντος είναι γνωστή αλλά δεν είναι γνωστές οι βέλτιστες φασματικές ιδιότητες για την αξιόπιστη ανίχνευσή της.
[[Αφαίρεση υποβάθρου/φόντου (Background subtraction):]]
Το φόντο των περιοχών που δεν αλλάζουν παρουσιάζει μια πιο απαλή μεταβολή στην κλίμακα του γκρι. Εφαρμόζοντας ένα χαμηλοπερατό φίλτρο (low-pass filter) δημιουργείται μια παραλλαγή της αρχικής εικόνας με στόχο την καλύτερη προσέγγιση των διακυμάνσεων στο φόντο της εικόνας.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ'''

Κάποιες μέθοδοι χρησιμοποιούν τον μετασχηματισμό των δεδομένων σε πολυδιάστατα στοιχεία. Το πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η μείωση του πλεονασμού της πληροφορίας μεταξύ καναλιών και η έμφαση σε διαφορετικά στοιχεία των παραγόμενων εικόνων.
[[Ανάλυση κύριων συνιστωσών (Principal Component Analysis - PCA):]]
Στηρίζεται στην υπόθεση ύπαρξης μεγάλης συσχέτισης μεταξύ των διαχρονικών εικόνων και ότι η πληροφορία της αλλαγής μπορεί να φανεί στα παραγόμενα δεδομένα. Υπάρχουν δύο τρόποι εφαρμογής της PCA: 1) δημιουργία αρχείου «στοίβας» (stack) με δύο ή περισσότερες διαχρονικές εικόνες και εφαρμογή PCA για τον ΕτΑ, και 2) εφαρμογή PCA ξεχωριστά στις εικόνες και στη συνέχεια αφαίρεση της μεταγενέστερης από την προγενέστερη.
[[Tasselled cap (TC):]]
Η αρχή αυτής της μεθόδου είναι παρόμοια με της PCA, όμως αυτή δεν είναι εξαρτώμενη από την εικόνα και η εφαρμογή του ΕτΑ βασίζεται σε τρία στοιχεία: την φωτεινότητα, την υγρασία και το ποσοστό πρασίνου στην εικόνα.
[[Μετασχηματιμός ορθογωνιοποίησης Gramm-Schmidt (GS):]]
Η μέθοδος GS ορθογωνιοποιεί τα φασματικά διανύσματα που λαμβάνονται απευθείας από τις εικόνες, και όπως και η TC, παράγει τρία σταθερά αποτελέσματα.
[[Άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού:]]
Έχουν αναπτυχθεί και διάφορες άλλες μέθοδοι μετασχηματισμού, όπως η X2 (Chi2) (Ridd & Liu 1998), η Ελαχιστοποίηση του Θορύβου (Minimum Noise Fraction - MNF) (Gianinetto & Villa 2007) και ο Ταχύς Μετασχηματισμός Fourier (Fast Fourier Transform - FFT),κ.ά.

'''ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΑΣΙΣΜΕΝΕΣ ΣΕ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ'''

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι η δυνατότητα παραγωγής πινάκων με πληροφορία αλλαγής (ΧτΑ) και η μείωση των επιπτώσεων των ατμοσφαιρικών και περιβαλλοντικών διαφορών μεταξύ των διαχρονικών εικόνων. Ωστόσο, ειδικά για παλιές ημερομηνίες, η ποιότητα των εικόνων δεν είναθ αρκετά καλή.
[[Σύγκριση ταξινομημένων εικόνων (Post Classification Comparison – PCC):]]
Πρόκειται ίσως για την παλαιότερη χρησιμοποιημένη μέθοδο ΕτΑ (Jensen et al. 1987). Σε αυτή τη μέθοδο γίνεται ταξινόμηση της κάθε εικόνας ξεχωριστά παράγοντας θεματικούς χάρτες και στη συνέχεια γίνεται σύγκρισή τους εικονοστοιχείο ανά εικονοστοιχείο. Όμως, έχει την τάση να παράγει περισσότερα σφάλματα.
[[Υβριδική μέθοδος ΕτΑ:]]
Αλλιώς: «περιορισμένη από την αλλαγή PCC». Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο συγκεντρώνονται και ταξινομούνται τα διαχρονικά δεδομένα καταλήγει στην ταξινόμηση των μεταβλημένων περιοχών ξανά χρησιμοποιώντας τις περιγραφές των κλάσεων των μη μεταβλημένων περιοχών.
[[Μεγιστοποίηση της προσδοκίας (expectation-maximization - EM):]]
Η μέθοδος ΕΜ χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο μεγιστοποίησης της προσδοκίας (ΕΜ) για την εκτίμηση των εκ των προτέρων (a priori) πιθανοτήτων των κοινών κλάσεων (joint classes)μεταξύ δύο χρονικών στιγμών
[[Μη επιβλεπόμενος ΕτΑ:]]
Επιλέγει φασματικά παρόμοιες ομάδες εικονοστοιχείων και τα τοποθετεί σε πρωτογενή clusters (συσπειρώσεις) για την προγενέστερη εικόνα και επαναλαμβάνει τη διαδικασία για την μεταγενέστερη εικόνα.
[[Τεχνητά νευρωνικά δίκτυα (Artificial Neural Networks – ANN):]]
Χρησιμοποιεί τα φασματικά δεδομένα της περιόδου αλλαγής και έναν αλγόριθμο ανάστροφης διάδοσης (backpropagation algorithm) για την εκπαίδευση του πολυεπίπεδου νευρωνικού δικτύου. Η ΑΝΝ είναι μια μη-παραμετρική επιβλεπόμενη μέθοδος με μειονεκτήματα εξαιτίας, περιπλοκότητας στο σχεδιασμού.
[[Μηχανή διανυσμάτων υποστήριξης (Support Vector Machine – SVM):]]
Η SVM είναι μια επιβλεπόμενη, μη παραμετρική μέθοδος που δεν βασίζεται σε υποθέσεις για την κατανομή των δεδομένων. Μπορεί να λειτουργήσει με σχετικά λίγα δεδομένα εκπαίδευσης και παρουσιάζει ακρίβεια.
[[Ασαφής ΕτΑ (Fuzzy change detection):]]
Ο ασαφής ΕτΑ ασχολείται με την ασάφεια που έγκειται στον χαρακτηρισμό των κλάσεων και στηρίζεται στην υπόθεση ότι τα όρια μεταξύ των διάφορων κλάσεων και φαινομένων είναι διφορούμενα και ότι υπάρχει ετερογένεια στο εσωτερικό των κλάσεων λόγω φυσικών διαφορών.
Αλγόριθμος συνεχούς παρακολούθησης διατάραξης δασών (Continuous Monitoring of Forest Disturbance Algorithm/CMFDA):
Νέα μέθοδος, που εκμεταλλεύεται την πορεία της φασματικής υπογραφής κάθε εικονοστοιχείου (την «ιστορία» του), την οποία χρησιμοποιεί για τον προσδιορισμό διαχρονικών κλάσεων. Έτσι, κάθε πιθανή ημερομηνία μιας εικόνας, είναι δυνητικά μια νέα εικόνα.

'''ΑΝΕΠΤΥΓΜΕΝΑ ΜΟΝΤΕΛΑ'''

Τα ανεπτυγμένα μοντέλα ΕτΑ περιλαμβάνουν το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, μοντέλα φασματικού μίγματος και μοντέλα εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα, κάλυψη κόμης – canopy κτλ.). Σε αυτές τις μεθόδους, οι τιμές ανάκλασης της εικόνας συχνά μετατρέπονται σε φυσικές παραμέτρους ή κλάσματα μέσω γραμμικών ή μη-γραμμικών μοντέλων. Οι μετασχηματισμένες παράμετροι είναι πιο εύκολες στην ερμηνεία και πιο χρήσιμες για την εξαγωγή πληροφορίας βλάστησης σε σχέση με τις φασματικές υπογραφές. Τα μειονεκτήματά τους είναι η χρονοβόρα και δύσκολη διαδικασία της ανάπτυξης κατάλληλων μοντέλων για την μετατροπή των τιμών ανάκλασης της εικόνας σε βιοφυσικές παραμέτρους (Lu et al. 2004).
Τέτοια μοντέλα είναι:
Το μοντέλο ανάκλασης Li-Strahler, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της έκτασης της κόμης κωνοφόρων για δύο εικόνες ξεχωριστά, με σκοπό τη σύγκρισή τους και την εξαγωγή αποτελεσμάτων ΕτΑ.
Η Διαχρονική ανάλυση φασματικού μίγματος (Multitemporal spectral mixture analysis –SMA), που είναι ευαίσθητη και σε αλλαγές μέσα στην ίδια κλάση, όπως σε περιπτώσεις υποβάθμισης δασών.
Και η μέθοδος βιοφυσικών παραμέτρων, η οποία στηρίζεται στην ανάπτυξη ενός μοντέλου εκτίμησης βιοφυσικών παραμέτρων (π.χ. βιομάζα) για την περιοχή μελέτης, μέσω του συνδυασμού μετρήσεων πεδίου και τηλεπισκοπικών δεδομένων.

'''ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (ΣΓΠ)'''

Η κατηγορία μεθόδων ΕτΑ με χρήση ΣΓΠ περιλαμβάνει μεθόδους που συνδυάζουν τηλεπισκόπηση και ΣΓΠ, ή μόνο ΣΓΠ. Το πλεονέκτημα στη χρήση ΣΓΠ είναι η δυνατότητα συνδυασμού διαφόρων ειδών δεδομένων σε εφαρμογές ΕτΑ. Γίνεται συνδυασμός εικόνων με δεδομένα ΣΓΠ, όπως πολύγωνα επικαλύψεων διαφόρων χαρτών, και στη συνέχεια τα αποτελέσματα εισάγονται σε περιβάλλον ΣΓΠ για περαιτέρω ανάλυση. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η εισαγωγή βοηθητικών δεδομένων στη διαδικασία.Σε άλλη περίπτωση γίνεται συνδυασμός χαρτογραφικών δεδομένων διαφόρων ημερομηνιών, που περιέχουν τοπογραφική και γεωγραφική πληροφορία. Ο ΕτΑ ποσοτικών στοιχείων γίνεται με τη χρήση εργαλείων επικάλυψης και μασκών δυαδικής πληροφορίας (binary masks). Όμως και στις δύο περιπτώσεις, Η πληθώρα δεδομένων σημαίνει και πληθώρα ακριβειών, αναλύσεων και μορφών, που συχνά επηρεάζουν το αποτέλεσμα.

'''ΟΠΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ'''

Η οπτική ανάλυση περιλαμβάνει την οπτική ερμηνεία διαχρονικών εικόνων και τη χειροκίνητη ψηφιοποίηση των μεταβλημένων περιοχών. Αυτή η μέθοδος εξαρτάται άμεσα από την εμπειρία και τη γνώση του ερευνητή. Η υφή, το σχήμα, το μέγεθος και τα μοτίβα των εικόνων αποτελούν στοιχεία «κλειδιά» για την ταυτοποίηση αλλαγών στις καλύψεις/χρήσεις γης μέσω της οπτικής ερμηνείας, ενώ δεν χρησιμοποιούνται στον ψηφιακό ΕτΑ καθώς είναι δύσκολη η αναγνώριση και η εξαγωγή τους. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ο μεγάλος χρόνος εφαρμογής της για μεγάλες περιοχές μελέτης και η δυσκολία στην έγκαιρη ενημέρωση των αποτελεσμάτων του ΕτΑ, αλλά και η δυσκολία παροχής λεπτομερούς πληροφορίας για την πορεία/τροχιά της αλλαγής. Τέτοιες μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν πριν το 1970 σε διάφορους τομείς, όπως η δασολογία, καθώς δεν υπήρχαν αρκετά δεδομένα και η υπολογιστική επιστήμη και τεχνολογία βρίσκονταν σε πρώιμο στάδιο (Lu et al. 2004).Πιο συγκεκριμένα, γίνεται προβολή ενός φασματικού καναλιού από την προγενέστερη εικόνα στο κόκκινο κανάλι, το ίδιο φασματικό κανάλι της μεταγενέστερης εικόνας στο πράσινο κανάλι και (εφόσον υπάρχει) το ίδιο φασματικό κανάλι της τελευταίας εικόνας στο μπλε κανάλι. Στη συνέχεια γίνεται οπτική ερμηνεία σύμφωνα με το συνδυασμό των χρωμάτων.

'''ΔΙ-ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΑΣ – ΈΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΑΝΑΛΥΣΗΣ'''

Πληθώρα μελετών για τον ΕτΑ αναλύουν δύο χρονικά σημεία της περιοχής μελέτης τους (πριν και μετά) και θεωρούνται δι χρονικές (bi-temporal). Αυτό όμως τις καθιστά περιορισμένες, καθώς πολλές διαδικασίες που συμβαίνουν στο περιβάλλον δεν μπορούν να εντοπιστούν με μόνο δύο ημερομηνίες ως δεδομένα εισόδου για ανάλυση. Έτσι, αναπτύχθηκε η ανάλυση δεδομένων χρονοσειράς στην τηλεπισκόπηση, η οποία αποκαλύπτει περισσότερη πληροφορία για τη φύση των αλλαγών που συμβαίνουν (Hecheltjen et al. 2014).Υπάρχουν μόνο λίγα είδη κάλυψης γης που δεν αλλάζουν. Ακόμα και σχετικά σταθερές επιφάνειες, όπως οι ανθρώπινες κατασκευές (π.χ. σκεπές, δρόμοι κτλ.), παρουσιάζουν αλλαγές με το πέρασμα του χρόνου. Φαίνεται λοιπόν, ότι η αλλαγή είναι μια διαδικασία του χρόνου, και η καταλληλότητα των δεδομένων για τον ΕτΑ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την χρονική τους διάσταση (Hecheltjen et al. 2014). Οι δι-χρονικές μέθοδοι ΕτΑ μπορούν εντοπίσουν σταδιακές και απότομες αλλαγές καθώς και τις τάσεις του περιβάλλοντος, αλλά πιθανότατα δεν επαρκούν για την περιγραφή των διαχρονικών χαρακτηριστικών των περιβαλλοντικών διαδικασιών που διέπουν αυτά τα φαινόμενα.

'''ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ'''

Για την μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δύο εικόνες Landsat (κανάλια 1-5, 7) της Αλγερινής πρωτεύουσας για τις ημερομηνίες 1985 και 1996, οι οποίες διορθώθηκαν γεωμετρικά (σφάλμα RMS 0.2) και ατμοσφαιρικά με το λογισμικό ATCOR-2. Για την διαδικασία του ΕτΑ έγινε εφαρμογή και σύγκριση των μεθόδων SVM με λειτουργία πυρήνα (kernel) και ANN. Μετά από πειραματισμούς κατέληξαν ότι οι υψηλότερες ακρίβειες εμφανίζονται με χρήση πυρήνα μεγέθους 6 εικονοστοιχείων, ενώ τα αποτελέσματα της SVM είναι αρκετά καλύτερα από του ANN (97,58% έναντι 93,67%). Στην συνέχεια χρησιμοποιείται ένα σύστημα συνδυασμένων SVM, όπου διαπιστώνεται ότι ο συνδυασμός τριών SVM βελτιώνει το αποτέλεσμα κατά 1% στην συνολική ακρίβεια.

[[Αρχείο:Οι_χάρτες_αλλαγής_που_παράχθηκαν_από_τις_διάφορες_τεχνικές._Διαφορετικές_προσεγγίσεις_πυρήνα_(kernel)_(a)-(d)_και_το_αποτέλεσμα_της_ΑΝΝ_(e).JPG |thumb|right|Εικόνα 1: Οι χάρτες αλλαγής που παράχθηκαν από τις διάφορες τεχνικές. Διαφορετικές προσεγγίσεις πυρήνα (kernel) (a)-(d) και το αποτέλεσμα της ΑΝΝ (e).]]

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

Αρχείο:7b.Xartis allagis OBCD.JPG

2021-02-15T12:30:42Z

Maria Fotopoulou: Χάρτης αλλαγής με τη μέθοδο OBCD

Χάρτης αλλαγής με τη μέθοδο OBCD

Αρχείο:7b.Xartis allagisCVA.JPG

2021-02-15T12:30:06Z

Maria Fotopoulou: Χάρτης αλλαγής με τη μέθοδο PCA.

Χάρτης αλλαγής με τη μέθοδο PCA.

Αρχείο:7b. Xartis allagis PCA.JPG

2021-02-15T12:29:37Z

Maria Fotopoulou: Χάρτης αλλαγής με τη μέιοδο PCA.

Χάρτης αλλαγής με τη μέιοδο PCA.

Αρχείο:7b.Διάγραμμα Μεθοδολογίας.JPG

2021-02-15T12:29:00Z

Maria Fotopoulou: Διάγραμμα μεθοδολογίας

Διάγραμμα μεθοδολογίας

Αρχείο:Οι χάρτες αλλαγής που παράχθηκαν από τις διάφορες τεχνικές. Διαφορετικές προσεγγίσεις πυρήνα (kernel) (a)-(d) και το αποτέλεσμα της ΑΝΝ (e).JPG

2021-02-15T12:28:17Z

Maria Fotopoulou: Οι χάρτες αλλαγής που παράχθηκαν από τις διάφορες τεχνικές. Διαφορετικές προσεγγίσεις πυρήνα (kernel) (a)-(d) και το αποτέλεσμα της ΑΝΝ (e).

Οι χάρτες αλλαγής που παράχθηκαν από τις διάφορες τεχνικές. Διαφορετικές προσεγγίσεις πυρήνα (kernel) (a)-(d) και το αποτέλεσμα της ΑΝΝ (e).

Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς

2021-02-15T12:14:42Z

Maria Fotopoulou:

'''Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς: Η μελέτη της περίπτωσης του Κάστρου Χάρμπουρ στην Πάφο της Κύπρου'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Integrated Investigation of Built Heritage Monuments: The Case Study of Paphos Harbour Castle, Cyprus

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' Vasiliki Lysandrou, Athos Agapiou , Manolis Ioannides, Nikolaos Kantiranis, Eleftherios Charalambous and Diofantos Hadjimitsis

'''ΠΗΓΗ :''' [https://www.researchgate.net/publication/323776233_Integrated_Investigation_of_Built_Heritage_Monuments_The_Case_Study_of_Paphos_Harbour_Castle_Cyprus]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' αρχαιολογία, μνημεία, πολιτιστική κληρονομιά, Πάφος, Κύπρος

[[Αρχείο:5klm.jpg|thumb|right|Εικόνα 1: Το κάστρο της Πάφου στη Δυτική Κύπρο, Νότια του αρχαιολογικού χώρου ''Νέα Πάφος''. Και τα δύο μνημεία αναγνωρισμένα και προστατευόμενα απο την UNESCO.]]

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Τα μνημεία πολιτιστικής κληρονομιάς είναι εκτεθειμένα στις περιβαλλοντικές συνθήκες και αναπόφευκτα τους προκαλούνται φθορές, δυσχερένοντας τη διατήρηση τους. Στη διεπαφή μεταξύ αέρα- ατμόσφαιρας και μνημείου, εκδηλώνονται αλλοιώσεις και καταστροφές των κύριων στοιχείων του μνημείου, όπως η τοιχοποιία. Οι φθορές στα μνημεία μπορεί να είναι φυσικής, χημικής, βιολογικής και μηχανικής προέλευσης ή συνδυασμός όλων και να οδηγήσουν σε πιο σοβαρά δομικάκαι στατικά προβήματα.
Μια καινοτόμα ιδέα είναι η χρήση μη καταστρεπτικών τεχνικών (NDT) για τον εντοπισμό τέτοιων χαρακτηριστικών και την αξιολόγηση τους, όσων αφορά την κατάσταση όλου τη μνημείου ή μέρους του.
Στη παρακάτω μελέτη, βάσει φωτογραφιών σε κοντινή απόσταση, εντοπίστηκαν διαφορετικοί βαθμοί πέτρας, οι οποίοι εξαρτώνται από το πάχος των αλάτων. Η φωτογραμμετρία μικρής εμβέλειας έχει επίσης χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για την τεκμηρίωση των μνημείων προκειμένου να αξιολογηθεί η σταθερότητα και τα δομικά προβλήματα των μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς [13,14]. Επιπλέον, η πολυ-χρονική συνθετική ραντάρ διαφράγματος (SAR) ενδομετρία (MTInSAR) είναι επίσης ένα χρήσιμο εργαλείο για την παρακολούθηση και την αξιολόγηση των τοπίων και των μνημείων της κληρονομιάς, χρησιμοποιώντας εξαγόμενους δείκτες κίνησης σε επίπεδο χιλιοστών [15,16]. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τα αποτελέσματα από την ολοκλήρωση της καταστροφικής ανάλυσης με την ψηφιακή επεξεργασία εικόνας (DIP). Διορθώθηκαν περαιτέρω εικόνες του μνημείου που δημιουργήθηκαν σε κοντινή απόσταση, εικόνες υψηλής ανάλυσης και σημεία ελέγχου, με σκοπό την παροχή πρόσθετων ποιοτικών πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση συντήρησης του υπό συζήτηση μνημείου. Τα αποτελέσματα από την καταστροφική ανάλυση που ελήφθησαν από το συγκεκριμένο στοιχείο του τεμαχίου χρησιμοποιήθηκαν ως επίγεια δεδομένα και για την ανάλυση των παραγόμενων διορθωμένων εικόνων και ως σημεία ελέγχου για την επικύρωση των αποτελεσμάτων. Η καινοτομία αυτής της μελέτης βασίζεται στο γεγονός ότι τα αποτελέσματα των καταστρεπτικών τεχνικών που εφαρμόστηκαν τοπικά μόνο για να προωθήσουν τα τμήματα του οργάνου και να χρησιμοποιήθηκαν περαιτέρω στη δοκιμαστική ταινία, προωθώντας έτσι την αξιολόγηση του φαινομένου του φαινομένου του οργάνου και της προσομοίωσης των παραγόντων φθοράς που εντοπίστηκαν.

'''ΤΟ ΚΑΣΤΡΟ ΤΗΣ ΠΑΦΟΥ'''

Η μελέτη περίπτωσης που επιλέχθηκε αφορά το μνημείο που είναι γνωστό ως το Κάστρο της Πάφου, που βρίσκεται στη δυτική τοποθεσία του λιμανιού της Κάτω Πάφου, στη δυτική Κύπρο. Το κάστρο είναι αποτέλεσμα διαφόρων ανακατασκευών που έγιναν με την πάροδο των ετών, αντικατοπτρίζοντας τα αποτελέσματα των πολιτικών και στρατιωτικών επιχειρήσεων της ιστορίας του νησιού. Κατά τη διάρκεια της Φραγκοκρατίας, η Κύπρος υπέστη επανειλημμένες επιδρομές. Οι Γενουάτες κατέλαβαν την Πάφο Τελικά και προκειμένου να κάνουν τα φρούρια πιο ανθεκτικά, αύξησαν το ύψος τους και άνοιξαν γύρω απότους χαντάκια γεμάτα με θαλασσινό νερό . Οι Ενετοί (1474–1571 μ.Χ.) επικεντρώθηκαν κυρίως στην ανάπτυξη του αμυντικού συστήματος της Κύπρου σε άλλες περιοχές του νησιού. Επίσης, ένας σεισμός που πραγματοποιήθηκε στις 24/25 Απριλίου 1491 μ.Χ., σηματοδότησε την αρχή της εγκατάλειψης του ανατολικού λιμανιού. Πρόσθετα, στα μέσα του 16ου αιώνα, οι Ενετοί κατέστρεψαν αυτά τα φρούρια για να αποφύγουν την χρήση από τους εχθρούς ως οχυρώσεις εναντίον τους. Το 1571 μ.Χ., η Κύπρος κατακτήθηκε από τους Οθωμανούς, οι οποίοι ανοικοδόμησαν τον πύργο είκοσι δύο χρόνια αργότερα.
Όσον αφορά τη σύγχρονη ιστορία του μνημείου, η επιδείνωση των χημιών του με τα χρόνια ήταν εν μέρει λόγω φυσικών παραμέτρων, μακροχρόνιων καιρικών διεργασιών που οδήγησαν στην αισθητική υποβάθμισή του, αλλά κυρίως λόγω βίαιων φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων, όπως ο διπλός σεισμός του Σεπτέμβριος 1953 και βομβαρδισμός του κάστρου το 1974. Η αποκατάσταση και συντήρηση του μνημείου από τις τοπικές αρχές ξεκίνησε όταν το 1935 ιδρύθηκε το Τμήμα Αρχαιοτήτων Κύπρου. Οι διάφορες δράσεις για τη διατήρησή του, περιγράφονται εν συντομία στις Ετήσιες Εκθέσεις του Τμήματος. Ορισμένες από τις σημαντικότερες εργασίες αποκατάστασης ή / και συντήρησης ολοκληρώθηκαν ήταν κατά τη διάρκεια του 1938-1939, που έγινε η ενίσχυση τμημάτων του αρχαίου κυματοθραύστη πάνω στον οποίο βρίσκεται το κάστρο. Ο σεισμός του 1953 προκάλεσε μεγάλες ρωγμές στα τείχη του κάστρου. Έτσι αργότερα έγινε η τοποθέτηση ενός κρυμμένου κυλίνδρου από οπλισμένο σκυρόδεμα γύρω από τα εξωτερικά τοιχώματα του. Μέχρι το 1956, όλες οι ζημιές που προκλήθηκαν από τον σεισμό είχαν επισκευαστεί. Μεταξύ 1968 και 1969, ένας ακόμη κυματοθραύστης χτίστηκε στο νοτιοδυτικό τμήμα του κάστρου για να προστατεύσει τα θεμέλιά του που ήταν εκτεθειμένα. Το κάστρο πέρασε από εντατικές επισκευές μετά τον βομβαρδισμό του 1974 και η αντικατάσταση των διαβρωμένων λίθων στο εσωτερικό και το εξωτερικό του, καθώς και το γέμισμα ρωγμών, έγινε τα επόμενα χρόνια (1975–1985).

'''ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ'''

Για τους σκοπούς αυτής της μελέτης, χρησιμοποιήθηκαν αναλυτικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό της ορυκτολογικής και χημικής σύνθεσης των δομικών υλικών του μνημείου, καθώς και για την ταυτοποίηση των μηχανισμών επιδείνωσης που λαμβάνουν χώρα. Η ορυκτολογική μελέτη και η κατανόηση των δομικών στοιχείων, τα κονιάματα και η επιφανειακή επικάλυψη του μνημείου έδειξαν τις αλλαγές που υπέστει τα υλικά. Η μεθοδολογική προσέγγιση αποτελείται από τρία στάδια.
(α) Την επιτόπια οπτική έρευνα του μνημείου για να εκτιμηθεί η συνολική κατάσταση, (β) τις εργαστηριακές αναλυτικές τεχνικές για τον προσδιορισμό του τύπου της πέτρας και του κονιάματος που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή ή / και προηγούμενες παρεμβάσεις αποκατάστασης / συντήρησης, (γ) την ψηφιακή φωτογραμμετρική τεκμηρίωση των εξωτερικών τοίχων του μνημείου, με τη χρήση φωτογραφικής μηχανής NIKON D7100 υψηλής ανάλυσης και (δ) την ψηφιακή επεξεργασία εικόνας (DIP). Οι διορθωμένες εικόνες κατόπιν υποβλήθηκαν σε επεξεργασία για να χαρτογραφηθούν τα διαφορετικά μοτίβα φθοράς τηε πέτρας. Αυτό επιτεύχθηκε μέσω του περιβάλλοντος για την οπτικοποίηση εικόνων (ENVI του Harris Geospatial Solutions) λογισμικό. Το ENVI είναι κατάλληλο για αποτελεσματικές πληροφορίες, οι οποίες εξάγωνται από ψηφιακές εικόνες. Εφαρμόστηκαν τρεις διαφορετικοί τύποι επεξεργασίας εικόνας για τη Μελέτη περίπτωσης Κάστρου Πάφου: (α) κατώφλι εικόνας, (β) ταξινόμηση εικόνας και (γ) αλγόριθμος ανίχνευσης ανωμαλιών.
Το κατώφλι είναι ένας απλός και γρήγορος τρόπος ομαδοποίησης εικονοστοιχείων σε μια περιοχή που μοιράζεται το ίδιο εύρος έντασης. Επομένως, τα όρια εφαρμόστηκαν αρχικά στην εικόνα πολλαπλών ζωνών (RGB) προκειμένου να ομαδοποιηθούν εικονοστοιχεία με την ίδια ένταση στα συγκεκριμένα μήκη κύματος (δηλαδή, μπλε-πράσινο-κόκκινο μέρος του φάσματος Εκτός από την τμηματοποίηση της εικόνας (δηλαδή, κατώφλι), διάφορες τεχνικές βελτίωσης ιστογράμματος μπορούν επίσης να εφαρμοστούν για τη βελτίωση της ερμηνείας της τελικής εικόνας. Για τη συγκεκριμένη μελέτη περίπτωσης, εφαρμόστηκαν βελτιώσεις ιστογράμματος ελάχιστης-μέγιστης και τυπικής απόκλισης. Επιπλέον, οι αλγόριθμοι ταξινόμησης βάσει pixel εφαρμόστηκαν στις διορθωμένες εικόνες των εξωτερικών προσόψεων του μνημείου. Στην συγκεκριμένη περίπτωση, αξιολογήθηκε ο επαναληπτικός αλγόριθμος ταξινόμησης τεχνικής ανάλυσης δεδομένων (ISODATA). Ο συγκεκριμένος αλγόριθμος υπολογίζει αρχικά τις μέσες τιμές κλάσης του χώρου (δηλαδή, μπλε-πράσινο-κόκκινο) και στη συνέχεια δημιουργεί επαναλαμβανόμενα σμήνη βάσει τεχνικών ελάχιστης απόστασης. Τέλος, εφαρμόστηκε ανίχνευση ανωμαλίας RX. Αυτός ο αλγόριθμος αυτόματης ανίχνευσης ανωμαλιών χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο Reed – Xiaoli detector (RXD) για την εξαγωγή των στόχων που είναι φασματικά διακριτοί από την εικόνα στο φόντο, καθώς ανιχνεύει τις φασματικές ή χρωματικές διαφορές μεταξύ μιας περιοχής και της γειτονικής της περιοχής.

[[Αρχείο:5.blr.JPG|thumb|right|Εικόνα 2: (a) η πραγματική RGB εικόνα; (b)κλίμακα του γκρι της εικόνας που προκύπτει από το μπλε κανάλι (Band 1);(c) χρωματικός χάρτης από το μπλέ κανάλι; (d) το ιστόγραμμα του μπλε καναλιού;(e) διάγραμμα(min: 100 and max: 250) ιστογράμματος προσαρμοσμένο με μέγιστο- ελάχιστο για το μπλε κανάλι;
ιστόγραμμα μέγιστης πιθανοφάνειας για το μπλε κανάλι; (g–i) χρωματισμός του μπλε καναλιού μετά την εφαρμογή των d–f ]]
[[Αρχείο:5mhv.jpg|thumb|right|Εικόνα 3: Χρήση εφαρμοσμένων και μη εφαρμοσμένων μεθόδων ταξινόμισης για εντοπισμό προβληματικών στις λίθους των όψεωνς του Κάστρου]]

'''ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΚΑΠΟΙΑ ΣΧΟΛΙΑ'''

Όσον αφορά το λιμάνι της Νέας Πάφου, η πιο σημαντική επίδραση σε σχέση με την επιδείνωση των κατασκευαστικών υλικών των μνημείων είναι η άμεση έκθεσή τους στις ατμοσφαιρικές συνθήκες και πιο συγκεκριμένα, η τοποθεσία του που είναι σε πολύ κοντινή απόσταση από τη θάλασσα. Η έντονη αστικοποίηση της πόλης μετά το 1974 πρέπει επίσης να διερευνηθεί, σαν παράγοντας αλλοίωσης. Επιπλέον, το γεγονός ότι το μνημείο είναι χτισμένο σε ένα αρχαίο φράγμα κυματοθραύστη και περιβάλλεται από θαλασσινό νερό, έχι αντίκτυπο στις δομικές του ενώσεις. Η οπτική παρατήρηση εντόπισε μια σειρά ασυνεχών που παρατηρήθηκαν στον εξωτερικό τοίχο του μνημείου και στα στηθαία. Τα διαδεδομένα μοτίβα φθοράς που παρατηρούνται στην κύρια (βόρεια) πρόσοψη του μνημείου είναι χαρακτηριστικά που προκαλούνται από απώλεια υλικού, όπως κυψελίδες και αγκύλες . Η ομάδα απόσπασης παρουσιάζει λίγες περιπτώσεις μοτίβων κατακερματισμού και αποσύνθεσης του λόγω κρυστάλλωσης αλατιού, αυτό οδηγεί στην κονιοποίηση μέρους των δομικών μονάδων και την αποκόλληση θραυσμάτων από πέτρα. Επίσης, οι ρίζες ορισμένων φυτών μπορούν να προκαλέσουν σημαντικά προβλήματα στις πέτρες πάνω και γύρω από τις οποίες αναπτύσσονται, καθώς αποκτούν υψηλή υγρασία.Το συνολικό αποτέλεσμα της επιτόπιας έρευνας έδειξε ότι οι περισσότερες φθορές αποδίδονται στην παρουσία αλατιού και την εγγύτητα του μνημείου στη θάλασσα. Η διάβρωση διευκολύνεται από το πορώδες δομικό υλικό, όπως επαληθεύτηκε κατά τη μακροσκοπική και μικροσκοπική παρατήρηση. ‘Ετσι, ευνοείται η είσοδος του νερού στο βράχο και ο σχηματισμός κρυστάλλων αλατιού. Επιπλέον, η έλλειψη άκαμπτης δομής το καθιστά πιο ευάλωτο στην αντοχή του.

Η εργαστηριακή ανάλυση οδήγησε σε μια σειρά πληροφοριών για κάθε δείγμα. Η στερεοσκοπική παρατήρηση επέτρεψε τον χαρακτηρισμό του χρώματος και της σύνθεσης, ενώ η μικροσκοπική εξέταση αποκάλυψε μια ποικιλία πληροφοριών που σχετίζονται με την υφή του βράχου, την ορυκτολογική σύνθεση, το υψηλό πορώδες, την παρουσία υλικού τσιμέντου, την πετρογραφική τους ταξινόμηση και άλλες πληροφορίες. Η ψηφιακή επεξεργασία εικόνας εφαρμόστηκε στις διορθωμένες εικόνες της εξωτερικής επιφάνειας του μνημείου. Με αυτή τη διαδικασία, η προηγούμενη αναγνώριση των διαφόρων προτύπων φθοράς των λίθων οπτικοποιήθηκε με την τμηματοποίηση της εικόνας. Το κατώφλι είναι η απλούστερη μέθοδος τμηματοποίησης εικόνας δεδομένου ότι ο αλγόριθμος χωρίζει μια εικόνα σε δύο (ή περισσότερες) κατηγορίες pixel. Οι τεχνικές μπορούν να ανιχνεύσουν μοτίβα φθοράς που βασίζονται κυρίως στις σκιές που προκαλούνται από αλλοιώσεις στις πέτρες. Επιπλέον, οι ταξινομημένες περιοχές που επιλέγονται ως «προβληματικά σημεία» μπορούν να διανεμηθούν και μετά να ποσοτικοποιήσουν τις συνολικές περιοχές απώλειας υλικού. Όλοι οι τύποι επεξεργασίας που εφαρμόζονται δείχνουν την ασυνέχεια των τμημάτων του τοίχου και του πέτρινου αναγύφου και το διαφορετικό μέγεθος της φθοράς κάθε πέτρας.

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ'''

Αυτή η προσπάθεια είχε στόχο τον εντοπισμό, την ποσοτικοποίηση και την οπτικοποίηση της παρουσίας του φθορών στην επιφάνεια ενός μνημείου. Τα αποτελέσματα της οπτικής έρευνας και της καταγραφής των διαφόρων μοτίβων φθοράς συσχετίστηκε επιτυχώς με τις αναλυτικές μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν και ανιχνεύθηκε επίσης μέσω των μη καταστροφικής ανάλυσης DIP. Η οπτικοποίηση αυτών των μοτίβων έγινε με την ενίσχυση της χρωματικής παραλλαγής των εικόνων με αποτέλεσμα να φανούν τα μέρη του μνημείου που απαιτούν παρεμβάσεις συντήρησης. Το αποτέλεσμα λοιπόν, ήταν η ανάδειξη των φθορών και η ποσοτικοποίηση των επεμβάσεων που πρέπει να συμβούν όσον αφορά την αντικτάσταση των λίθων.

[[category:Αρχαιολογία]]

Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς

2021-02-15T12:14:26Z

Maria Fotopoulou:

Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς

2021-02-15T12:12:34Z

Maria Fotopoulou:

Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς

2021-02-15T12:12:19Z

Maria Fotopoulou:

'''Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς: Η μελέτη της περίπτωσης του Κάστρου Χάρμπουρ στην Πάφο της Κύπρου'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Integrated Investigation of Built Heritage Monuments: The Case Study of Paphos Harbour Castle, Cyprus

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' Vasiliki Lysandrou, Athos Agapiou , Manolis Ioannides, Nikolaos Kantiranis, Eleftherios Charalambous and Diofantos Hadjimitsis

'''ΠΗΓΗ :''' [https://www.researchgate.net/publication/323776233_Integrated_Investigation_of_Built_Heritage_Monuments_The_Case_Study_of_Paphos_Harbour_Castle_Cyprus]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' αρχαιολογία, μνημεία, πολιτιστική κληρονομιά, Πάφος, Κύπρος

[[Αρχείο:5klm.jpg|tumb|right|Εικόνα 1: Το κάστρο της Πάφου στη Δυτική Κύπρο, Νότια του αρχαιολογικού χώρου ''Νέα Πάφος''. Και τα δύο μνημεία αναγνωρισμένα και προστατευόμενα απο την UNESCO.]]

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Τα μνημεία πολιτιστικής κληρονομιάς είναι εκτεθειμένα στις περιβαλλοντικές συνθήκες και αναπόφευκτα τους προκαλούνται φθορές, δυσχερένοντας τη διατήρηση τους. Στη διεπαφή μεταξύ αέρα- ατμόσφαιρας και μνημείου, εκδηλώνονται αλλοιώσεις και καταστροφές των κύριων στοιχείων του μνημείου, όπως η τοιχοποιία. Οι φθορές στα μνημεία μπορεί να είναι φυσικής, χημικής, βιολογικής και μηχανικής προέλευσης ή συνδυασμός όλων και να οδηγήσουν σε πιο σοβαρά δομικάκαι στατικά προβήματα.
Μια καινοτόμα ιδέα είναι η χρήση μη καταστρεπτικών τεχνικών (NDT) για τον εντοπισμό τέτοιων χαρακτηριστικών και την αξιολόγηση τους, όσων αφορά την κατάσταση όλου τη μνημείου ή μέρους του.
Στη παρακάτω μελέτη, βάσει φωτογραφιών σε κοντινή απόσταση, εντοπίστηκαν διαφορετικοί βαθμοί πέτρας, οι οποίοι εξαρτώνται από το πάχος των αλάτων. Η φωτογραμμετρία μικρής εμβέλειας έχει επίσης χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για την τεκμηρίωση των μνημείων προκειμένου να αξιολογηθεί η σταθερότητα και τα δομικά προβλήματα των μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς [13,14]. Επιπλέον, η πολυ-χρονική συνθετική ραντάρ διαφράγματος (SAR) ενδομετρία (MTInSAR) είναι επίσης ένα χρήσιμο εργαλείο για την παρακολούθηση και την αξιολόγηση των τοπίων και των μνημείων της κληρονομιάς, χρησιμοποιώντας εξαγόμενους δείκτες κίνησης σε επίπεδο χιλιοστών [15,16]. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τα αποτελέσματα από την ολοκλήρωση της καταστροφικής ανάλυσης με την ψηφιακή επεξεργασία εικόνας (DIP). Διορθώθηκαν περαιτέρω εικόνες του μνημείου που δημιουργήθηκαν σε κοντινή απόσταση, εικόνες υψηλής ανάλυσης και σημεία ελέγχου, με σκοπό την παροχή πρόσθετων ποιοτικών πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση συντήρησης του υπό συζήτηση μνημείου. Τα αποτελέσματα από την καταστροφική ανάλυση που ελήφθησαν από το συγκεκριμένο στοιχείο του τεμαχίου χρησιμοποιήθηκαν ως επίγεια δεδομένα και για την ανάλυση των παραγόμενων διορθωμένων εικόνων και ως σημεία ελέγχου για την επικύρωση των αποτελεσμάτων. Η καινοτομία αυτής της μελέτης βασίζεται στο γεγονός ότι τα αποτελέσματα των καταστρεπτικών τεχνικών που εφαρμόστηκαν τοπικά μόνο για να προωθήσουν τα τμήματα του οργάνου και να χρησιμοποιήθηκαν περαιτέρω στη δοκιμαστική ταινία, προωθώντας έτσι την αξιολόγηση του φαινομένου του φαινομένου του οργάνου και της προσομοίωσης των παραγόντων φθοράς που εντοπίστηκαν.

'''ΤΟ ΚΑΣΤΡΟ ΤΗΣ ΠΑΦΟΥ'''

Η μελέτη περίπτωσης που επιλέχθηκε αφορά το μνημείο που είναι γνωστό ως το Κάστρο της Πάφου, που βρίσκεται στη δυτική τοποθεσία του λιμανιού της Κάτω Πάφου, στη δυτική Κύπρο. Το κάστρο είναι αποτέλεσμα διαφόρων ανακατασκευών που έγιναν με την πάροδο των ετών, αντικατοπτρίζοντας τα αποτελέσματα των πολιτικών και στρατιωτικών επιχειρήσεων της ιστορίας του νησιού. Κατά τη διάρκεια της Φραγκοκρατίας, η Κύπρος υπέστη επανειλημμένες επιδρομές. Οι Γενουάτες κατέλαβαν την Πάφο Τελικά και προκειμένου να κάνουν τα φρούρια πιο ανθεκτικά, αύξησαν το ύψος τους και άνοιξαν γύρω απότους χαντάκια γεμάτα με θαλασσινό νερό . Οι Ενετοί (1474–1571 μ.Χ.) επικεντρώθηκαν κυρίως στην ανάπτυξη του αμυντικού συστήματος της Κύπρου σε άλλες περιοχές του νησιού. Επίσης, ένας σεισμός που πραγματοποιήθηκε στις 24/25 Απριλίου 1491 μ.Χ., σηματοδότησε την αρχή της εγκατάλειψης του ανατολικού λιμανιού. Πρόσθετα, στα μέσα του 16ου αιώνα, οι Ενετοί κατέστρεψαν αυτά τα φρούρια για να αποφύγουν την χρήση από τους εχθρούς ως οχυρώσεις εναντίον τους. Το 1571 μ.Χ., η Κύπρος κατακτήθηκε από τους Οθωμανούς, οι οποίοι ανοικοδόμησαν τον πύργο είκοσι δύο χρόνια αργότερα.
Όσον αφορά τη σύγχρονη ιστορία του μνημείου, η επιδείνωση των χημιών του με τα χρόνια ήταν εν μέρει λόγω φυσικών παραμέτρων, μακροχρόνιων καιρικών διεργασιών που οδήγησαν στην αισθητική υποβάθμισή του, αλλά κυρίως λόγω βίαιων φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων, όπως ο διπλός σεισμός του Σεπτέμβριος 1953 και βομβαρδισμός του κάστρου το 1974. Η αποκατάσταση και συντήρηση του μνημείου από τις τοπικές αρχές ξεκίνησε όταν το 1935 ιδρύθηκε το Τμήμα Αρχαιοτήτων Κύπρου. Οι διάφορες δράσεις για τη διατήρησή του, περιγράφονται εν συντομία στις Ετήσιες Εκθέσεις του Τμήματος. Ορισμένες από τις σημαντικότερες εργασίες αποκατάστασης ή / και συντήρησης ολοκληρώθηκαν ήταν κατά τη διάρκεια του 1938-1939, που έγινε η ενίσχυση τμημάτων του αρχαίου κυματοθραύστη πάνω στον οποίο βρίσκεται το κάστρο. Ο σεισμός του 1953 προκάλεσε μεγάλες ρωγμές στα τείχη του κάστρου. Έτσι αργότερα έγινε η τοποθέτηση ενός κρυμμένου κυλίνδρου από οπλισμένο σκυρόδεμα γύρω από τα εξωτερικά τοιχώματα του. Μέχρι το 1956, όλες οι ζημιές που προκλήθηκαν από τον σεισμό είχαν επισκευαστεί. Μεταξύ 1968 και 1969, ένας ακόμη κυματοθραύστης χτίστηκε στο νοτιοδυτικό τμήμα του κάστρου για να προστατεύσει τα θεμέλιά του που ήταν εκτεθειμένα. Το κάστρο πέρασε από εντατικές επισκευές μετά τον βομβαρδισμό του 1974 και η αντικατάσταση των διαβρωμένων λίθων στο εσωτερικό και το εξωτερικό του, καθώς και το γέμισμα ρωγμών, έγινε τα επόμενα χρόνια (1975–1985).

'''ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ'''

Για τους σκοπούς αυτής της μελέτης, χρησιμοποιήθηκαν αναλυτικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό της ορυκτολογικής και χημικής σύνθεσης των δομικών υλικών του μνημείου, καθώς και για την ταυτοποίηση των μηχανισμών επιδείνωσης που λαμβάνουν χώρα. Η ορυκτολογική μελέτη και η κατανόηση των δομικών στοιχείων, τα κονιάματα και η επιφανειακή επικάλυψη του μνημείου έδειξαν τις αλλαγές που υπέστει τα υλικά. Η μεθοδολογική προσέγγιση αποτελείται από τρία στάδια.
(α) Την επιτόπια οπτική έρευνα του μνημείου για να εκτιμηθεί η συνολική κατάσταση, (β) τις εργαστηριακές αναλυτικές τεχνικές για τον προσδιορισμό του τύπου της πέτρας και του κονιάματος που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή ή / και προηγούμενες παρεμβάσεις αποκατάστασης / συντήρησης, (γ) την ψηφιακή φωτογραμμετρική τεκμηρίωση των εξωτερικών τοίχων του μνημείου, με τη χρήση φωτογραφικής μηχανής NIKON D7100 υψηλής ανάλυσης και (δ) την ψηφιακή επεξεργασία εικόνας (DIP). Οι διορθωμένες εικόνες κατόπιν υποβλήθηκαν σε επεξεργασία για να χαρτογραφηθούν τα διαφορετικά μοτίβα φθοράς τηε πέτρας. Αυτό επιτεύχθηκε μέσω του περιβάλλοντος για την οπτικοποίηση εικόνων (ENVI του Harris Geospatial Solutions) λογισμικό. Το ENVI είναι κατάλληλο για αποτελεσματικές πληροφορίες, οι οποίες εξάγωνται από ψηφιακές εικόνες. Εφαρμόστηκαν τρεις διαφορετικοί τύποι επεξεργασίας εικόνας για τη Μελέτη περίπτωσης Κάστρου Πάφου: (α) κατώφλι εικόνας, (β) ταξινόμηση εικόνας και (γ) αλγόριθμος ανίχνευσης ανωμαλιών.
Το κατώφλι είναι ένας απλός και γρήγορος τρόπος ομαδοποίησης εικονοστοιχείων σε μια περιοχή που μοιράζεται το ίδιο εύρος έντασης. Επομένως, τα όρια εφαρμόστηκαν αρχικά στην εικόνα πολλαπλών ζωνών (RGB) προκειμένου να ομαδοποιηθούν εικονοστοιχεία με την ίδια ένταση στα συγκεκριμένα μήκη κύματος (δηλαδή, μπλε-πράσινο-κόκκινο μέρος του φάσματος Εκτός από την τμηματοποίηση της εικόνας (δηλαδή, κατώφλι), διάφορες τεχνικές βελτίωσης ιστογράμματος μπορούν επίσης να εφαρμοστούν για τη βελτίωση της ερμηνείας της τελικής εικόνας. Για τη συγκεκριμένη μελέτη περίπτωσης, εφαρμόστηκαν βελτιώσεις ιστογράμματος ελάχιστης-μέγιστης και τυπικής απόκλισης. Επιπλέον, οι αλγόριθμοι ταξινόμησης βάσει pixel εφαρμόστηκαν στις διορθωμένες εικόνες των εξωτερικών προσόψεων του μνημείου. Στην συγκεκριμένη περίπτωση, αξιολογήθηκε ο επαναληπτικός αλγόριθμος ταξινόμησης τεχνικής ανάλυσης δεδομένων (ISODATA). Ο συγκεκριμένος αλγόριθμος υπολογίζει αρχικά τις μέσες τιμές κλάσης του χώρου (δηλαδή, μπλε-πράσινο-κόκκινο) και στη συνέχεια δημιουργεί επαναλαμβανόμενα σμήνη βάσει τεχνικών ελάχιστης απόστασης. Τέλος, εφαρμόστηκε ανίχνευση ανωμαλίας RX. Αυτός ο αλγόριθμος αυτόματης ανίχνευσης ανωμαλιών χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο Reed – Xiaoli detector (RXD) για την εξαγωγή των στόχων που είναι φασματικά διακριτοί από την εικόνα στο φόντο, καθώς ανιχνεύει τις φασματικές ή χρωματικές διαφορές μεταξύ μιας περιοχής και της γειτονικής της περιοχής.

[[Αρχείο:5.blr.JPG|thumb|right|Εικόνα 2: (a) η πραγματική RGB εικόνα; (b)κλίμακα του γκρι της εικόνας που προκύπτει από το μπλε κανάλι (Band 1);(c) χρωματικός χάρτης από το μπλέ κανάλι; (d) το ιστόγραμμα του μπλε καναλιού;(e) διάγραμμα(min: 100 and max: 250) ιστογράμματος προσαρμοσμένο με μέγιστο- ελάχιστο για το μπλε κανάλι;
ιστόγραμμα μέγιστης πιθανοφάνειας για το μπλε κανάλι; (g–i) χρωματισμός του μπλε καναλιού μετά την εφαρμογή των d–f ]]
[[Αρχείο:5mhv.jpg|thumb|right|Εικόνα 3: Χρήση εφαρμοσμένων και μη εφαρμοσμένων μεθόδων ταξινόμισης για εντοπισμό προβληματικών στις λίθους των όψεωνς του Κάστρου]]

'''ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΚΑΠΟΙΑ ΣΧΟΛΙΑ'''

Όσον αφορά το λιμάνι της Νέας Πάφου, η πιο σημαντική επίδραση σε σχέση με την επιδείνωση των κατασκευαστικών υλικών των μνημείων είναι η άμεση έκθεσή τους στις ατμοσφαιρικές συνθήκες και πιο συγκεκριμένα, η τοποθεσία του που είναι σε πολύ κοντινή απόσταση από τη θάλασσα. Η έντονη αστικοποίηση της πόλης μετά το 1974 πρέπει επίσης να διερευνηθεί, σαν παράγοντας αλλοίωσης. Επιπλέον, το γεγονός ότι το μνημείο είναι χτισμένο σε ένα αρχαίο φράγμα κυματοθραύστη και περιβάλλεται από θαλασσινό νερό, έχι αντίκτυπο στις δομικές του ενώσεις. Η οπτική παρατήρηση εντόπισε μια σειρά ασυνεχών που παρατηρήθηκαν στον εξωτερικό τοίχο του μνημείου και στα στηθαία. Τα διαδεδομένα μοτίβα φθοράς που παρατηρούνται στην κύρια (βόρεια) πρόσοψη του μνημείου είναι χαρακτηριστικά που προκαλούνται από απώλεια υλικού, όπως κυψελίδες και αγκύλες . Η ομάδα απόσπασης παρουσιάζει λίγες περιπτώσεις μοτίβων κατακερματισμού και αποσύνθεσης του λόγω κρυστάλλωσης αλατιού, αυτό οδηγεί στην κονιοποίηση μέρους των δομικών μονάδων και την αποκόλληση θραυσμάτων από πέτρα. Επίσης, οι ρίζες ορισμένων φυτών μπορούν να προκαλέσουν σημαντικά προβλήματα στις πέτρες πάνω και γύρω από τις οποίες αναπτύσσονται, καθώς αποκτούν υψηλή υγρασία.Το συνολικό αποτέλεσμα της επιτόπιας έρευνας έδειξε ότι οι περισσότερες φθορές αποδίδονται στην παρουσία αλατιού και την εγγύτητα του μνημείου στη θάλασσα. Η διάβρωση διευκολύνεται από το πορώδες δομικό υλικό, όπως επαληθεύτηκε κατά τη μακροσκοπική και μικροσκοπική παρατήρηση. ‘Ετσι, ευνοείται η είσοδος του νερού στο βράχο και ο σχηματισμός κρυστάλλων αλατιού. Επιπλέον, η έλλειψη άκαμπτης δομής το καθιστά πιο ευάλωτο στην αντοχή του.

Η εργαστηριακή ανάλυση οδήγησε σε μια σειρά πληροφοριών για κάθε δείγμα. Η στερεοσκοπική παρατήρηση επέτρεψε τον χαρακτηρισμό του χρώματος και της σύνθεσης, ενώ η μικροσκοπική εξέταση αποκάλυψε μια ποικιλία πληροφοριών που σχετίζονται με την υφή του βράχου, την ορυκτολογική σύνθεση, το υψηλό πορώδες, την παρουσία υλικού τσιμέντου, την πετρογραφική τους ταξινόμηση και άλλες πληροφορίες. Η ψηφιακή επεξεργασία εικόνας εφαρμόστηκε στις διορθωμένες εικόνες της εξωτερικής επιφάνειας του μνημείου. Με αυτή τη διαδικασία, η προηγούμενη αναγνώριση των διαφόρων προτύπων φθοράς των λίθων οπτικοποιήθηκε με την τμηματοποίηση της εικόνας. Το κατώφλι είναι η απλούστερη μέθοδος τμηματοποίησης εικόνας δεδομένου ότι ο αλγόριθμος χωρίζει μια εικόνα σε δύο (ή περισσότερες) κατηγορίες pixel. Οι τεχνικές μπορούν να ανιχνεύσουν μοτίβα φθοράς που βασίζονται κυρίως στις σκιές που προκαλούνται από αλλοιώσεις στις πέτρες. Επιπλέον, οι ταξινομημένες περιοχές που επιλέγονται ως «προβληματικά σημεία» μπορούν να διανεμηθούν και μετά να ποσοτικοποιήσουν τις συνολικές περιοχές απώλειας υλικού. Όλοι οι τύποι επεξεργασίας που εφαρμόζονται δείχνουν την ασυνέχεια των τμημάτων του τοίχου και του πέτρινου αναγύφου και το διαφορετικό μέγεθος της φθοράς κάθε πέτρας.

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ'''

Αυτή η προσπάθεια είχε στόχο τον εντοπισμό, την ποσοτικοποίηση και την οπτικοποίηση της παρουσίας του φθορών στην επιφάνεια ενός μνημείου. Τα αποτελέσματα της οπτικής έρευνας και της καταγραφής των διαφόρων μοτίβων φθοράς συσχετίστηκε επιτυχώς με τις αναλυτικές μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν και ανιχνεύθηκε επίσης μέσω των μη καταστροφικής ανάλυσης DIP. Η οπτικοποίηση αυτών των μοτίβων έγινε με την ενίσχυση της χρωματικής παραλλαγής των εικόνων με αποτέλεσμα να φανούν τα μέρη του μνημείου που απαιτούν παρεμβάσεις συντήρησης. Το αποτέλεσμα λοιπόν, ήταν η ανάδειξη των φθορών και η ποσοτικοποίηση των επεμβάσεων που πρέπει να συμβούν όσον αφορά την αντικτάσταση των λίθων.

[[category:Αρχαιολογία]]

Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς

2021-02-15T12:11:53Z

Maria Fotopoulou: Νέα σελίδα με ''''Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς: Η μελέτη της...'

'''Μια ολοκληρωμένη διερεύνηση των Κτηριακών μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς: Η μελέτη της περίπτωσης του Κάστρου Χάρμπουρ στην Πάφο της Κύπρου'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Integrated Investigation of Built Heritage Monuments: The Case Study of Paphos Harbour Castle, Cyprus

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' Vasiliki Lysandrou, Athos Agapiou , Manolis Ioannides, Nikolaos Kantiranis, Eleftherios Charalambous and Diofantos Hadjimitsis

'''ΠΗΓΗ :''' [https://www.researchgate.net/publication/323776233_Integrated_Investigation_of_Built_Heritage_Monuments_The_Case_Study_of_Paphos_Harbour_Castle_Cyprus]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' αρχαιολογία, μνημεία, πολιτιστική κληρονομιά, Πάφος, Κύπρος

[[Αρχείο:5klm.jpg|right|Εικόνα 1: Το κάστρο της Πάφου στη Δυτική Κύπρο, Νότια του αρχαιολογικού χώρου ''Νέα Πάφος''. Και τα δύο μνημεία αναγνωρισμένα και προστατευόμενα απο την UNESCO.]]

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Τα μνημεία πολιτιστικής κληρονομιάς είναι εκτεθειμένα στις περιβαλλοντικές συνθήκες και αναπόφευκτα τους προκαλούνται φθορές, δυσχερένοντας τη διατήρηση τους. Στη διεπαφή μεταξύ αέρα- ατμόσφαιρας και μνημείου, εκδηλώνονται αλλοιώσεις και καταστροφές των κύριων στοιχείων του μνημείου, όπως η τοιχοποιία. Οι φθορές στα μνημεία μπορεί να είναι φυσικής, χημικής, βιολογικής και μηχανικής προέλευσης ή συνδυασμός όλων και να οδηγήσουν σε πιο σοβαρά δομικάκαι στατικά προβήματα.
Μια καινοτόμα ιδέα είναι η χρήση μη καταστρεπτικών τεχνικών (NDT) για τον εντοπισμό τέτοιων χαρακτηριστικών και την αξιολόγηση τους, όσων αφορά την κατάσταση όλου τη μνημείου ή μέρους του.
Στη παρακάτω μελέτη, βάσει φωτογραφιών σε κοντινή απόσταση, εντοπίστηκαν διαφορετικοί βαθμοί πέτρας, οι οποίοι εξαρτώνται από το πάχος των αλάτων. Η φωτογραμμετρία μικρής εμβέλειας έχει επίσης χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για την τεκμηρίωση των μνημείων προκειμένου να αξιολογηθεί η σταθερότητα και τα δομικά προβλήματα των μνημείων πολιτιστικής κληρονομιάς [13,14]. Επιπλέον, η πολυ-χρονική συνθετική ραντάρ διαφράγματος (SAR) ενδομετρία (MTInSAR) είναι επίσης ένα χρήσιμο εργαλείο για την παρακολούθηση και την αξιολόγηση των τοπίων και των μνημείων της κληρονομιάς, χρησιμοποιώντας εξαγόμενους δείκτες κίνησης σε επίπεδο χιλιοστών [15,16]. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει τα αποτελέσματα από την ολοκλήρωση της καταστροφικής ανάλυσης με την ψηφιακή επεξεργασία εικόνας (DIP). Διορθώθηκαν περαιτέρω εικόνες του μνημείου που δημιουργήθηκαν σε κοντινή απόσταση, εικόνες υψηλής ανάλυσης και σημεία ελέγχου, με σκοπό την παροχή πρόσθετων ποιοτικών πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση συντήρησης του υπό συζήτηση μνημείου. Τα αποτελέσματα από την καταστροφική ανάλυση που ελήφθησαν από το συγκεκριμένο στοιχείο του τεμαχίου χρησιμοποιήθηκαν ως επίγεια δεδομένα και για την ανάλυση των παραγόμενων διορθωμένων εικόνων και ως σημεία ελέγχου για την επικύρωση των αποτελεσμάτων. Η καινοτομία αυτής της μελέτης βασίζεται στο γεγονός ότι τα αποτελέσματα των καταστρεπτικών τεχνικών που εφαρμόστηκαν τοπικά μόνο για να προωθήσουν τα τμήματα του οργάνου και να χρησιμοποιήθηκαν περαιτέρω στη δοκιμαστική ταινία, προωθώντας έτσι την αξιολόγηση του φαινομένου του φαινομένου του οργάνου και της προσομοίωσης των παραγόντων φθοράς που εντοπίστηκαν.

'''ΤΟ ΚΑΣΤΡΟ ΤΗΣ ΠΑΦΟΥ'''

Η μελέτη περίπτωσης που επιλέχθηκε αφορά το μνημείο που είναι γνωστό ως το Κάστρο της Πάφου, που βρίσκεται στη δυτική τοποθεσία του λιμανιού της Κάτω Πάφου, στη δυτική Κύπρο. Το κάστρο είναι αποτέλεσμα διαφόρων ανακατασκευών που έγιναν με την πάροδο των ετών, αντικατοπτρίζοντας τα αποτελέσματα των πολιτικών και στρατιωτικών επιχειρήσεων της ιστορίας του νησιού. Κατά τη διάρκεια της Φραγκοκρατίας, η Κύπρος υπέστη επανειλημμένες επιδρομές. Οι Γενουάτες κατέλαβαν την Πάφο Τελικά και προκειμένου να κάνουν τα φρούρια πιο ανθεκτικά, αύξησαν το ύψος τους και άνοιξαν γύρω απότους χαντάκια γεμάτα με θαλασσινό νερό . Οι Ενετοί (1474–1571 μ.Χ.) επικεντρώθηκαν κυρίως στην ανάπτυξη του αμυντικού συστήματος της Κύπρου σε άλλες περιοχές του νησιού. Επίσης, ένας σεισμός που πραγματοποιήθηκε στις 24/25 Απριλίου 1491 μ.Χ., σηματοδότησε την αρχή της εγκατάλειψης του ανατολικού λιμανιού. Πρόσθετα, στα μέσα του 16ου αιώνα, οι Ενετοί κατέστρεψαν αυτά τα φρούρια για να αποφύγουν την χρήση από τους εχθρούς ως οχυρώσεις εναντίον τους. Το 1571 μ.Χ., η Κύπρος κατακτήθηκε από τους Οθωμανούς, οι οποίοι ανοικοδόμησαν τον πύργο είκοσι δύο χρόνια αργότερα.
Όσον αφορά τη σύγχρονη ιστορία του μνημείου, η επιδείνωση των χημιών του με τα χρόνια ήταν εν μέρει λόγω φυσικών παραμέτρων, μακροχρόνιων καιρικών διεργασιών που οδήγησαν στην αισθητική υποβάθμισή του, αλλά κυρίως λόγω βίαιων φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων, όπως ο διπλός σεισμός του Σεπτέμβριος 1953 και βομβαρδισμός του κάστρου το 1974. Η αποκατάσταση και συντήρηση του μνημείου από τις τοπικές αρχές ξεκίνησε όταν το 1935 ιδρύθηκε το Τμήμα Αρχαιοτήτων Κύπρου. Οι διάφορες δράσεις για τη διατήρησή του, περιγράφονται εν συντομία στις Ετήσιες Εκθέσεις του Τμήματος. Ορισμένες από τις σημαντικότερες εργασίες αποκατάστασης ή / και συντήρησης ολοκληρώθηκαν ήταν κατά τη διάρκεια του 1938-1939, που έγινε η ενίσχυση τμημάτων του αρχαίου κυματοθραύστη πάνω στον οποίο βρίσκεται το κάστρο. Ο σεισμός του 1953 προκάλεσε μεγάλες ρωγμές στα τείχη του κάστρου. Έτσι αργότερα έγινε η τοποθέτηση ενός κρυμμένου κυλίνδρου από οπλισμένο σκυρόδεμα γύρω από τα εξωτερικά τοιχώματα του. Μέχρι το 1956, όλες οι ζημιές που προκλήθηκαν από τον σεισμό είχαν επισκευαστεί. Μεταξύ 1968 και 1969, ένας ακόμη κυματοθραύστης χτίστηκε στο νοτιοδυτικό τμήμα του κάστρου για να προστατεύσει τα θεμέλιά του που ήταν εκτεθειμένα. Το κάστρο πέρασε από εντατικές επισκευές μετά τον βομβαρδισμό του 1974 και η αντικατάσταση των διαβρωμένων λίθων στο εσωτερικό και το εξωτερικό του, καθώς και το γέμισμα ρωγμών, έγινε τα επόμενα χρόνια (1975–1985).

'''ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ'''

Για τους σκοπούς αυτής της μελέτης, χρησιμοποιήθηκαν αναλυτικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό της ορυκτολογικής και χημικής σύνθεσης των δομικών υλικών του μνημείου, καθώς και για την ταυτοποίηση των μηχανισμών επιδείνωσης που λαμβάνουν χώρα. Η ορυκτολογική μελέτη και η κατανόηση των δομικών στοιχείων, τα κονιάματα και η επιφανειακή επικάλυψη του μνημείου έδειξαν τις αλλαγές που υπέστει τα υλικά. Η μεθοδολογική προσέγγιση αποτελείται από τρία στάδια.
(α) Την επιτόπια οπτική έρευνα του μνημείου για να εκτιμηθεί η συνολική κατάσταση, (β) τις εργαστηριακές αναλυτικές τεχνικές για τον προσδιορισμό του τύπου της πέτρας και του κονιάματος που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή ή / και προηγούμενες παρεμβάσεις αποκατάστασης / συντήρησης, (γ) την ψηφιακή φωτογραμμετρική τεκμηρίωση των εξωτερικών τοίχων του μνημείου, με τη χρήση φωτογραφικής μηχανής NIKON D7100 υψηλής ανάλυσης και (δ) την ψηφιακή επεξεργασία εικόνας (DIP). Οι διορθωμένες εικόνες κατόπιν υποβλήθηκαν σε επεξεργασία για να χαρτογραφηθούν τα διαφορετικά μοτίβα φθοράς τηε πέτρας. Αυτό επιτεύχθηκε μέσω του περιβάλλοντος για την οπτικοποίηση εικόνων (ENVI του Harris Geospatial Solutions) λογισμικό. Το ENVI είναι κατάλληλο για αποτελεσματικές πληροφορίες, οι οποίες εξάγωνται από ψηφιακές εικόνες. Εφαρμόστηκαν τρεις διαφορετικοί τύποι επεξεργασίας εικόνας για τη Μελέτη περίπτωσης Κάστρου Πάφου: (α) κατώφλι εικόνας, (β) ταξινόμηση εικόνας και (γ) αλγόριθμος ανίχνευσης ανωμαλιών.
Το κατώφλι είναι ένας απλός και γρήγορος τρόπος ομαδοποίησης εικονοστοιχείων σε μια περιοχή που μοιράζεται το ίδιο εύρος έντασης. Επομένως, τα όρια εφαρμόστηκαν αρχικά στην εικόνα πολλαπλών ζωνών (RGB) προκειμένου να ομαδοποιηθούν εικονοστοιχεία με την ίδια ένταση στα συγκεκριμένα μήκη κύματος (δηλαδή, μπλε-πράσινο-κόκκινο μέρος του φάσματος Εκτός από την τμηματοποίηση της εικόνας (δηλαδή, κατώφλι), διάφορες τεχνικές βελτίωσης ιστογράμματος μπορούν επίσης να εφαρμοστούν για τη βελτίωση της ερμηνείας της τελικής εικόνας. Για τη συγκεκριμένη μελέτη περίπτωσης, εφαρμόστηκαν βελτιώσεις ιστογράμματος ελάχιστης-μέγιστης και τυπικής απόκλισης. Επιπλέον, οι αλγόριθμοι ταξινόμησης βάσει pixel εφαρμόστηκαν στις διορθωμένες εικόνες των εξωτερικών προσόψεων του μνημείου. Στην συγκεκριμένη περίπτωση, αξιολογήθηκε ο επαναληπτικός αλγόριθμος ταξινόμησης τεχνικής ανάλυσης δεδομένων (ISODATA). Ο συγκεκριμένος αλγόριθμος υπολογίζει αρχικά τις μέσες τιμές κλάσης του χώρου (δηλαδή, μπλε-πράσινο-κόκκινο) και στη συνέχεια δημιουργεί επαναλαμβανόμενα σμήνη βάσει τεχνικών ελάχιστης απόστασης. Τέλος, εφαρμόστηκε ανίχνευση ανωμαλίας RX. Αυτός ο αλγόριθμος αυτόματης ανίχνευσης ανωμαλιών χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο Reed – Xiaoli detector (RXD) για την εξαγωγή των στόχων που είναι φασματικά διακριτοί από την εικόνα στο φόντο, καθώς ανιχνεύει τις φασματικές ή χρωματικές διαφορές μεταξύ μιας περιοχής και της γειτονικής της περιοχής.

[[Αρχείο:5.blr.JPG|thumb|right|Εικόνα 2: (a) η πραγματική RGB εικόνα; (b)κλίμακα του γκρι της εικόνας που προκύπτει από το μπλε κανάλι (Band 1);(c) χρωματικός χάρτης από το μπλέ κανάλι; (d) το ιστόγραμμα του μπλε καναλιού;(e) διάγραμμα(min: 100 and max: 250) ιστογράμματος προσαρμοσμένο με μέγιστο- ελάχιστο για το μπλε κανάλι;
ιστόγραμμα μέγιστης πιθανοφάνειας για το μπλε κανάλι; (g–i) χρωματισμός του μπλε καναλιού μετά την εφαρμογή των d–f ]]
[[Αρχείο:5mhv.jpg|thumb|right|Εικόνα 3: Χρήση εφαρμοσμένων και μη εφαρμοσμένων μεθόδων ταξινόμισης για εντοπισμό προβληματικών στις λίθους των όψεωνς του Κάστρου]]

'''ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΚΑΠΟΙΑ ΣΧΟΛΙΑ'''

Όσον αφορά το λιμάνι της Νέας Πάφου, η πιο σημαντική επίδραση σε σχέση με την επιδείνωση των κατασκευαστικών υλικών των μνημείων είναι η άμεση έκθεσή τους στις ατμοσφαιρικές συνθήκες και πιο συγκεκριμένα, η τοποθεσία του που είναι σε πολύ κοντινή απόσταση από τη θάλασσα. Η έντονη αστικοποίηση της πόλης μετά το 1974 πρέπει επίσης να διερευνηθεί, σαν παράγοντας αλλοίωσης. Επιπλέον, το γεγονός ότι το μνημείο είναι χτισμένο σε ένα αρχαίο φράγμα κυματοθραύστη και περιβάλλεται από θαλασσινό νερό, έχι αντίκτυπο στις δομικές του ενώσεις. Η οπτική παρατήρηση εντόπισε μια σειρά ασυνεχών που παρατηρήθηκαν στον εξωτερικό τοίχο του μνημείου και στα στηθαία. Τα διαδεδομένα μοτίβα φθοράς που παρατηρούνται στην κύρια (βόρεια) πρόσοψη του μνημείου είναι χαρακτηριστικά που προκαλούνται από απώλεια υλικού, όπως κυψελίδες και αγκύλες . Η ομάδα απόσπασης παρουσιάζει λίγες περιπτώσεις μοτίβων κατακερματισμού και αποσύνθεσης του λόγω κρυστάλλωσης αλατιού, αυτό οδηγεί στην κονιοποίηση μέρους των δομικών μονάδων και την αποκόλληση θραυσμάτων από πέτρα. Επίσης, οι ρίζες ορισμένων φυτών μπορούν να προκαλέσουν σημαντικά προβλήματα στις πέτρες πάνω και γύρω από τις οποίες αναπτύσσονται, καθώς αποκτούν υψηλή υγρασία.Το συνολικό αποτέλεσμα της επιτόπιας έρευνας έδειξε ότι οι περισσότερες φθορές αποδίδονται στην παρουσία αλατιού και την εγγύτητα του μνημείου στη θάλασσα. Η διάβρωση διευκολύνεται από το πορώδες δομικό υλικό, όπως επαληθεύτηκε κατά τη μακροσκοπική και μικροσκοπική παρατήρηση. ‘Ετσι, ευνοείται η είσοδος του νερού στο βράχο και ο σχηματισμός κρυστάλλων αλατιού. Επιπλέον, η έλλειψη άκαμπτης δομής το καθιστά πιο ευάλωτο στην αντοχή του.

Η εργαστηριακή ανάλυση οδήγησε σε μια σειρά πληροφοριών για κάθε δείγμα. Η στερεοσκοπική παρατήρηση επέτρεψε τον χαρακτηρισμό του χρώματος και της σύνθεσης, ενώ η μικροσκοπική εξέταση αποκάλυψε μια ποικιλία πληροφοριών που σχετίζονται με την υφή του βράχου, την ορυκτολογική σύνθεση, το υψηλό πορώδες, την παρουσία υλικού τσιμέντου, την πετρογραφική τους ταξινόμηση και άλλες πληροφορίες. Η ψηφιακή επεξεργασία εικόνας εφαρμόστηκε στις διορθωμένες εικόνες της εξωτερικής επιφάνειας του μνημείου. Με αυτή τη διαδικασία, η προηγούμενη αναγνώριση των διαφόρων προτύπων φθοράς των λίθων οπτικοποιήθηκε με την τμηματοποίηση της εικόνας. Το κατώφλι είναι η απλούστερη μέθοδος τμηματοποίησης εικόνας δεδομένου ότι ο αλγόριθμος χωρίζει μια εικόνα σε δύο (ή περισσότερες) κατηγορίες pixel. Οι τεχνικές μπορούν να ανιχνεύσουν μοτίβα φθοράς που βασίζονται κυρίως στις σκιές που προκαλούνται από αλλοιώσεις στις πέτρες. Επιπλέον, οι ταξινομημένες περιοχές που επιλέγονται ως «προβληματικά σημεία» μπορούν να διανεμηθούν και μετά να ποσοτικοποιήσουν τις συνολικές περιοχές απώλειας υλικού. Όλοι οι τύποι επεξεργασίας που εφαρμόζονται δείχνουν την ασυνέχεια των τμημάτων του τοίχου και του πέτρινου αναγύφου και το διαφορετικό μέγεθος της φθοράς κάθε πέτρας.

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ'''

Αυτή η προσπάθεια είχε στόχο τον εντοπισμό, την ποσοτικοποίηση και την οπτικοποίηση της παρουσίας του φθορών στην επιφάνεια ενός μνημείου. Τα αποτελέσματα της οπτικής έρευνας και της καταγραφής των διαφόρων μοτίβων φθοράς συσχετίστηκε επιτυχώς με τις αναλυτικές μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν και ανιχνεύθηκε επίσης μέσω των μη καταστροφικής ανάλυσης DIP. Η οπτικοποίηση αυτών των μοτίβων έγινε με την ενίσχυση της χρωματικής παραλλαγής των εικόνων με αποτέλεσμα να φανούν τα μέρη του μνημείου που απαιτούν παρεμβάσεις συντήρησης. Το αποτέλεσμα λοιπόν, ήταν η ανάδειξη των φθορών και η ποσοτικοποίηση των επεμβάσεων που πρέπει να συμβούν όσον αφορά την αντικτάσταση των λίθων.

[[category:Αρχαιολογία]]

Αρχείο:5mhv.jpg

2021-02-15T11:53:14Z

Maria Fotopoulou:

Αρχείο:5.blr.JPG

2021-02-15T11:53:02Z

Maria Fotopoulou:

Αρχείο:5klm.jpg

2021-02-15T11:52:50Z

Maria Fotopoulou:

Φωτοπούλου Μαρία

2021-02-15T11:46:39Z

Maria Fotopoulou:

* [[Αξιολόγηση της δομικής ακεραιότητας υλικών με την χρήση της θερμογραφίας]]
* [[Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον]]
* [[Βαθμονόμηση του Ευρωπαϊκού μοντέλου Sentinel-3A]]
* [[Το ηφαίστειο της Σαντορίνης ως πιθανό ανάλογο του Άρη]]

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

Βαθμονόμηση του Ευρωπαϊκού μοντέλου Sentinel-3A

2021-02-15T11:45:37Z

Maria Fotopoulou: Νέα σελίδα με ''''Βαθμονόμηση του Ευρωπαϊκού μοντέλου Sentinel-3A''' '''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Absolute Calibration of the European Senti...'

'''Βαθμονόμηση του Ευρωπαϊκού μοντέλου Sentinel-3A'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Absolute Calibration of the European Sentinel-3A, Surface Topography Mission over the Permanent Facility for Altimetry Calibration in west Crete, Greece

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' Stelios Mertikas, Craig Donlon, Pierre Féménias, Constantin Mavrocordatos, Demitris Galanakis, Achilles Tripolitsiotis, Xenophon Frantzis, Costas Kokolakis, Ilias N. Tziavos , George Vergos and Thierry Guinle

'''ΠΗΓΗ :''' [https://www.researchgate.net/publication/329272787_Absolute_Calibration_of_the_European_Sentinel-3A_Surface_Topography_Mission_over_the_Permanent_Facility_for_Altimetry_Calibration_in_west_Crete_Greece_Absolute_Calibration_of_the_European_Sentinel-3A_]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' Ευρωπαϊκό μοντέλο, sentinel-3A, εναέρια, μηχανήματα

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Αρκετές δεκαετίες, χρησιμοποιούνται διεθνή προγράμματα δορυφορικής παρακολούθησης της γης (EO), για να εξυπηρετούν τόσο επιστημονικές, όσο και κοινωνικές ανάγκες. Το συγκεκριμλενο πρόγραμμα, Copernicus, πρόκειται για το μεγαλύτερο ενιαίο πρόγραμμα EO στον κόσμο, αν και δεν είναι πλήρως λειτουργικό, έχει ήδη οικονομικά οφέλη. Οι δορυφόροι Sentinel είναι τα μέσα για την παροχή των παρατηρήσεων από το πρόγραμμα. Αποτελούνται από έξι διαφορετικές οικογένειες δορυφόρων (Sentinel-1 έως Sentinel-6 και θα επεκταθούν μέχρι τη σειρά Sentinel-9) σχεδιασμένο να εξυπηρετεί διάφορες υπηρεσίες μετρήσεων (ατμόσφαιρας, γη, κλιματική αλλαγή, διαχείριση έκτακτης ανάγκης, ασφάλεια, θαλάσσιο περιβάλλον). Η οικογένεια Sentinel-3 συμβάλλει στο Copernicus Marine Services με τη μέτρηση μεταβλητών όπως η τοπογραφία της επιφάνειας της θάλασσας, τις διαβαθμίσεις του ωκεανού και της γης, και τις θερμοκρασίες τους, για την υποστήριξη της επιχειρησιακής ωκεανογραφίας, του περιβάλλοντος και την συνολική παρακολούθηση της κλιματικής αλλαγής.
Γενικότερα, ο Sentinel-3A κυκλοφόρησε στις 16 Φεβρουαρίου 2016 και ο ‘δίδυμος’ δορυφόρος Sentinel-3B στις 25 Απριλίου 2018. Σύντομα θα αναπτυχθούν δύο ακόμη δορυφόροι, ο Sentinel-3C και Sentinel-3D, για να διασφαλιστεί η συνέχεια της υπηρεσίας έως το 2030. Το στοιχείο Surface Topography Mission (STM) του Sentinel-3 αποτελείται από διπλή συχνότητα (Ku-και C-band) , συνθετικό υψόμετρο ραντάρ διαφράγματος (SRAL), ραδιόμετρο μικροκυμάτων (MWR) και σύστημα για τον ακριβή προσδιορισμό τροχιάς (POD) που περιλαμβάνει ένα παγκόσμιο δορυφορικό σύστημα πλοήγησης (GNSS), ένα σύστημα DORIS (Détermination d’Orbite et Radiopositionnement Intégré par Satellite) και ένα Laser ανακλαστήρα. Ο κύριος στόχος του Sentinel-3 STM είναι να παρέχει ακρίβεια ύψους στην επιφάνεια της θάλασσας 3,5 cm. Αυτό προκύπτει ως συνδυασμός συνεισφορών από το SRAL, MWR και τα όργανα POD, διασφαλίζοντας μακροπρόθεσμη εμπιστοσύνη, ακρίβεια και ποιότητα. Τα προϊόντα δεδομένων από τους Sentinel-3, οι βαθμονομήσεις και οι επικυρώσεις (Cal / Val) πρέπει να πραγματοποιούνται σε όλες τις φάσεις της αποστολής.

'''ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ'''
Οι ποταμοί αποτελούν σύνθετα οικοσυστήματα, γιατί σε αυτά επιδρούν πολλές παράμετροι. Απαιτείται η παρακολούθηση όλων των αλλαγών, χρονικά και χωρικά των ποταμών για να κατανοήσουμε σε ποια κατεύθυνση, θα βελτιωθεί η ποιότητα του οικοτόπου και η παραμονή σε αυτών όλων των ζωντανών του οργανισμών. Για αυτό το λόγω, υπάρχει και μια συνεχή παρατήρηση και συλλογή στοιχείων δεδομένα σχετικά με τις γεωμορφολογικών και υδρολογικών, όσον αφορά τα ποτάμια. Δειγματοληψίες μεγάλης κλίμακας, χωρίς και σε απόσταση μεγάλων χρονικών διαστημάτων δεν ενδείκνυται για τέτοιους βιοτόπους. Οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα και παρακολούθηση των φυσικών οικοτόπων των ποταμών και γίνονται επίσης, πολλές ερευνητικές προσπάθειες με στόχο την ανάδειξη της χρήσης ψηφιακής φωτογεωμετρίας και συσχετίσεις φάσματος για τον προσδιορισμό τοπογραφικών στοχείων, ιδιοτήτων του υποστρώματος και την ακριβή χαρτογράφιση υδρογεωμορφικών στοιχείων. Πολλές μελέτες το υποστηρίζουν την χρήση στερεοσκοπικών εικόνων UAV, για την κατασκευή 3D τοπογραφικών μοντέλων για την παρακολούθηση μετατοπίσεων εδαφών και διαδικασίες διάβρωσης. Αυτή η προσέγγιση προσφέρει ταχύτητα στην απόκτηση δεδομένων, μειωμένο κόστος και υψηλή ποιότητα χωρικών αναλύσεων, που φτάνουν συχνά σε λεπτομέρεια εκατοστού. Ο τομέας των μη επανδρωμένων εναέριων συστημάτων (UAS) προσφέρει τη δυνατότητα μελέτης περιβαλλοντικών διαδικασιών σε χωροχρονικές συνθήκες, που δεν θα μπορούσαν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας παλαιότερες τεχνικές τηλεπισκόπισης. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι να χρησιμοποιήσει αυτή την τεχνολογία (UAV) για τη διερεύνηση της κοίτης ένος ποταμού στη Μεσόγειο, του οποίου η μορφολογία αλλάζει, μέσα σε ένα χρόνο και να αξιολογήσει την καταλληλότηα ενός τέτοιου βιότοπου για ένα τυπικό είδος ψαριού.

'''Η ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΤΟΥ SENTINEL-3A'''

Αυτή η εργασία παρουσιάζει τα τελευταία αποτελέσματα της βαθμονόμησης εξωτερικού υψομέτρου του Sentinel-3A STM με in-situ δεδομένα στην ειδική μόνιμη εγκατάσταση για βαθμονόμηση Altimetry (PFAC) στη δυτική Κρήτη,στην Ελλάδα. Πρόκειται για την εγκατάσταση Cal / Val, που παρέχει βαθμονόμηση αναμεταδοτών εξωτερικής εμβέλειας, διαβαθμονόμηση με άλλες αποστολές υψομετρίας και βαθμονόμηση ύψους επιφάνειας θάλασσας με in-situ δεδομένα, κυρίως στο νησί της Γαύδου, στα νότια της Κρήτης . Επιπλέον, επικύρωση των ατμοσφαιρικών καθυστερήσεων που παρέχονται από το όργανο MWR πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από ένα δίκτυο συνεχούς λειτουργίας σταθμών αναφοράς GNSS που έχουν δημιουργηθεί στην ευρύτερη περιοχή.

'''ΥΠΟΔΟΜΗ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΩΣΗ'''

Ο δορυφόρος Sentinel-3 πετά σε υψόμετρο 814,5 χλμ μετά από μια σχεδόν πολική σύγχρονη του ηλίου τροχιά που εξασφαλίζει διαχωρισμό διαδρομής εδάφους 104 χλμ στον Ισημερινό. Χρειάζεται 385 τροχιές για να εκτελέσει ένα ολοκλήρωση του κύκλου της Γης. Το στοιχείο STM έχει χρόνο επίσκεψης 27 ημερών στην ίδια τοποθεσία εδάφους. Αυτή η χρονική επαναληψιμότητα του βρίσκεται ανάμεσα σε αυτή του Envisat και του SARAL.
Η επιστημονική κοινότητα ερευνά και παρέχει βαθμονόμηση και επικύρωση μετά την κυκλοφορία προϊόντων δορυφορικού υψομέτρου από τις αρχές της εποχής της υψομετρίας. Σε συνέχεια της τεχνολογικής προόδου στην δορυφορική υψομετρία, έχουν εφαρμοστεί αρκετές τεχνικές για την απόλυτη ή τη σχετική βαθμονόμηση δορυφορικών υψομέτρων. Κάποια παραδείγματα είναι το κατανεμημένο δίκτυο παλίρροιας (σχετική), ανάλυση crossover (σχετική), βαθμονόμηση της επιφάνειας της θάλασσας με χρήση παλιρροιακών μετρητών ή / και GNSS σημαντήρων (απόλυτη) και ενεργή βαθμονόμηση αναμεταδοτών (απόλυτη). Τρεις από αυτές τις τεχνικές Cal / Val έχουν τεθεί σε δράση στο PFAC, και στοιχεία τους παρουσιάζονται στο πρωτότυπο κείμενο, στο οποίο μπορείτε να ανατρέξετε.

'''ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗ ΑΝΑΜΕΤΑΔΟΤΩΝ'''

Στην προσεφορική υψομετρία, η πραγματική παρατήρηση είναι ο χρόνος ανάκλασης της μέτρησης μέχρι να καταγραφεί από τον μετρητή του υψομέτρου. Γίνεται μετάδοση από το όργανο, ύστερα μετράται ο χρόνος της ανάκλασης, από την εφαρμογή τηςμέτρησης στη Γη και έπειτα γίνεταικαταγραφή στο μετρητή ύψους.
Προκειμένου λοιπόν, να διακιδεύεται η πρόσβασηση μέχρι τη Γη και η ακρίβεια των διανυσμάτων, πρέπει να υπάρχει και εξωτερική και ανεξάρτητη πρόσβαση στις εικόνες που ζητάται να μετρθούν.
Η βαθμονόμηση αναμεταδοτών του Sentinel-3A στη λειτουργία SAR απαιτεί εκτεταμένη επεξεργασία μεμονωμένων καθώς αυτοί πρωτοελήφθησαν και αναμεταδόθηκαν από τον αναμεταδότη και αργότεραλήφθηκε και καταγράφηκε στην τροχιά του, το δορυφορικό υψόμετρο. Το εσωτερικό λογισμικό αναπτύχθηκε για την επεξεργασία όλων αυτών των δεδομένων για βαθμονόμηση αναμεταδοτών.

Συγκεκριμένα, η βαθμονόμηση αναμεταδοτών στη λειτουργία SAR αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα:
1. Ανάκτηση δεδομένων. Τα απαραίτητα δεδομένα για την εφαρμογή της διαδικασίας βαθμονόμησης αναμεταδοτών είναι: (α) δυαδικά προϊόντα Sentinel-3A Level-0, β) εσωτερικά αρχεία βαθμονόμησης υψομέτρου, (γ) δορυφόρος δεδομένα πλοήγησης και στάσης τροχιάς, (δ) βοηθητικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένων των Center of Gravity (COG) και σταθερά δεδομένα ταλαντωτών (USO), ε) συντεταγμένες του ακριβούς σημείου μέτρησης του αναμεταδότη σε σχέση με ένα σύστημα συντεταγμένων αναφοράς (δηλ. ITRF 2014), στ) ατμοσφαιρικές καθυστερήσεις (δηλ. υγρή/ξηρή τροπόσφαιρα, ιονόσφαιρα) σημάτων υψομέτρου και γεωφυσικών διορθώσεων επιπέδου-2, (ζ) την καθυστέρηση της εσωτερικής διαδρομής του αναμεταδότη.
2. Βαθμονόμηση κυματομορφής. Αυτό το βήμα περιλαμβάνει τη βαθμονόμηση του μηχανικού Sentinel-3A Level-0. Προϊόντα δεδομένων SAR, που χρησιμοποιούν τα εσωτερικά αρχεία βαθμονόμησης .
3. Επανάληψη κυματομορφής. Χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του μετρημένου εύρους υψομέτρου. Οι κλίσεις κυμαίνονται μεταξύ του δορυφόρου και του αναμεταδότη.
4. Διορθώσεις στο παρατηρούμενο εύρος. Το εύρος υψομέτρου Rm, όπως υπολογίστηκε στο προηγούμενο βήμα, διορθώνεται με βάση κάποιες παραμέτρους.[ (α) καθυστερήσεις τροπόσφαιρας και ιονόσφαιρας που προκαλούνται από την ατμόσφαιρα στο σήμα του υψομέτρου. (β) διαφορά μεταξύ του κέντρου βάρους του δορυφόρου και του κέντρο μέτρησης του υψομέτρου. (γ) μετατόπιση του ταλαντωτή του, (δ) εσωτερικές καθυστερήσεις , (ε) γεωφυσικές διορθώσεις στη θέση του αναμεταδότη, (στ) φαινόμενο Doppler.
5. Θεωρητική εκτίμηση εύρους. Οι απόλυτες καρτεσιανές συντεταγμένες του δορυφόρου (xk, yk, zk) και του αναμεταδότη (X0, Y0, Z0), αντίστοιχα, δίδονται από τα αρχεία πλοήγησης του δορυφόρου και από τοπικές γεωδαιτικές έρευνες στο έδαφος. Πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε να διασφαλιστεί ότι αναφέρονται όλες οι συντεταγμένες στο ίδιο γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς, συντεταγμένων και χρόνου.
6. Προσδιορισμός μεροληψίας εύρους, δεδομένου του θεωρητικού εύρους rk.

'''ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ'''

Το δορυφορικό υψόμετρο Sentinel-3A είναι ο πρώτος «απόγονος» της οικογένειας Sentinel-3 του προγράμματος Copernicus.
Η μόνιμη εγκατάσταση για δορυφορικό μετρητή υψομέτρου που λειτουργεί στη δυτική Κρήτη, Ελλάδα έχει χρησιμοποιηθεί και χρησιμεύει ως βασική εγκατάσταση παρακολούθησης της απόδοσης του υψομέτρου Sentinel-3A.
Χρησιμοποιήθηκαν δύο σημαντικοί μόνιμοι ιστότοποι Cal / Val, οι οποίοι εφαρμόζουν διαφορετικές μεθοδολογίες βαθμονόμησης:
ο ιστότοπος βαθμονόμησης αναμεταδοτών Sentinel-3 Altimeter της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας στα βουνά της Κρήτης ("CDN1 Cal / Val") και η εγκατάσταση Cal / Val στην επιφάνεια της Γαύδου, που παρέχει υπηρεσίες βαθμονόμησης για όλες τις αποστολές από το 2004. Οι αναλύσεις προϋπολογισμού αβεβαιότητας, που παρουσιάζονται για τις βαθμονομήσεις αναμεταδοτών για την επιφανείας της θάλασσας αποτελούν την πρώτη προσπάθεια καταγραφής των πηγών σφάλματος και παρέχουν μια απλοποιημένη και ρεαλιστική προσέγγιση για την αβεβαιότητα σε κάθε βαθμονόμηση υψομέτρου.
Έτσι δορυφορικά αποτελέσματα υψομετρίας μπορούν να δίνονται πλέον μαζί με αναλύσεις της αβεβαιότητάς τους και αυτό είναι μια επιτυχία του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος .

[[category:Γεωλογία – Εδαφολογία]]

Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον

2021-02-15T11:41:17Z

Maria Fotopoulou:

'''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Assessment of Riverine Morphology and Habitat Regime Using Unmanned Aerial Vehicles in a Mediterranean Environment

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ELIAS DIMITRIOU and ELENI STAVROULAKI

'''ΠΗΓΗ :''' [https://link.springer.com/article/10.1007/s00024-018-1929-3]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' μορφολογία, ποταμός, οικότοπος, Μεσόγειος, μη επανδρωμένα

[[Αρχείο:1sas.png|thumb|right|Εικόνα 1: Η λεκάνη του ποταμού Σπερχιού, Στερεά Ελλάδα]]

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Η χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανών (UAV) για την παρακολούθηση περιβαλλοντικών παραμέτρων παρουσιάζει μια αυξανόμενη τάση τα τελευταία χρόνια, αφού έχει χαμηλό οικονομικό κόστος, με πολύ γρήγορα και υψηλής ανάλυσης αποτελέσματα χωρικής ανάλυσης.. Μία από τις πιο κοινές εφαρμογές των UAV σήμερα είναι η ανάπτυξη ψηφιακών μοντέλων εδάφους μέσω φωτογραμμετρικών διαδικασιών, που μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν στην γεωμορφολογική αποτύπωση ποταμών και ολόκληρων οικοτόπων. Ο στόχος της συγκεκριμένης μελέτης είναι να εκτιμηθεί η χωροχρονική διάβρωση ενός ποταμού, στη Μεσόγειο χρησιμοποιώντας UAV για τις μετρήσεις στην κοίτη του ποταμού και την χαρτογράφηση της, ώστε να καταλήξουμε σε ένα αποτέλεσμα ποσοτικοποίηση της καταλληλότητας των οικοϋδρολογικών συνθηκών της περιοχής, για την αναπαραγωγή και επιβίωση σε αυτή ενός τυπικού είδους ψαριών. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν, ότι η χρήση UAVs για την απόκτηση πληροφοριών για τον οικοϋδρολογικό χώρο και τα ιζήματα σε αυτών, συνιστά μια πολύ λεπτομερή τεχνική ανάλυσης και προσέγγισης τηςαποτύπωσης και της σωστής διαχείριση ευπαθών υδρόβιων οικοσυστημάτων.

'''ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ'''
Οι ποταμοί αποτελούν σύνθετα οικοσυστήματα, γιατί σε αυτά επιδρούν πολλές παράμετροι. Απαιτείται η παρακολούθηση όλων των αλλαγών, χρονικά και χωρικά των ποταμών για να κατανοήσουμε σε ποια κατεύθυνση, θα βελτιωθεί η ποιότητα του οικοτόπου και η παραμονή σε αυτών όλων των ζωντανών του οργανισμών. Για αυτό το λόγω, υπάρχει και μια συνεχή παρατήρηση και συλλογή στοιχείων δεδομένα σχετικά με τις γεωμορφολογικών και υδρολογικών, όσον αφορά τα ποτάμια. Δειγματοληψίες μεγάλης κλίμακας, χωρίς και σε απόσταση μεγάλων χρονικών διαστημάτων δεν ενδείκνυται για τέτοιους βιοτόπους. Οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα και παρακολούθηση των φυσικών οικοτόπων των ποταμών και γίνονται επίσης, πολλές ερευνητικές προσπάθειες με στόχο την ανάδειξη της χρήσης ψηφιακής φωτογεωμετρίας και συσχετίσεις φάσματος για τον προσδιορισμό τοπογραφικών στοχείων, ιδιοτήτων του υποστρώματος και την ακριβή χαρτογράφιση υδρογεωμορφικών στοιχείων. Πολλές μελέτες το υποστηρίζουν την χρήση στερεοσκοπικών εικόνων UAV, για την κατασκευή 3D τοπογραφικών μοντέλων για την παρακολούθηση μετατοπίσεων εδαφών και διαδικασίες διάβρωσης. Αυτή η προσέγγιση προσφέρει ταχύτητα στην απόκτηση δεδομένων, μειωμένο κόστος και υψηλή ποιότητα χωρικών αναλύσεων, που φτάνουν συχνά σε λεπτομέρεια εκατοστού. Ο τομέας των μη επανδρωμένων εναέριων συστημάτων (UAS) προσφέρει τη δυνατότητα μελέτης περιβαλλοντικών διαδικασιών σε χωροχρονικές συνθήκες, που δεν θα μπορούσαν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας παλαιότερες τεχνικές τηλεπισκόπισης. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι να χρησιμοποιήσει αυτή την τεχνολογία (UAV) για τη διερεύνηση της κοίτης ένος ποταμού στη Μεσόγειο, του οποίου η μορφολογία αλλάζει, μέσα σε ένα χρόνο και να αξιολογήσει την καταλληλότηα ενός τέτοιου βιότοπου για ένα τυπικό είδος ψαριού.

'''ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ'''

Η λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού βρίσκεται στην Περιφέρεια Στερεάς Ελλάδας και καλύπτει μια περιοχή 1660 χιλιομέτρων. Η κύρια κάλυψη γης είναι από δάση και φυσικά εδάφη(65%), ακολουθούμενη από τη γεωργική γη (32%) και αστικές εκτάσεις / γυμνά εδάφη (3%, Mentzafou et al. 2017). Η παραποτάμια ζώνη και το δέλτα του ποταμού Σπερχειού αποτελούν προστατευόμενη περιοχή (τοποθεσία Natura 2000), ενώ δεν υπάρχουν φράγματα στην κύρια πορεία του. Το τμήμα που επιλέχθηκε για μελέτη, πρόκειται για ανοιχτή περιοχή χωρίς πυκνή βλάστηση και, ως εκ τούτου, κατάλληλη για εναέρια παρακολούθηση. Το μήκος του τμήματος ποταμού για παρακολούθηση (κοντά στα Λουτρά Υπάτης) ήταν περίπου 500 μέτρα, ενώ η ενεργή κοίτη του ποταμού ήταν περίπου 70 μέτρα πλάτος. Η γύρω κάλυψη γης είναι κυρίως γεωργική με περιορισμένες οικιστικές χρήσεις συμπεριλαμβανομένων των δρόμων. Οι επιτόπιες έρευνες στην περιοχή μελέτης πραγματοποιήθηκαν τον Ιούνιο του 2016 και τον Αύγουστου του 2017.

Η περίοδος συλλογής δεδομένων επιλέχθηκε να είναι το καλοκαίρι όταν η ροή του ποταμού είναι πολύ χαμηλή (λίγα εκατοστά μόνο σε περιορισμένο μέρος της κοίτης του ποταμού) έτσι η φωτογραμμετρική διαδικασία θα ήταν ικανή για να καταγράψει τα περισσότερα από τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της κοίτης του ποταμού.

[[Αρχείο:2kure.png|thumb|right|Εικόνα 2: Κατηγοριοποιήση γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών]]
[[Αρχείο:3frk.png|thumb|right|Εικόνα 3: Οπτική βαθυμετρική μοντελοποίηση, μέσω εναέριων φωτογραφιών]]

'''ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ'''

Το λογισμικό Pix4D που χρησιμοποιήθηκε είναι επίσης σε θέση να εκτιμήσει το βάθος και τα χαρακτηριστικά της κοίτης του ποταμού (λιθόστρωτα, χαλίκια και πέτρες). Άλλες μελέτες έχουν επίσης αναφέρει ότι υπάρχει η δυνατότητα να συμπεριληφθούν βυθισμένα τμήματα της περιοχής μέσω της οπτικής βαθυμετρικής μοντελοποίησης, η οποία μπορεί να γίνει από εναέριες φωτογραφίες. Συζητήσεις και συμπεράσματα Τις τελευταίες δεκαετίες, οι δορυφορικές εικόνες χρησιμοποιούνται ευρέως για την χαρτογράφηση και την παρακολούθηση περιβαλλοντικών δυναμικών και διαδικασιών. Ωστόσο, οι δορυφορικές εικόνες υψηλής χωρικής ανάλυσης έχουν μεγάλο κόστος και είναι δυσεύρετες για την επιστημονική κοινότητα. Για το σκοπό αυτό, η χρήση εναέριων μηχανημάτων UAV επεκτείνονται όλο και περισσότερο, αφού προσφέρουν λύση χαμηλού κόστους και υψηλής χωρικής ανάλυσης έναντι στα δορυφορικά δεδομένα. Σε αυτήν την ερευνητική προσπάθεια, φωτογραμμετρικά δεδομένα που αποκτήθηκαν από ένα UAV χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση του DTM μιας κοίτης του ποταμού σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, για την αξιολόγηση των χωροχρονικών αλλαγών στη γεωμορφολογία της και τη διαθεσιμότητα ενδιαιτημάτων ψαριών.
[[Αρχείο:4trkl.png|thumb|right|Εικόνα 4: Παρατήρηση υδρομορφολογικών αλλοιώσεων]]

Τέτοιες μετρήσεις μπορούν να επαναληφθούν σε μηνιαία ή/και εποχική βάση και παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για τις δυνατές υδρομορφολογικές αλλοιώσεις και οικολογικές διαταραχές ροής, που αποτελούν σημαντικά στοιχεία για την αξιολόγηση της οικολογικής κατάστασης ενός ποταμού. Διευρύνοντας την πρόσβαση στα ψηφιακά τοπογραφικά δεδομένα τις τελευταίες δεκαετίες έχουν διευκολυνθεί οι εφαρμογές γεωμορφομετρίας. Κάποιες κοινές περιβαλλοντικές εφαρμογές των συστημάτων UAV περιλαμβάνουν την χαρτογράφηση της βλάστησης καθώς και τη δημιουργία χαρτών ταχύτητας ροής των ποταμών. Καταλήγοντας, το αποτέλεσμα αυτής της μελέτης παρουσίασε ικανοποιητικά αποτελέσματα, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους σκοπούς, συμπεριλαμβανομένων μελετών εκτίμησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων και οικολογικών εκτιμήσεων των απαιτήσεων ροής των ποταμών αλλά και υδραυλικών έργων.

[[category:Παρακολούθηση και ανάλυση λεκανών απορροής]]

Φωτοπούλου Μαρία

2021-02-15T11:35:19Z

Maria Fotopoulou:

* [[Το ηφαίστειο της Σαντορίνης ως πιθανό ανάλογο του Άρη]]
* [[Αξιολόγηση της δομικής ακεραιότητας υλικών με την χρήση της θερμογραφίας]]
* [[Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον]]

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

Αρχείο:2kure.png

2021-02-15T11:32:20Z

Maria Fotopoulou:

Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον

2021-02-15T11:31:19Z

Maria Fotopoulou:

'''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Assessment of Riverine Morphology and Habitat Regime Using Unmanned Aerial Vehicles in a Mediterranean Environment

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ELIAS DIMITRIOU and ELENI STAVROULAKI

'''ΠΗΓΗ :''' [https://link.springer.com/article/10.1007/s00024-018-1929-3]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' μορφολιγία, ποταμός, οικότοπος, Μεσόγειος, μη επανδρωμένα

[[Αρχείο:1sas.png|thumb|right|Εικόνα 1: Η λεκάνη του ποταμού Σπερχιού, Στερεά Ελλάδα]]

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Η χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανών (UAV) για την παρακολούθηση περιβαλλοντικών παραμέτρων παρουσιάζει μια αυξανόμενη τάση τα τελευταία χρόνια, αφού έχει χαμηλό οικονομικό κόστος, με πολύ γρήγορα και υψηλής ανάλυσης αποτελέσματα χωρικής ανάλυσης.. Μία από τις πιο κοινές εφαρμογές των UAV σήμερα είναι η ανάπτυξη ψηφιακών μοντέλων εδάφους μέσω φωτογραμμετρικών διαδικασιών, που μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν στην γεωμορφολογική αποτύπωση ποταμών και ολόκληρων οικοτόπων. Ο στόχος της συγκεκριμένης μελέτης είναι να εκτιμηθεί η χωροχρονική διάβρωση ενός ποταμού, στη Μεσόγειο χρησιμοποιώντας UAV για τις μετρήσεις στην κοίτη του ποταμού και την χαρτογράφηση της, ώστε να καταλήξουμε σε ένα αποτέλεσμα ποσοτικοποίηση της καταλληλότητας των οικοϋδρολογικών συνθηκών της περιοχής, για την αναπαραγωγή και επιβίωση σε αυτή ενός τυπικού είδους ψαριών. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν, ότι η χρήση UAVs για την απόκτηση πληροφοριών για τον οικοϋδρολογικό χώρο και τα ιζήματα σε αυτών, συνιστά μια πολύ λεπτομερή τεχνική ανάλυσης και προσέγγισης τηςαποτύπωσης και της σωστής διαχείριση ευπαθών υδρόβιων οικοσυστημάτων.

'''ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ'''
Οι ποταμοί αποτελούν σύνθετα οικοσυστήματα, γιατί σε αυτά επιδρούν πολλές παράμετροι. Απαιτείται η παρακολούθηση όλων των αλλαγών, χρονικά και χωρικά των ποταμών για να κατανοήσουμε σε ποια κατεύθυνση, θα βελτιωθεί η ποιότητα του οικοτόπου και η παραμονή σε αυτών όλων των ζωντανών του οργανισμών. Για αυτό το λόγω, υπάρχει και μια συνεχή παρατήρηση και συλλογή στοιχείων δεδομένα σχετικά με τις γεωμορφολογικών και υδρολογικών, όσον αφορά τα ποτάμια. Δειγματοληψίες μεγάλης κλίμακας, χωρίς και σε απόσταση μεγάλων χρονικών διαστημάτων δεν ενδείκνυται για τέτοιους βιοτόπους. Οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα και παρακολούθηση των φυσικών οικοτόπων των ποταμών και γίνονται επίσης, πολλές ερευνητικές προσπάθειες με στόχο την ανάδειξη της χρήσης ψηφιακής φωτογεωμετρίας και συσχετίσεις φάσματος για τον προσδιορισμό τοπογραφικών στοχείων, ιδιοτήτων του υποστρώματος και την ακριβή χαρτογράφιση υδρογεωμορφικών στοιχείων. Πολλές μελέτες το υποστηρίζουν την χρήση στερεοσκοπικών εικόνων UAV, για την κατασκευή 3D τοπογραφικών μοντέλων για την παρακολούθηση μετατοπίσεων εδαφών και διαδικασίες διάβρωσης. Αυτή η προσέγγιση προσφέρει ταχύτητα στην απόκτηση δεδομένων, μειωμένο κόστος και υψηλή ποιότητα χωρικών αναλύσεων, που φτάνουν συχνά σε λεπτομέρεια εκατοστού. Ο τομέας των μη επανδρωμένων εναέριων συστημάτων (UAS) προσφέρει τη δυνατότητα μελέτης περιβαλλοντικών διαδικασιών σε χωροχρονικές συνθήκες, που δεν θα μπορούσαν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας παλαιότερες τεχνικές τηλεπισκόπισης. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι να χρησιμοποιήσει αυτή την τεχνολογία (UAV) για τη διερεύνηση της κοίτης ένος ποταμού στη Μεσόγειο, του οποίου η μορφολογία αλλάζει, μέσα σε ένα χρόνο και να αξιολογήσει την καταλληλότηα ενός τέτοιου βιότοπου για ένα τυπικό είδος ψαριού.

'''ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ'''

Η λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού βρίσκεται στην Περιφέρεια Στερεάς Ελλάδας και καλύπτει μια περιοχή 1660 χιλιομέτρων. Η κύρια κάλυψη γης είναι από δάση και φυσικά εδάφη(65%), ακολουθούμενη από τη γεωργική γη (32%) και αστικές εκτάσεις / γυμνά εδάφη (3%, Mentzafou et al. 2017). Η παραποτάμια ζώνη και το δέλτα του ποταμού Σπερχειού αποτελούν προστατευόμενη περιοχή (τοποθεσία Natura 2000), ενώ δεν υπάρχουν φράγματα στην κύρια πορεία του. Το τμήμα που επιλέχθηκε για μελέτη, πρόκειται για ανοιχτή περιοχή χωρίς πυκνή βλάστηση και, ως εκ τούτου, κατάλληλη για εναέρια παρακολούθηση. Το μήκος του τμήματος ποταμού για παρακολούθηση (κοντά στα Λουτρά Υπάτης) ήταν περίπου 500 μέτρα, ενώ η ενεργή κοίτη του ποταμού ήταν περίπου 70 μέτρα πλάτος. Η γύρω κάλυψη γης είναι κυρίως γεωργική με περιορισμένες οικιστικές χρήσεις συμπεριλαμβανομένων των δρόμων. Οι επιτόπιες έρευνες στην περιοχή μελέτης πραγματοποιήθηκαν τον Ιούνιο του 2016 και τον Αύγουστου του 2017.

Η περίοδος συλλογής δεδομένων επιλέχθηκε να είναι το καλοκαίρι όταν η ροή του ποταμού είναι πολύ χαμηλή (λίγα εκατοστά μόνο σε περιορισμένο μέρος της κοίτης του ποταμού) έτσι η φωτογραμμετρική διαδικασία θα ήταν ικανή για να καταγράψει τα περισσότερα από τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της κοίτης του ποταμού.

[[Αρχείο:2kure.png|thumb|right|Εικόνα 2: Κατηγοριοποιήση γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών]]
[[Αρχείο:3frk.png|thumb|right|Εικόνα 3: Οπτική βαθυμετρική μοντελοποίηση, μέσω εναέριων φωτογραφιών]]

'''ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ'''

Το λογισμικό Pix4D που χρησιμοποιήθηκε είναι επίσης σε θέση να εκτιμήσει το βάθος και τα χαρακτηριστικά της κοίτης του ποταμού (λιθόστρωτα, χαλίκια και πέτρες). Άλλες μελέτες έχουν επίσης αναφέρει ότι υπάρχει η δυνατότητα να συμπεριληφθούν βυθισμένα τμήματα της περιοχής μέσω της οπτικής βαθυμετρικής μοντελοποίησης, η οποία μπορεί να γίνει από εναέριες φωτογραφίες. Συζητήσεις και συμπεράσματα Τις τελευταίες δεκαετίες, οι δορυφορικές εικόνες χρησιμοποιούνται ευρέως για την χαρτογράφηση και την παρακολούθηση περιβαλλοντικών δυναμικών και διαδικασιών. Ωστόσο, οι δορυφορικές εικόνες υψηλής χωρικής ανάλυσης έχουν μεγάλο κόστος και είναι δυσεύρετες για την επιστημονική κοινότητα. Για το σκοπό αυτό, η χρήση εναέριων μηχανημάτων UAV επεκτείνονται όλο και περισσότερο, αφού προσφέρουν λύση χαμηλού κόστους και υψηλής χωρικής ανάλυσης έναντι στα δορυφορικά δεδομένα. Σε αυτήν την ερευνητική προσπάθεια, φωτογραμμετρικά δεδομένα που αποκτήθηκαν από ένα UAV χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση του DTM μιας κοίτης του ποταμού σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, για την αξιολόγηση των χωροχρονικών αλλαγών στη γεωμορφολογία της και τη διαθεσιμότητα ενδιαιτημάτων ψαριών.
[[Αρχείο:4trkl.png|thumb|right|Εικόνα 4: Παρατήρηση υδρομορφολογικών αλλοιώσεων]]

Τέτοιες μετρήσεις μπορούν να επαναληφθούν σε μηνιαία ή/και εποχική βάση και παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για τις δυνατές υδρομορφολογικές αλλοιώσεις και οικολογικές διαταραχές ροής, που αποτελούν σημαντικά στοιχεία για την αξιολόγηση της οικολογικής κατάστασης ενός ποταμού. Διευρύνοντας την πρόσβαση στα ψηφιακά τοπογραφικά δεδομένα τις τελευταίες δεκαετίες έχουν διευκολυνθεί οι εφαρμογές γεωμορφομετρίας. Κάποιες κοινές περιβαλλοντικές εφαρμογές των συστημάτων UAV περιλαμβάνουν την χαρτογράφηση της βλάστησης καθώς και τη δημιουργία χαρτών ταχύτητας ροής των ποταμών. Καταλήγοντας, το αποτέλεσμα αυτής της μελέτης παρουσίασε ικανοποιητικά αποτελέσματα, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους σκοπούς, συμπεριλαμβανομένων μελετών εκτίμησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων και οικολογικών εκτιμήσεων των απαιτήσεων ροής των ποταμών αλλά και υδραυλικών έργων.

[[category:Παρακολούθηση και ανάλυση λεκανών απορροής]]

Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον

2021-02-15T11:29:53Z

Maria Fotopoulou:

'''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Assessment of Riverine Morphology and Habitat Regime Using Unmanned Aerial Vehicles in a Mediterranean Environment

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ELIAS DIMITRIOU and ELENI STAVROULAKI

'''ΠΗΓΗ :''' [https://link.springer.com/article/10.1007/s00024-018-1929-3]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' μορφολιγία, ποταμός, οικότοπος, Μεσόγειος, μη επανδρωμένα

[[Αρχείο:1sas.png|thumb|right|Εικόνα 1: Η λεκάνη του ποταμού Σπερχιού, Στερεά Ελλάδα]]

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Η χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανών (UAV) για την παρακολούθηση περιβαλλοντικών παραμέτρων παρουσιάζει μια αυξανόμενη τάση τα τελευταία χρόνια, αφού έχει χαμηλό οικονομικό κόστος, με πολύ γρήγορα και υψηλής ανάλυσης αποτελέσματα χωρικής ανάλυσης.. Μία από τις πιο κοινές εφαρμογές των UAV σήμερα είναι η ανάπτυξη ψηφιακών μοντέλων εδάφους μέσω φωτογραμμετρικών διαδικασιών, που μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν στην γεωμορφολογική αποτύπωση ποταμών και ολόκληρων οικοτόπων. Ο στόχος της συγκεκριμένης μελέτης είναι να εκτιμηθεί η χωροχρονική διάβρωση ενός ποταμού, στη Μεσόγειο χρησιμοποιώντας UAV για τις μετρήσεις στην κοίτη του ποταμού και την χαρτογράφηση της, ώστε να καταλήξουμε σε ένα αποτέλεσμα ποσοτικοποίηση της καταλληλότητας των οικοϋδρολογικών συνθηκών της περιοχής, για την αναπαραγωγή και επιβίωση σε αυτή ενός τυπικού είδους ψαριών. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν, ότι η χρήση UAVs για την απόκτηση πληροφοριών για τον οικοϋδρολογικό χώρο και τα ιζήματα σε αυτών, συνιστά μια πολύ λεπτομερή τεχνική ανάλυσης και προσέγγισης τηςαποτύπωσης και της σωστής διαχείριση ευπαθών υδρόβιων οικοσυστημάτων.

'''ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ'''
Οι ποταμοί αποτελούν σύνθετα οικοσυστήματα, γιατί σε αυτά επιδρούν πολλές παράμετροι. Απαιτείται η παρακολούθηση όλων των αλλαγών, χρονικά και χωρικά των ποταμών για να κατανοήσουμε σε ποια κατεύθυνση, θα βελτιωθεί η ποιότητα του οικοτόπου και η παραμονή σε αυτών όλων των ζωντανών του οργανισμών. Για αυτό το λόγω, υπάρχει και μια συνεχή παρατήρηση και συλλογή στοιχείων δεδομένα σχετικά με τις γεωμορφολογικών και υδρολογικών, όσον αφορά τα ποτάμια. Δειγματοληψίες μεγάλης κλίμακας, χωρίς και σε απόσταση μεγάλων χρονικών διαστημάτων δεν ενδείκνυται για τέτοιους βιοτόπους. Οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα και παρακολούθηση των φυσικών οικοτόπων των ποταμών και γίνονται επίσης, πολλές ερευνητικές προσπάθειες με στόχο την ανάδειξη της χρήσης ψηφιακής φωτογεωμετρίας και συσχετίσεις φάσματος για τον προσδιορισμό τοπογραφικών στοχείων, ιδιοτήτων του υποστρώματος και την ακριβή χαρτογράφιση υδρογεωμορφικών στοιχείων. Πολλές μελέτες το υποστηρίζουν την χρήση στερεοσκοπικών εικόνων UAV, για την κατασκευή 3D τοπογραφικών μοντέλων για την παρακολούθηση μετατοπίσεων εδαφών και διαδικασίες διάβρωσης. Αυτή η προσέγγιση προσφέρει ταχύτητα στην απόκτηση δεδομένων, μειωμένο κόστος και υψηλή ποιότητα χωρικών αναλύσεων, που φτάνουν συχνά σε λεπτομέρεια εκατοστού. Ο τομέας των μη επανδρωμένων εναέριων συστημάτων (UAS) προσφέρει τη δυνατότητα μελέτης περιβαλλοντικών διαδικασιών σε χωροχρονικές συνθήκες, που δεν θα μπορούσαν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας παλαιότερες τεχνικές τηλεπισκόπισης. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι να χρησιμοποιήσει αυτή την τεχνολογία (UAV) για τη διερεύνηση της κοίτης ένος ποταμού στη Μεσόγειο, του οποίου η μορφολογία αλλάζει, μέσα σε ένα χρόνο και να αξιολογήσει την καταλληλότηα ενός τέτοιου βιότοπου για ένα τυπικό είδος ψαριού.

'''ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ'''

Η λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού βρίσκεται στην Περιφέρεια Στερεάς Ελλάδας και καλύπτει μια περιοχή 1660 χιλιομέτρων. Η κύρια κάλυψη γης είναι από δάση και φυσικά εδάφη(65%), ακολουθούμενη από τη γεωργική γη (32%) και αστικές εκτάσεις / γυμνά εδάφη (3%, Mentzafou et al. 2017). Η παραποτάμια ζώνη και το δέλτα του ποταμού Σπερχειού αποτελούν προστατευόμενη περιοχή (τοποθεσία Natura 2000), ενώ δεν υπάρχουν φράγματα στην κύρια πορεία του. Το τμήμα που επιλέχθηκε για μελέτη, πρόκειται για ανοιχτή περιοχή χωρίς πυκνή βλάστηση και, ως εκ τούτου, κατάλληλη για εναέρια παρακολούθηση. Το μήκος του τμήματος ποταμού για παρακολούθηση (κοντά στα Λουτρά Υπάτης) ήταν περίπου 500 μέτρα, ενώ η ενεργή κοίτη του ποταμού ήταν περίπου 70 μέτρα πλάτος. Η γύρω κάλυψη γης είναι κυρίως γεωργική με περιορισμένες οικιστικές χρήσεις συμπεριλαμβανομένων των δρόμων. Οι επιτόπιες έρευνες στην περιοχή μελέτης πραγματοποιήθηκαν τον Ιούνιο του 2016 και τον Αύγουστου του 2017.

Η περίοδος συλλογής δεδομένων επιλέχθηκε να είναι το καλοκαίρι όταν η ροή του ποταμού είναι πολύ χαμηλή (λίγα εκατοστά μόνο σε περιορισμένο μέρος της κοίτης του ποταμού) έτσι η φωτογραμμετρική διαδικασία θα ήταν ικανή για να καταγράψει τα περισσότερα από τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της κοίτης του ποταμού.

[[Αρχείο:2k.png|thumb|right|Εικόνα 2: Κατηγοριοποιήση γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών]]
[[Αρχείο:3frk.png|thumb|right|Εικόνα 3: Οπτική βαθυμετρική μοντελοποίηση, μέσω εναέριων φωτογραφιών]]

'''ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ'''

Το λογισμικό Pix4D που χρησιμοποιήθηκε είναι επίσης σε θέση να εκτιμήσει το βάθος και τα χαρακτηριστικά της κοίτης του ποταμού (λιθόστρωτα, χαλίκια και πέτρες). Άλλες μελέτες έχουν επίσης αναφέρει ότι υπάρχει η δυνατότητα να συμπεριληφθούν βυθισμένα τμήματα της περιοχής μέσω της οπτικής βαθυμετρικής μοντελοποίησης, η οποία μπορεί να γίνει από εναέριες φωτογραφίες. Συζητήσεις και συμπεράσματα Τις τελευταίες δεκαετίες, οι δορυφορικές εικόνες χρησιμοποιούνται ευρέως για την χαρτογράφηση και την παρακολούθηση περιβαλλοντικών δυναμικών και διαδικασιών. Ωστόσο, οι δορυφορικές εικόνες υψηλής χωρικής ανάλυσης έχουν μεγάλο κόστος και είναι δυσεύρετες για την επιστημονική κοινότητα. Για το σκοπό αυτό, η χρήση εναέριων μηχανημάτων UAV επεκτείνονται όλο και περισσότερο, αφού προσφέρουν λύση χαμηλού κόστους και υψηλής χωρικής ανάλυσης έναντι στα δορυφορικά δεδομένα. Σε αυτήν την ερευνητική προσπάθεια, φωτογραμμετρικά δεδομένα που αποκτήθηκαν από ένα UAV χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση του DTM μιας κοίτης του ποταμού σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, για την αξιολόγηση των χωροχρονικών αλλαγών στη γεωμορφολογία της και τη διαθεσιμότητα ενδιαιτημάτων ψαριών.
[[Αρχείο:4trkl.png|thumb|right|Εικόνα 4: Παρατήρηση υδρομορφολογικών αλλοιώσεων]]

Τέτοιες μετρήσεις μπορούν να επαναληφθούν σε μηνιαία ή/και εποχική βάση και παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για τις δυνατές υδρομορφολογικές αλλοιώσεις και οικολογικές διαταραχές ροής, που αποτελούν σημαντικά στοιχεία για την αξιολόγηση της οικολογικής κατάστασης ενός ποταμού. Διευρύνοντας την πρόσβαση στα ψηφιακά τοπογραφικά δεδομένα τις τελευταίες δεκαετίες έχουν διευκολυνθεί οι εφαρμογές γεωμορφομετρίας. Κάποιες κοινές περιβαλλοντικές εφαρμογές των συστημάτων UAV περιλαμβάνουν την χαρτογράφηση της βλάστησης καθώς και τη δημιουργία χαρτών ταχύτητας ροής των ποταμών. Καταλήγοντας, το αποτέλεσμα αυτής της μελέτης παρουσίασε ικανοποιητικά αποτελέσματα, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους σκοπούς, συμπεριλαμβανομένων μελετών εκτίμησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων και οικολογικών εκτιμήσεων των απαιτήσεων ροής των ποταμών αλλά και υδραυλικών έργων.

[[category:Παρακολούθηση και ανάλυση λεκανών απορροής]]

Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον

2021-02-15T11:29:09Z

'''Αξιολόγηση της μορφολογίας ποταμών και οικοτόπων με την χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανημάτων στο Μεσογειακό περιβάλλον'''

'''ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ :''' Assessment of Riverine Morphology and Habitat Regime Using Unmanned Aerial Vehicles in a Mediterranean Environment

'''ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ :''''' ELIAS DIMITRIOU and ELENI STAVROULAKI

'''ΠΗΓΗ :''' [https://link.springer.com/article/10.1007/s00024-018-1929-3]
'''ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ :''' μορφολιγία, ποταμός, οικότοπος, Μεσόγειος, μη επανδρωμένα

[[Εικόνα:Αρχείο:1sas.png|thumb|right|Εικόνα 1: Η λεκάνη του ποταμού Σπερχιού, Στερεά Ελλάδα]]

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Η χρήση μη επανδρωμένων εναέριων μηχανών (UAV) για την παρακολούθηση περιβαλλοντικών παραμέτρων παρουσιάζει μια αυξανόμενη τάση τα τελευταία χρόνια, αφού έχει χαμηλό οικονομικό κόστος, με πολύ γρήγορα και υψηλής ανάλυσης αποτελέσματα χωρικής ανάλυσης.. Μία από τις πιο κοινές εφαρμογές των UAV σήμερα είναι η ανάπτυξη ψηφιακών μοντέλων εδάφους μέσω φωτογραμμετρικών διαδικασιών, που μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν στην γεωμορφολογική αποτύπωση ποταμών και ολόκληρων οικοτόπων. Ο στόχος της συγκεκριμένης μελέτης είναι να εκτιμηθεί η χωροχρονική διάβρωση ενός ποταμού, στη Μεσόγειο χρησιμοποιώντας UAV για τις μετρήσεις στην κοίτη του ποταμού και την χαρτογράφηση της, ώστε να καταλήξουμε σε ένα αποτέλεσμα ποσοτικοποίηση της καταλληλότητας των οικοϋδρολογικών συνθηκών της περιοχής, για την αναπαραγωγή και επιβίωση σε αυτή ενός τυπικού είδους ψαριών. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν, ότι η χρήση UAVs για την απόκτηση πληροφοριών για τον οικοϋδρολογικό χώρο και τα ιζήματα σε αυτών, συνιστά μια πολύ λεπτομερή τεχνική ανάλυσης και προσέγγισης τηςαποτύπωσης και της σωστής διαχείριση ευπαθών υδρόβιων οικοσυστημάτων.

'''ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ'''
Οι ποταμοί αποτελούν σύνθετα οικοσυστήματα, γιατί σε αυτά επιδρούν πολλές παράμετροι. Απαιτείται η παρακολούθηση όλων των αλλαγών, χρονικά και χωρικά των ποταμών για να κατανοήσουμε σε ποια κατεύθυνση, θα βελτιωθεί η ποιότητα του οικοτόπου και η παραμονή σε αυτών όλων των ζωντανών του οργανισμών. Για αυτό το λόγω, υπάρχει και μια συνεχή παρατήρηση και συλλογή στοιχείων δεδομένα σχετικά με τις γεωμορφολογικών και υδρολογικών, όσον αφορά τα ποτάμια. Δειγματοληψίες μεγάλης κλίμακας, χωρίς και σε απόσταση μεγάλων χρονικών διαστημάτων δεν ενδείκνυται για τέτοιους βιοτόπους. Οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούνται εκτενώς στην έρευνα και παρακολούθηση των φυσικών οικοτόπων των ποταμών και γίνονται επίσης, πολλές ερευνητικές προσπάθειες με στόχο την ανάδειξη της χρήσης ψηφιακής φωτογεωμετρίας και συσχετίσεις φάσματος για τον προσδιορισμό τοπογραφικών στοχείων, ιδιοτήτων του υποστρώματος και την ακριβή χαρτογράφιση υδρογεωμορφικών στοιχείων. Πολλές μελέτες το υποστηρίζουν την χρήση στερεοσκοπικών εικόνων UAV, για την κατασκευή 3D τοπογραφικών μοντέλων για την παρακολούθηση μετατοπίσεων εδαφών και διαδικασίες διάβρωσης. Αυτή η προσέγγιση προσφέρει ταχύτητα στην απόκτηση δεδομένων, μειωμένο κόστος και υψηλή ποιότητα χωρικών αναλύσεων, που φτάνουν συχνά σε λεπτομέρεια εκατοστού. Ο τομέας των μη επανδρωμένων εναέριων συστημάτων (UAS) προσφέρει τη δυνατότητα μελέτης περιβαλλοντικών διαδικασιών σε χωροχρονικές συνθήκες, που δεν θα μπορούσαν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας παλαιότερες τεχνικές τηλεπισκόπισης. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι να χρησιμοποιήσει αυτή την τεχνολογία (UAV) για τη διερεύνηση της κοίτης ένος ποταμού στη Μεσόγειο, του οποίου η μορφολογία αλλάζει, μέσα σε ένα χρόνο και να αξιολογήσει την καταλληλότηα ενός τέτοιου βιότοπου για ένα τυπικό είδος ψαριού.

'''ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ'''

Η λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού βρίσκεται στην Περιφέρεια Στερεάς Ελλάδας και καλύπτει μια περιοχή 1660 χιλιομέτρων. Η κύρια κάλυψη γης είναι από δάση και φυσικά εδάφη(65%), ακολουθούμενη από τη γεωργική γη (32%) και αστικές εκτάσεις / γυμνά εδάφη (3%, Mentzafou et al. 2017). Η παραποτάμια ζώνη και το δέλτα του ποταμού Σπερχειού αποτελούν προστατευόμενη περιοχή (τοποθεσία Natura 2000), ενώ δεν υπάρχουν φράγματα στην κύρια πορεία του. Το τμήμα που επιλέχθηκε για μελέτη, πρόκειται για ανοιχτή περιοχή χωρίς πυκνή βλάστηση και, ως εκ τούτου, κατάλληλη για εναέρια παρακολούθηση. Το μήκος του τμήματος ποταμού για παρακολούθηση (κοντά στα Λουτρά Υπάτης) ήταν περίπου 500 μέτρα, ενώ η ενεργή κοίτη του ποταμού ήταν περίπου 70 μέτρα πλάτος. Η γύρω κάλυψη γης είναι κυρίως γεωργική με περιορισμένες οικιστικές χρήσεις συμπεριλαμβανομένων των δρόμων. Οι επιτόπιες έρευνες στην περιοχή μελέτης πραγματοποιήθηκαν τον Ιούνιο του 2016 και τον Αύγουστου του 2017.

Η περίοδος συλλογής δεδομένων επιλέχθηκε να είναι το καλοκαίρι όταν η ροή του ποταμού είναι πολύ χαμηλή (λίγα εκατοστά μόνο σε περιορισμένο μέρος της κοίτης του ποταμού) έτσι η φωτογραμμετρική διαδικασία θα ήταν ικανή για να καταγράψει τα περισσότερα από τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της κοίτης του ποταμού.

[[Εικόνα:Αρχείο:2k.png|thumb|right|Εικόνα 2: Κατηγοριοποιήση γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών]]
[[Εικόνα:Αρχείο:3frk.png|thumb|right|Εικόνα 3: Οπτική βαθυμετρική μοντελοποίηση, μέσω εναέριων φωτογραφιών]]

'''ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ'''

Το λογισμικό Pix4D που χρησιμοποιήθηκε είναι επίσης σε θέση να εκτιμήσει το βάθος και τα χαρακτηριστικά της κοίτης του ποταμού (λιθόστρωτα, χαλίκια και πέτρες). Άλλες μελέτες έχουν επίσης αναφέρει ότι υπάρχει η δυνατότητα να συμπεριληφθούν βυθισμένα τμήματα της περιοχής μέσω της οπτικής βαθυμετρικής μοντελοποίησης, η οποία μπορεί να γίνει από εναέριες φωτογραφίες. Συζητήσεις και συμπεράσματα Τις τελευταίες δεκαετίες, οι δορυφορικές εικόνες χρησιμοποιούνται ευρέως για την χαρτογράφηση και την παρακολούθηση περιβαλλοντικών δυναμικών και διαδικασιών. Ωστόσο, οι δορυφορικές εικόνες υψηλής χωρικής ανάλυσης έχουν μεγάλο κόστος και είναι δυσεύρετες για την επιστημονική κοινότητα. Για το σκοπό αυτό, η χρήση εναέριων μηχανημάτων UAV επεκτείνονται όλο και περισσότερο, αφού προσφέρουν λύση χαμηλού κόστους και υψηλής χωρικής ανάλυσης έναντι στα δορυφορικά δεδομένα. Σε αυτήν την ερευνητική προσπάθεια, φωτογραμμετρικά δεδομένα που αποκτήθηκαν από ένα UAV χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση του DTM μιας κοίτης του ποταμού σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, για την αξιολόγηση των χωροχρονικών αλλαγών στη γεωμορφολογία της και τη διαθεσιμότητα ενδιαιτημάτων ψαριών.
[[Εικόνα:Αρχείο:4trkl.png|thumb|right|Εικόνα 4: Παρατήρηση υδρομορφολογικών αλλοιώσεων]]

Τέτοιες μετρήσεις μπορούν να επαναληφθούν σε μηνιαία ή/και εποχική βάση και παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για τις δυνατές υδρομορφολογικές αλλοιώσεις και οικολογικές διαταραχές ροής, που αποτελούν σημαντικά στοιχεία για την αξιολόγηση της οικολογικής κατάστασης ενός ποταμού. Διευρύνοντας την πρόσβαση στα ψηφιακά τοπογραφικά δεδομένα τις τελευταίες δεκαετίες έχουν διευκολυνθεί οι εφαρμογές γεωμορφομετρίας. Κάποιες κοινές περιβαλλοντικές εφαρμογές των συστημάτων UAV περιλαμβάνουν την χαρτογράφηση της βλάστησης καθώς και τη δημιουργία χαρτών ταχύτητας ροής των ποταμών. Καταλήγοντας, το αποτέλεσμα αυτής της μελέτης παρουσίασε ικανοποιητικά αποτελέσματα, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους σκοπούς, συμπεριλαμβανομένων μελετών εκτίμησης περιβαλλοντικών επιπτώσεων και οικολογικών εκτιμήσεων των απαιτήσεων ροής των ποταμών αλλά και υδραυλικών έργων.

[[category:Παρακολούθηση και ανάλυση λεκανών απορροής]]

Αρχείο:4trkl.png

2021-02-15T11:22:11Z

Maria Fotopoulou:

Αρχείο:3frk.png

2021-02-15T11:21:45Z

Maria Fotopoulou:

Αρχείο:2k.png

2021-02-15T11:20:54Z

Maria Fotopoulou: ανέβασμα νέας έκδοσης του "Αρχείο:2k.png"

Εικόνα 6. Διάγραμμα Διασποράς Γραμμική Παλινδρόμηση και γραμμή που δείχνει την ιδανική σχέση μεταξύ των μετρήσεων υψών πεδίου και εκείνων που μετρήθηκαν με τη χρήση του mobile LiDAR. a Διάγραμμα Διασποράς για τις τιμές των υψών των δέντρων κατά μήκος του δρόμου. b Διάγραμμα Διασποράς για τις τιμές των υψών των δέντρων στο πάρκο.

Αρχείο:1sas.png

2021-02-15T11:20:38Z

Maria Fotopoulou:

Φωτοπούλου Μαρία

2021-02-13T19:08:30Z

Maria Fotopoulou:

* [[Το ηφαίστειο της Σαντορίνης ως πιθανό ανάλογο του Άρη]]
* [[Αξιολόγηση της δομικής ακεραιότητας υλικών με την χρήση της θερμογραφίας]]

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

Αξιολόγηση της δομικής ακεραιότητας υλικών με την χρήση της θερμογραφίας

2021-02-13T19:02:06Z

Maria Fotopoulou:

[[Αρχείο:Θερμική εικόνα.jpg|200px|thumb|right|Εικόνα 1: Θερμικές εικόνες για μελέτη.]]

'''Αξιολόγηση της δομικής ακεραιότητας υλικών με την χρήση της θερμογραφίας'''

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' Structural integrity assessment of materials by thermography

'''Συγγραφείς:''' N.P. Avdelidis, D.P. Almond, Ibarra-Castanedo A. Bendada, S. Kenny, X. Maldague

'''Πηγή:''' Researchgate [https://www.researchgate.net/publication/242287510_Structural_integrity_assessment_of_materials_by_thermography]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' δομική ακεραιότητα, ακεραιότητα υλικών, θερμογραφία, χρήση θερμογραφίας

'''Εισαγωγή'''
Οι θερμογραφικές προσεγγίσεις, παθητικές και ενεργές, χρησιμοποιούνται ευρέως λόγω των εξαιρετικών πλεονεκτημάτων που προσφέρουν σε διάφορες εφαρμογές, όπως στην αξιολόγηση της δομής των υλικών που θα εξετάσουμε και παρακάτω. Ωστόσο, υπάρχουν κάποιοι περιορισμοί όσον αφορά το είδος της θερμογραφικής προσέγγισης που χρησιμοποιείται, αλλά και περιορισμοί που προκύπτουν από τις ιδιότητες των υλικών (της θερμότητας, της υφής, της δομής τους). Σε αυτήν την εργασία, παρουσιάζονται διάφορες εφαρμογές της θερμογραφίας, με δοκιμές της σε διάφορα υλικά, για να καταλήξουμε σε μια αξιόλογηση της δομής των υλικών αυτών.Η υπέρυθρη θερμογραφία στοχεύει στην ανίχνευση χαρακτηριστικών που διαφοροποιούνται στην επιφάνεια των υλικών (δηλ. πιο τραχείς επιφάνειες, ασυνέχεις, καμπυλώσεις κ.λπ.), και το καταφέρνει χάρη στις διαφορές θερμοκρασίας (ΔT), που παρατηρούνται στην επιφάνεια που διερευνάται κατά την παρακολούθηση τους, μέσω υπερύθρων και καταλήγει σε κάποια συμπεράσματα μετά την αξιολόγηση αυτών των αποτελεσμάτων. Το κύριο πρόβλημα όσον αφορά τις μετρήσεις με τη βοήθεια υπρύθρων είναι η εκπομπή των υλικών. Μια υπέρυθρη κάμερα ανιχνεύει και καταγράφει την ακτινοβολία που εκπέμπεται από το υλικό, που μελετάμε κάθε φορά και μετατρέπει αυτήν την ενέργεια σε θερμική εικόνα. Η εκπομπή του υλικού περιγράφει αυτή τη σχέση μεταξύ της ακτινοβολίας που εκπέμπει και της θερμοκής του εικόνας. Μια επιφάνεια με χαμηλή τιμή εκπομπής (π.χ. αλουμίνιο, χάλυβα κ.λπ.) λειτουργεί ως καθρέφτης (υψηλή ανακλαστικότητα), που ίσως προκαλέι προβήματα στις μετρήσεις, όμως με τη χρήση επίπεδων χρωμάτων υψηλής εκπομπής έχουμε πιο σωστά αποτελέσματα από τη διαδικασία της θερμογραφίας των υλικών.

"Προσεγγίσεις Θερμογραφίας"
Η υπέρυθρη θερμογραφία λειτουργεί με δύο προσεγγίσεις την παθητική και ενεργή. Η παθητική προσέγγιση, χρησιμοποιείται για τη διερεύνηση υλικών που έχουν διαφορετική θερμοκρασία από το περιβάλλον στο οποίο βρίσκονται (συχνά υψηλότερη), ενώ στην περίπτωση της ενεργής προσέγγισης υπάρχει μια εξωτερική πηγή που επηρεάζει την θερμότητα του υλικού (π.χ. οπτικοί λαμπτήρες φλας, λαμπτήρες θερμότητας, πιστόλια θερμού ή κρύου αέρα κ.λπ.). Ο δεύτερος αυτός τρόπος χρησιμοποιείται χρησιμοποιείται για την πρόκληση θερμικών αντιθέσεων μεταξύ υλικού και περιβάλλοντος.Οι πιο συνηθισμένες εφαρμογές της παθητικής προσέγγισης (NDT & E) είναι σε κτίρια και υποδομές, στη συντήρηση υλικών κ.ά. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η παθητική θερμογραφία χρησιμοποιείται για την ποιοτική αξιολόγηση των υλικών.
Η ενεργή προσέγγιση έχει επίσης αρκετές εφαρμογές. Οι διαφορές θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της παροδικής φάσης που ενεργούν εξωτερικοί παράγοντες στο υλικό, εμφανίζονται στην επιφάνεια του αλλαγές και αντιθέσεις, έτσι είναι δυνατή η ανίχνευση ελαττωμάτων στην επιφάνεια, καμπυλώσεων, ασυνεχειών κ.ά.

'''Πλεονεκτήματα – Περιορισμοί της θερμογραφίας'''
Το κύριο πλεονέκτημα της υπέρυθρης θερμογραφίας είναι ότι μεγάλες περιοχές μπορούν να σαρωθούν γρήγορα και χωρίς να χρειάζεται να καταστραφούν κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα σημαντική εξοικονόμηση χρόνου, ατόμων, εργασίας και τεχνολογιών. Επιπλέον, η υπέρυθρη θερμογραφία είναι μια τεχνική διερεύνησης περιοχών - πολυγώνων, ενώ οι περισσότερες από τις άλλες μεθόδους είναι είτε μέθοδοι δοκιμής σημείου, είτε γραμμής. Η θερμογραφία, λόγω του γεγονότος ότι χρησιμοποιεί μια τεχνολογία υπερύθρων, δεν είναι δυνατόν να διεισδύσει σε μεγάλα βάθη (φτάνει μόνο μερικά mm). Αυτό φυσικά είναι ένας από τους κύριους περιορισμούς αυτής της τεχνικής. Ένας ακόμα περιορισμός είναι οι περιβαλλοντικές συνθήκες παίζουν σημαντικό ρόλο στις εξωτερικές θερμογραφικές έρευνες με υπέρυθρες, όταν χρησιμοποιούμε την παθητική προσέγγιση.

'''Εφαρμογές'''
Η χρήση της υπέρυθρης θερμογραφίας φαίνεται να είναι συχνή κυρίως για ερευνητικούς σκοπούς. Ένα παράδειγμα είναι η χρήση σε κελύφη αεροσκαφών όπου, ο στόχος είναι να μελετηθεί η ικανότητα παλμικής θερμογραφίας για τον εντοπισμό σημείων αγκύρωσης κάτω από την εξωτερική επιφάνεια της δομής των αεροσκαφών, για τη διευκόλυνση της αυτόματης γεώτρησης και στερέωσης. Αργότερα διευρύνθηκε η ικανότητα παλμικής θερμογραφίας να ανιχνεύει την στερέωση κάτω από την επιφάνεια και πλέον προσφέρει και πληροφορίες σχετικά με τη θέση της. Άλλη χρήση της είναι για την αξιολόγηση ελαττωμάτων κάτω από σύνθετα επιθέματα σε επιφάνειες, για να συμβεί αυτό λαμβάνονται υπόψην χαρακτηριστικά και θερμικές ιδιότητες των υλικών που ερευνούνται. Επιπλέον, εξετάστηκε η επίδραση της θερμικής αντίστασης σε επαφή αλλά και πως επηρεάζεται από το διάκενο αέρα μεταξύ των επιφανειών. Για το λόγο αυτό, τα μοντέλα εκτελέστηκαν χρησιμοποιώντας διαφορετικές τιμές διακένου αέρα όπως 1, 10, 50 και 100 μm, καθώς και με την τέλεια επαφή μεταξύ των δύο επιφανειών (μηδενικό διάκενο αέρα). Για τα μοντέλα χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές παράμετροι χρόνου θέρμανσης. Επομένως, από τα ληφθέντα αποτελέσματα φάνκε ότι είτε πειραματικά ή με τη χρήση θερμικής μοντελοποίησης είναι δυνατόν να εκτιμηθεί (ποιοτικά και ποσοτικά) με μεγάλη ακρίβια η επιφανειακή αποκόλληση σε σύνθετα υλικά. Συνολικά τρία δείγματα δημιουργήθηκαν και εξετάστηκαν χρησιμοποιώντας το κιτ θερμογραφίας. Σε ορισμένες περιπτώσεις λόγω της πολυπλοκότητας των εξεταζόμενων δειγμάτων, χρησιμοποιήθηκαν επίσης εξωτερικές πηγές θερμικής διέγερσης. Επίσης παρατηρήθηκε, ότι ενώ τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα σχετικά με το μέγεθος του ελαττώματος που ανιχνεύθηκε, επιτεύχθηκαν σε ιδιαίτερα σύντομους μεταβατικούς χρόνους, οι υψηλότερες αντιθέσεις στις εικόνες ήταν αποτέλεσμα των μεγαλύτερων χρονικών διαστημάτων. Πιο συγκεκριμένα στις εφαρμογές, δεδομένου ότι η θερμική αγωγιμότητα στα παραδείγματα τριών δειγμάτων που αναλύθηκαν ήταν σχετικά χαμηλή, τα δείγματα ελέγχθηκαν χρησιμοποιώντας έναν σχετικά χαμηλό μέγιστο ρυθμό καρέ (15 Hz) με εξαίρεση τον έναν σωλήνα που παρουσίαζε ζημιά πρόσκρουσης, όπου απαιτείται υψηλότερος ρυθμός καρέ (60 Hz). Επιπλέον, για να αποφευχθεί η υψηλή ανακλαστικότητα των σωλήνων κατά τη διάρκεια της έρευνας και έτσι να καταγραφούν θερμικές εικόνες, τα δείγματα είτε βαμμένα με μαύρο χρώμα με βάση το νερό ή ακόμη και γυαλίστηκαν με εφαρμογή μιας ασημένιας στιλβωτικής ουσίας (δηλ. Silvo).

'''Συμπεράσματα'''
Η χρήση της θερμογραφίας έχει εμφανιστεί τα τελευταία χρόνια ως μέσο για την αξιολόγηση υλικών. Τα πλεονεκτήματά της είναι ότι είναι μια ταχεία τεχνική απεικόνισης, που μπορεί να φέρει αποτελέσματα για μεγάλες περιοχές, χωρίς επαφή, που παράγει εικόνες που έχουν χαρακτηριστικών για τις διαφορές που παρουσιάζονται σε μια επιφάνεια, δηλαδή υποεπιφάνειες (ασυνέχεις, ελαττώματα), που καθυστούν πιο απλή και με μεγαλύτερια ακρίβεια την ερμηνεία των αποτελεσμάτων. Σε αυτήν την εργασία, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές θερμογραφίας σε διαφορετικά υλικά - εφαρμογές. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η τεχνική παρείχε άμεσα αποτελέσματα. Παρ 'όλα αυτά, η θερμογραφία είναι μια τεχνική ανάλυσης επιφάνειας, της οποίας όμως η αποτελεσματικότητα μειώνεται όσο μεγαλώνει το πάχος του υλικού της δοκιμής. Εξαρτάται επίσης από τις θερμικές ιδιότητες του υλικού (διαφορετική συμπεριφορά μεταξύ υψηλών θερμικών αγώγιμων υλικών, όπως μέταλλα και χαμηλότερων θερμικών αγώγιμων υλικών όπως σύνθετα υλικά). Το μέλλον λοιπόν, και οι πολλές δοκιμές θα δείξουν ακριβώς τα πεδία που η θερμογραφία είναι πλεονεκτεί σαν εφαρμογή στην ανάλυση πολυεπίπεδων υλικών.

[[category:Μελέτες ποιότητας κατοικιών]]