Βαθυμετρία Ρηχών Θαλάσσιων Νερών με Πολυφασματικά Δεδομένα ΤΜ
Από RemoteSensing Wiki
Βαθυμετρία Ρηχών Θαλάσσιων Νερών με Πολυφασματικά Δεδομένα ΤΜ
Μ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ Επίκ. Καθηγήτρια Α.Π.Θ. Μ. ΤΣΑΚΙΡΗ-ΣΤΡΑΤΗ Επίκ. Καθηγήτρια Α.Π.Θ.
Αντικείμενο Εφαρμογής: Διαχείριση Παράκτιας Ζώνης
Σκοπός Εφαρμογής: Στην εργασία αυτή διερευνήθηκε και εκτιμήθηκε η δυνατότητα μέτρησης του βάθους, σε ρηχά θαλάσσια νερά, με τη χρήση δορυφορικών πολυφασματικών δεδομένων.
Εισαγωγή
Η μέτρηση βαθών σε περιοχές ρηχών νερών με τον παραδοσιακό τρόπο των ηχοβολιστικών συσκευών είναι αρκετά χρονοβόρα και ακριβή, καθώς απαιτεί πολλές μετρήσεις. Η ανάγκη για τη γρήγορη ενημέρωση των χαρτών πλοήγησης καθώς και για την παρακολούθηση και χαρτογράφηση των παράκτιων περιοχών, που εμφανίζουν κινδύνους για τη ναυσιπλοΐα, οδήγησε πολλούς επιστήμονες στην ανάπτυξη τεχνικών βαθυμετρίας με τηλεπισκόπηση. Οι νέες τηλεπισκοπικές τεχνικές με Laser ή πολυφασματικά δεδομένα φαίνεται να δίνουν καλές προοπτικές για γρήγορη και μαζική μέτρηση και πύκνωση των βαθών καθώς και για την παρακολούθηση των μεταβολών τους. Από τα τέλη της δεκαετίας του ’60, αναπτύχθηκαν πολλοί αλγόριθμοι για τη χαρτογράφηση βαθών νερού σε παράκτιες περιοχές με τη χρήση τηλεπισκοπικών δεδομένων. Οι παλαιότεροι από αυτούς στηρίζονται στη θεωρία της ανάκλασης βυθού και εφαρμόζονται σε ρηχές περιοχές με υψηλή ανάκλαση βυθού και καλή ποιότητα νερού. Κατά την τελευταία δεκαετία αναπτύχθηκαν και αλγόριθμοι με δυνατότητες ευρύτερης εφαρμογής, για περιοχές με θολά νερά και βυθό με χαμηλή ανάκλαση. Το ενδιαφέρον για τη βαθυμετρία είναι μεγάλο στην Ελλάδα, που περιβάλλεται από πλήθος ακτών και όπου οικονομικοί παράγοντες, όπως η ναυσιπλοΐα και ο τουρισμός, έχουν σημαντικά οφέλη από τη μέτρηση των βαθών. Παράλληλα, οι περισσότερες ελληνικές ακτές χαρακτηρίζονται από καθαρά νερά και ομαλούς ανοιχτόχρωμους βυθούς, πράγμα που τις καθιστά κατάλληλες για την εφαρμογή των περισσότερων από τους αλγορίθμους βαθυμετρίας με τηλεπισκόπηση. Στην εργασία αυτή έγινε έρευνα για την εφαρμογή ενός μοντέλου μέτρησης βαθών σε ρηχά νερά, στη θαλάσσια περιοχή νότια της Κέρκυρας (εικόνα 1) και στη θαλάσσια περιοχή δυτικά της Αίγινας (εικόνα 2), με τη χρήση πολυφασματικών εικόνων του σαρωτή του Θεματικού Χαρτογράφου (Thematic Mapper ΤΜ) του δορυφόρου Landsat. Το μοντέλο βαθμονομήθηκε και στις δύο περιπτώσεις με γνωστά βαθυμετρικά σημεία που ελήφθησαν από υπάρχοντες χάρτες των περιοχών. Για την ολοκλήρωση της μελέτης χρησιμοποιήθηκαν τα λογισμικά πακέτα: Imagine/ERDAS για την επεξεργασία των εικόνων, Minitab για τη βαθμονόμηση και επαλήθευση του βαθυμετρικού μοντέλου, PC/Arcinfo για την ψηφιοποίηση και την αναγωγή των βαθυμετρικών σημείων.
Περιοχή Μελέτης
Δεδομένα περιοχής μελέτης στην Κέρκυρα Η βαθμονόμηση του μοντέλου έγινε για τη διαγραμμισμένη θαλάσσια περιοχή, που φαίνεται στην εικόνα 1 και η οποία περιλαμβάνει βάθη μέχρι 20 m. Τα πολυφασματικά δεδομένα ελήφθησαν από δορυφορική εικόνα ΤΜ του Landsat-4, λήψης 17/7/1984. Τα βαθυμετρικά σημεία, που χρησιμοποιήθηκαν τόσο για τη βαθμονόμηση όσο και για την επαλήθευση του μοντέλου, ψηφιοποιήθηκαν από το φύλλο "Λευκίμη" κλίμακας 1:50.000 της Γ.Υ.Σ., προβολής UTM και κατασκευής 1972. Η μέση απόσταση ανάμεσα στα ψηφιοποιηθέντα σημεία ήταν περίπου 500 m και η αναγωγή τους στο σύστημα UTM του χάρτη έγινε μέσω αφινικού μετασχηματισμού Τα βαθυμετρικά δεδομένα του φύλλου "Λευκίμη" προήλθαν από μετρήσεις του 1958. Παρατηρείται ότι η χρονική περίοδος, που μεσολάβησε ανάμεσα στη συλλογή των βαθυμετρικών δεδομένων του χάρτη και των πολυφασματικών εικόνων, είναι αρκετά μεγάλη (26 χρόνια). Κατά τη διάρκεια της περιόδου αυτής, είναι δυνατόν να επήλθαν μεταβολές στο ανάγλυφο του βυθού και τις οπτικές ιδιότητες του νερού, με αποτέλεσμα τα δεδομένα χάρτη και εικόνας να μην περιγράφουν την ίδια κατάσταση. Η χρονική διαφορά των δεδομένων αποτελεί μειονέκτημα για την εφαρμογή της μεθοδολογίας, αλλά δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί λόγω έλλειψης ενημερωμένων βαθυμετρικών στοιχείων τόσο στο συγκεκριμένο φύλλο της Γ.Υ.Σ., όσο και στον αντίστοιχο υδρογραφικό χάρτη κλίμακας 1:100.000 της Υ.Υ.Π.Ν. Ο βυθός στην περιοχή μελέτης δημιουργείται από την αποσάθρωση πετρωμάτων που είναι τα ίδια κατά μήκος όλης της ακτής και περιλαμβάνουν μάργες, μαργαϊκούς ασβεστόλιθους, αργιλούχες μάργες, άργιλο, άμμο και ψαμμίτες. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω γεωλογικά χαρακτηριστικά, μπορεί σε γενικές γραμμές να υποτεθεί ότι ο βυθός παρουσιάζει σε όλη την περιοχή σχετική χρωματική ομοιογένεια. Τέλος, το θαλάσσιο νερό είναι καθαρό.
