Προσδιορισμός των προς αναδάσωση εκτάσεων στον Εθνικό Δρυμό Σουνίου με τη χρήση μοντέλων,Γ.Σ.Π.και δορυφορικών εικόνων IKONOS

Από RemoteSensing Wiki

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε η δυνατότητα ανάπτυξης ενός μοντέλου προσδιορισμού των προς αναδάσωση εκτάσεων, σε μεσογειακά δασικά οικοσυστήματα που κάηκαν από πολλαπλές πυρκαγιές στον Εθνικό Δρυμό Σουνίου. Για την ανάπτυξη του μοντέλου χρησιμοποιήθηκε κατάλληλο λογισμικό επεξεργασίας δορυφορικών εικόνων. Βασικά στοιχεία εισόδου στο συγκεκριμένο μοντέλο αποτέλεσαν οι ψηφιοποιημένοι εδαφολογικοί χάρτες, η ταξινομημένη σε 5 κλάσεις κάλυψης πολυφασματική εικόνα υψηλής ανάλυσης IKONOS της περιοχής μελέτης και διανυσματικά αρχεία των πυρκαγιών και των εκτάσεων που έχουν ήδη αναδασωθεί. Για το προσδιορισμό των προς αναδάσωση εκτάσεων ελήφθησαν υπόψη κριτήρια αναφορικά με την ποιότητα του εδάφους για την ανάπτυξη δασών, το βραχώδες του εδάφους και την κάλυψη βλάστησης. ΄Οσον αφορά την κάλυψη, ως επιδεικτικές αναδάσωσης θεωρήθηκαν επιφάνειες γυμνές βλάστησης ή καλυπτόμενες με φρύγανα. Το αποτέλεσμα είναι ο χάρτης με τις προς αναδάσωση εκτάσεις με βάση τα κριτήρια που ετέθησαν.

Υλικά και μέθοδοι

Η έρευνα έγινε στην περιοχή του Εθνικού Δρυμού Σουνίου, όπου έλαβαν χώρα πολλές και επαναλαμβανόμενες πυρκαγιές κατά τα έτη 1985, 1993 και 2000. Για τις ανάγκες της έρευνας χρησιμοποιήθηκαν τα παρακάτω υλικά:

• Εδαφολογικός χάρτης και χάρτης γαιοϊκανότητας περιοχής Λαυρίου κλίμακας 1:50.000 του Υπ. Γεωργίας.

• Χάρτης με τα όρια της πυρκαγιάς του έτους 2000, κλίμακας 1:5.000, από την μελέτη αναδάσωσης του Σουνίου (Χριστακόπουλος 2001).

• Ορθοφωτοχάρτες της περιοχής Σουνίου, έτους 1998, με προβολικό σύστημα ΕΓΣΑ 87, του Υπ. Γεωργίας

• Δορυφορική εικόνα IKONOS με ημερομηνία λήψης 19-11-2004 (Row/path 183/34), με 4 κανάλια, διακριτικής ικανότητας 4 μ.

Για τις ανάγκες της έρευνας έγινε λήψη επιφανειών στο πεδίο. Συγκεκριμένα προσδιορίσθηκαν οι 2 επιφάνειες που αναδασώθηκαν το έτος 2003 και είχαν καεί το έτος 2000, 25 επιφάνειες για τον προσδιορισμό των φασματικών υπογραφών της ταξινόμησης της IKONOS με συγκεκριμένη βλαστητική μορφή (training sites), 25 επιφάνειες ελέγχου της ταξινόμησης με, επίσης, συγκεκριμένη βλαστητική μορφή και, τέλος, 43 επιφάνειες επαλήθευσης (validation sites) του προτεινόμενου μοντέλου επιλογής των προς αναδάσωση εκτάσεων.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΕΙΚΤΩΝ ΒΛΑΣΤΗΣΗΣ

Οι ψηφιακές τιμές (DN) των 6 ανακλώμενων καναλιών της εικόνας μετατράπηκαν σε φασματικές τιμές ακτινοβολίας (Radiance, Watt/m2 sr). Κατόπιν έγινε η εξαγωγή του δείκτη βλάστησης NDVI. Η καμένη γη ξεχωρίζει από τη μείωση των τιμών στο εγγύς υπέρυθρο σαν συνέπεια της έλλειψης πράσινου φυλλώματος όπως και μία αύξηση στο ερυθρό λόγω έλλειψης απορρόφησης των χρωστικών ουσιών (Chuviego and Congalton, 1988), οπότε ο δείκτης βλάστησης NDVI δίνει ευκρινώς τα όρια της καμένης βλάστησης. Οι δείκτες βλάστησης (SAVI και GVI) χρησιμοποιήθηκαν για τον ίδιο σκοπό αλλά δεν διαπιστώθηκε σημαντική διαφορά. Ο Κανονικοποιημένος Δείκτης προκύπτει από το λόγο: NDVI = (LTM4 – LTM3) / (LTM4 + LTM3), όπου LTM4 και LTM3 είναι οι φασματικές ακτινοβολίες στο κοντινό υπέρυθρο κανάλι (0,76 – 0,90 μm) και στο κόκκινο κανάλι (0,63 – 0,69 μm) αντίστοιχα. Οι πραγματικές τιμές του δείκτη στις εικόνες TM αναπροσαρμόστηκαν στο 8bit διάστημα από 0 έως 255 για ν’ αναχθούν σε ακέραια κλίμακα τόνων του γκρι και στη συνέχεια κατηγοριοποιήθηκαν σε 10 τιμές από 0 έως 9 (τιμή 0, καθόλου βλάστηση – τιμή 9, πολύ υγιής βλάστηση).

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΗΣ ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗΣ ΚΑΜΕΝΩΝ

Τα αποτελέσματα από την αυτόματη χαρτογράφηση φαίνονται στην εικόνα 2, στην οποία φαίνεται η διαφορά της αυτόματης χαρτογράφησης απο τον δείκτη βλάστησης NDVI και της επίγειας χαρτογράφησης και φωτοερμηνείας η οποία έγινε από το Δασαρχείο Πεντέλης. Τα δύο είδη δεδομένων έχουν αναχθεί στο ΕΓΣΑ87. Εύκολα διαπιστώνεται ότι: 1) και στις δύο εικόνες η διάταξη των καμένων εκτάσεων στην γεωγραφική περιοχή μελέτης είναι η ίδια και 2) η επίθεση των οριογραμμών του Δασαρχείου (μπλε γραμμή) αφήνει πολλά εικονοστοιχεία υγιούς βλάστησης εντός των καμένων εκτάσεων. Η ποσοτική εκτίμηση της καμένης έκτασης από τον χάρτη του Δασαρχείου (ή τον ορθοφωτοχάρτη «Κηφισιά», έκδοση Γ.Υ.Σ. Σεπτέμβριος 1998) όπως εμβαδομετρήθηκε μετά την ψηφιοποίηση της οριογραμμής για την περιοχή μελέτης είναι 30829 στρ. και παρουσιάζει σημαντική απόκλιση από την έκταση που υπολογίστηκε αυτόματα από την Τηλεπισκόπηση και είναι 19000 στρ. Η απόκλιση αυτή μάλλον οφείλεται στο ότι ο επίγειος παρατηρητής (ή φωτοερμηνευτής) λαμβάνει υπόψη του ότι οι καμένες δασικές εκτάσεις πρόκειται να κηρυχθούν αναδασωτέες, οπότε τα όρια είναι προτιμότερο ν’ αποκλίνουν προς τα άνω για να αποφευχθούν υποεκτιμήσεις. Αυτή η τακτική οδηγεί αναπόφευκτα στο να περιλαμβάνονται θύλακες υγιούς βλαστήσεως εντός της καμένης περιοχής, πράγμα το οποίο δεν συμβαίνει με την αυτόματη μέθοδο.

Εικόνα 2. Σύγκριση της οριοθέτησης των καμένων του 1998 μεταξύ της χαρτογράφησης με την ψηφιακή μέθοδο εξαγωγής NDVI (αριστερά – κόκκινο χρώμα) και της επίγειας μεθόδου (οριογραμμή Δασαρχείου με μπλέ). Δεξιά φαίνεται η ψευδοέγχρωμη εικόνα 741 (η υγιής βλάστηση με πράσινο).

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η μεθοδολογία APERTURE μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τις αρμόδιες υπηρεσίες του Ελληνικού κράτους για την χαρτογράφηση αλλαγών χρήσεων γης σε ευαίσθητες περιβαλλοντικά περιοχές. Επί παραδείγματι, έχει αποδειχθεί αξιόπιστη στην χαρτογράφηση καμμένων εκτάσεων όπως του Πεντέλικού όρους κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1990-2000 με χρήση δορυφορικών ορθοεικόνων SPOT και LANDSAT (Karathanassi et al., 2000; 2002; Rokos et al., 2000). Επιπλέον, η δυνατότητα ορθοδιόρθωσης των νέων σαρωτών υπερ-υψηλής ανάλυσης (Ganas et al., in press) εξασφαλίζει χωρικά σφάλματα τάξεως ενός (1) μέτρου με αποτέλεσμα να εντοπίζονται περιβαλλοντικές παραβάσεις σε κλίμακες 1:5000 και μεγαλύτερες. Η πρόκληση για τους γεωεπιστήμονες είναι η παραγωγή αξιόπιστων επιπέδων πληροφορίας (όπως οι ψηφιακοί χάρτες χρήσεων.

Πηγή: Αθανάσιος Γκανάς., Νικολάου Ε.,ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ APERTURE : ΣΥΝΕΡΓΕΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟΥ ΔΙΚΑΙΟΥ – ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΔΟΣΗ ΚΑΙ ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ ΧΑΡΤΩΝ ΧΡΗΣΕΩΝ ΓΗΣ ΣΕ ΕΥΑΙΣΘΗΤΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ