Η χρήση της Τηλεπισκόπισης και της τεχνολογίας GIS στο πρόγραμμα μέτρησης της παγκόσμιας επιφάνειας με πάγο από το διάστημα GLIMS Project

Από RemoteSensing Wiki

Συγγραφείς: Bruce Raup, Andreas Kaab, Jeffrey S.Kargel, Michael P.Bishop, Gordon Hamilton, Ella Lee, Frank Paul, Frank Rau, Deborah Soltesz, Siri Jodha Singh Khalsa, Matthew Beedle, Christopher Helm

Πηγή: www.sciencedirect.com

1. Αντικείμενο Εφαρμογής

Παρακολούθηση παγετώνων και επιφανειών που καλύπτονται από πάγο.

2. Στόχος της Εφαρμογής

Οι παγετώνες και οι εκτάσεις που καλύπτονται από πάγο αποτελούν σημαντικά συστατικά τόσο του φυσικού όσο και του ανθρωπογενούς περιβάλλοντος. Είναι προφανείς λοιπόν στόχοι για χαρτογράφηση και παρακολούθηση. Μετριάζουν τα ακραία φαινόμενα στον υδρολογικό κύκλο και είναι πολύ σημαντικοί στους ανθρώπους που ζουν σε άνυδρες περιοχές. Συμβάλλουν στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας, επηρεάζουν και επηρεάζονται από το παγκόσμιο κλίμα. Οι μέθοδοι πεδίου παρέχουν τις πιο αξιόπιστες πληροφορίες για τη ισορροπία των μαζών των παγετώνων καθώς και για άλλες κρίσιμες μετρήσεις. Η τηλεπισκόπηση από αέρος παρέχει κρίσιμες πληροφορίες για το προφίλ των διάφορων στρωμάτων πάγου, το πάχος, τον τρόπο που λιώνουν και την ροή τους, η δορυφορική τηλεπισκόπηση είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο μπορούμε να αποκτήσουμε περιεκτικές, ομοιόμορφες και συχνές παγκόσμιας κλίμακας παρατηρήσεις για τους παγετώνες και τα στρώματα πάγου.

3. Πως γινόταν παλαιότερα

Με μετρήσεις και παρατηρήσεις στο πεδίο.

4. Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων

Εικόνες ASTER, LandSAT, SAR (ιστορικοί χάρτες και αεροφωτογραφίες για την κάλυψη των κενών και την απόκτηση συμπληρωματικών πληροφοριών).

5. Είδη δορυφόρων, δεκτών και καναλιών

Χρησιμοποιούνται κυρίως δεδομένα από τους δορυφόρους LandSAT ETM+ και από τον TERRA ο δέκτης ASTER (κανάλια 3N και 3Β).

6. Χρησιμότητα των δεκτών/καναλιών

Ο LandSAT 7 καλύπτει ακριβώς 10πλάσια έκταση ανά εικόνα ενώ ο ASTER έχει πιο λεπτομερή φασματική ανάλυση στο μικροκυματικό υπέρυθρο. Η Εικόνα 1 συνοψίζει τη φασματική κάλυψη από τα όργανα του ASTER και Landsat. Επιπλέον, ο ASTER φέρει ανάλυση 15 μέτρων στο Εγγύς Υπέρυθρο κοιτώντας 27.61μοίρες προς τα πίσω από το ναδίρ. Αυτή η μπάντα, 3B, καλύπτει το ίδιο φασματικό εύρος 0.76-0.86 μm με την μπάντα 3N που έχει προσανατολισμό το ναδίρ, παρέχοντας κατά συνέπεια στερεοσκοπική απεικόνιση.

Εικόνα 1. Φασματική απεικόνιση του ASTER και του LandSAT ETM+

7. Μεθοδολογία

• Ταξινόμηση στοιχείων της εικόνας • Καθορισμός γεωμορφομετρικών παραμέτρων (υλικά που αποτελούνται οι παγετώνες) • Χρήση αλγορίθμων για τον καθορισμό των εξωτερικών ορίων του παγετώνα (Πίνακας 1). • Εξαγωγή DEM από τα στερεοσκοπικά δεδομένα του ASTER • Υπολογισμός επιφανειακής ταχύτητας παγετώνα • Χρήση θερμικών εικόνων από ASTER για εξαγωγή περαιτέρω συμπερασμάτων

Πίνακας 1. Μέθοδοι εξαγωγής ορίων παγετώνα

Εικόνα 2. Επικάλυψη των εξωτερικών ορίων του παγετώνα που προήλθε από τον λόγο των εικόνων AST3/AST4 συμπεριλαμβανομένου ενός επιπλέον κατωφλίου στη αρχική σύνθεση των καναλιών 3,2,1 του AST1. Οι περιοχές του παγετώνα στα βέλη έχουν εντοπιστεί με ακρίβεια

Εικόνα 3. Ψευδέχρωμη απεικόνιση ASTER (4,3,2) του παγετώνα Llewellyn, κοντά στην περιοχή Juneau, Alaska, USA (αριστερά). Αποτελέσματα Ταξινόμησης νευρωνικού δικτύου χρησιμοποιώντας αρχικά φασματικά δεδομένα (δεξιά). Το μπλε είναι το χιόνι, το πράσινο ο πάγος, το κόκκινο είναι γυμνό έδαφος ή βλάστηση και το μαύρο είναι νερό ή μάζα με συντρίμμια με υγρασία. Απεικόνιση την ποικιλία των χαρακτηριστικών του παγετώνα, όπως σε κάλυψη με συντρίμμια και συντρίμμια με υγρασία . Τα αποτελέσματα αυτά παρήχθησαν από την εφαρμογή αλγορίθμου νευρωνικού δικτύου τριών επιπέδων

Εικόνα 4. Σύγκριση των ASTER VNIR και των θερμικών απεικονίσεων των παγετώνων ανατολικά του ποταμού Copper, Chugach Range, Alaska

8. Χρήση επιπρόσθετων χαρτών, βάσεων δεδομένων, GIS και ποιών

Σχεδιασμός και χρήση βάσης δεδομένων για την καταχώρηση πληροφοριών που αφορούν τους παγετώνες. Η βάση δεδομένων είναι σχεσιακή βάση γεωαναφοράς με στοιχεία που μεταβάλλονται στο χρόνο. 9. Αιτιολόγηση αναγκαιότητάς τους

Η χρήση τους είναι απαραίτητη για την ολοκληρωμένη καταχώρηση, αποθήκευση, αλλαγή και ανάκτηση στοιχείων που αφορούν το φαινόμενο προς παρατήρηση. Αναπτύσσεται συγκεκριμένο πρωτόκολλο για την εισαγωγή και την διαχείριση των στοιχείων.

10. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων

Τυποποίηση της παραγωγής στοιχείων που αφορούν τους παγετώνες, της μεταφοράς των στοιχείων σε κεντρικό σύστημα διαχείρισης (NSIDC). Σχεδιασμός βάσης δεδομένων για να υπάρχει κοινό τρόπος αναφοράς και καταχώρησης των διαφορετικών τύπων παγετώνων και των αλληλεξαρτήσεών τους.