Αλλαγές στις χρήσεις της υπαίθρου της περιοχής Lijiang, Κίνα, από το 1986 έως το 2002, βασισμένες στην τηλεπισκόπηση και των δεδομένων GIS

Από RemoteSensing Wiki

Αντικείμενο Εφαρμογής

Η χρήση της τηλεπισκόπησης και των GIS καθώς και της στατιστικής ανάλυσης χωρικών στοιχείων, για την ανάδειξη των αλλαγών στις χρήσεις γης των ορεινών περιοχών της δυτικής Κίνας και συγκεκριμένα της περιοχής Lijiang, μιας τυπικής αγροτικής περιοχής με ιδιαίτερο φυσικό περιβάλλον και χαμηλή οικονομική ανάπτυξη.

Εικόνα 1: Η περιοχή μελέτης: Lijiang County, Yunnan Province, P.R. China

Στόχος της Εφαρμογής

Η παρακολούθηση και η χαρτογράφηση των αλλαγών στις χρήσεις γης της υπαίθρου, συγκεκριμένα της περιοχής Lijiang, από το 1986 έως το 2002, βασισμένη σε εικόνες Landsat TM. Η ποσοτικοποίηση και ποσοτική ανάλυση των εκτάσεων που άλλαξαν χρήσεις γης.

Είδη δορυφορικών ή αερομεταφερόμενων συστημάτων

Χρησιμοποιήθηκε ο Landsat TM.

Είδη δορυφόρων, δεκτών και καναλιών

Η ανάλυση των χρήσεων γης βασίστηκε σε χρονοσειρές εικόνων Landsat TM διάρκειας 16 χρόνων, κυρίως χωρίς νεφοκάλυψη (διαδρομή WRS 131, row 42; path 132, row 41; path 131, row 41). Οι χρονοσειρές ξεκινούν από τις 2 Νοεμβρίου του 1986 και τελειώνουν στις 7 Φεβρουαρίου του 2002. Η ανάλυση της εικόνας είναι 30μ.. Σε κάθε εικόνα χρησιμοποιήθηκαν 6 κανάλια, όπως για παράδειγμα το κανάλι 1 ή το κανάλι 5 με το κανάλι 7, για μελετηθούν οι αλλαγές των χρήσεων γης.

Προεπεξεργασίες

Πραγματοποιήθηκε γεωαναφορά των εικόνων στο πρόγραμμα ERDAS 8.4 με το σύστημα Albers Equal Area με γεωγραφικό μήκος 105Ο Ε και γεωγραφικό πλάτος 0ο Ν, διπλό παράλληλο τον 25ο Β και 47Ο Β, datum Πεκίνο 1954 και το ελλειψοειδές Krassovsky.

Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση των χρήσεων γης και οπτική ερμηνεία, βασισμένη σε χάρτη χρήσεων γης του 1993 (κλίμακας 1:100000), σε 2 ψηφιακούς χάρτες κλίσεων του 1992 σε κλίμακα 1:250000 και του 2002 σε κλίμακα 1:50000 και σε επιτόπια έρευνα που πραγματοποιήθηκε τον Ιούλιο του 2002.

Οι χρήσεις που προέκυψαν είναι: ορυζώνες (PAF), ξηρά εδάφη (DRL), πυκνές δασικές εκτάσεις (DFL), αραιή δασική έκταση (SFL), χορτολιβαδικές εκτάσεις (GRL), υδατικά συστήματα (WAB), παγετώνας ή χιονισμένα εδάφη (GSL), δομημένες περιοχές (COL), λειμώνες αποβλήτων (WGL), και γυμνά εδάφη (BAL).

Χρησιμοποιήθηκε ο συντελεστής Kappa για ταξινόμηση ακριβείας των χρήσεων γης.

Ψηφιακές επεξεργασίες/αλγόριθμοι και αποτελέσματα

Η ανίχνευση των χρήσεων γης πραγματοποιήθηκε μέσω της χωρικής υπέρθεσης δύο χαρτών χρήσης γης.

Εικόνα 2: Ταξινόμηση των δυο υπερτιθέμενων εικόνων

Πραγματοποιήθηκε:

• Ανάλυση των αλλαγών χρήσεων γης με χρήση αλγεβρικού τύπου:

                                                          Ci*j= Ai*j*10+Bi*j

Το αποτέλεσμα είναι ένας χάρτης χρήσεων γης που παρουσιάζει τους τύπους αλλαγής χρήσεων γης από τη χρονιά Α στη χρονιά Β και σχετίζεται με τη χωρική κατανομή.

• Ανάλυση δεικτών αλλαγής χρήσεων γης

Εξετάστηκαν δυο είδη δεικτών:

Δείκτης αλλαγής ενός τύπου χρήσης γης:

                                 Κ1= (Ub-Ua/Ua)*(1/T)*100% και Κ2=(Δin+Δout/Ua)*(1/T)*100%.

Όπου:

Κ1 ο δείκτης αλλαγής ενός συγκεκριμένου τύπου χρήσεων γης, Ua και Ub οι περιοχές της συγκεκριμένης χρήσης στην αρχή και το τέλος της περιόδου που εξετάζεται και T o χρόνος σε έτη της μελέτης.

Κ2 ο δείκτης αλλαγής ενός συγκεκριμένου τύπου χρήσεων γης, Δin και Δout οι περιοχές που έχουν αλλάξει στη συγκεκριμένη χρήση γης που εξετάζεται ή σε άλλη χρήση γης, αντίστοιχα. T o χρόνος σε έτη της μελέτης.

Ολοκληρωμένος δείκτης χρήσεων γης για όλη την περιοχή μελέτης:

                                                 LUC=[ΣΔLUij /LU]*(1/T)*100%. 

Όπου:

LUC ο δείκτης που μετρά συνολικά τις αλλαγές των χρήσεων γης σε όλη την περιοχή, ΣΔLUij η περιοχή που από τη χρήση γης i έχει αλλάξει σε χρήση γης j, n ο αριθμός των τύπων χρήσεων γης, LU το συνολικό εμβαδόν της περιοχής μελέτης και T o χρόνος σε έτη της μελέτης.

• Ανάλυση των αλλαγών στις χρήσεις γης με πρότυπα

Χρησιμοποιήθηκαν 6 είδη μετρήσεων:

• Shannon’s diversity index (SHDI). Μετρά τη διαφορετικότητα του τοπίου.
• Contagion index (CONT) and fragmentation index (FN) για την ποσοτικοποίηση των χωρικών δεδομένων
• Area – weighted mean patch fractal dimension (AWMPFD)
• Mean patch size (MPS) και mean patch perimeter (MPP)

Ειδικές επεξεργασίες GIS και αποτελέσματα

Τα δεδομένα των χρήσεων γης, αφού μετατράπηκαν σε μορφή Arc Grid, εισήχθησαν στο λογισμικό πακέτο FRAGSTATS 3.3 για τον υπολογισμό των μετρήσεων σε επιλεγμένα σημεία.

Αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων

Η παρούσα εφαρμογή έκανε μια ολοκληρωμένη ανάλυση των αλλαγών στων χρήσεων γης σε μια αγροτική και ορεινή περιοχή της Κίνας κατά τη διάρκεια 1986-2002 με τη χρήση της τηλεπισκόπησης και των GIS. Τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντικές αλλαγές στις χρήσεις γης τόσο ποσοτικά όσο και χωρικά.

Εικόνα 5: Διαμόρφωση των αλλαγών στις χρήσεις γης την περίοδο 1986-2002