ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΩΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ Β-Α ΧΑΛΚΙΔΙΚΗΣ
Από RemoteSensing Wiki
Η ευρύτερη περιοχή της Ολυμπιάδας, που βρίσκεται στο ΒΑ τμήμα του νομού Χαλκιδικής, είναι μια περιοχή που έχει μελετηθεί επαρκώς από γεωλογική και υδρογεωλογική σκοπιά και υπάρχει πλήθος στοιχείων. Με βάση τα στοιχεία αυτά, στην παραπάνω περιοχή , επιχειρείται:
α) Η αξιολόγηση της δυνατότητας της πολυφασματικής δορυφορικής εικόνας Landsat-7/ETM+ και της πολυφασματικής εικόνας QuickBird, στον εντοπισμό τμημάτων αυξημένης επιφανειακής εδαφικής υγρασίας (γνωρίζοντας την ύπαρξη αβαθών υδροφόρων συστημάτων στην περιοχή της Ολυμπιάδας).
β) Η χαρτογράφηση γραμμώσεων με την χρήση των παραπάνω εικόνων.
γ) Ο πειραματισμός με ορισμένες από τις πολυάριθμες μεθόδους ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, σε συνδυασμό με την χρήση των Γ.Σ.Π.
Στην πολυφασματική εικόνα Landsat-7/ETM+ ήταν εφικτός ο υπολογισμός της επιφανειακής θερμοκρασίας του εδάφους εξαιτίας της καταγραφής του θερμικού υπέρυθρου φάσματος από τον ενισχυμένο πολυφασματικό χαρτογράφο του δορυφόρου (σχήμα 1). Υπολογίστηκαν επίσης ο “Δείκτης Βλάστησης Κανονικοποιημένης Διαφοράς” (Normalized DifferenceVegetation Index/ NDVI, σχήμα 2), στις πολυφασματικές εικόνες των δορυφόρων Landsat-7/ETM+ και QuickBird, καθώς επίσης και ο “Δείκτης Υπέρυθρου Κανονικοποιημένης Διαφοράς” (Norrmalized Difference Infrared Index/ NDII), στην εικόνα του δορυφόρου Landsat-7/ETM+, με τη χρήση του λογισμικού ENVI. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Ανάλυσης Κύριων Συνιστωσών (Principal Component Analysis/ PCA), στις πολυφασματικές εικόνες Landsat-7/ETM+ και QuickBird, με σκοπό την χαρτογράφηση φωτογραμμώσεων.
Σχήμα 1: Επεξεργασμένη εικόνα που προέκυψε από τον υπολογισμό της επιφανειακής θερμοκρασίας από τον θερμικό δίαυλο του δορυφόρου Landsat-7/ETM+, με την χρήση των λογισμικών ENVI και ArcGIS.
Τα αποτελέσματα σχετικά με την θερμική εικόνα ήταν διαφορετικά από αυτά που αναμένονταν, κυρίως εξαιτίας της μικρής διακριτικής ικανότητας της εικόνας Landsat-7/ETM+ στη θερμική φασματική ζώνη, αλλά και λόγω του γεγονότος ότι οι θερμικές εικόνες του δορυφόρου Landsat-7/ETM+ καταγράφουν την επιφανειακή θερμική ακτινοβολία των αντικειμένων.
Η εφαρμογή της Ανάλυσης Κύριων Συνιστωσών φάνηκε ιδιαίτερα αποτελεσματική στην χαρτογράφηση γραμμώσεων που σχετίζονται τόσο με τα ρήγματα όσο και με το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής.
Σχήμα 2: Ψευδοέγχρωμη απεικόνιση (pseudocolour display) της αρχικής εικόνας NDVI, με το λογισμικό ENVI. Η διαβάθμιση της τιμής του NDVI αντικατοπτρίζει την έκταση της βλάστησης. Χαμηλή τιμή NDVI (σκούρο μπλε χρώμα) συνεπάγεται απουσία βλάστησης, ενώ υψηλή τιμή NDVI (ανοιχτό πράσινο χρώμα) αντιπροσωπεύει έντονη παρουσία βλάστησης.
Η χρήση του θερμικού διαύλου του δορυφόρου Landsat-7/ETM+ δεν προτείνεται για τον εντοπισμό υγρασίας που οφείλεται στην ύπαρξη αβαθών υδροφορέων. Αντίθετα, η πολυφασματική εικόνα Landsat-7/ETM+ μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον εντοπισμό ανωμαλιών υγρασίας του εδάφους, που οφείλονται σε επιφανειακούς λόγους, μέσω της χρήσης δεικτών όπως αυτό του Υπέρυθρου (NDII) και του Δείκτη Βλάστησης (NDVI).
Η πολυφασματική εικόνα Landsat-7/ETM+ δεν αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποτελεσματική στον εντοπισμό ρηχών υδροφόρων στρωμάτων μέσω υπολογισμού θερμοκρασιακών ανωμαλιών στην επιφάνεια του εδάφους. Αυτό πιθανόν να οφείλεται στην καταγραφή της επιφανειακής θερμικής ακτινοβολίας των αντικειμένων από τον Landsat-7/ETM+, αλλά και στο γεγονός ότι η διακριτική ικανότητα (60m) της θερμικής ζώνης 6 ίσως να μην είναι επαρκής για τον εντοπισμό θερμικών ανωμαλιών.
Τόσο η πολυφασματική εικόνα Landsat-7/ETM+, όσο και η πολυφασματική εικόνα του δορυφόρου QuickBird, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξαγωγή του δείκτη βλάστησης (NDVI), με ικανοποιητικά αποτελέσματα. Τα ποιοτικά αποτελέσματα των εικόνων συμπίπτουν σε μεγάλο βαθμό αλλά η εικόνα QuickBird υπερτερεί έναντι της Landsat-7/ETM+ ως προς την πολύ καλύτερη διακριτική ικανότητα (0,6m αντί 30 m).
Η χρησιμοποίηση της εικόνας Landsat-7/ETM+ για την εξαγωγή του δείκτη υπέρυθρου (NDII) έδωσε αρκετά καλά αποτελέσματα από την άποψη της διαφοροποίησης της επιφανειακής υγρασίας (υγρασία στα φυτά). Επίσης η εφαρμογή της μεθόδου τη Ανάλυσης Κύριων Συνιστωσών, τόσο στην πολυφασματική εικόνα Landsat-7/ETM+ όσο και στην πολυφασματική εικόνα QuickBird, και ο κατάλληλος συνδυασμός των τριών πρώτων κύριων συνιστωσών (PC-1, PC-2, PC-3) με ζώνες (bands) των αρχικών εικόνων, είχε ως αποτέλεσμα την δημιουργία ψευδοχρωματικών εικόνων. Οι εικόνες που προέκυψαν φάνηκαν ιδιαίτερα αποτελεσματικές στην χαρτογράφηση γραμμώσεων, που σχετίζονται τόσο με τα ρήγματα όσο και με το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής. Με τη χρήση αυτών των εικόνων μπορεί να επιτευχθεί λεπτομερέστερη χαρτογράφηση του υδρογραφικού δικτύου, αλλά και των σημαντικότερων ρηγμάτων της περιοχής.
Στην παρούσα μελέτη, με τη χρήση του λογισμικού G.I.S, ArcGIS ψηφιοποιήθηκαν τα εξής επίπεδα πληροφοριών: Ισοϋψείς καμπύλες (ισοδίασταση 20m), από τους τοπογραφικούς χάρτες της Γ.Υ.Σ (φύλλα:Σταυρός, Στρατονίκη) κλίμακας 1:50.000, δημιουργία ψευδοχρωματικής απεικόνισης (pseusocolour display) των τιμών της τυπικής απόκλισης της θερμοκρασίας, ψηφιοποίηση γραμμώσεων (lineaments), οι οποίες εντοπίστηκαν στις πολυφασματικές εικόνες Landsat-7/ETM+ και QuickBird κ.α. Επίσης με τη χρήση του λογισμικού ArcGIS από τις τιμές θερμοκρασίας, που προέκυψαν από την ζώνη 6 του δορυφόρου Landsat-7/ΕΤΜ+, υπολογίστηκε η τυπική απόκλιση (Standard Diviation/STD) της τιμής κάθε εικονοστοιχείου (pixel) σε ακτίνα 75 m από αυτό (σχήμα 3).
Η συμβολή της χρήσης μεθόδων ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, σε συνδυασμό με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.) τόσο για τον εντοπισμό της επιφανειακής θερμοκρασίας εδάφους όσο και για την χαρτογράφηση γραμμώσεων (lineaments), κρίνεται σημαντική. Αυτό οφείλεται στο ότι ο συνδυασμός των παραπάνω παρέχει πληροφορίες για την τεκτονική και γεωμορφολογία μιας περιοχής, οι οποίες μπορούν να λειτουργήσουν τροποποιητικά ή συμπληρωματικά σε υπάρχοντες χάρτες, σε πολύ λιγότερο χρόνο από τις συμβατικές μεθόδους.
Πηγή: ΛΑΜΠΙΡΗ Μ., ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ:«ΓΕΩΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ», ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2009
