«Εκτίμηση της αστικής επέκτασης και των επιπτώσεων της στις επιφανειακές θερμοκρασίες στο Δέλτα του ποταμού Zhujiang της Κίνας»
Από RemoteSensing Wiki
Δημοσίευση Εφαρμογής Τηλεπισκόπησης: «A remote sensing–GIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China», «Εκτίμηση της αστικής επέκτασης και των επιπτώσεων της στις επιφανειακές θερμοκρασίες στο Δέλτα του ποταμού Zhujiang της Κίνας με χρήση τηλεπισκόπισης και γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών» Συγγραφείς: Q. WENG Department of Geography, University of Alabama, Tuscaloosa, AL 35487, USA
Ανάλυση – Παρουσίαση:
H έρευνα ασχολείται με την εφαρμογή της ενσωμάτωσης των τηλεπισκοπικών δεδομένων και των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (GIS) στην ανίχνευση αστική ανάπτυξη και την αξιολόγηση των επιπτώσεων της στην επιφανειακή θερμοκρασία στο Δέλτα του ποταμού Zhujiang της Νότιας Κίνας (σχήμα 1). Ο στόχος αυτής της εισήγησης είναι να καταδείξει την ολοκληρωμένη χρήση της τηλεπισκόπησης και των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφόρησης (GIS) στην αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών θεμάτων στην Κίνα. Η τεχνολογία της τηλεπισκόπησης εφαρμόστηκε για τη διεξαγωγή της έρευνας μεταβολών των χρήσεων γης με τη χρήση Landsat TM δεδομένων από διάφορες χρονικές περιόδους. Η δορυφορική τηλεπισκόπηση συλλέγει πολυφασματικά, διαχρονικά δεδομένα με ποικιλία ανάλυσης και τα μετατρέπει σε πολύτιμες πληροφορίες για την κατανόηση και τον έλεγχο των διαδικασιών αστικοποίησης. Η GIS τεχνολογία πρόσφερε ευέλικτο περιβάλλον για την είσοδο, την ανάλυση και την απεικόνιση των ψηφιακών δεδομένων απαραίτητων για την ταυτοποίηση των αστικών χαρακτηριστικών και την ανάπτυξη βάσης δεδομένων. Το αστικό πρότυπο ανάπτυξης αναλύθηκε με τη χρήση μοντέλου προσέγγισης με βάση GIS. Εφαρμόστηκε συνδυασμός των δύο παραπάνω εργαλείων για να εξεταστούν οι επιπτώσεις της αστικής ανάπτυξης στην επιφανειακή θερμοκρασία. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη και άνιση αστική ανάπτυξη στην περιοχή μελέτης.
Με τη χρήση των δεδομένων Landsat TM με ημερομηνίες λήψης 13/12/1989 και 29/8/1997 χαρτογραφήθηκαν οι χρήσεις γης και δημιουργήθηκαν επτά ομάδες: (1) αστική ή δομημένη γη, (2) άγονη γη, (3) καλλιεργήσιμες εκτάσεις, (4) εκτάσεις κηπευτικής εκμετάλλευσης, (5) φράγμα-λίμνη, (6) δάσος, και (7) νερό. Με τη βοήθεια του λογισμικού Erdas Imagine κάθε εικόνα Landsat ενισχύθηκε με ιστόγραμμα εξομοίωσης για να αυξηθεί ο όγκος της ορατής πληροφορίας και να διευκολυνθεί ο εντοπισμός σημείων εδαφικού ελέγχου. Όλες οι εικόνες προσαρμόστηκαν σε ένα κοινό σύστημα συντεταγμένων (Universal Transverse Mercator) που βασίζεται στους τοπογραφικούς της Κίνας. Κάθε εικόνα διορθώθηκε ραδιομετρικά. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε επιβλεπόμενη ταξινόμηση με τον αλγόριθμο μέγιστης πιθανότητας ώστε να ταξινομηθούν οι εικόνες Landsat με χρήση των καναλιών 2 (πράσινο), 3 (κόκκινο) και 4 (εγγύς-υπέρυθρο). Η ακρίβεια της ταξινόμησης επιβεβαιώθηκε από τη σύγκριση με τις υπάρχουσες χρήσεις γης στους υφιστάμενους χάρτες. Κατά την ανίχνευση μεταβολών στις χρήσεις γης, λειτουργούσε μια cross – tabulation μέθοδος ανίχνευσης και παρήχθη τελικά ένα νέο μητρώο πληροφοριών με χρήση του λογισμικού Erdas Imaginery.
Προκειμένου να αναλυθεί η φύση και ο ρυθμός της αστικής αλλαγής μια εικόνα δομημένης έκτασης εξήχθη από κάθε αρχική εικόνα κάλυψης γης και αυτές επιστρώθηκαν και επανακωδικοποιήθηκαν για να δημιουργηθεί η εικόνα με την νέα αστική γη. Η αστική εικόνα επέκτασης υπερκαλύπτεται περαιτέρω με διάφορες γεωγραφικές αναφορές για τη διευκόλυνση της ανάλυσης των μοντέλων αστικής ανάπτυξης (π.χ. εικόνα ορίων πόλης, οδικού δικτύου και μεγάλα αστικών κέντρών). Αυτά τα επίπεδα δημιουργούνται σε διανυσματικό GIS περιβάλλον και μετατρέπονται σε ψηφιδωτή μορφή. Επειδή η εγγύτητα σε ένα ορισμένο αντικείμενο, όπως οι κύριες οδικές αρτηρίες, έχει σημαντική επίπτωση στην αστική ανάπτυξη παρουσιάζεται στενή σχέση μεταξύ τους. Η επίπτωση αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ενός μοντέλου που να συσχετίζει την αστική επέκταση με την απόσταση από τον οδικό άξονα, χρησιμοποιώντας τις λειτουργίες του GIS (buffer).
Για να μετρηθεί η μεταβολή της επιφανειακής θερμοκρασίας από το 1989 ως το 1997, συλλέχθηκαν ακτινοβολίες επιφανειακής θερμοκρασίας ραδιομετρικά διορθωμένες από δεδομένα TM θερμικού υπέρυθρου καναλιού (κανάλι 6), χρησιμοποιώντας το ακόλουθο τετραγωνικό μοντέλο για τη μετατροπή των ψηφιακών τιμών (DN) σε ακτινοβολίες θερμοκρασίας: T (K) = 209,831 0,834 DN-0,00133 DN2 (1). Στη συνέχεια εφαρμόστηκαν διορθώσεις εκπομπής σύμφωνα με τη φύση της κάλυψης της γης. Κατά την εξέταση των χωρικών σχέσεων μεταξύ της χρήσης γης και της επιφανειακής απόδοσης ενέργειας βρέθηκε ότι ο δείκτης βλάστησης (NDVI), ο οποίος υπολογίζεται από το ορατό και το εγγύς-υέρυθρο φάσμα του Landsat TM βάση: NDVI = (TM4-TM3)/(TM4 + TM3), είναι καλός δείκτης της ακτινοβολίας επιφανειακής θερμοκρασίας. Η προκύπτουσα εικόνα NDVI εμφανίζονται οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των χρήσεων γης, NDVI, και επιφανειακής θερμοκρασίας.
Η συνολική ακρίβεια της χρήσης της γης / κάλυψη χάρτη για το 1989 και το 1997 καθορίστηκαν στο 90,57% και 85,43%, αντίστοιχα (σχήμα 2, 3). Για να κατανοηθούν οι επιπτώσεις στην αλλαγή των χρήσεων γης από την ακτινοβολία επιφανειακής θερμοκρασίας πρέπει να μελετηθούν τα θερμικά χαρακτηριστικά του κάθε τύπου κάλυψης γης. Στα δύο έτη οι αστικές περιοχές παρουσιάζουν την υψηλότερη τιμή και ακολουθεί η άγονη γη.
Η σχέση μεταξύ της επιφανειακής θερμοκρασίας και του δείκτη βλάστησης ερευνήθηκε για κάθε τύπο εδαφικής κάλυψης μέσω συσχετισμού ανάλυσης (εικονοστοιχείο προς εικονοστοιχείο) και εντοπίστηκε ισχυρή, αρνητική συσχέτιση μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι όσο υψηλότερη βιομάζα μια χρήση γης έχει, τόσο χαμηλότερη είναι η επιφανειακή θερμοκρασία της. Η αστικοποίηση έχει μεγάλη επίπτωση στο κλίμα. Καλύπτοντας την επιφάνεια της γης με κτήρια, οδούς και άλλες μη διαπερατές επιφάνειες, οι αστικές περιοχές αποκτούν υψηλότερη απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας, καθώς και μεγαλύτερη θερμοχωρητικότητα και θερμική αγωγιμότητα, έτσι η θερμότητα αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και απελευθερώνεται τη νύχτα. Ως εκ τούτου, οι αστικές περιοχές τείνουν να έχουν σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία σε σύγκριση με τις γύρω περιοχές.
Συμπερασματικά αποκαλύφθηκε μια αξιοσημείωτη αύξηση στις αστικές εκτάσεις μεταξύ 1989 και 1997. Η αστική ανάπτυξη γης ήταν άνιση στα διάφορα τμήματα του Δέλτα και η πυκνότητα της αστικής επέκτασης έδειξε μια τάση μείωσης όσο αυξάνεται η απόσταση από μεγάλους οδικούς άξονες. Η συνδυασμένη χρήση της τηλεπισκόπησης και του GIS ήταν αποτελεσματική στην παρακολούθηση και την ανάλυση των μοντέλων αστικής ανάπτυξης, και αξιολόγηση των επιπτώσεων της αστικοποίηση στην επιφανειακή θερμοκρασία η οποία αυξήθηκε κατά 13.01 Κ.
Add Your Content Here
