Τηλεπισκοπική παρακολούθηση και ανάλυση των δυνάμεων που ωθούν την αστική εξάπλωση της πόλης Guangzhou στην Κίνα

Από RemoteSensing Wiki

Τηλεπισκοπική παρακολούθηση και ανάλυση των δυνάμεων που ωθούν την αστική εξάπλωση της πόλης Guangzhou στην Κίνα

Αντικείμενο Μελέτης: Αστική ανάπτυξη

Εκδόθηκε: Habitat International 34 (2010) 228–235

Συγγραφείς: Yueliang Maa: South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou China Ruisong Xu: Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou China

Σκοπός

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η λεπτομερής ανάλυση του προσανατολισμού και του ρυθμού μεταβολής της αστικής εξάπλωσης της πόλης Guangzhou σε διάστημα 23 ετών από το 1979 έως και το 2002και η εξαγωγή ενός προτεινόμενου μοντέλου αστικής ανάπτυξης για την πόλη. Η έρευνα αυτή, κατά ένα μέρος, υποστηρίχθηκε από το ίδρυμα φυσικών επιστημών της Guangdong και από το πρόγραμμα ανάπτυξης των προαστίων της Guangzhou.

Περιοχή Μελέτης

Τοποθετείται στο κέντρο της νότιας περιοχής της Επαρχίας Guangdong στην νότια Κίνα (Εικόνα 1) Η πόλη Guangzhou γειτνιάζει στα βόρεια με την προέκταση των οροσειρών Nanling και νότια με την θάλασσα της νότιας Κίνας. Τοποθετούμενη στο βόρειο άκρο του δέλτα του ποταμού Pearl, η πόλη Guangzhou χωρίζεται διοικητικά σε δέκα τομείς. Η συνολική έκταση της πόλης Guangzhou είναι 7434,4 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Η Guangzhou στην νότια υποτροπική ζώνη. Η τοπογραφία της περιοχής χαρακτηρίζεται από την παρουσία λόφων και πεδιάδων.

Πηγές Δεδομένων

Για την μελέτη της αστικής επέκτασης, χρησιμοποιήθηκαν πολυχρονικά τηλεσκοπικά δεδομένα. Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήθηκαν υψηλής ποιότητας δορυφορικές εικόνες τεσσάρων διαφορετικών φάσεων. Αυτές ήταν:

• Δεδομένα Multi Spectral Scaner (MSS) αποκτηθέντα τον Οκτώβριο του 1979
• Δεδομένα Thematic Mapper (TM) αποκτηθέντα τον Δεκέμβριο του 1988.
• Δεδομένα Thematic Mapper (TM) αποκτηθέντα τον Δεκέμβριο του 1995.
• Δεδομένα Enhanced Thematic Mapper (ETM) αποκτηθέντα τον Νοέμβριο του 2002.

Κατά την διαδικασία της ερμηνείας των τηλεπισκποπικών δεδομένων ο χάρτης της πόλης Guangzhou με κλίμακα 1:50.000 (έκδοση 1998) ήταν ένα σημαντικό βοήθημα.

Μεθοδολογία

Προετοιμασία των δεδομένων εικόνας

Για την μελέτη της αστικής εξάπλωσης, είναι απαραίτητη η πραγματοποίηση γεωμετρικής κανονικοποίησης και ομαλοποίησης του επιπέδου ακτινοβολίας των πολυχρονικών τηλεπισκοπικών εικόνων. Αυτή η μελέτη επικεντρώνεται στην παλιά πόλη της Guangzhou .Εξάγονται οι σχέσεις μεταξύ του γεωγραφικού συσχετισμού των δεδομένων σημείων της μελέτης και του συσχετισμού της εικόνας. Η διαδικασία της μετατροπής μπορεί να πραγματοποιηθεί με το τηλεπισκοπικό πρόγραμμα ENVI (Environment for Visualising Images), και η επαναδειγματοληψία των pixels μπορεί να πραγματοποιηθεί με ανάλυση 30 μέτρων.

Σύνθεση και επεξεργασία των τηλεπισκοπικών εικόνων

Μέσω της ψευδοχρωματικής σύνθεσης των τηλεπισκοπικών εικόνων, αναλύθηκαν οι επιδράσεις των εικόνων κάτω από διαφορετικούς συνδυασμούς και η επεξεργασία των αντικειμένων εδάφους πραγματοποιήθηκε βάση ιστορικών δεδομένων. Βασιζόμενοι στο σχήμα και στα χαρακτηριστικά των εδαφικών αντικειμένων, πολλά από αυτά τα εδαφικά αντικείμενα αναγνωρίστηκαν. Για παράδειγμα ποτάμια, δεξαμενές, κτηνοτροφικές εκτάσεις, οικοδομικά συγκροτήματα κλπ μπορούν εύκολα να αναγνωριστούν στις συνθετικές δορυφορικές εικόνες. Το τηλεπισκοπικό κανάλι ΤΜ4 είναι το κανάλι του κοντινού υπέρυθρου στην οποία έχει ισχυρή ανακλαστικότητα η βλάστηση, το κανάλι ΤΜ3 ανταποκρίνεται στην έκταση που γίνεται απορρόφηση της χλωροφύλλης από την βλάστηση, το κανάλι ΤΜ2 ανταποκρίνεται στην περιοχή με υγιή βλάστηση. Για το λόγο αυτό τα τρία αυτά κανάλια μπορούν να αναπαραστήσουν με μεγάλη ακρίβεια την βλάστηση. Μια μεγάλη διαφορά μεταξύ μιας οικοδομημένης αστικής περιοχής και μιας περιαστικής περιοχής είναι ότι η οικοδομημένη αστική περιοχή δεν έχει σχεδόν καθόλου βλάστηση ενώ η περιαστική έχει άφθονη. Σαν αποτέλεσμα, οι τεχνικές σύνθεσης και ενίσχυσης μπορούν να αξιοποιηθούν στις δορυφορικές εικόνες, και οι εικόνες με κανάλια ΤΜ4,3,2 μπορούν να ενοποιηθούν με ψευδοχρωματικές κόκκινου, πράσινου και μπλε και να επεξεργαστούν με προσαύξηση και οριακή ενίσχυση. Στις τελικές εικόνες τηλεπισκόπισης, οι οικοδομημένες αστικές περιοχές μπορούν να αναγνωριστούν από τα προάστια από ευδιάκριτα όρια ανάμεσα σε αυτά, ώστε οι οικοδομημένες αστικές περιοχές να γίνονται εύκολα αναγνωρίσιμες από τις εικόνες.

Ταξινόμηση των δορυφορικών εικόνων

Υπάρχου πολλοί τρόποι ταξινόμησης των δορυφορικών εικόνων, αλλά σε αυτή την εργασία μόνο ο αλγόριθμος της μέγιστης πιθανοφάνειας χρησιμοποιείτε για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση. Για την επιβλεπόμενη ταξινόμηση, οι κατηγορίες ταξινόμησης και οι περιοχές εκπαίδευσης μπορούν να αποφασιστούν από τα αντικείμενα και από τα χαρακτηριστικά της μελετώμενης περιοχής, και η μελλοντική γνώση και άλλα βοηθητικά δεδομένα για την μελετώμενη περιοχή μπορούν να χρησιμοποιηθούν πλήρως, επιτρέποντας έτσι να εξαχθούν δεδομένα από αυτή τη μέθοδο ταξινόμησης. Μια ποικιλία από κατηγορίες χρήσεων γης είναι διαθέσιμες στην περιοχή μελέτης. Με βάση πηγές από την επιφάνεια του εδάφους η μελετώμενη περιοχή χωρίστηκε σε πέντε κατηγορίες:

• οικοδομημένη γη
• υδάτινη επιφάνεια
• βλάστηση
• ξηρή γη
• γυμνή επιφάνεια

Χρησιμοποιώντας την ταξινόμηση μέγιστης πιθανοφάνειας του προγράμματος ENVI για την επεξεργασία των τηλεπισκοπικών εικόνων πραγματοποιήθηκε η επιβλεπόμενη ταξινόμηση των τεσσάρων εικόνων και εξήχθη ένα διάγραμμα ταξινόμησης των πολυφασματικών τηλεσκοπικών εικόνων (Εικόνα 2) .

Εξαγωγή των ορίων για τις οικοδομημένες αστικές περιοχές

Οι αστικοί χώροι αποτελούν ένδειξη του επιπέδου ανάπτυξης μιας πόλης και η διάσταση, η δομή και η μορφολογία μιας αστικής περιοχής μπορεί να επίδραση στο μέγεθος και τον ρυθμό εξάπλωσης μιας πόλης. Με την εφαρμογή της διχρωμικής επεξεργασίας στις ταξινομημένες εικόνες μπορούν να διαχωριστούν δυο κατηγορίες εδαφικών αντικειμένων δηλαδή οι εκτάσεις που μπορούν να οικοδομηθούν και αυτές που δεν μπορούν να οικοδομηθούν (Εικόνα 3) . Για την μελέτη της αστικής επέκτασης, μπορούν να τοποθετηθούν η μια δίπλα στην άλλη οι πολυφασματικές τηλεσκοπικές εικόνες για την πραγματοποίηση λεπτομερέστερης ανάλυσης. Εδώ η ανάλυση υπέρθεσης υπηρετεί ένα σημαντικό σκοπό για την μελέτη της αλλαγής χρήσης γης καθώς είναι συμβατή και για ποιοτική όσο και για ποσοτική ανάλυση της αστικής επέκτασης. Για τον λόγο αυτό έγινε υπέρθεση των εικόνων της πόλης Guangzhou, για τέσσερις διαφορετικές χρονικές περιόδους, προκειμένου να μελετηθεί η αστική επέκταση της πόλης (Εικόνα 4) .

Συμπεράσματα

• Λόγο της ταχύτατης οικονομικής ανάπτυξης, η αστική εξάπλωση της πόλης Guangzhou της Κίνας επιταχύνθηκε.
• Το μοντέλο της αστικής εξάπλωσης της πόλης της Guangzhou στην Κίνα, βασίστηκε στην ακτινωτή ανάπτυξη γύρο από το κέντρο της πόλης καθώς και της ανάπτυξης κατά μήκος των μεγάλων αυτοκινητοδρόμων.
• Η οικονομική μεγέθυνση είναι η σημαντικότερη κινητήριος δύναμη για την εξάπλωση της οικοδομήσιμης γης στην πόλη Guangzhou της Κίνας.
• Οι τηλεπισκοπικές εικόνες διαφορετικών περιόδων αποτελούν σημαντικά εργαλεία για τον αποτελεσματικό σχεδιασμό και την λήψη αποφάσεων για την μακροπρόθεσμη διαχείριση μιας πόλης.

Πίνακας Εικόνων

Εικόνα 1: Χάρτης που δείχνει την πόλη Guangzhou στην ηπειρωτική Κίνα.

Εικόνα 2: Διάγραμμα για την ταξινόμηση των πολυφασματικών τηλεπισκοπικών εικόνων της πόλης Guangzhou στην Κίνα.

Εικόνα 3: Διχρωματικές εικόνες που δείχνουν την κατανομή της αστικοποιημένης και της μη αστικοποιημένης έκτασης της πόλης Guangzhou στην Κίνα.

Εικόνα 4: Θεματικό διάγραμμα που προβάλει την επέκταση της πόλης Guangzhou στην Κίνα από το 1979 έως το 2002.